包含陽離子交換劑的用于降低車用機油酸度的裝置以及具有這種裝置的發(fā)動的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于降低內(nèi)燃機的車用機油酸度的裝置101，該裝置是發(fā)動機潤滑系統(tǒng)的一部分并且包含一價陽離子交換劑102。它還涉及一種調(diào)節(jié)車用機油酸度由此使車用機油流過根據(jù)本發(fā)明的酸度調(diào)節(jié)裝置的方法。本發(fā)明還涉及一種具有根據(jù)本發(fā)明的用于車用機油的酸度調(diào)節(jié)裝置的車輛。
【專利說明】包含陽離子交換劑的用于降低車用機油酸度的裝置以及具
有這種裝置的發(fā)動機
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于降低車用機油酸度的裝置以及具有這種裝置的發(fā)動機。本發(fā)明尤其涉及一種裝置，其使用離子交換劑以減少重型車輛內(nèi)燃機的車用機油中的氫離子量。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)在對發(fā)動機有高要求以排放盡可能少的對環(huán)境有害的物質(zhì)，而同時，又希望延長保養(yǎng)工作期間的間隔。對于要實現(xiàn)這樣的發(fā)動機，用作其潤滑和冷卻的油必須滿足高要求。恰當運行的內(nèi)燃機消耗更少的推進劑并且排放的對環(huán)境有害的物質(zhì)更少。為了使例如內(nèi)燃機排放較少的污染物，希望提高進行燃燒時的壓力和溫度。這仍然涉及對發(fā)動機部件的更高要求，尤其是車用機油。重型車輛的發(fā)動機經(jīng)受特別苛刻的應(yīng)力，因為，它們必須提供非常大數(shù)量的功率以使車輛行進并且在期望路線上運送其貨物。
[0003]車用機油被用作內(nèi)燃機中的潤滑劑。與酸性燃燒氣體的接觸使該油酸化，該油因此變質(zhì)并且會變得有腐蝕性，既對其摩擦(潤滑)特性又對潤滑系統(tǒng)的表層有隨后的不利作用。
[0004]尤其包括酸度調(diào)節(jié)(緩沖)添加劑，還有粘度調(diào)節(jié)、抗氧化劑和抗磨損添加劑的各種添加劑用來改善車用機油特性，，從而使其能夠應(yīng)付發(fā)動機運轉(zhuǎn)的高溫高壓。這些添加劑隨著時間的消逝會消耗，并且，當它們在車用機油中的數(shù)量達到一特定水平時，就必須換該油。添加劑消耗的后果包括對車用機油的摩擦特性有損害，并且，在最壞的情況下，車用機油可能引起與其接觸的部件的腐蝕磨損。添加劑對使車用機油能夠以期望方式執(zhí)行其功能很重要，但是，它們也會導致廢氣流中的煙灰值增大。排氣中過高的煙灰含量導致排氣凈化部件例如顆粒過濾器的更大負載。
[0005]離子交換劑是固體材料(不能溶解的基體)，通常具有基于碳/硅的基本結(jié)構(gòu)，其具有結(jié)合正離子或負離子的能力(分別為陽離子交換劑和陰離子交換劑)。陽離子交換劑能夠捕獲一種類型的正離子，同時釋放另一種類型的正離子。類似地，陰離子交換劑捕獲一種類型的負離子，同時釋放另一種類型的負離子。離子交換劑捕獲或釋放的離子叫做反離子。
[0006]現(xiàn)今有一種新技術(shù)即COT (凈油技術(shù))，其在運行期間連續(xù)凈化油。這個系統(tǒng)采取旁通管道的形式，并且，油不但流過用于移除非常小的固態(tài)污染物的細孔顆粒過濾器，還流過用于分離比油的蒸氣壓力更低的液態(tài)污染物的汽化單元。然而，這種技術(shù)沒有處理油的增大的酸度。
