KR100428218B1 - 엔진 오일의 분리ㆍ회수를 겸한 터보차저용 소음기 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 엔진의 터보차저에서 발생되는 소음을 저감함과 동시에 오일을 분리 회수하여 오일 소모를 저감함과 동시에 오일을 분리 회수하여 오일 소모를 방지하고 갑작스러운 오일의 연소실 유입에 의한 엔진 실화(fail)를 방지할 수 있는 구조의 엔진오일 회수 겸용 터보차저용 소음기를 제공하는 데 있다.

이를 위해 본 발명은 배기가스의 유동 에너지를 이용하여 공기를 과급하는 터보차저와, 크랭크케이스내에 수집된 블로바이가스를 터보차저 흡입구측에 공급하는 블로바이호스와, 터보차저의 출구라인에 접속되어 출구라인에 형성한 복수개의 구멍들을 통해 연통하는 원통을 구비하는 소음기를 포함하여 구성되는 터보차저 엔진에 있어서,

상기 원통의 바닥면 하부로 마련되는 오일 수집통과;

상기 원통 내부와 오일수집통을 연통하도록 상기 원통 바닥면에 형성된 오일배출공과;

상기 오일배출공을 개폐토록 마련되며,

상기 터보차저에 의한 과급압이 원통에 걸릴때에는 상기 오일 배출공을 차단하게 되는 밸브와;

상기 원통 내부압에 대항하여 엔진 정지시 상기 밸브를 밀어올려 오일배출공을 개방하도록 항시 힘을 가하는 밸브개방 스프링과;

상기 오일수집통내에 수집되는 오일을 회수하기 위하여 상기 터보차저의 오일리턴라인과 오일수집통을 연결하는 오일드레인호스;

를 포함하여 구성되어 있다.

Description

엔진오일의 분리ㆍ회수를 겸한 터보차저용 소음기{Sciencer for turbo charger}

본 발명은 엔진오일 소모방지 및 소음저감 특성을 개선한 터보차저(turbo charger)용 소음기(silencer)에 관한 것이다.

대기압보다 높은 압력으로 엔진에 공기를 송입하여 과급하면 배기량이 같은 엔진에서도 다량으로 공기를 충전할 수 있으며, 이 증가된 공기량에 맞추어 연료의 분사량을 증가시키면 엔진의 출력을 향상시킬 수 있는바, 이와같이 엔진에의 과급 공기를 공급하기 위하여 배기가스가 배출될 때의 유동에너지를 이용하여 터빈을 돌리고, 이 터빈에 회전축으로 연결한 블로어를 회전시켜 공기를 흡입하고 가압하는 방식의 터보차저의 엔진이 출력 증대를 위해 널리 사용되고 있다.

그런데 이 터보차저는 고속ㆍ고압으로 배출되는 배기가스에 의해 작동하기 때문에 터빈의 회전수가 많게는 20만rpm에 달할 정도로 고속으로 회전하면서 공기를 압축하게 되므로써 80~90dB의 높은 소음(회전수에 따른 소음인 휘슬소음, 터빈날개통과소음, 고속고압공기흐름에 따른 기류음)을 발생시키고 있다.

이와같이 디젤엔진에서 가장 큰 소음원은 터보차저와 관련된 흡배기소음으로서 이소음은 1~6KHz 사이의 광대역 밴드를 가지고 있는바, 이러한 소음을 저감하기 위하여 종래의 경우 도 3에 도시하는 것과 같이 터보차저(30)의 출구라인(31)에 소음기(32, Silencer)를 적당히 튜닝하여 장착(통상 1500~2500Hz 사이에 소음을 감쇄하도록 튜닝하여 장착함)하여 소음 문제의 해결을 시도하고 있다.

