KR101795308B1

KR101795308B1 - 오픈루프방식 크랭크케이스 공조시스템 및 차량

Info

Publication number: KR101795308B1
Application number: KR1020160135868A
Authority: KR
Inventors: 정일
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2016-10-19
Filing date: 2016-10-19
Publication date: 2017-11-07

Abstract

본 발명의 차량에 적용된 오픈루프방식 크랭크케이스 공조시스템(1)은 엔진(100)의 크랭크샤프트(10)와 연계되어 크랭크케이스 공간(100-1)에 형성되고, 엔진(100)의 외부에 연결된 가스배출호스(50)로 오일 제거된 후 재 연소되지 못한 블로바이가스를 대기로 배출함으로써 동절기 블로바이가스 빙결현상차단 및 유로 6 배기규제나 배기가스총량 규제 충족이 이루어지는 블로바이가스 대기 배출에 더해 오일 세퍼레이터 적용 없는 단순한 시스템 구성이 가능한 특징을 갖는다.

Description

오픈루프방식 크랭크케이스 공조시스템 및 차량{Open Loop Crankcase Ventilation System and Vehicle thereby}

본 발명은 블로바이가스 재순환을 위한 크랭크케이스 공조시스템에 관한 것으로, 특히 크랭크샤프트의 회전에 의한 원심력을 이용하여 블로바이가스 내 오일제거가 이루어짐으로써 블로바이가스 발생량 감소도 가능한 오픈루프방식 크랭크케이스 공조시스템 및 차량에 관한 것이다.

일반적으로 내연기관 엔진에서 발생되어 크랭크케이스 공간에 모여진 블로바이가스(Blow By Gas)는 피스톤 링과 그르브(groove)의 틈새 등을 통하여 유출되는 고온 고압 연소가스로서, 대기 방출 시 환경오염을 가져오는 원인 물질인 미연탄화수소, 엔진오일 증발분, 카본입자 및 수분 등을 함유한다.

그러므로 자동차 배기 규제에 맞추도록 엔진에는 블로바이가스 재순환을 위한 크랭크케이스 공조시스템(Crankcase Ventilation System, 이하 CVS)이 적용되고, 상기 CVS에는 오일 세퍼레이터(Oil Separator)가 적용됨으로써 블로바이가스로부터 오일 성분을 포함한 수분을 제거하여 준다. 이하 제거되는 수분은 오일로 칭한다.

이를 위해, 상기 오일 세퍼레이터에는 블로바이가스를 공급받는 블로바이 파이프와 분리된 오일을 모아 배출하는 드레인 파이프 및 오일 분리된 블로바이가스를 연소실로 복귀시키는 블로바이 리턴 파이프가 연결된다. 이러한 오일 세퍼레이터 레이아웃을 이용함으로써 엔진 크랭크 케이스 내 오일과 가스를 함유한 블로바이가스가 오일 세퍼레이터로 유입되면, 오일 세퍼레이터에서는 내부 구조를 이용하여 블로바이가스에서 오일과 가스가 분리된 후 오일은 오일 팬으로 드레인되는 반면 오일 제거된 순수한 블로바이가스는 흡기 덕트로 보내져 연소실에서 연소된다.

이와 같이 상기 CVS는 오일 세퍼레이터를 이용함으로써 오일 증발성분이 엔진 구성부에 끼치는 악 영향을 해소할 수 있고 동시에 블로바이가스의 대기 방출을 방지함으로써 유로 6 배기규제도 충족할 수 있다.

그러므로 상기 CVS는 폐루프(Closed Loop)방식으로 칭한다.

일본특개 2005-120977(2005.5.12)

하지만 상기 폐루프 방식 CVS는 오일 세퍼레이터와 함께 블로바이가스의 유입/리턴 경로 및 오일 드레인 경로를 위한 파이프로 레이아웃이 형성됨으로써 부품 증가에 따른 원가 상승으로 비용 측면에서 불리할 수밖에 없다.

또한 상기 폐루프 방식 CVS는 유로 6 배기규제나 배기가스총량 규제에서 어느 정도의 블로바이가스의 대기방출을 허용함에도 이를 이용할 수 없다는 한계성을 가질 수밖에 없다.