[0007]W02004 / 094381A1描述了螺桿或離心式空氣壓縮機中用的潤滑液的酸度調(diào)節(jié)和監(jiān)控。這類壓縮機中用的潤滑液不像車用機油一樣強烈地受到環(huán)境的影響，并且因此，沒有這樣大含量的添加劑或有害顆粒。然而它們連續(xù)承受某一酸性負載，W02004 / 094381A1提出通過使用陰離子交換劑來處理這個。[0008]GR1004835B1描述了通過離子交換劑對車用機油進行過濾和酸度調(diào)節(jié)。酸度調(diào)節(jié)發(fā)生在車輛外部的獨立裝置中，并且，車用機油需要是盡可能干凈的，即，沒有添加劑或污染物保留在其中。這意味著，去除了昂貴且將好的車用機油與較差的車用機油區(qū)分開來的添加劑，但是，同時，有其它添加劑給了油。這個結(jié)果將會是干凈且較便宜的散裝油。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的一個目的是處理現(xiàn)有技術(shù)中的問題。本發(fā)明的目的尤其在于提出一種用于降低重型車輛發(fā)動機中的車用機油的酸度的裝置，這個裝置通過消除酸性物質(zhì)而不消除有利添加劑從而延長了車用機油的使用期限。另一目的是提出車用機油的常規(guī)流中的這類
>J-U ρ?α裝直。
[0010]根據(jù)本發(fā)明，上述目的通過用于降低車用機油酸度的裝置來實現(xiàn)，該裝置包括容器，一定量的油能夠流過該容器，該容器包括離子交換劑。該離子交換劑是一價陽離子交換劑，并且該裝置位于油常規(guī)流中。
[0011]該一價陽離子交換劑具有結(jié)合正離子的能力。因此，它將結(jié)合來自車用機油的游離氫離子，但是不影響添加劑的數(shù)量，并且因此能夠延長油的使用期限。該裝置包括一價陽離子交換劑的事實也使得可能在車用機油中使用較少量的添加劑，使得廢氣流中的煙灰數(shù)量減少并且油更廉價。
[0012]該容器位于該油常規(guī)流中的事實意味著，在安裝它時不涉及額外的管線或裝置。它容納在已經(jīng)存在于潤滑油系統(tǒng)中的部件中，避免了找出合適空間的問題，這是發(fā)動機特別是車輛發(fā)動機中通常會出現(xiàn)的。
[0013]如果不僅在保養(yǎng)場合而且還在發(fā)動`機運轉(zhuǎn)期間油酸度能夠降低，保養(yǎng)工作之間的間隔也變得更長。發(fā)動機因此能在其使用期限的更大部分處于運轉(zhuǎn)。在例如發(fā)動機安裝在用于商業(yè)活動的重型車輛中的情況下，車輛在車間花費盡可能少的時間是非常重要的。
[0014]添加劑可以被認為是一種內(nèi)部作用系統(tǒng)，屬于油的一部分。相反地，根據(jù)本發(fā)明的陽離子交換劑可以被認為是一種外部作用系統(tǒng)，因為，陽離子交換劑是與油接觸，而不屬于其組分。陽離子交換劑可以固定在發(fā)動機潤滑系統(tǒng)的一部分中，并且不隨油流過該系統(tǒng)。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，一價陽離子交換劑與該裝置中進行酸度調(diào)節(jié)的車用機油的總量的比例不超過10wt%，并且，根據(jù)另一實施方式，不超過2wt%。低的陽離子交換劑含量也使得車用機油的酸度降低。進行酸度調(diào)節(jié)的油的量是存在于潤滑系統(tǒng)中的量。本發(fā)明在更高的陽離子交換劑比例例如不超過20wt%或不超過25wt%的情況下也起作用。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，該容器壁的至少一部分或整體設(shè)有穿孔、孔或半透膜。