KR20240078511A - 엔진의 신기 유입 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엔진의 연소실에서 크랭크 케이스로 유입된 블로바이가스가 배출되도록 헤드 커버에 형성되며, 엔진의 부하에 따른 압력차에 의해 블로바이가스가 재순환되어 흡기 매니폴드로 유동하도록 구비되는 블로바이가스 유동라인, 상기 연소실로 공급되기 위한 흡기 가스를 압축하여 유동되도록 하며, 상기 연소실로 공급되는 흡기 가스의 흡기량을 조절하는 스로틀 밸브 및 흡기 가스를 압축하는 터보차저를 포함하는 흡기가스 공급라인, 상기 흡기가스 공급라인에서 분기되어 상기 크랭크 케이스와 연결되고, 에어 필터를 통과하며 상기 흡기가스 공급라인을 향해 공급되는 신기가 선택적으로 상기 크랭크 케이스로 유동하도록 구비되는 신기 공급라인 및 상기 흡기가스 공급라인에서 바이패스 되어 상기 신기 공급라인과 연결되며, 엔진의 전부하 시, 상기 스로틀 밸브가 개방됨에 따라, 신기를 포함한 고압의 흡기 가스 중 일부가 압력차에 의해 선택적으로 바이패스 되어 상기 크랭크 케이스를 향하여 유동하도록 구비되는 신기 바이패스 라인을 포함한다.

Description

엔진의 신기 유입 시스템{NEW AIR INFLOW SYSTEM OF ENGINE}

본 발명은 엔진의 신기 유입 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 엔진 부스팅 영역에서 신기 유입을 가능하게 함으로써, 오일 슬러지 발생 및 링 고착을 개선하여 엔진 내구성이 증대되도록 하는 엔진의 신기 유입 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 엔진의 터보장치는 엔진으로부터 배출되는 배기가스의 압력으로 터빈을 회전시키고, 터빈의 회전력으로 컴프레셔를 구동하여 엔진으로 흡입되는 공기를 압축시켜서 엔진의 흡기효율을 상승시킴으로써, 엔진의 출력을 향상시킬 수 있도록 한다.

한편, 엔진의 블로바이가스는 연소실로부터 피스톤과 실린더 사이의 틈새를 통해 엔진의 크랭크 케이스로 누출된 미연소 탄화수소로서, 통상 다시 연소실로 공급하여 연소시켜서 처리하도록 한다.

종래의 터보장치에 있어서는, 엔진으로부터 배출되는 배기가스는 터보차저를 통과하면서 터빈을 구동한 이후 배출되게 되며, 엔진으로 흡입되는 공기는 터빈에 의해 구동되는 컴프레셔를 통해 가압되어 엔진으로 공급되고, 컴프레셔에서 가압된 공기는 엔진으로 공급되기 전에 인터쿨러를 통과하면서 냉각되어 밀도가 증가된 상태로 연소실로 유입되도록 한다.

한편, 엔진에서 발생된 블로바이가스는 크랭크 케이스 벤틸레이션 기구(Crankcase Ventilation apparatus, CCV)에 의해 액상은 체크밸브를 통하여 다시 엔진으로 유입되고, 신기는 컴프레셔의 전단으로 공급되어, 엔진으로 흡입되는 공기와 함께 혼합되어 엔진의 연소실로 유입되는 경로를 따르게 된다.

그러나, 신기가 컴프레셔의 전단으로 공급됨에 있어서는, 터보 부스팅 구간, 다시 말해 풀 악셀링에 따른 엔진 전 부하(Full load) 시에는 압력차에 의해 신기가 엔진 연소실로만 유입되게 되므로, 크랭크케이스로 신기의 유입량이 매우 줄어들게 되며, 그에 따라 크랭크케이스 내 오일의 열화 및 그에 따른 슬러지 발생으로 인해 엔진의 내구성이 저하되는 문제가 있었다.

본 발명의 목적은, 엔진이 부스팅 구간에 진입함에 따라, 스로틀이 개방되고, 터보차저의 컴프레서가 작동, 신기 및 블로바이가스를 포함한 압축된 흡기 가스가 흡기 매니폴드로 공급되도록 함에 있어서, 흡기가스 공급라인의 후단에서 크랭크 케이스와 연결된 바이패스 유로를 구성하여, 엔진의 전 부하(Full load) 시, 흡기 공기가 바이패스 되어 선택적으로 크랭크 케이스로 유입되게 함으로써, 엔진 열화 방지 및 그에 따른 오일 슬러지 발생을 개선하여 엔진의 내구성이 증대되도록 하는 엔진의 신기 유입 시스템을 제공함에 있다.