무엇보다 상기 폐루프 방식 CVS는 오일 세퍼레이터와 함께 블로바이가스 리턴 파이프를 필수 구성요소로 함으로써 기온 강하에 따른 블로바이가스 빙결현상으로부터 자유로 울 수 없는 한계성을 가질 수밖에 없다. 일례로, 동절기 특히 고위도 지역의 동절기 시 영하의 날씨는 엔진 정지에 따른 정차나 주차 조건에서 블로바이가스 리턴 파이프 내 잔존된 블로바이가스의 수분 빙결을 가져옴으로써 블로바이가스 리턴 경로가 차단되고, 블로바이가스 리턴 경로 막힘은 엔진 재가동에 따른 차량 주행 시 엔진 내부의 압력을 상승시켜줌으로써 엔진실린더 내부 손상으로 진행되는 한 원인이 될 수밖에 없다.

이에 상기와 같은 점을 감안한 본 발명은 크랭크샤프트의 회전에 의한 원심력으로 블로바이가스 내 오일 분리가 이루어짐으로써 오일 세퍼레이터 적용 없는 블로바이가스 재순환으로 시스템 구성을 극히 단순화 시키고, 특히 블로바이가스의 오일 분리가 크랭크케이스 공간에서 이루어진 후 재 연소되지 못한 블로바이가스가 대기로 배출됨으로써 동절기 블로바이가스 빙결현상의 원인을 근원적으로 차단하면서 동시에 유로 6 배기규제나 배기가스총량 규제를 충족하는 정도에서 블로바이가스 대기 배출도 가능한 오픈루프방식 크랭크케이스 공조시스템 및 차량의 제공에 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 오픈루프방식 크랭크케이스 공조시스템은 엔진의 연소로 생성된 블로바이가스(Blow By Gas)에 포함된 오일이 크랭크샤프트의 회전에 의한 원심력으로 분리되도록 상기 블로바이가스를 상기 크랭크샤프트의 내부공간으로 유입시키는 블로바이가스 통로; 상기 블로바이가스 통로에 이어지고, 상기 크랭크샤프트와 함께 회전되는 크랭크샤프트 풀리로 상기 오일을 복귀오일로 모아주는 오일복귀통로; 상기 오일복귀통로에 이어지고, 상기 크랭크샤프트 풀리의 뒤쪽에서 상기 크랭크샤프트를 감싼 드레인 커버로 상기 복귀오일을 모아 오일 팬으로 드레인시키는 오일 드레인 통로; 상기 오일이 제거된 블로바이가스를 상기 엔진에서 대기로 배출시키도록 상기 엔진의 외부에 연결된 가스배출호스로 형성되는 오픈루프 가스경로;가 포함된 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로서, 상기 블로바이가스 통로는 상기 크랭크샤프트의 메인 저널과 크랭크 암이 연결되는 구간에서 원주방향으로 뚫려진 원주홀과 상기 크랭크샤프트 풀리와 연결되는 상기 메인 저널의 축방향으로 뚫려진 축홀로 이루어지고, 상기 축홀의 오일배출구는 콘 형상의 확장 엔드를 형성한다.

바람직한 실시예로서, 상기 오일 복귀 통로는 상기 크랭크샤프트 풀리에서 돌출되어 상기 크랭크샤프트의 상기 메인저날과 연결되는 풀리 체결보스의 밀폐된 축 홀로 형성된 오일수거 챔버, 상기 풀리 체결보스에 뚫려져 상기 오일수거 챔버와 연통되는 상기 드레인 커버쪽으로 경사진 오일챔버 연통홀로 이루어진다. 상기 오일수거 챔버의 밀폐된 구조는 상기 축 홀에 끼워진 실링 캡으로 형성된다.

바람직한 실시예로서, 상기 오일 드레인 통로는 상기 드레인 커버의 밀폐된 내부 공간으로 형성된 오일 충진 챔버, 상기 드레인 커버에 뚫려져 상기 오일 충진 챔버와 연통되는 오일 드레인홀로 이루어진다.