該容器壁的部分或整體也可以是網(wǎng)狀形式。陽離子交換劑裝入該容器中以防止油被它們污染。不希望它們在潤滑系統(tǒng)中自由活動，而是希望阻止它們隨著油繞行該系統(tǒng)。為了使油接觸陽離子交換劑，容器壁需要可被油滲透，因此，它能夠進入容器并且接觸陽離子交換劑。當油接觸陽離子交換劑時，氫離子與容器中的反離子交換。使容器壁的整體或部分設(shè)有可被油滲透的部分使得更易于進入和離開容器。容器表面允許車用機油進入的比例也影響著離子能夠多快地進行交換。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的進一步的實施方式，該容器采取車用機油濾清器殼體的形式，在這種情況下，離子交換劑與發(fā)動機的普通機油濾清器成一體。機油濾清器易于更換的事實意味著也容易更換離子交換劑。
[0018]本發(fā)明還涉及一種具備用于降低車用機油酸度的裝置的發(fā)動機，以及具有這種發(fā)動機的車輛。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1示意地描繪具有根據(jù)本發(fā)明的發(fā)動機的車輛。
[0020]圖2是帶有根據(jù)本發(fā)明的裝置的油槽的示意橫截面圖。
[0021]圖3a_3c示意地描繪根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式的容器的不同變體。
[0022]圖4a_4b示意地描繪根據(jù)本發(fā)明的第二實施方式的容器的不同變體。
[0023]圖5用圖說明緩沖添加劑與車用機油酸度之間的關(guān)系。
[0024]圖6用圖說明當使用根據(jù)本發(fā)明的陽離子交換劑時緩沖添加劑的消耗與車用機油酸度之間的關(guān)系。
[0025]圖7用圖說明當使用根據(jù)本發(fā)明的陽離子交換劑時緩沖添加劑的消耗與車用機油酸度之間的關(guān)系。
[0026]圖8是根據(jù)本發(fā)明的例子的圖。
【具體實施方式】
[0027]圖1描繪具有根據(jù)本發(fā)明的發(fā)動機403的車輛401。描繪的車輛是卡車，但是也可以是作業(yè)車輛、拖曳裝置或由內(nèi)燃機提供動力的其它類型的車輛。本發(fā)明也適用于例如備用電廠中的獨立式發(fā)動機，或船舶發(fā)動機。
[0028]圖2是本發(fā)明的第一實施方式的橫截面圖。用于降低車用機油酸度的裝置100置于車用機油槽103中。該裝置包括容器101，該容器包括一價陽離子交換劑102。油從油槽中經(jīng)由機油濾清器泵到不同的消耗位置。之后，油返回油槽。在裝置100位于油槽103中的情況下，它因此處于油常規(guī)流中。油槽中的流動較慢，并且將該裝置安置在那里對油流的影響小。所希望的是，裝置100會盡可能小地影響車用機油的流動，因為，油能夠盡可能不受干擾地到達消耗裝置是重要的。
[0029]容器101的大小可以相對于油槽103而變化，圖2中的容器的大小不是按比例的。較大容器將使得陽離子交換劑102的用于油接觸的外表面較大。陽離子交換劑的量也是相當大的，油進入容器的滲透性中將隨著容器體積的增大而減少。這將降低離子交換率并且可能對效率有不利影響。較小容器將使陽離子交換劑用于油接觸的外表面較小。然而，油滲透性將較大，并且陽離子交換劑的反離子將消耗得稍微快點，不僅僅是因為較大容器中陽離子交換劑體積較小，還因為交換率在較小容器中維持得更好。
[0030]兩個或更多容器可以置于油槽103中。
