KR101848564B1 - 엔진의 브리딩 시스템 - Google Patents

Abstract

차량 외부의 공기가 에어클리너를 통해 유입된 후, 스로틀바디와 서지탱크를 지나 흡기매니폴드를 통과한 후 엔진으로 공급되는 엔진의 브리딩 시스템에 있어서, 상기 엔진의 헤드커버; 상기 헤드커버로 유입되는 블로바이가스를 상기 엔진으로 공급하기 위해 구비된 PCV밸브; 및 일측은 상기 헤드커버에 연결되고, 타측은 터보차저의 압축기측에 연결됨으로써, 상기 압축기에 의해 생성된 압축공기가 상기 헤드커버로 유입 가능하도록 설치된 브리더호스;를 포함하는 엔진의 브리딩 시스템이 소개된다.

Description

엔진의 브리딩 시스템 {BREATHING-SYSTEM OF ENGINE FOR VEHICLE}

본 발명은 차량 엔진의 구동에 필요한 공기를 공급하는 브리딩 시스템 중에서도 특히, 엔진의 구동 중 크랭크케이스 내에서 발생되는 블로바이가스(Blow-By Gas)를 PCV밸브(Positive Crank case Ventilation Valve)를 통해 엔진으로 공급하여 연소시키도록 하는 브리딩 시스템에 관한 것이다.

차량의 주행시에는 엔진의 구동에 필요한 연료와 공기가 연소실로 공급된다. 또한, 엔진의 하부 크랭크케이스에는 엔진의 윤활을 위한 오일이 마련되어 있는데, 엔진이 고온고압으로 작동되는 동안 피스톤링의 엔드갭(End Gap)과 피스톤 간극 사이를 통하여 혼합가스인 블로바이가스가 상기 크랭크케이스 내부에 축적되게 된다. 상기 크랭크케이스 내부의 압력을 제거하기 위해 블로바이가스를 헤드커버로 이동시킨 후, 통상적으로 PCV밸브를 설치하여 PCV밸브를 통해 다시 흡기측으로 보내 연소시키게 된다.

특히, 종래의 브리딩 시스템은 에어클리너 후단의 엘보 호스 중간에 니플을 통해 헤드커버의 브리더호스와 연결되어 엔진의 구동시 신기 유입 중 일부를 압력차를 이용하여 상기 헤드커버로 신기를 공급하게 된다.

그러나 엔진의 고속/고부하 구동시 브로바이가스의 압력이 증대되고, 에어클리너측에서 유입되는 공기는 WOT(Wide Open Throttle)조건에서 대기압수준으로 떨어지게 되어, 상기 브리더호스를 통한 신기유입이 되지 않고, 압력차에 따라 오히려 상기 브리더호스측으로 블로바이가스가 역류하게 된다.

따라서, 블로바이가스의 슬러그(Slug)가 스로틀바디의 플랩을 오염시켜 작동저 또는 스턱(Stuck)을 유발하게 된다. 또한, 비연소가스에 의한 스로틀바디 및 엘보호스의 부식이 유발되어 주기적으로 스로틀바디의 청소가 필요한 실정이다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

KR 10-0622721 B1

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 엔진의 고속/고부하 운전시에도 브리더호스를 통한 신기의 공급시 블로바이가스가 역류하지 않도록 하는 엔진의 브리딩 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 엔진의 브리딩 시스템은 차량 외부의 공기가 에어클리너를 통해 유입된 후, 스로틀바디와 서지탱크를 지나 흡기매니폴드를 통과한 후 엔진으로 공급되는 엔진의 브리딩 시스템에 있어서, 상기 엔진의 헤드커버; 상기 헤드커버로 유입되는 블로바이가스를 상기 엔진으로 공급하기 위해 구비된 PCV밸브; 및 일측은 상기 헤드커버에 연결되고, 타측은 터보차저의 압축기측에 연결됨으로써, 상기 압축기에 의해 생성된 압축공기가 상기 헤드커버로 유입 가능하도록 설치된 브리더호스;를 포함한다.

상기 헤드커버와 브리더호스 사이에는 상기 브리더호스의 개폐 동작이 가능하도록 하는 솔레노이드밸브가 구비될 수 있다.

상기 솔레노이드밸브는 제어부에 의해 소정의 기준값 이상이면 개방되어, 상기 압축기로부터 유입되는 공기가 상기 헤드커버 내로 유입됨으로써, 블로바이가스의 역류를 방지할 수 있다.