그리고 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 차량은 연소로 생성된 블로바이가스(Blow By Gas)를 블로바이가스 통로로 유입하여 회전에 의한 원심력으로 블로바이가스에 포함된 오일을 분리하는 크랭크샤프트, 상기 오일이 모아지는 오일복귀통로를 형성하여 상기 블로바이가스 통로와 이어지는 크랭크샤프트 풀리, 상기 오일복귀통로에 모인 오일이 오일 팬으로 드레인되는 오일 드레인 통로를 형성하여 상기 크랭크샤프트 풀리의 뒤쪽에서 상기 크랭크샤프트를 감싼 드레인 커버, 상기 크랭크샤프트 풀리에 결합되어 상기 오일복귀통로에 모여진 오일의 외부 노출을 차단하는 실링 캡으로 구성된 오픈루프방식 크랭크케이스 공조시스템; 상기 오픈루프방식 크랭크케이스 공조시스템을 이루는 크랭크샤프트가 위치된 크랭크케이스 공간이 연소실의 아래쪽으로 형성된 실린더블록을 갖춘 엔진; 포함된 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로서, 상기 엔진은 상기 오픈루프방식 크랭크케이스 공조시스템에서 오일이 포함된 블로바이가스로부터 분리되어 드레인(drain)되는 오일이 복귀되는 오일 팬을 상기 실린더블록의 하부로 구비하고, 상기 오일이 제거된 블로바이가스를 모아 상기 엔진의 외부로 배출시켜주는 실린더 헤드를 상기 실린더블록의 상부로 구비하며, 상기 실린더 헤드에 구비된 블로바이가스 포트로 대기와 연통된 가스배출호스가 연결된다.

이러한 본 발명의 차량은 블로바이가스 재순환을 위한 크랭크케이스 공조시스템이 오픈루프방식으로 구현됨으로써 다음과 같은 장점 및 효과를 구현한다.

첫째, 블로바이가스의 오일 분리에 크랭크샤프트의 회전에 의한 원심력이 이용됨으로써 블로바이가스 재순환을 오일 세퍼레이터가 적용되지 않는 새로운 방식으로 구현한다. 둘째, 오일 세퍼레이터의 미적용으로 레이아웃을 위한 다수 파이프가 제거됨으로써 크랭크케이스 공조시스템의 구성이 극히 단순화된다. 셋째, 크랭크케이스 공조시스템의 구성 단순화에 따른 비용 절감으로 원가 경쟁력 우위를 확보할 수 있다. 넷째, 오일 분리가 이루어진 블로바이가스가 크랭크샤프트가 위치된 크랭크 케이스 공간을 통해 재 연소됨으로써 블로바이가스 리턴 경로 적용 시 발생되던 동절기 블로바이가스 빙결현상의 원인이 근원적으로 차단된다. 다섯째, 블로바이가스 빙결현상 방지로 엔진실린더 내부 손상으로 진행되는 엔진 내부의 압력 상승이 방지된다. 여섯째, 엔진 연소실에서 재 연소되지 못한 블로바이가스 만 엔진 외부로 나와 대기로 배출됨으로써 블로바이가스 대기 배출이 이루어짐에도 유로 6 배기규제나 배기가스총량 규제를 충족할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 오픈루프방식 크랭크케이스 공조시스템의 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 오픈루프방식 크랭크케이스 공조시스템이 적용된 차량의 예이며, 도 3은 본 발명에 따른 차량에 적용된 오픈루프방식 크랭크케이스 공조시스템의 작동상태이다.

이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시 예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.

도 1을 참조하면, 오픈루프방식 크랭크케이스 공조시스템(1)은 크랭크샤프트(10)와 크랭크샤프트 풀리(20), 드레인 커버(30), 실링 캡(40)을 오픈루프 구성부로 하고, 블로바이가스 통로(10A)와 오일 복귀 통로(20A), 오일 드레인 통로(30A)를 오픈루프 오일경로로 하며, 가스배출호스(50)를 오일 제거된 순수한 블로바이가스 중 일부가 정제 가스(purified gas)로 되어 대기에 배출되는 오픈루프 가스경로로 한다.

그러므로 상기 오픈루프 구성부와 상기 오픈루프 오일경로는 엔진(100)의 크랭크케이스 공간(100-1)쪽으로 집중됨으로써 다수의 파이프와 복잡하게 연계된 오일 세퍼레이터를 사용하던 기존 방식 대비 시스템 단순화와 함께 엔진(100)의 외부 레이아웃 단순화도 구현되는 장점이 있다. 또한 상기 오픈루프 가스경로가 가스배출호스(50)로 형성됨으로써 블로바이가스를 흡기덕트쪽으로 리턴시키던 기존 방식 대비 동절기 블로바이가스 빙결현상차단과 더불어 유로 6 배기규제나 배기가스총량 규제를 충족하는 정도에서 블로바이가스 대기 배출도 가능한 되는 장점이 있다.

구체적으로 상기 오픈루프 구성부를 이루는 크랭크샤프트(10)와 크랭크샤프트 풀리(20), 드레인 커버(30), 실링 캡(40)의 세부 구성은 하기와 같다.

