KR100867812B1

KR100867812B1 - Ｖ형 디젤엔진 병렬 2단 터보차져 블로바이가스 재순환장치

Info

Publication number: KR100867812B1
Application number: KR1020070086633A
Authority: KR
Inventors: 송계웅; 윤성일
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사
Priority date: 2007-08-28
Filing date: 2007-08-28
Publication date: 2008-11-10

Abstract

본 발명은 V형 디젤엔진의 병렬 2단 터보차져 블로바이가스 재순환장치에 관한 것으로,

종래의 일반적인 터보차져 블로바이가스 재순환장치는 터보차져(5)가 항상 구동하므로 블로바이가스 재순환이 용이하게 되지만 좌측 뱅크와 우측 뱅크에 각각 터보차져가 마련되는 V형 디젤엔진 병렬 2단 터보차져 시스템의 경우 엔진 구동 조건에 따라 1터보 모드/2터보 모드/일시(Transient) 모드로 제어되므로 일부의 터보차져의 작동이 정지될 때도 있게 되어 블로바이가스 재순환에 어려움이 있게 되는 문제가 있었던 바,

좌측 실린더헤드커버(11)와 우측 실린더헤드커버(21) 사이에 뱅크연결통로(33)를 형성하고, 우측 실린더헤드커버(22)와 우측 터보차져(23)의 연결유로상에 일방향밸브(34)를 설치하여 좌측 터보차져만이 작동되는 1터보 모드시에는 우측 뱅크에서 발생되는 블로바이가스를 좌측 터보차져로 유도하여 좌측 뱅크에서 발생되는 블로바이가스와 함께 재순환시키고, 양 터보차져 모두가 작동되는 2터보 모드시에는 좌측 터보차져와 우측 터보차져를 통해 각 뱅크의 블로바이가스를 분리 순환시키는 것을 특징으로 하는 본 발명에 의하면 1터보 모드시에도 양 뱅크의 블로바이가스를 안정적으로 재순환시킬 수 있게 되고, 2터보 모드시에는 양 뱅크의 블로바이가스의 분리 순환시켜 터보차져(13)(23)의 온도상승에 의한 오일 경화나 퇴적, 경로 막힘 등을 개선할 수 있게 되는 등의 효과를 얻을 수 있게 된다.

V형 디젤엔진, 터보차져, 1터보 모드, 2터보 모드, 뱅크연결통로, 일방향밸브

Description

Ｖ형 디젤엔진 병렬 2단 터보차져 블로바이가스 재순환장치{a blow-by gas recirculation apparatus for a diesel engine 2 stage turbo charger}

도 1은 종래의 일반적인 터보차져 블로바이가스 재순환장치의 구성도

도 2는 엔진 회전수별 전부하(Full load)에서의 블로바이가스 측정값을 나타낸 그래프

도 3은 본 발명이 관계하는 2단 병렬 V형 디젤엔진의 흡기 및 배기 상태도

도 4a는 본 발명의 한 실시예의 1터보 모드시의 작동상태도

도 4b는 동 실시예의 2터보 모드시의 작동상태도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *

10 : 좌측 뱅크 11 : 좌측 실린더헤드커버
12 : 좌측 배기매니폴드 13 : 좌측 터보차져
20 : 우측 뱅크 21 : 우측 실린더헤드커버
22 : 우측 배기매니폴드 23 : 우측 터보차져

31 : 흡기매니폴드 32 : 인터쿨러

33 : 뱅크연결통로 34 : 일방향밸브

본 발명은 V형 디젤엔진의 병렬 2단 터보차져 블로바이가스 재순환장치에 관한 것으로, 더 자세하게는 한 쪽 터보차져만이 작동되는 1터보 모드시에 다른 쪽 뱅크의 블로바이가스도 작동되는 쪽의 터보차져로 재순환시킬 수 있도록 한 것에 관한 것이다.

일반적으로 연료에서 증발된 기체 연료와 엔진에서 미연소되어 실린더 블록이나 틈새를 타고 나오는 가스를 총칭하여 말하는 블로바이가스(Blow-by gas)는 다른말로 크랭크 케이스 에미션(crankcase emission)이라고도 하며, 블로바이가스의 성분 70~95%가 미연소된 연료(HC)이고, 나머지는 연소가스와 부분 산화된 혼합가스 및 미량의 엔진오일로 구성되어 있다.