한편, 높은 압축비를 가지고 있는 디젤엔진의 경우 피스톤 틈새를 통하여 압축가스가 크랭크케이스로 누설(이 누설된 압축가스를 블로바이가스라 한다)되어지게 되는데, 이 블로바이가스의 주성분은 탄화수소(HC)로서 이를 그대로 대기로 방출하는 경우 환경공해를 유발하기 때문에 이 블로바이가스를 흡기측에 리턴시켜 연소시켜 배출토록 하고 있다.

이에따라 터보차저 엔진의 경우 도 3에 도시한 것과 같이 엔진(33)의 크랭크실(또는 로커카바)과 터보차저(30)의 흡입구(34)를 블로바이호스(35)로 접속하여 터보차저(30)의 흡입력에 의해 크랭크케이스의 블로바이가스가 흡입되어 터보차저(30)를 통해 신기와 함께 압축되어 소음기(32)를 거친후 인터쿨러측으로 압송되도록 하고 있다.

그런데 블로바이가스가 수집되는 크랭크케이스나 로커카바(실린더헤드카바)는 각종 베어링 운동부에의 윤활을 위해 오일이 공급되는 관계로, 블로바이가스속에 이들 오일이 포함된채 흡기측에 공급되는 경우 엔진오일의 과소모를 가져오고 배기가스를 악화시키게 된다.

이 때문에 블로바이가스속의 오일을 분리하여 회수하는 오일분리기(oil separator)를 설치하게 되는데, 터보차저(30)와 소음기(32) 사이에는 오일분리기를 설치할 만한 공간 확보가 곤란하므로써 다음과 같은 문제가 발생하고 있다.

터보차저 출구에 장착되는 소음기(32)는 공명실(36)로 기능하는 내용적이 큰 원통(37)을 구비하고 있고, 배출관로(31)와 원통(37)은 복수개의 구멍(38)을 통해 연통되도록 구성되어 있는데, 이들 구멍(38)들을 통해 원통(37)내로 유입되는 공기(신기＋블로바이가스＋오일)속의 오일(39)이 블로바이가스로부터 분리되어 원통(37)내에 걸러져 잔류하게 된다.

그러나 상기와 같이 원통(37)내에 오일(39)이 고이게 되면 소음 저감 효과가 저감될 뿐 아니라 종래 구조의 소음기(32)의 경우 분리된 오일(39)을 회수할 수 있는 수단도 없고, 과급공기에 빨려들어가 엔진에 다량 공급되는 경우 엔진 실화(fail)의 원인이 되는 등 여러 문제가 있어 왔다.

이에 본 발명은 상기한 점을 감안하여 제안한 것으로서 그의 목적으로 하는 것은 엔진의 터보차저에서 발생되는 소음을 저감함과 동시에 오일을 분리 회수하여 오일 소모를 저감함과 동시에 오일을 분리 회수하여 오일 소모를 방지하고 갑작스러운 오일의 연소실 유입에 의한 엔진 실화(fail)를 방지할 수 있는 구조의 엔진오일 회수 겸용 터보차저용 소음기를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 배기가스의 유동 에너지를 이용하여 공기를 과급하는 터보차저와, 크랭크케이스내에 수집된 블로바이가스를 터보차저 흡입구측에 공급하는 블로바이호스와, 터보차저의 출구라인에 접속되어 출구라인에 형성한 복수개의 구멍들을 통해 연통하는 원통을 구비하는 소음기를 포함하여 구성되는 터보차저 엔진에 있어서,

상기 원통의 바닥면 하부로 마련되는 오일 수집통과;

상기 원통 내부와 오일수집통을 연통하도록 상기 원통 바닥면에 형성된 오일배출공과;

상기 오일배출공을 개폐토록 마련되며,

상기 터보차저에 의한 과급압이 원통에 걸릴때에는 상기 오일 배출공을 차단하게 되는 밸브와;

상기 원통 내부압에 대항하여 엔진 정지시 상기 밸브를 밀어올려 오일배출공을 개방하도록 항시 힘을 가하는 밸브개방 스프링과;

상기 오일수집통내에 수집되는 오일을 회수하기 위하여 상기 터보차저의 오일리턴라인과 오일수집통을 연결하는 오일드레인호스;

를 포함하여 구성되어 있다.