상기 크랭크샤프트(10)는 피스톤의 왕복 운동을 위한 크랭크 암(11)과 크랭크샤프트 풀리(20)의 체결을 위한 메인 저널(13)을 포함한다. 그러므로 상기 크랭크샤프트(10)는 내연기관 엔진에 적용된 통상적인 크랭크샤프트와 동일하다. 다만 상기 크랭크샤프트(10)에는 크랭크 암(11)과 메인 저널(13)을 이용하여 블로바이가스 통로(10A)가 형성되는 차이가 있다.

상기 크랭크샤프트 풀리(20)는 크랭크샤프트(10)의 메인 저널(13)에 체결되는 풀리 체결보스(21)를 포함한다. 그러므로 상기 크랭크샤프트 풀리(20)는 내연기관 엔진에 적용된 통상적인 크랭크샤프트 풀리와 동일하다. 다만 상기 크랭크샤프트 풀리(20)는 풀리 체결보스(21)에 축 홀을 형성하고, 상기 축 홀을 이용하여 블로바이가스 통로(10A)와 연통되는 오일 복귀 통로(20A)가 형성되는 차이가 있다.

상기 드레인 커버(30)는 크랭크샤프트 풀리(20)의 뒤쪽으로 위치되고, 크랭크샤프트(10)의 메인 저널(13)과 크랭크샤프트 풀리(20)의 풀리 체결보스(21)의 연결부위를 감싼 상태에서 회전되지 않도록 결합된다. 이를 위해 상기 드레인 커버(30)는 크랭크케이스 공간(100-1)을 형성하는 크랭크 케이스를 엔진(100)에 결합하면서 관통된 크랭크샤프트(10)의 메인 저널(13)을 지지하는 크랭크케이스 지지 브래킷을 이용해 고정된다. 특히 상기 드레인 커버(30)는 오일 드레인 통로(30A)를 형성하여 크랭크샤프트 풀리(20)의 오일 복귀 통로(20A)에서 나온 오일을 모아서 오일 팬으로 드레인(drain)시켜준다. 그러므로 상기 드레인 커버(30)는 오일 드레인 통로(30A)를 구성하는 내부 공간이 밀폐되도록 패킹(packing) 등으로 기밀 처리되고, 상기 패킹은 상기 크랭크케이스 지지 브래킷을 이용해 구비될 수 있다. 하지만 상기 드레인 커버(30)는 오일이 빠져나가는 배출홀이 연결된 외부와 차단된 내부 챔버로 오일 드레인 통로(30A)를 형성할 경우 패킹이 적용되지 않을 수 있다.

상기 실링 캡(40)은 크랭크샤프트 풀리(20)의 풀리 체결보스(21)에 형성된 축 홀로 결합됨으로써 오일 복귀 통로(20A)를 밀폐시켜준다. 특히 상기 실링 캡(40)은 축 홀에 압입 고정되거나 또는 나사 체결될 수 있다. 다만 상기 실링 캡(40)은 축 홀이 풀리 체결보스(21)에 소정 깊이로 파여져 관통되지 않는 구조인 경우 오픈루프 구성요소에서 제외될 수 있다.

구체적으로 상기 오픈루프 오일경로를 이루는 블로바이가스 통로(10A)와 오일 복귀 통로(20A), 오일 드레인 통로(30A)의 세부 구성은 하기와 같다.

상기 블로바이가스 통로(10A)는 원주홀(10-1)과 축홀(10-2) 및 확장 엔드(10-3)로 구성되어 크랭크샤프트(10)에 형성된다. 일례로, 상기 원주홀(10-1)은 크랭크샤프트(10)의 크랭크 암(11)에 형성된다. 특히 상기 원주홀(10-1)은 크랭크 암(11)과 메인 저널(13)의 연결부위를 이용하여 메인 저널(13)의 원형단면에 대해 원주방향을 관통해 뚫려진다. 상기 축홀(10-2)은 크랭크샤프트(10)의 메인 저널(13)의 축방향을 관통해 뚫려져 원주홀(10-1)과 연결됨으로써 원주홀(10-1)과 연결되는 축홀(10-2)의 위치를 오일유입구로 하고 원주홀(10-1)과 연결되지 않는 축홀(10-2)의 반대쪽 위치를 오일배출구로 한다. 그러므로 상기 원주홀(10-1)과 상기 축홀(10-2)은 크랭크샤프트(10)의 단면에서 "┤"형상을 이룬다. 특히 상기 축홀(10-2)은 오일배출구에 확장 엔드(10-3)를 형성하고, 상기 확장 엔드(10-3)는 축홀(10-2)의 직경을 콘 형상으로 확장시켜줌으로써 축홀(10-2)을 통해 배출되는 오일의 배출성능을 향상시켜 준다.