상술한 바와 같은 구조로 이루어진 엔진의 브리딩 시스템에 따르면, 고속고부하 영역에서 블로바이가스의 원활한 순환을 구현함으로써, 배기규제를 만족하고, 터보차저의 압축기에 연결된 브리더호스를 통해 블로바이가스의 역류를 방지하여 스로틀바디 등의 흡기계통 구성품의 오염 및 부식을 방지하는 장점이 있다. 또한, 블로바이가스의 원활한 배출을 통하여 엔진의 연소효율이 증대되고, 연비가 개선되는 효과가 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진의 브리딩 시스템을 간략하게 도시한 블록도.
도 2는 엔진을 상세하게 도시한 도면.
도 3은 솔레노이드밸브를 상세하게 도시한 도면.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 엔진의 브리딩 시스템에 대하여 살펴본다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진의 브리딩 시스템을 간략하게 도시한 블록도이고, 도 2는 엔진(100)을 상세하게 도시한 도면이며, 도 3은 솔레노이드밸브(500)를 상세하게 도시한 도면이다. 본 발명의 엔진의 브리딩 시스템은 통상적인 내연기관이 구비된 차량에 마련되되, 특히 터보차저(300)가 함께 구비된 차량에 적용되는 것이 가장 바람직할 것이다.

도 1에 도시한 것처럼, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 엔진의 브리딩 시스템은, 차량 외부의 공기가 에어클리너(700)를 통해 유입된 후, 스로틀바디(800)와 서지탱크(900)를 지나 흡기매니폴드(130)를 통과한 후 엔진(100)으로 공급되는 엔진의 브리딩 시스템에 있어서, 상기 엔진(100)의 헤드커버(110); 상기 헤드커버(110)로 유입되는 블로바이가스를 상기 엔진(100)으로 공급하기 위해 구비된 PCV밸브(200); 및 일측은 상기 헤드커버(110)에 연결되고, 타측은 터보차저(300)의 압축기(310)측에 연결됨으로써, 상기 압축기(310)에 의해 생성된 압축공기가 상기 헤드커버(110)로 유입 가능하도록 설치된 브리더호스(400);를 포함한다.

상기 엔진(100)의 구동에 필요한 공기는 차량 외부의 공기가 상기 에어클리너(700)를 통해 차량의 내부로 유입된 후, 상기 스로틀바디(800)를 지나, 상기 서지탱크(900)를 통과한 후 상기 흡기매니폴드(130)를 통해 상기 엔진(100)의 연소실로 공급된다. 상기 엔진(100)의 내부에서 연소된 공기는 배기가스가 되어 배기매니폴드(150)와 머플러(170)를 통해 대기 중으로 배출된다. 이때, 상기 배기매니폴드(150)에서 배출되는 배기가스의 일부는 상기 터보차저(300)로 유입되어 상기 터보차저(300)의 터빈(330)을 회전시키고, 상기 터빈(330)에 연결된 회전축(미도시)에 의해 상기 압축기(310)가 회전되어 상기 압축기(310)에 의해 압축된 공기가 인터쿨러(미도시)를 통해 냉각된 후 흡기측으로 공급되게 된다.

상기 엔진(100)에서 피스톤에 의한 연소실 내에서 압축 또는 폭발행정의 수행시 발생되는 블로바이가스는 상기 엔진(100) 내의 피스톤링 엔드갭(미도시)과 피스톤 간극을 통해 상기 엔진(100)의 하부에 위치한 크랭크케이스(미도시) 내에 포집되게 된다. 상기 엔진(100)의 하부에 포집된 블로바이가스는 브리딩 시스템에 포함된 과정에 의해 상기 헤드커버(110)측으로 이동되게 된다.

상기 헤드커버(110)에는 일측은 상기 헤드커버(110)에 연결되고, 타측은 상기 서지탱크(900)에 연결된 PCV밸브(200)가 구비된다. 상기 PCV밸브(200)는 상기 엔진(100)의 구동시 상기 헤드커버(110)로 유입되는 블로바이가스를 상기 엔진(100)의 연소실로 공급하기 위하여 구비되는 것으로서, 상기 PCV밸브(200)의 작동 및 구성에 관한 것은 기공기된 기술이므로, 본 명세서에서는 상세한 설명은 생략한다.

또한, 상기 엔진(100)의 흡기측에는 일측은 상기 헤드커버(110)에 연결되고, 타측은 터보차저(300)의 압축기(310)측에 연결됨으로써, 상기 압축기(310)에 의해 생성된 압축공기가 상기 헤드커버(110)로 유입 가능하도록 하는 상기 브리더호스(400)가 설치된다.