도 1은 본 발명에 의한 엔진오일의 분리ㆍ회수를 겸한 터보차저용 소음기를 나타내는 도면

도 2는 동상 소음기의 엔진 정지시 엔진오일 회수 과정을 보여주는 도면

도 3은 종래기술

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 터보차저 2 : 엔진

3 : 흡입구 4 : 출구관로

5 : 소음기 6 : 원통

7 : 구멍 8 : 바닥면

9 : 오일수집통 10 : 오일배출공

11 : 밸브 12 : 밸브개방스프링

13 : 원판 14 : 원추봉

15 : 대기압형성구멍 16 : 오일리턴라인

17 : 오일드레인호스 18 : 오일

이하 본 발명의 구성을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 엔진오일 회수 겸용 터보차저용 소음기를 나타내는 도면이고, 도 2는 엔진의 정지시 엔진 오일의 회수 과정을 보여주는 도면이다.

도면중 부호 1은 터보차저로서, 엔진(2)에서 배기되는 배기가스의 유동에너지를 이용하여 터빈과 블로어를 회전시켜 흡입구(3)를 통해 외기(신기)를 흡입하여 압축한 후 출구관로(4)를 통해 인터쿨러(도시생략)를 경유하여 엔진(2)의 연소실에 공급하게 된다.

터보차저(1)의 출구관로(4)에는 엔진오일분리회수겸용 소음기(5)가 장치되어 있으며, 소음기(5)는 출구관로(4)의 도중에 출구관로(4)를 감싸도록 장착되는 원통(6)을 구비하고 있다.

원통(6)은 출구관로(4)를 통해 인터쿨러측으로 압송되는 과급공기가 드나들 수 있도록 복수개의 구멍(7)을 통해 출구관로(4)와 연통하고 있으며, 원통(6)의 바닥면(8) 하부에는 오일수집통(9)이 마련되어 있다.

그리고 원통(6)과 오일수집통(9)은 오일배출공(10)을 통해 연통되고 있으며, 오일배출공(10)을 개폐하는 밸브(11)가 밸브개방스프링(12)에 의해 탄력적으로 지지되고 있다.

밸브(11)는 과급공기압을 받는 원판(13)과 오일배출공(10)에 끼워져 구멍을 폐쇄하는 원추봉(14)으로 구성된다.

오일수집통(9)의 측벽상부에는 내부공간을 대기에 개방하도록 대기압형성구멍(15)이 형성되어 있으며, 오일수집통(9)과 터보차저(1)의 오일리턴라인(6)은 오일드레인호스(17)로 연결되어 있다.

이와같은 구성의 본 발명에 의한 작동 설명은 다음과 같다.

터보차저(1)가 구동되면, 흡입구(3)로부터 외기를 흡입하여 압축한 후 출구관로(4)를 통해 인터쿨러측으로 과급공기가 급송된다.

이때 크랭크케이스내에 수집된 블로바이가스는 흡기부압에 의해 블로바이호스(19) 및 흡입구(3)를 통해 도입되어 신기와 함께 섞여 급송되는데, 도중에 출구관로(4)에 장치된 소음기(5)를 통과하면서 과급공기(블로바이가스포함)가 구멍(7)들을 통해 원통(6)내로 들어가 확산되는 과정을 통하여 소음이 감쇄되어지게 된다.

과급공기가 복수개의 작은구멍(7)을 통해 원통(6)내를 드나드는 과정에서 응집되는 오일(18)은 원통(6)의 바닥면에 모이게 된다.