상기 오일 복귀 통로(20A)는 오일수거 챔버(20-1)와 오일챔버 연통홀(20-2)로 구성되어 크랭크샤프트 풀리(20)의 풀리 체결보스(21)에 형성된다. 일례로, 상기 오일수거 챔버(20-1)는 크랭크샤프트 풀리(20)의 풀리 체결보스(21)에 뚫려져 실링 캡(40)으로 밀폐된 축 홀에 형성되어 축홀(10-2)의 확장 엔드(10-3)와 연결된다. 상기 오일 챔버 연통홀(20-2)은 오일수거 챔버(20-1)에 연통되도록 풀리 체결보스(21)에 뚫려짐으로써 오일수거 챔버(20-1)의 오일을 오일 드레인 통로(30A)로 배출하여 준다. 특히 상기 오일 챔버 연통홀(20-2)은 그 출구가 드레인 커버(30)쪽으로 위치되도록 경사짐으로써 오일이 크랭크샤프트 풀리(20)의 뒤쪽으로 위치된 드레인 커버(30)로 보다 용이하게 배출될 수 있도록 한다.

상기 오일 드레인 통로(30A)는 오일 충진 챔버(30-1)와 오일 드레인홀(30-2)로 구성되어 드레인 커버(30)에 형성된다. 일례로, 상기 오일 충진 챔버(30-1)는 외부에 대해 밀폐된 드레인 커버(30)의 내부 공간에 형성되어 오일 복귀 통로(20A)의 오일챔버 연통홀(20-2)에서 나온 오일을 수거하여 준다. 상기 오일 드레인홀(30-2)은 오일 충진 챔버(30-1)에 수거된 오일을 배출하여 오일 팬으로 복귀시켜 준다. 특히, 상기 오일 드레인홀(30-2)은 직선으로 뚫려져 드레인 커버(30)가 크랭크샤프트(10)의 메인저널(13)에 체결된 상태에서 지면을 향하도록 위치된다. 이러한 이유는 회전되지 않는 드레인 커버(30)의 특성에 맞춰 오일이 중력의 영향으로 신속히 배출되기 위함이다.

구체적으로 상기 오픈루프 가스경로를 이루는 가스배출호스(50)는 엔진(100)의 연소로 생성되어 크랭크케이스 공간(100-1)으로 모여져 오일 제거된 순수한 블로바이가스 중 재 연소되지 않은 일부의 블로바이가스가 엔진(100)의 외부로 빼내어 대기로 배출시켜 준다. 이를 위해 상기 가스배출호스(50)는 호스나 파이프로 이루어져 엔진(100)에서 노출되도록 엔진(100)의 외부에 연결된다.

한편 도 2 및 도 3은 차량(200)에서 오픈루프방식 크랭크케이스 공조시스템(1)의 동작 상태를 나타낸다.

도 2를 참조하면, 차량(200)은 엔진룸(200-1)에 오픈루프방식 크랭크케이스 공조시스템(1)이 적용된 엔진(100)을 구비한다.

구체적으로 상기 엔진(100)은 연료 연소에 의한 피스톤의 왕복운동으로 회전되는 크랭크 샤프트가 위치된 크랭크케이스 공간을 형성한 실린더블록(101)을 포함하고, 상기 실린더블록(101)에는 그 하부로 엔진오일을 담은 오일 팬(103)이 결합되고 그 상부로 캠축과 함께 밸브 시스템을 구비한 실린더 헤드(105)가 결합된다. 그러므로 상기 엔진(100)은 실린더블록(101)과 오일 팬(103) 및 실린더 헤드(105)를 구성요소로 함으로써 통상의 내연기관 엔진의 구성과 동일하다. 다만 상기 엔진(100)은 실린더 헤드(105)(또는 실린더 헤드(105)에 결합된 실린더 커버)에 블로바이가스 포트(105-1)를 구비하고, 상기 블로바이가스 포트(105-1)는 오일 제거된 순수한 블로바이가스 중 재 연소되지 않은 일부의 블로바이가스가 모여지는 공간을 형성하는 차이가 있다.