본 발명에 따른 엔진의 신기 유입 시스템은 엔진의 연소실에서 크랭크 케이스로 유입된 블로바이가스가 배출되도록 헤드 커버에 형성되며, 엔진의 부하에 따른 압력차에 의해 블로바이가스가 재순환되어 흡기 매니폴드로 유동하도록 구비되는 블로바이가스 유동라인, 상기 연소실로 공급되기 위한 흡기 가스를 압축하여 유동되도록 하며, 상기 연소실로 공급되는 흡기 가스의 흡기량을 조절하는 스로틀 밸브 및 흡기 가스를 압축하는 터보차저를 포함하는 흡기가스 공급라인, 상기 흡기가스 공급라인에서 분기되어 상기 크랭크 케이스와 연결되고, 에어 필터를 통과하며 상기 흡기가스 공급라인을 향해 공급되는 신기가 선택적으로 상기 크랭크 케이스로 유동하도록 구비되는 신기 공급라인 및 상기 흡기가스 공급라인에서 바이패스 되어 상기 신기 공급라인과 연결되며, 엔진의 전부하 시, 상기 스로틀 밸브가 개방됨에 따라, 신기를 포함한 고압의 흡기 가스 중 일부가 압력차에 의해 선택적으로 바이패스 되어 상기 크랭크 케이스를 향하여 유동하도록 구비되는 신기 바이패스 라인을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이러한 상기 블로바이가스 유동라인은 상기 헤드 커버와 상기 흡기가스 공급라인의 후단을 연결하며, 엔진의 부분 부하 시, 상기 헤드 커버에서 배출된 블로바이가스가 상기 흡기 매니폴드로 유동하도록 형성되는 부분 부하 라인 및 상기 헤드 커버와 상기 흡기가스 공급라인의 전단을 연결하며, 엔진의 전 부하 시, 상기 헤드 커버에서 배출된 블로바이가스가 상기 터보차저로 유동하도록 형성되는 전 부하 라인을 구비한다.

이러한 상기 부분 부하 라인은, 엔진의 부분 부하에 의해 상기 헤드 커버와 상기 흡기가스 공급라인 후단의 압력차가 발생함에 따라, 선택적으로 개폐가 조절되도록 하는 PCV 밸브를 구비한다.

한편, 상기 신기 바이패스 라인은 엔진의 전 부하에 의해 상기 흡기가스 공급라인의 후단과 상기 크랭크 케이스의 압력차가 발생함에 따라, 선택적으로 개폐가 조절되도록 하는 유량 조절 밸브를 구비한다.

그리고, 상기 신기 바이패스 라인은 상기 신기 공급라인에서, 신기가 일방향으로 유동하도록 하는 체크 밸브의 전단에 연결된다.

본 발명은, 엔진이 부스팅 구간에 진입함에 따라, 스로틀이 개방되고, 터보차저의 컴프레서가 작동, 신기 및 블로바이가스를 포함한 압축된 흡기 가스가 흡기 매니폴드로 공급되도록 함에 있어서, 흡기가스 공급라인의 후단에서 크랭크 케이스와 연결된 바이패스 유로를 구성하여, 엔진의 전 부하(Full load) 시, 흡기 공기가 바이패스 되어 선택적으로 크랭크 케이스로 유입되게 함으로써, 엔진 열화 방지 및 그에 따른 오일 슬러지 발생을 개선하여 엔진의 내구성이 증대되도록 하는 효과를 갖는다.

도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 엔진의 신기 유입 시스템을 개략적으로 보여주기 위한 도면이다.
도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 엔진의 신기 유입 시스템에 대한 종래의 구조를 보여주기 위한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술 되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다.

그러나, 본 발명은 이하에 개시되는 실시 예들에 의해 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 엔진의 신기 유입 시스템을 개략적으로 보여주기 위한 도면이고, 도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 엔진의 신기 유입 시스템에 대한 종래의 구조를 보여주기 위한 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 엔진의 신기 유입 시스템은 블로바이가스 유동라인(100), 흡기가스 공급라인(200), 신기 공급라인(300) 및 신기 바이패스 라인(400)을 포함한다.

