KR100435735B1 - 전자석을 이용한 블로우-바이 가스 제거장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 브리더 호스를 제거하면서 PCV 밸브의 구조를 개선하여 블로우 바이 가스를 저감시킬 수 있는 전자석을 이용한 블로우 바이 가스 제거장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이를 위하여 본 발명은 외부공기가 유입되는 에어크리너와, 엔진 헤드커버와, 엔진내에서 발생된 가스가 유입되는 서지탱크와, 쓰로틀 바디를 구비한 자동차의 블로우 바이 가스 제거장치에 있어서, 상기 서지탱크와 엔진 헤드커버 사이에 설치된 PCV 호스와; 상기 PCV 호스의 내부 중 엔진 헤드커버측 단부에 설치되어 상기 엔진 헤드커버를 밀폐하도록 코일이 감긴 샤프트와, 이 샤프트를 지지하는 스프링를 갖춘 PCV 밸브와; 상기 엔진 헤드커버의 일측에 설치되어 대기가 유입되도록 하는 브리더 니플을 구비한 것을 특징으로 하는 전자석을 이용한 블로우 바이 가스 제거장치를 제공한다.

Description

전자석을 이용한 블로우-바이 가스 제거장치{a blow-by gas removing device by an electromagnet}

본 발명은 자동차의 배기장치 중 블로우 바이 가스 제거장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 엔진 헤드커버에 설치된 크랭크 케이스 환기 밸브(PCVV : Positive Crankcase Ventilation Valve)의 구조를 변경한 블로우 바이 가스 제거장치에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차의 엔진은 흡입-압축-폭발-배기의 4행정으로 동력을 얻게 되고, 이것은 피스톤의 왕복운동을 크랭크축에서 회전운동으로 전환하여 플라이휠을 통해 각 바퀴로 전달한다.

상기한 행정중에 폭발행정이 끝나면, 연료가 연소되는 등에 발생되는 가스가 발생되어 이를 배기밸브를 통해 배기하는 배기행정이 행해지게 되고, 또한 엔진에 배기가스의 잔류를 방지하기위해 피스톤에 피스톤링이 장착되어 있다.

그러나, 압축행정이나 폭발행정시에 발생한 가스가 어떠한 이유로 피스톤과 실린더사이를 통해 크랭크케이스내로 내뿜어나오게 된다.

이때 발생한 가스를 블로우-바이 가스(Blow-by Gas)라고 하며, 이 가스에는 미연성분으로 HC와 CO가 있고, 연소성분으로CO₂와 H₂O 및 NOx가 있다.

이 블로우-바이 가스는 매 압축행정 및 폭발행정에 발생되기 때문에 이를 배기밸브를 통해 배출시키지 않으면, 엔진의 성능에 지대한 악영향을 미치게 된다.

도 1 은 종래 블로우-바이 가스의 흐름을 보여주는 장치 개략도이다.

외부 공기가 에어 클리너(2)를 통하여 흡입되면 브리더 호스(20)를 통하여 엔진 헤드커버(9)로 유입되고 엔진의 내부에서 발생된 블로우-바이 가스는 브리더 호스(20)를 통하여 서지 탱크(8)내로 흡입된 다음, 흡기매니폴드(도시안됨)를 거쳐 연소실내로 유입되어 재연소된다.

상기 PCV 밸브(30)의 일반적인 구조에 관하여 도 2에 개략적인 단면도를 도시하였고 표1에 PCV 밸브(30)의 압력 대 유량에 관하여 나타내었다.

-표1-

부압(mmHg)	-500	-400	-300	-200	-100	-50
유량(L/min)	18±3	19±3	24±4	34±5	38±6	30±5

PCV 밸브(30)의 특성은 상기 표에서 알수 있듯이 서지 탱크(8)의 부압을 이용하여 개도량이 결정된다. 도 2에서 알수 있듯이 서지 탱크(8)의 부압이 크면 PCV 밸브(30)는 작게 열리고(쓰로틀 바디(4)의 개도량이 작을때), 부압이 작으면 많이 열리는(쓰로틀 바디(4)의 개도량이 클때) 상반된 내부 구조를 가지고 있다.