구체적으로 상기 오픈루프방식 크랭크케이스 공조시스템(1)은 도 1에서 기술된 오픈루프방식 크랭크케이스 공조시스템(1)과 동일한 구성요소로 이루어진다, 다만 상기 오픈루프방식 크랭크케이스 공조시스템(1)은 가스배출호스(50)가 엔진(100)의 블로바이가스 포트(105-1)에 연결되어 실린더 헤드(105)에서 외부로 노출되는 차이가 있다. 그러므로 엔진(100)의 내부에서 오일 제거된 순수한 블로바이가스 중 재 연소되지 않은 일부의 블로바이가스가 실린더 헤드(105)를 통해 엔진(100)의 외부로 나가 대기로 배출된다.

도 3을 참조하면, 엔진(100)의 연소로 생성된 오일이 포함된 블로바이가스(이하 오염 블로바이가스로 칭함)는 실린더블록(101)의 크랭크케이스 공간(100-1)으로 모여진다.

그러면 크랭크케이스 공간(100-1)에서 빠르게 회전되는 크랭크샤프트(10)에 형성된 블로바이가스 통로(10A)가 상기 오염 블로바이가스를 빨아들인 후 크랭크샤프트(10)의 회전에 의한 강한 원심력으로 오일이 제거된 블로바이가스(이하 정제 블로바이가스로 칭함)로 전환시켜 준다.

구체적으로 상기 블로바이가스 통로(10A)의 작용은 하기와 같다. 원주홀(10-1)로 들어와 원주홀(10-1)과 축홀(10-2)을 채운 오염 블로바이가스는 크랭크샤프트(10)의 회전에 의한 원심력을 받는 상태로 되고, 상기 원심력은 상기 오염 블로바이가스를 블로바이가스 성분이 없는 오일과 오일이 제거된 순수한 블로바이가스로 분리시켜 준다. 이러한 오일분리 작용은 축홀(10-2)에서 발생됨으로써 축홀(10-2)은 오일배출통로로 작용한다. 그러면 오일은 축홀(10-2)을 지나 오일 복귀 통로(20A)로 배출되고, 상기 오일 복귀 통로(20A)는 배출된 오일을 복귀오일로 모아준다. 이때 상기 오일은 축홀(10-2)의 출구부위에 형성된 확장 엔드(10-3)로 인해 보다 용이하게 축홀(10-2)을 빠져나오게 된다.

구체적으로 상기 오일 복귀 통로(20A)의 작용은 하기와 같다. 오일수거 챔버(20-1)는 축홀(10-2)을 나온 오일을 일시적으로 모아주고, 오일챔버 연통홀(20-2)은 오일수거 챔버(20-1)에 연통되어 일시적으로 모여진 오일을 오일수거 챔버(20-1)에서 배출시켜 준다. 그러면 상기 오일 복귀 통로(20A)의 오일은 오일 드레인 통로(30A)로 배출된다.

구체적으로 상기 오일 드레인 통로(30A)의 작용은 하기와 같다. 오일 충진 챔버(30-1)는 오일챔버 연통홀(20-2)을 나온 오일을 일시적으로 모아주고, 오일 드레인홀(30-2)은 오일 충진 챔버(30-1)에 연통되어 일시적으로 모여진 오일을 오일 드레인 통로(30A)에서 배출시켜 준다. 그러면 상기 오일 드레인 통로(30A)의 오일은 오일 팬(103)으로 드레인된다.

그 결과 오일은 블로바이가스 통로(10A)와 오일 복귀 통로(20A) 및 오일 드레인 통로(30A)를 순차적으로 거친 후 오일 팬(103)으로 복귀된다. 이러한 오일 분리 및 오일팬 복귀 과정은 엔진(100)의 운전 시 지속됨으로써 재 연소로 없어지는 오일 소모량을 줄여 주게 된다.

한편 상기 블로바이가스 통로(10A)에서 오일이 제거된 순수한 블로바이가스는 원주홀(10-1)을 나와 상기 정제 블로바이가스로 크랭크케이스 공간(100-1)에 다시 배출된다. 이 경우 상기 정제 블로바이가스에는 완전히 제거되지 않은 오일 성분을 포함할 수 있으나 잔존하는 오일 성분의 양은 원심력 미 적용대비 현저히 줄어들 수 있다. 특히 엔진(100)의 운전 시 원심력 효과가 계속 지속되고 더불어 고온의 크랭크샤프트(10)의 접촉에 의한 수분 증발 효과가 더해짐으로써 상기 정제 블로바이가스는 오일 성분이 거의 없는 상태가 될 수 있다.

그러면 상기 정제 블로바이가스는 크랭크케이스 공간(100-1)에서 위로 올라가 연소실에서 재 연소되거나 또는 재 연소되지 않은 일부가 오픈루프 가스경로를 통해 대기로 배출된다.