먼저, 블로바이가스 유동라인(100)은 엔진(10)의 연소실(12)에서 크랭크 케이스(14)로 유입된 블로바이가스(blow by gas)가 배출되도록 헤드 커버(16)에 형성되며, 엔진(16)의 부하에 따른 압력차에 의해 블로바이가스가 재순환되어 흡기 매니폴드(18)로 유동하도록 구비된다.

통상, 블로바이가스의 경우, 차량의 행정사이클 중 압축 행정과 팽창 행정 사이에 실린더 블록과 피스톤의 틈새를 통해 연소실로부터 캠축 케이스 또는 크랭크 케이스(14)로 유출된 가스를 말한다.

만일, 블로바이가스가 캠축 케이스 또는 크랭크 케이스(14)에 배출되지 못하고 축적되게 되면, 엔진 내부의 압력을 상승시켜 엔진 실링(sealing)에 나쁜 영향을 주며, 내부 압력의 상승으로 엔진오일이 연소실 내로 상승할 수 있어, 엔진 오일의 불필요한 소모를 일으킬 수 있다.

그에 따라, 크랭크 케이스(14) 내부의 압력조절을 위해 블로바이가스를 엔진 외부로 방출하여 엔진 내부의 압력 상승을 방지할 필요가 있으며, 이를 위해 블로바이가스 유동 라인(100)은 부분 부하(Part load) 라인(110) 및 전 부하(Full load) 라인(120)을 구비한다.

부분 부하 라인(110)은 헤드 커버(16)와 흡기가스 공급라인(200)의 후단을 연결하며, 엔진(10)의 부분 부하 시, 헤드 커버(16)에서 배출된 블로바이가스가 흡기 매니폴드(18)로 유동하도록 형성된다.

이를 위해, 부분 부하 라인(110)은 엔진(10)의 부분 부하 시, 헤드 커버(16)와 흡기가스 공급라인(200)의 후단 사이에 압력차가 발생함에 따라, 선택적으로 개폐가 조절되게 하는 PCV 밸브(Pressure Control Valve)(110)를 구비할 수 있다.

다시 말해, 블로바이가스가 연소실(12)로부터 크랭크 케이스(14)로 유출되면, 블로바이가스는 대기 오염의 주요한 원인으로 작용하기 때문에, 이를 강제로 헤드 커버(16)에서 흡기 매니폴드(18)로 유동시켜 재연소가 이루어지도록 해야 하는데, 이때 PCV 밸브(112)는 헤드 커버(16)와 흡기가스 공급라인(200)의 후단 사이에서 발생된 압력차, 구체적으로는 엔진(10)의 부분 부하 시, 흡기가스 공급라인(200)의 후단이 헤드 커버(16) 보다 저압인 상태가 되므로, 그에 따른 PCV 밸브(112)의 개방에 의해 재연소를 위한 블로바이가스의 유동이 이루어지게 할 수 있다.

이때, 헤드 커버(16)와 흡기가스 공급라인(200)의 전단을 연결하며, 선택적으로 헤드 커버(16)에서 배출된 블로바이가스가 터보차저(210)로 유동하도록 형성되는 전 부하 라인(120)의 경우, 흡기 매니폴드(18)가 부압으로 작용함에 따라, PCV 밸브(112) 측 부분 부하 라인(110)의 압력 보다 상대적으로 높아, 그 압력차에 의해 블로바이가스가 유동하지 않게 된다.

이와 반대로, 엔진(10)이 부스팅 구간에 진입함에 따라, 즉 엔진(10)의 전 부하 시에는 스로틀 밸브(220)가 개방됨에 따라 터보차저(210)를 통해 압축된 흡기 가스가 흡기가스 공급라인(200)을 유동하면서, 흡기 매니폴드(18) 측 압력이 PCV 밸브(112) 측 보다 상대적으로 높아지게 되고, 그에 따라 압력차에 의해 블로바이가스가 부분 부하 라인(110)으로 유동하지 않고, 전 부하 라인(120)을 따라 유동, 더 구체적으로는 블로바이가스가 각각 압력차 및 체크 밸브(310)에 의해, 부분 부하 라인(110) 및 후술 될 신기 공급라인(300)으로 유동할 수 없으므로, 전 부하 라인(120)으로 유동하여 체크 밸브(122)가 개방됨에 따라, 흡기가스 공급라인(200)의 전단을 향하여 재순환 되게 한다.