상기 블로바이가스가 크랭크 케이스 안(실린더헤드부분)에 체류하면 엔진 내부가 부식되고 엔진 오일이 빠지기 때문에 옛날에는 크랭크 케이스의 환기를 위해 대기속으로 방출하거나 한때는 모회사차량의 경우 에어필터를 통하여 걸러진 블로바이 가스를 순환시키기도 하였으나 대기 오염을 방지하기 위해 최근에는 대부분의 차들이 필터를 통하지 않고 인테이크의 중간부위에 연결하거나 흡기매니폴더에 직접 연결하여 재연소시키는 것이 보통이다.

한편 터보차져를 구비하는 디젤엔진에 있어서 상기 블로바이가스는 엔진 연소에 의한 것과 터보차져에 의한 것이 있으며, 엔진 연소에 의한 것은 엔진폭발에 의해 발생되는 배기가스의 일부가 피스톤링을 타고 블록을 크랭크실 내부로 유입되어 (+)압력을 형성하게 되고, 터보차져에 의한 것은 터보차져 터빈휠을 회전시키는 배기가스의 일부가 터보차져 내부로 유입되어 터보 윤활오일과 같이 오일팬으로 유입되어 (+)압력을 형성하게 된다.

이처럼 블로바이가스는 크랭크실 내에 (+) 압력을 형성하여 오일 유동을 방해함으로써 엔진 실패(Fail)를 유발하게 되므로 디젤엔진 차량에 있어서는 크랭크실 내에 발생한 가스를 실린더블록, 실린더헤드, 실린더헤드커버를 통해 (-)압력인 터보차져의 흡기측으로 공급하고 인터쿨러와 흡기매니폴드로 재순환하여 연소시키게 되는 블로바이가스 재순환 시스템을 사용하게 된다.

즉, 상기 블로바이가스 재순환 시스템은 (-)압력인 터보차져의 컴프레셔 흡입압력을 이용하여 블로바이가스를 강제 순환시키는 것이다.

블로바이가스는 엔진 회전수(흡입공기량)의 증가에 따라 비례적으로 증가하게 되며, 이에 블로바이가스량의 저감을 위해 엔진 개발시 총량을 규제하여 개발하고 있는 실정이다.(예:75L/min @3800rpm)

도 2는 엔진 회전수별 전부하(Full load)에서의 블로바이가스 측정값을 나타낸 그래프로서, 엔진 회전수(rpm)가 증가할수록 블로바이가스량이 증가함을 나타내고 있다.

터보차져로 유입되는 블로바이가스량이 과도하게 많을 경우 터보차져 압축에 따른 온도상승으로 오일 경화 및 오일 퇴적에 의한 에어 경로 막힘 및 성능 저하가 발생하게 된다.

도 1에는 종래의 일반적인 블로바이가스 재순환장치의 구성도가 도시되어 있는 바, 종래의 일반적인 블로바이가스 재순환장치에 있어서는 엔진연소에 의한 블로바이가스(8)와 터보차져(5)에 의한 블로바이가스(9)를 실린더블록(1)과 실린더헤드(2), 헤드커버(3)를 통해 터보차져(5)의 흡기측으로 유도하고, 인터쿨러(6)와 흡기매니폴드(7)로 재순환시키게 된다.

도면부호중 미설명부호 4는 오일팬이다.

상기 종래의 일반적인 터보차져 블로바이가스 재순환장치는 터보차져(5)가 항상 구동하므로 블로바이가스 재순환이 용이하게 되지만 좌측 뱅크와 우측 뱅크에 각각 터보차져가 마련되는 V형 디젤엔진 병렬 2단 터보차져 시스템의 경우 엔진 구동 조건에 따라 1터보 모드/2터보 모드/일시(Transient) 모드로 제어되므로 일부의 터보차져의 작동이 정지될 때도 있게 되어 블로바이가스 재순환에 어려움이 있게 된다.