구체적으로 상기 오픈루프 가스경로의 작용은 하기와 같다. 가스배출호스(50)는 실린더 헤드(105)의 블로바이가스 포트(105-1)에 연결됨으로써 실린더블록(101)의 연소실을 제외한 엔진(100)의 내부와 외부를 연통시켜 준다. 그러므로 실린더블록(101)과 실린더 헤드(105) 및 블로바이가스 포트(105-1)를 이어주는 경로는 상기 정제 블로바이가스 중 연소실에서 재 연소되지 않은 일부가 블로바이가스로 다시 모여지는 중간 배출경로를 형성하고, 상기 가스배출호스(50)는 블로바이가스를 블로바이가스 포트(105-1)에서 대기로 배출시켜주는 최종 배출경로를 형성한다. 이와 같이 상기 가스배출호스(50)로 블로바이가스가 흡기덕트로 리턴되지 않고 대기로 배출됨으로써 동절기 블로바이가스 빙결로 인한 엔진 파손의 염려가 없고, 특히 블로바이가스 대기 배출도 최소로 이루어짐으로써 블로바이가스가 외부 배출되면서도 유로 6 배기규제나 배기가스총량 규제를 충족할 수 있다.

전술된 바와 같이, 본 실시예에 따른 차량에 적용된 오픈루프방식 크랭크케이스 공조시스템(1)은 엔진(100)의 크랭크샤프트(10)와 연계되어 크랭크케이스 공간(100-1)에 형성되고, 엔진(100)의 외부에 연결된 가스배출호스(50)로 오일 제거된 후 재 연소되지 못한 블로바이가스를 대기로 배출함으로써 동절기 블로바이가스 빙결현상차단 및 유로 6 배기규제나 배기가스총량 규제 충족이 이루어지는 블로바이가스 대기 배출에 더해 오일 세퍼레이터 적용 없는 단순한 시스템 구성이 가능하다.

1 : 오픈루프방식 크랭크케이스 공조시스템
10 : 크랭크샤프트 11 : 크랭크 암
13 : 메인 저널 10A : 블로바이가스 통로
10-1 : 원주홀 10-2 : 축홀
10-3 : 확장 엔드
20 : 크랭크샤프트 풀리 21 : 풀리 체결보스
20A : 오일 복귀 통로 20-1 : 오일 수거 챔버
20-2 : 오일 챔버 연통홀
30 : 드레인 커버 30A : 오일 드레인 통로
30-1 : 오일 충진 챔버 30-2 : 오일 드레인홀
40 : 실링 캡 50 : 가스배출호스
100 : 엔진 100-1 : 크랭크케이스 공간
101 : 실린더블록 103 : 오일 팬
105 : 실린더 헤드 105-1 : 블로바이가스 포트
200 : 차량 200-1 : 엔진룸