한편, 신기 공급라인(300)은 흡기가스 공급라인(200)에서 분기되어 크랭크 케이스(14)와 연결되고, 에어 필터(20)를 통과하며 흡기가스 공급라인(200)을 향해 공급되는 신기가 선택적으로 크랭크 케이스(14)로 유동하도록 구비된다.

이러한 신기 공급라인(300)에는 일방향을 따르며 유동을 가능하게 하는 체크 밸브(310)이 구비되고, 엔진(10) 부분 부하 시 에어 필터(20)를 통과하며 공급되는 신기가 체크 밸브(310)가 개방됨에 따라 크랭크 케이스(14)로 유입되도록 한다.

즉, 엔진(10)의 부분 부하 시, 흡기가스 공급라인(200)의 전단은 대기압 수준이고, 크랭크 케이스(14)는 부압 상태이므로, 에어 필터(20)를 통과하여 공급된 신기는 신기 공급라인(300)을 따라 크랭크 케이스(14)로 유입이 가능할 수 있다.

하지만, 종래에는 엔진(10)의 전 부하 시, 도 2에 도시된 바와 같이, 터보차저(210)의 컴프레서(미도시)를 통해 흡기가스 공급라인(200)을 따라 공기를 압축하여 흡기 매니폴드(18) 측으로 공급하도록 함에 있어서, 상대적으로 흡기가스 공급라인(200) 전단의 압력이 낮아져, 신기 공급라인(300)으로는 유입되는 신기의 양이 양이 현저하게 저하되게 된다.

그에 따라, 크랭크 케이스(14)로 유입되는 신기의 양이 줄어들게 되고, 이는 오일 열화 등의 문제가 발생하게 되는 원인으로 작용하게 되므로, 결국 엔진의 내구성이 저하되는 문제가 발생하게 된다.

이를 위해, 본 실시예에서는 신기 바이패스 라인(400)을 구성하여, 엔진(10) 전 부하 시에도 크랭크 케이스(14)로 공기가 유동하게 할 수 있다.

여기서, 신기 바이패스 라인(400)은 흡기가스 공급라인(200)의 후단에서 바이패스 되어 신기 공급라인(300)과 연결되며, 엔진(10)의 전부하 시, 스로틀 밸브(220)가 개방됨에 따라, 신기를 포함한 고압의 흡기 가스 중 일부가 압력차에 의해 선택적으로 바이패스 되어 크랭크 케이스(14)를 향하여 유동하도록 구비된다.

다시 말해, 엔진(10) 전 부하 시, 컴프레서(미도시)를 통해 공기를 압축하여 흡기 매니폴드(18) 측으로 공급이 이루어지게 되면, 종래와 동일하게 흡기가스 공급라인(200)의 전단의 압력이 낮아져 신기 공급라인(300)으로는 공기가 유동되지 못하지만(도 2 참조), 흡기가스 공급라인(200)의 후단에서의 공기는 압착된 고압의 상태이므로, 압력차에 의해 신기 바이패스 라인(400)으로 유동하는 것이 가능하여, 크랭크 케이스(14)로의 공기 유입이 가능할 수 있다.

바람직하게는, 신기 바이패스 라인(400)은 신기 공급라인(300)에서 흡기가스 공급라인(200)의 전단으로 공급된 신기가 역류하지 못하도록, 다시 말해 신기 공급라인(300)에서 신기가 크랭크 케이스(14)를 향해 일방향으로 유동하도록 체크 밸브(310)의 전단에 연결될 수 있다.

또한, 신기 바이패스 라인(400)에는 유량 조절 밸브(410)가 구비될 수 있고, 이러한 유량 조절 밸브(410)는 부분 부하 라인(110)에 구비된 PCV 밸브(112)와 동일한 구조로 구비될 수 있다.

즉, 유량 조절 밸브(410)는 엔진(10)의 전 부하 시, 전술된 바와 같이, 흡기가스 공급라인(200)의 후단과 크랭크 케이스(14)의 압력차가 발생함에 따라, 선택적으로 개폐가 조절되도록 구비되는데, 이는 상대적으로 많은 양의 신기가 크랭크 케이스(14)로 유입될 경우, 크랭크 케이스(14)의 압력이 상승하여 부압에서 정압으로 변화, 다시 말해 압력차에 의해 신기가 유동할 수 없는 상태로 변화될 수 있으므로, 유량 조절 밸브(410)를 통해 신기에 대한 유량을 조절하기 위함이다.