그런데 터보차저(1)로부터 과급되는 공기압이 대기압보다 크게 높으므로 밸브(11)의 원판(13)에 작용하는 힘에 의해 밸브(11)가 밸브개방스프링(12)을 누르고하강하여 그의 원추봉(14)이 오일배출공(10)에 끼워져 쇄기 작용에 의하여 기밀하게 폐쇄하므로써 원통(6)에 의한 소음 감쇄 효과가 모두 달성되고 과급공기의 외부 누설도 방지되어진다.

그후 엔진(2)이 구동을 정지하면 원통(6) 내부압이 대기압 또는 대기압 이하로 떨어지게 되고, 밸브(11)는 밸브개방스프링(12)의 탄발력에 의해 밀어올려져 오일배출공(10)을 개방하게 된다(도 2 참조).

오일배출공(10)이 개방되면, 원통(6) 바닥면(8)에 고여 있던 오일(18)이 개방된 오일배출공(10)을 통해 오일수집통(9)내로 흘러들게 되며, 이 오일은 다시 오일드레인호스(17)를 통해 터보차저(1)의 윤활과 냉각에 사용되고 오일팬으로 귀환하는 오일과 오일리턴라인(16)에서 합류되어 오일팬으로 회수되어지게 되는 것이다.

다시 엔진(2)이 구동되면 과급압력에 의해 밸브(11)는 오일배출공(10)을 차단하게 되며, 소음기의 원통(6)을 통해 소음이 감쇄되는 흡기(과급공기)속의 오일이 분리되어 원통(6)에 수집되었다가 엔진정지시 오일팬으로 회수되는 과정을 반복하게 된다.

이상과 같은 본 발명에 의하면 종래의 소음기 원통에 밸브를 개재한 오일수집통을 장착하고 그 오일수집통을 터보차저의 오일리턴라인측에 접속하는 것에 의해서 엔진의 운전중에는 블로바이가스를 포함한 과급공기속의 오일을 분리시켜 소음기 원통내에 수용하고, 엔진의 정지시엔 밸브개방에 의해 원통내의 오일이 오일리턴라인측으로 드레인되도록 하여 소음기 원통을 향상 깨끗이 비워 유지하게 되므로써 소음 감쇄 기능을 정상적으로 유지할 수 있을 뿐 아니라 블로바이가스 속의 오일을 분리하여 회수할 수 있어 엔진오일의 낭비를 방지하게 되는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 배기가스의 유동 에너지를 이용하여 공기를 과급하는 터보차저와, 크랭크케이스내에 수집된 블로바이가스를 터보차저 흡입구측에 공급하는 블로바이호스와, 터보차저의 출구라인에 접속되어 출구라인에 형성한 복수개의 구멍들을 통해 연통하는 원통을 구비하는 소음기를 포함하여 구성되는 터보차저 엔진에 있어서,

   상기 원통의 바닥면 하부로 마련되는 오일 수집통과;

   상기 원통 내부와 오일수집통을 연통하도록 상기 원통 바닥면에 형성된 오일배출공과;

   상기 오일배출공을 개폐토록 마련되며, 상기 터보차저에 의한 과급압이 원통에 걸릴때에는 상기 오일 배출공을 차단하게 되는 밸브와;

   상기 원통 내부압에 대항하여 엔진 정지시 상기 밸브를 밀어올려 오일배출공을 개방하도록 항시 힘을 가하는 밸브개방 스프링과;

   상기 오일수집통내에 수집되는 오일을 회수하기 위하여 상기 터보차저의 오일리턴라인과 오일수집통을 연결하는 오일드레인호스;

   를 포함하여 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 엔진 오일 분리 회수를 겸한 터보차저용 소음기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 밸브는 과급압을 받는 원판과, 오일배출공에 끼워져 기밀한 폐쇄작용을하기 위한 원추봉으로 구성된 것을 특징으로 하는 엔진 오일 분리 회수를 겸한 터보차저용 소음기.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 오일수집통 내부를 대기에 개방하는 대기압 형성 구멍이 구비되는 것을 특징으로 하는 엔진 오일 분리 회수를 겸한 터보차저용 소음기.