Claims

연료의 연소로 생성된 블로바이가스(Blow By Gas)에 포함된 오일이 크랭크샤프트의 회전에 의한 원심력으로 분리되도록 상기 블로바이가스를 상기 크랭크샤프트의 내부공간으로 유입시키는 블로바이가스 통로;
상기 블로바이가스 통로에 이어지고, 상기 크랭크샤프트와 함께 회전되는 크랭크샤프트 풀리로 상기 오일을 복귀오일로 모아주는 오일복귀통로;
상기 오일복귀통로에 이어지고, 상기 크랭크샤프트 풀리의 뒤쪽에서 상기 크랭크샤프트를 감싼 드레인 커버로 상기 복귀오일을 모아 오일 팬으로 드레인(drain)시키는 오일 드레인 통로;
가 포함된 것을 특징으로 하는 오픈루프방식 크랭크케이스 공조시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 블로바이가스 통로는 상기 크랭크샤프트에 뚫려져 형성되는 것을 특징으로 하는 오픈루프방식 크랭크케이스 공조시스템.
청구항 2에 있어서, 상기 블로바이가스 통로는 상기 크랭크샤프트의 원주방향으로 뚫려진 원주홀과 축방향으로 뚫려진 축홀로 이루어지는 것을 특징으로 하는 오픈루프방식 크랭크케이스 공조시스템.
청구항 3에 있어서, 상기 원주홀과 상기 축홀은 상기 크랭크샤프트의 메인 저널과 상기 메인 저널이 연결되는 크랭크 암을 이용해 형성되는 것을 특징으로 하는 오픈루프방식 크랭크케이스 공조시스템.
청구항 4에 있어서, 상기 원주홀은 상기 메인 저널과 상기 크랭크 암의 연결부위로 위치되고, 상기 축홀은 상기 메인 저널에 위치되는 것을 특징으로 하는 오픈루프방식 크랭크케이스 공조시스템.
청구항 4에 있어서, 상기 원주홀은 상기 크랭크 암이 위치된 크랭크케이스 공간과 연통되고, 상기 축홀은 상기 크랭크케이스 공간을 벗어나 상기 크랭크샤프트 풀리와 연통되는 것을 특징으로 하는 오픈루프방식 크랭크케이스 공조시스템.
청구항 3에 있어서, 상기 축홀의 오일배출구에는 상기 축홀의 직경을 콘 형상으로 확장시키는 확장 엔드가 형성되는 것을 특징으로 하는 오픈루프방식 크랭크케이스 공조시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 오일 복귀 통로는 상기 크랭크샤프트 풀리에 형성되는 것을 특징으로 하는 오픈루프방식 크랭크케이스 공조시스템.
청구항 8에 있어서, 상기 오일 복귀 통로는 상기 크랭크샤프트 풀리에서 돌출되어 상기 크랭크샤프트와 연결되는 풀리 체결보스의 축 홀로 형성된 오일수거 챔버, 상기 풀리 체결보스에 뚫려져 상기 오일수거 챔버와 연통되는 오일챔버 연통홀로 이루어지는 것을 특징으로 하는 오픈루프방식 크랭크케이스 공조시스템.
청구항 9에 있어서, 상기 오일수거 챔버는 외부와 밀폐되고, 상기 오일챔버 연통홀은 상기 드레인 커버쪽으로 경사지는 것을 특징으로 하는 오픈루프방식 크랭크케이스 공조시스템.
청구항 10에 있어서, 상기 오일수거 챔버의 밀폐구조는 상기 축 홀에 끼워진 실링 캡으로 형성되는 것을 특징으로 하는 오픈루프방식 크랭크케이스 공조시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 오일 드레인 통로는 상기 드레인 커버에 형성되는 것을 특징으로 하는 오픈루프방식 크랭크케이스 공조시스템.
청구항 12에 있어서, 상기 오일 드레인 통로는 상기 드레인 커버의 밀폐된 내부 공간으로 형성된 오일 충진 챔버, 상기 드레인 커버에 뚫려져 상기 오일 충진 챔버와 연통되는 오일 드레인홀로 이루어지는 것을 특징으로 하는 오픈루프방식 크랭크케이스 공조시스템.
청구항 13에 있어서, 상기 오일 드레인홀은 상기 드레인 커버가 상기 크랭크샤프트에 체결된 상태에서 지면을 향하도록 위치되는 것을 특징으로 하는 오픈루프방식 크랭크케이스 공조시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 오일이 제거된 블로바이가스는 오픈루프 가스경로로 대기로 배출되는 것을 특징으로 하는 오픈루프방식 크랭크케이스 공조시스템.
청구항 15에 있어서, 상기 오픈루프 가스경로는 대기와 연통된 가스배출호스로 형성되는 것을 특징으로 하는 오픈루프방식 크랭크케이스 공조시스템.
청구항 1 내지 청구항 16 중 어느 한 항에 의한 오픈루프방식 크랭크케이스 공조시스템;
상기 오픈루프방식 크랭크케이스 공조시스템을 이루는 크랭크샤프트가 위치된 크랭크케이스 공간이 연소실의 아래쪽으로 형성된 실린더블록을 갖춘 엔진;
이 포함되는 것을 특징으로 하는 차량.
청구항 17에 있어서, 상기 엔진은 상기 오픈루프방식 크랭크케이스 공조시스템에서 오일이 포함된 블로바이가스로부터 분리되어 드레인(drain)되는 오일이 복귀되는 오일 팬이 상기 실린더블록의 하부로 구비되고, 상기 오일이 제거된 블로바이가스를 모아 상기 엔진의 외부로 배출시켜주는 실린더 헤드가 상기 실린더블록의 상부로 구비되는 것을 특징으로 하는 차량.
청구항 18에 있어서, 상기 실린더 헤드에는 대기와 연통된 가스배출호스가 연결되는 것을 특징으로 하는 차량.
청구항 19에 있어서, 상기 가스배출호스는 상기 실린더 헤드의 블로바이가스 포트에 연결되는 것을 특징으로 하는 차량.