결국, 본 실시예에서는 신기 바이패스 라인(400)을 통해 엔진(10)의 부분 부하 뿐만 아니라, 전 부하 시에도 신기가 크랭크 케이스(14)로 유입될 수 있게 할 수 있어, 엔진의 열화 방지 및 그에 따른 오일 슬러지 발생을 개선하여 엔진의 내구성이 증대되게 할 수 있다.

이상의 본 발명은 도면에 도시된 실시 예(들)를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형이 이루어질 수 있으며, 상기 설명된 실시예(들)의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해여야 할 것이다.

10 : 엔진 12 : 연소실
14 : 크랭크 케이스 16 : 헤드 커버
18 : 흡기 매니폴드 20 : 에어 필터
100 : 블로바이가스 유동라인 110 : 부분 부하 라인
112 : PCV 밸브 122, 310 : 체크 밸브
120 : 전 부하 라인 200 : 흡기가스 공급라인
210 : 터보차저 220 : 스로틀 밸브
300 : 신기 공급라인 310 : 체크 밸브
400 : 신기 바이패스 라인 410 : 유량 조절 밸브

Claims (5)

1. 엔진의 연소실에서 크랭크 케이스로 유입된 블로바이가스가 배출되도록 헤드 커버에 형성되며, 엔진의 부하에 따른 압력차에 의해 블로바이가스가 재순환되어 흡기 매니폴드로 유동하도록 구비되는 블로바이가스 유동라인;
   상기 연소실로 공급되기 위한 흡기 가스를 압축하여 유동되도록 하며, 상기 연소실로 공급되는 흡기 가스의 흡기량을 조절하는 스로틀 밸브 및 흡기 가스를 압축하는 터보차저를 포함하는 흡기가스 공급라인;
   상기 흡기가스 공급라인에서 분기되어 상기 크랭크 케이스와 연결되고, 에어 필터를 통과하며 상기 흡기가스 공급라인을 향해 공급되는 신기가 선택적으로 상기 크랭크 케이스로 유동하도록 구비되는 신기 공급라인; 및
   상기 흡기가스 공급라인에서 바이패스 되어 상기 신기 공급라인과 연결되며, 엔진의 전부하 시, 상기 스로틀 밸브가 개방됨에 따라, 신기를 포함한 고압의 흡기 가스 중 일부가 압력차에 의해 선택적으로 바이패스 되어 상기 크랭크 케이스를 향하여 유동하도록 구비되는 신기 바이패스 라인;을 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진의 신기 유입 시스템.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 블로바이가스 유동라인은,
   상기 헤드 커버와 상기 흡기가스 공급라인의 후단을 연결하며, 엔진의 부분 부하 시, 상기 헤드 커버에서 배출된 블로바이가스가 상기 흡기 매니폴드로 유동하도록 형성되는 부분 부하 라인; 및
   상기 헤드 커버와 상기 흡기가스 공급라인의 전단을 연결하며, 엔진의 전 부하 시, 상기 헤드 커버에서 배출된 블로바이가스가 상기 터보차저로 유동하도록 형성되는 전 부하 라인;을 구비하는 것을 특징으로 하는 엔진의 신기 유입 시스템.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 부분 부하 라인은,
   엔진의 부분 부하에 의해 상기 헤드 커버와 상기 흡기가스 공급라인 후단의 압력차가 발생함에 따라, 선택적으로 개폐가 조절되도록 하는 PCV 밸브를 구비하는 것을 특징으로 하는 엔진의 신기 유입 시스템.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 신기 바이패스 라인은,
   엔진의 전 부하에 의해 상기 흡기가스 공급라인의 후단과 상기 크랭크 케이스의 압력차가 발생함에 따라, 선택적으로 개폐가 조절되도록 하는 유량 조절 밸브를 구비하는 것을 특징으로 하는 엔진의 신기 유입 시스템.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 신기 바이패스 라인은,
   상기 신기 공급라인에서, 신기가 일방향으로 유동하도록 하는 체크 밸브의 전단에 연결되는 것을 특징으로 하는 엔진의 신기 유입 시스템.

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