그런데 쓰로틀 바디(4)의 개도량이 WOT(Wide Open Throttle: 쓰로틀 밸브를 최대로 개방할 때)일 때 PCV 밸브(30)는 완전히 닫히는 특성을 지니고 있어, 엔진내의 블로우-바이 가스를 브리더 호스(20)로 배출되게 한다.

이와 같은 WOT(가속페달을 완전히 밟은 상태) 상태시 아래와 같은 문제점이 나타나는 경우가 있다.

첫째는, 블로우-바이 가스가 브리더 호스(20)를 통하여 쓰로틀 바디(4)로 유입되어 쓰로틀 바디(4)를 오염시키며, 내부에 고착이 되는 현상이 발생하여 여름철 주행중에 차량의 시동이 꺼지는 문제점을 유발한다.

둘째는, 브리더 호스(20)로 블로우-바이 가스가 저항없이 직경이 큰 호스로 빠져나올때 엔진 오일을 다량 포함하고 있어 엔진 오일 소모가 심하게 일어난다. 실제로 주행차량의 브리더 호스(20)를 탈거하면 엔진오일이 많이 묻어나옴을 알수 있다.

상기 문제점을 입증하는 데이타로서, 주행중 PCV 밸브(30)와 브리더 호스(20)에 묻어난 엔진오일의 양을 측정한 결과 총 30g/h 중 브리더 호스(20)에 29g/h, PCV 밸브(30)에 1g/h가 측정되었다.

이하 도 3 은 차량이 최대 시속일 때 즉, 가속페달이 WOT일 때 PCV 밸브(30)의 막힘으로 인해 브리더 호스(20)로 블로우-바이 가스가 유출되는 상태를 보여주는 그래프이고, 도 4 는 속도를 증가시킬 때마다 증가되는 블로우-바이 가스가 브리더 호스(20)로 나오는 것을 보여준다.

상기 도면에 도시된 바와 같이 브리더 호스(20)로 블로우-바이 가스 및 엔진오일이 배출되어 상술한 문제점이 발생함을 알 수 있다.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 발명으로써, 브리더 호스를 제거하면서 PCV 밸브의 구조를 개선하여 블로우 바이 가스를 저감시킬 수 있는 전자석을 이용한 블로우 바이 가스 제거장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1 은 종래 블로우-바이 가스의 흐름을 보여주는 장치 개략도,

도 2 는 종래 PCV 밸브의 상태에 따른 단면도,

도 3 은 차량 시속 증가에 따른 브리더 호스로의 블로우-바이 가스 유출량을 보여주는 그래프,

도 4 는 속도를 증가시킬 때 마다 블로우-바이 가스가 브리더 호스로 배출되는 상태를 보여주는 그래프,

도 5 는 본 발명에 의한 전자석을 이용한 블로우-바이 가스 저감장치를 보여주는 장치 개략도,

도 6 은 본 발명에 의한 PCV 밸브의 개략 단면도이다.

** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **

2: 에어 클리너 6: 쓰로틀 바디

8: 서지탱크 9: 엔진헤드커버

10: PCV 호스 30: PCV 밸브

32: 구리코일 36: 스프링

40: 브리더 니플

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 외부공기가 유입되는 에어크리너와, 엔진 헤드커버와, 엔진내에서 발생된 가스가 유입되는 서지탱크와, 쓰로틀 바디를 구비한 자동차의 블로우 바이 가스 제거장치에 있어서, 상기 서지탱크와 엔진 헤드커버 사이에 설치된 PCV 호스와; 상기 PCV 호스의 내부 중 엔진 헤드커버측 단부에 설치되어 상기 엔진 헤드커버를 밀폐하도록 코일이 감긴 샤프트와, 이 샤프트를 지지하는 스프링를 갖춘 PCV 밸브와; 상기 엔진 헤드커버의 일측에 설치되어 대기가 유입되도록 하는 브리더 니플을 구비한 것을 특징으로 하는 전자석을 이용한 블로우-바이 가스 제거장치를 제공한다.

본 발명의 구성에 대하여 첨부한 도면을 참조하면서 보다 상세하게 설명한다. 참고로 본 발명의 구성을 설명하기에 앞서, 설명의 중복을 피하기 위하여 종래 기술과 일치하는 부분에 대해서는 종래 도면 부호를 그대로 인용하기로 한다.