상기 브리더호스(400)는 일반적인 고무관 또는 스틸관으로서, 상기 터보차저(300)의 압축기(310)측에 구비되는 니플에 결합되어, 상기 압축기(310)에 의해 압축된 압축공기를 상기 헤드커버(110)측으로 제공하게 된다. 특히, 상기 헤드커버(110)와 브리더호스(400) 사이에는 상기 브리더호스(400)의 개폐 동작이 가능하도록 제어부(600)에 의해 제어되는 솔레노이드밸브(500)가 구비됨으로써, 상기 엔진(100)의 구동 조건에 따라 상기 헤드커버(110)로 상기 압축기(310)에서 생성된 압축공기의 공급여부를 상기 제어부(600)에 의해 제어할 수 있게 된다. 상기한 압축공기는 도 3에 도시한 것처럼, 상기 솔레노이드밸브(500)의 유입구(510)를 통해 유입되고, 유출구(530)를 통해 배출되는 것이 바람직할 것이다. 상기 솔레노이드밸브(500)는 일종의 체크밸브(Check Valve)일 수 있다.

즉, 상기 솔레노이드밸브(500)는 상기 제어부(600)에 의해 소정의 기준값 이상이면 개방되어, 상기 압축기(310)로부터 유입되는 공기가 상기 헤드커버(110) 내로 유입됨으로써, 블로바이가스의 역류를 방지하게 된다. 상기한 기준값은 상기 스로틀바디(800)의 스로틀밸브가 와이드 오픈 상태(WOT)를 기준으로 설정할 수 있으며, 상기 엔진(100)의 고속고부하 영역을 지칭하는 것이면, 어떠한 값을 설정하든지 차종에 따라 해당하는 값을 설계자가 설계시 얼마든지 다르게 설정할 수 있을 것이다.

그러므로 본 발명은 상기 터보차저(300)의 압축기(310)에 별도로 니플을 마련하여 상기 헤드커버(110)와 연통 가능도록 상기 브리더호스(400)를 장착하고, 고속/고부하 구동시에는 상기 솔레노이드밸브(500)의 유출구(530)를 개방함으로써, 상기 압축기(310)에 의해 생성되는 압축공기를 상기 헤드커버(110)로 공급한다. 그러면, 상기 헤드커버(110)에 포집된 블로바이가스가 상기 PCV밸브(200)를 통해 밀어내어짐으로써, 상기 엔진(100)의 연소실로 이송되게 된다. 따라서, 종래에 고속/고부하시에 상기 에어클리너(700)측이 대기압과 유사한 수준이 되어 블로바이가스가 역류하던 것을 상기 압축기(310)에서 공급되는 압축공기가 블로바이가스를 압력에 의해 밀어냄으로서, 방지할 수 있게 되는 것이다.

따라서, 본 발명이 엔진의 브리딩 시스템에 의하면, 고속고부하 영역에서 블로바이가스의 원활한 순환을 구현함으로써, 배기규제를 만족하고, 터보차저의 압축기에 연결된 브리더호스를 통해 블로바이가스의 역류를 방지하여 스로틀바디 등의 흡기계통 구성품의 오염 및 부식을 방지하는 장점이 있다. 또한, 블로바이가스의 원활한 배출을 통하여 엔진의 연소효율이 증대되고, 연비가 개선되는 효과가 있게 된다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

100 : 엔진 110 : 헤드커버
130 : 흡기매니폴드 150 : 배기매니폴드
170 : 머플러 200 : PCV밸브
300 : 터보차저 310 : 압축기
330 : 터빈 400 : 브리더호스
500 : 솔레노이드밸브 510 : 유입구
530 : 유출구 600 : 제어부
700 : 에어클리너 800 : 스로틀바디
900 : 서지탱크

Claims (3)

1. 차량 외부의 공기가 에어클리너를 통해 유입된 후, 스로틀바디와 서지탱크를 지나 흡기매니폴드를 통과한 후 엔진으로 공급되는 엔진의 브리딩 시스템에 있어서,
   상기 엔진의 헤드커버;
   상기 헤드커버로 유입되는 블로바이가스를 상기 엔진으로 공급하기 위해 구비된 PCV밸브; 및
   일측은 상기 헤드커버에 연결되고, 타측은 터보차저의 압축기측에 연결됨으로써, 상기 압축기에 의해 생성된 압축공기가 상기 헤드커버로 유입 가능하도록 설치된 브리더호스;를 포함하고,
   상기 엔진이 고속/고부하 영역에서 구동 시, 상기 압축기에 의해 생성된 압축공기가 상기 브리더호스를 통해 상기 헤드커버 내로 유입되도록 제어되어 상기 헤드커버 내에 포집된 블로바이가스가 압축공기에 의해 엔진으로 밀어내어져 공급됨으로써, 압력 차에 의해 블로바이가스가 흡기계통 측으로 역류되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 엔진의 브리딩 시스템.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 헤드커버와 브리더호스 사이에는 상기 브리더호스의 개폐 동작이 가능하도록 하는 솔레노이드밸브가 구비된 것을 특징으로 하는 엔진의 브리딩 시스템.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 솔레노이드밸브는 제어부에 의해 상기 엔진의 운전영역이 소정의 기준값 이상이면 개방되는 것을 특징으로 하는 엔진의 브리딩 시스템.

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