즉, V형 디젤엔진 병렬 2단 터보차져 블로바이가스 재순환장치의 경우 한쪽 터보차져(예를 들면 좌측 터보차져)만 작동되는 1터보 모드 구동시 좌측 뱅크(LH BANK) 및 우측 뱅크(RH BANK)에서 발생된 블로바이가스는 작동되는 터보차져로 모두 유입되어야 재순환이 가능하게 되며, 양쪽 터보차져 모두가 작동되는 2터보 모드 구동시(블로바이가스 최대시) 좌측 뱅크(LH BANK) 및 우측 뱅크(RH BANK)에서 발생된 블로바이가스를 양 터보차져로 분산 유입하여 최대 블로바이가스 유입에 따른 온도상승과 오일퇴적, 성능저하를 방지할 필요가 있게 된다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 감안하여 안출한 것이며, 그 목적이 한 쪽 터보차져만이 작동되는 1터보 모드시에 양 뱅크에서 발생된 블로바이가스를 작동되는 터보차져로 유입시킬 수 있도록 하고, 양쪽 터보차져 모두가 작동되는 2터보 모드시에 양 뱅크에서 발생된 블로바이가스를 양 터보차져로 분산 유입시킬 수 있도록 하는 V형 디젤엔진 병렬 2단 터보차져 블로바이가스 재순환장치를 제공하는 데에 있는 것이다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여 좌측 터보차져만이 작동되는 1터보 모드시에는 우측 뱅크에서 발생되는 블로바이가스를 좌측 터보차져로 유도하여 좌측 뱅크에서 발생되는 블로바이가스와 함께 재순환시키고, 양 터보차져 모두가 작동되는 2터보 모드시에는 좌측 터보차져와 우측 터보차져를 통해 각 뱅크의 블로바이가스를 분리 순환시키는 것을 특징으로 하며, 이하 그 구체적인 기술내용을 첨부도면에 의거하여 더욱 자세히 설명하면 다음과 같다.

즉, 도 3에는 본 발명이 관계하는 2단 병렬 V형 디젤엔진의 흡기 및 배기 상태도가 도시되어 있고, 도 4a에는 본 발명의 한 실시예의 1터보 모드시의 작동상태도가 도시되어 있으며, 도 4b는 동 실시예의 2터보 모드시의 작동상태도가 도시되어 있는 바, 본 발명은 좌측 뱅크(10)와 우측 뱅크(20)를 구비하고, 각 뱅크(10)(20)마다에 실린더헤드커버(11)(21) 및 배기매니폴드(12)(22), 그리고 터보차져(13)(23)가 마련되며, 각 뱅크(10)(20)에서 발생된 블로바이가스가 각 터보차져(13)(23)를 통해 인터쿨러(32) 및 흡기매니폴드(31)로 재순환되는 V형 디젤엔진(100)에 있어서, 상기 좌측 실린더헤드커버(11)와 우측 실린더헤드커버(21) 사이에 뱅크연결통로(33)를 형성하고, 우측 실린더헤드커버(21)와 우측 터보차져(23)의 연결유로상에 일방향밸브(34)를 설치하여서 되는 것이다.

도면부호중 미설명부호 35는 에어크리너이다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 있어서는 좌측 터보차져(13)만이 작동되는 1터보 모드시에 우측 뱅크(20)에서 발생되는 블로바이가스를 좌측 터보차져(13)로 유도하여 재순환시킬 수 있게 되고, 양 터보차져(13)(23) 모두가 작동되는 2터보 모드시에 좌측 터보차져(13)와 우측 터보차져(23)를 통해 각 뱅크(10)(20)의 블로바이가스를 분리하여 순환시킬 수 있게 된다.

즉, 본 발명에 있어서 좌측 터보차져(13)만 작동되고 우측 터보차져(23)가 작동되지 않는 1터보 모드에서는 도 4a와 같이 우측 뱅크(20)에서 발생되어 우측 실린더헤드커버(21)로 유도된 블로바이가스가 뱅크연결통로(33)를 통해 좌측 실린더헤드커버(11)로 이동하여 좌측 뱅크(10)의 블로바이가스와 함께 좌측 터보차져(13)로 순환된다.

상기 1터보 모드에서 우측 터보차져(23) 내의 공기는 우측 실린더헤드커버(21)와 우측 터보차져(23)의 연결유로상에 설치된 일방향밸브(34)에 의해 차단되어 우측 실린더헤드커버(21)로 유입되지 않게 되며, 좌측 터보차져(13)로 흡입된 블로바이가스는 인터쿨러(32)를 거쳐 흡기매니폴드(31)로 재순환된다.

한편 좌측 터보차져(13)와 우측 터보차져(23) 모두가 작동되는 2터보 모드에서는 좌측 뱅크(10)의 블로바이가스가 좌측 실린더헤드커버(11)를 통해 좌측 터보차져(13)로 순환되고, 우측 뱅크(20)의 블로바이가스가 우측 실린더헤드커버(21) 및 일방향밸브(34)를 통해 우측 터보차져(23)로 순환된다.

그리고 각 터보차져(13)(23)로 흡입된 블로바이가스는 인터쿨러(32)의 전단에서 합류하여 흡기매니폴드(31)로 재순환된다.