도 5 는 본 발명에 의한 전자석을 이용한 블로우-바이 가스 제거장치에 관한 바람직한 일실시예를 도시한 개략도이다.

도면을 참조하면, 대기 중의 공기는 에어클리너(2)와 엔진 헤드커버(9) 양쪽으로 유입될 수 있음을 알 수 있다. 상기 엔진 헤드커버(9)로 유입되는 대기는 브리더 니플(Breather Nipple:40)로 직접 유입되며, 상기 브리더 니플(40)로 외부에서 대기가 유입될 수는 있으나 엔진내부에서 외부로 역류가 일어나지 않는 구조로 이루어져 있다.

엔진 헤드커버(9)와 서지탱크(8) 사이에는 엔진 내부에서 발생된 블로우-바이 가스를 유통시키는 PCV 호스(10)가 연결되어 있다. 상기 PCV 호스(10)의 엔진 헤드커버(9) 측에는 PCV 밸브(30)가 구비되어 있다.

도 6 은 상기 PCV 밸브(30)의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.

도면을 참조하면, 상기 PCV 밸브(30)는 자력이 인가되는 구리코일(32)이 감겨있는 전자석(34)과, 상기 전자석(34)의 하단에 구비된 샤프트(38)와, 상기 샤프트(38)의 외주를 감싸고 있는 스프링(36)으로 이루어져 있으며, 상기 샤프트(38)의 이동에 따라 PCV 밸브(30)가 개폐되어 엔진 헤드커버(9) 내부의 블로우-바이 가스가 PCV 호스(10)로 유입될 수 있는 구성으로 이루어진다. 즉, TPS 시그날 전압을 인가받은 전자석(34)이 TPS 개도량 및 전압이 변할 때의 전압 만큼 자력을 발생하여 밸브의 개도량을 결정하는 것이다.

이하 상기 PCV 밸브의 동작에 관하여 보다 상세하게 설명한다.

TPS의 전압은 쓰로틀 개도가 바뀜에 따라 통상 0.4V에서 5.0V까지 변하게 되고, 이 시그널을 상기 PCV 밸브(30)의 코일(32)에 인가하게 되면, 전자석(34)이 상측으로 이동하게 된다. 전자석(34)이 상측으로 이동되는 힘은 하단에 설치된 스프링(36)의 탄성력을 극복할 수 있을 정도의 자력에 의해 발생된다.

자력이 인가되면 샤프트(38)가 움직이고 샤프트(38)가 움직이면 엔진 헤드커버(9) 측을 밀폐하고 있던 샤프트(38) 하단의 도어가 개방되어 블로우-바이 가스가 PCV 호스(10)로 유출되고 PCV 호스(10)를 따라 서지 탱크(8)로 유입된다.

자력이 크게 되면 샤프트(38)의 이동량이 커지게 되어 밸브 개도량이 커지고, 이에 따라 많은 량의 블로우-바이 가스가 배출된다. 만일 자력이 작게 되면 밸브의 개도량이 작아져 블로우-바이 가스가 PCV 호스(10)로 적게 배출된다.

종래 브리더 호스를 제거하게 되므로 브리더 호스를 통한 블로우 바이 가스로 인해 쓰로틀 바디 오염이 없어 주행중 시동이 꺼지는 문제점을 해결할 수 있다. 또한, 엔진의 내외부로 블로우 바이 가스가 잘 유통되어 엔진의 원활한 동작을 이룰 수 있다.

Claims (2)

1. 외부공기가 유입되는 에어크리너와, 엔진 헤드커버와, 엔진내에서 발생된 가스가 유입되는 서지탱크와, 쓰로틀 바디를 구비한 자동차의 블로우 바이 가스 제거장치에 있어서,

   상기 서지탱크와 엔진 헤드커버 사이에 설치된 PCV 호스와;

   상기 PCV 호스의 내부 중 상기 엔진 헤드커버측 단부에 설치되어, 상기 엔진 헤드커버를 밀폐하도록 코일이 감긴 샤프트와, 이 샤프트를 지지하는 스프링를 갖춘 PCV 밸브와;

   상기 엔진 헤드커버의 일측에 설치되어, 대기가 유입되도록 하는 브리더 니플을 구비한 것을 특징으로 하는 전자석을 이용한 블로우 바이 가스 제거장치.
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