이처럼 본 발명에 있어서는 2터보 모드시에 좌측 뱅크(10)의 블로바이가스와 우측 뱅크(20)의 블로바이가스를 분리 순환시키게 되므로 터보차져(13)(23)의 온도상승에 의한 오일 경화나 퇴적, 경로 막힘 등을 개선할 수 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 좌측 실린더헤드커버(11)와 우측 실린더헤드커버(21) 사이에 뱅크연결통로(33)를 형성하고, 우측 실린더헤드커버(21)와 우측 터보차져(23)의 연결유로상에 일방향밸브(34)를 설치하여 좌측 터보차져(13)만이 작동되는 1터보 모드시에는 우측 뱅크(20)에서 발생되는 블로바이가스를 좌측 터보차져(13)로 유도하여 좌측 뱅크(10)에서 발생되는 블로바이가스와 함께 재순환시키고, 양 터보차져(13)(23) 모두가 작동되는 2터보 모드시에는 좌측 터보차져(13)와 우측 터보차져(23)를 통해 각 뱅크(10)(20)의 블로바이가스를 분리 순환시키는 것으로, 본 발명에 의하면 1터보 모드시에도 양 뱅크(10)(20)의 블로바이가스를 안정적으로 재순환시킬 수 있게 되고, 2터보 모드시에는 양 뱅크(10)(20)의 블로바이가스의 분리 순환시켜 터보차져(13)(23)의 온도상승에 의한 오일 경화나 퇴적, 경로 막힘 등을 개선할 수 있게 되는 등의 효과를 얻을 수 있게 된다.

Claims

삭제
좌측 뱅크(10)와 우측 뱅크(20)를 구비하고, 각 뱅크(10)(20)마다에 실린더헤드커버(11)(21) 및 배기매니폴드(12)(22), 그리고 터보차져(13)(23)가 마련되며, 각 뱅크(10)(20)에서 발생된 블로바이가스가 각 터보차져(13)(23)를 통해 인터쿨러(32) 및 흡기매니폴드(31)로 재순환되고, 좌측 실린더헤드커버(11)와 우측 실린더헤드커버(21) 사이에 뱅크연결통로(33)가 형성되며, 우측 실린더헤드커버(21)와 우측 터보차져(23)의 연결유로상에 일방향밸브(34)가 설치된 V형 디젤엔진 병렬 2단 터보차져 블로바이가스 재순환장치에 있어서,

좌측 터보차져(13)만 작동되고 우측 터보차져(23)가 작동되지 않는 1터보 모드에서는 우측 뱅크(20)에서 발생되어 우측 실린더헤드커버(21)로 유도된 블로바이가스가 뱅크연결통로(33)를 통해 좌측 실린더헤드커버(11)로 이동하여 좌측 뱅크(10)의 블로바이가스와 함께 좌측 터보차져(13)로 순환되도록 한 것을 특징으로 하는 V형 디젤엔진 병렬 2단 터보차져 블로바이가스 재순환장치.
좌측 뱅크(10)와 우측 뱅크(20)를 구비하고, 각 뱅크(10)(20)마다에 실린더헤드커버(11)(21) 및 배기매니폴드(12)(22), 그리고 터보차져(13)(23)가 마련되며, 각 뱅크(10)(20)에서 발생된 블로바이가스가 각 터보차져(13)(23)를 통해 인터쿨러(32) 및 흡기매니폴드(31)로 재순환되고, 좌측 실린더헤드커버(11)와 우측 실린더헤드커버(21) 사이에 뱅크연결통로(33)가 형성되며, 우측 실린더헤드커버(21)와 우측 터보차져(23)의 연결유로상에 일방향밸브(34)가 설치된 V형 디젤엔진 병렬 2단 터보차져 블로바이가스 재순환장치에 있어서,

좌측 터보차져(13)와 우측 터보차져(23) 모두가 작동되는 2터보 모드에서는 좌측 뱅크(10)의 블로바이가스가 좌측 실린더헤드커버(11)를 통해 좌측 터보차져(13)로 순환되고, 우측 뱅크(20)의 블로바이가스가 우측 실린더헤드커버(21) 및 일방향밸브(34)를 통해 우측 터보차져(23)로 순환되도록 한 것을 특징으로 하는 V형 디젤엔진 병렬 2단 터보차져 블로바이가스 재순환장치.
제3항에 있어서, 각 터보차져(13)(23)로 흡입된 블로바이가스는 인터쿨러(32)의 전단에서 합류하여 흡기매니폴드(31)로 재순환되도록 한 것을 특징으로 하는 V형 디젤엔진 병렬 2단 터보차져 블로바이가스 재순환장치.