[0031]容器101的一個或多個壁的至少一部分具有穿孔、孔105或半透膜，或者，該容器的一個或多個壁的至少一部分可以是網(wǎng)狀形式。膜需要是被車用機油可滲透的，但是，必須保持一價陽離子交換劑在里面。容器的一個或多個壁的整體可以具有穿孔、孔或半透膜或者是網(wǎng)狀形式。穿孔、孔和網(wǎng)眼的大小也指示著車用機油與陽離子交換劑之間的交換將會多容易和/或快速有效。膜的滲透性也影響車用機油與陽離子交換劑之間的交換將會多容易和/或快速有效。穿孔、孔、膜或網(wǎng)眼必須足夠小以防止陽離子交換劑經(jīng)過它們出來。一價陽離子交換劑可以具有不超過40 μ m的顆粒大小。顆粒大小可以是例如在20 μ m與40 μ m之間。穿孔、孔、膜和網(wǎng)眼的大小因此必須適于一價陽離子交換劑的顆粒大小。
[0032]容器101可以例如由不銹鋼制成、但是，也可以想到其它金屬或聚合材料，例如聚酯。容器材料的選擇必須適合裝置100將處于的侵蝕性環(huán)境。容器可以由柵格或穿孔材料制成以獲得期望的滲透性，即，允許油進入但是不允許陽離子交換劑出來。容器壁的整體或部分也可以采取半透膜的形式。這樣的膜僅僅允許某些離子或分子穿過。
[0033]圖3a_3c描繪了容器100的不同變體。在圖3a中，它采取帶有分布在球表面的小孔105的球體形式，但是，如上所述，這個表面也可以是網(wǎng)狀形式等等。在圖3b中，容器采取帶有小孔105在其短側(cè)的缸體形式。在圖3c中，容器采取沒有可見孔在其表面上的半透膜的形式。
[0034]根據(jù)本發(fā)明另一實施方式的裝置200在圖4a和4b中描繪，其中，一價陽離子交換劑202并入車用機油濾清器殼體201中。
[0035]車用機油濾清器209設(shè)在濾清器殼體201中，通常是圓柱形的并且可以包括由碳纖維和/或合成纖維形成的過濾介質(zhì)。油濾過機油濾清器209。一價陽離子交換劑202可以置于與容納圓柱形機油濾清器209的相同的空間207中，如圖4a所繪。陽離子交換劑202也可以處于圓柱形機油濾清器209與機油濾清器殼體201壁之間的空間208中，如圖4b所繪。圓柱形機油濾清器209可以是波狀的，如通常用于機油濾清器的。濾清器殼體201具有進口 204，油通過該進口沿著箭頭A所示方向進入。油然后前進通過濾清器殼體的內(nèi)空間207并且通過機油濾清器209的壁出來到濾清器殼體的外空間208，然后前進通過濾清器殼體出口 203沿著箭頭B所示方向出來。帶有穿孔、孔或網(wǎng)眼的壁206可以設(shè)在濾清器殼體進口 204中，帶有穿孔、孔或網(wǎng)眼的壁205可以設(shè)在濾清器殼體出口 203中，以保持濾清器殼體201中的一價陽離子交換劑。
[0036]在上面提到的例子中，根據(jù)本發(fā)明的裝置100、200置于油槽103中或者并入機油濾清器殼體201中。對根據(jù)本發(fā)明的裝置來說，也可以是位于油常規(guī)流的其它位置。
[0037]油的添加劑不與離子交換劑相互作用并因此被鈍化是極其重要的。為了將這種風險最小化，離子交換劑是一價陽離子交換劑因此是必須的，其唯一目的是捕獲氫離子?？梢詢H僅使用一價陽離子交換劑，因為，添加劑可能以其它方式變成離子交換劑或吸附在離子交換劑上。一價陽離子交換劑將使油中的氫離子與沒有酸化的其它類型的離子交換?？梢允瞧渌鼛щ姺肿幼鎏砑觿洳粫谟椭斜唤粨Q，而是保留在其中以便維持油的功能。如果油既暴露于陰離子交換劑又暴露于陽離子交換劑，它的功能將喪失。根據(jù)本發(fā)明的離子交換劑因此僅僅包括一價陽離子交換劑。用于車用機油的酸度調(diào)節(jié)裝置因此沒有包括陰離子交換劑。
[0038]下面是陽離子交換劑可能結(jié)構(gòu)的兩個例子:
[0039]
【權(quán)利要求】
1.一種用于降低車用機油的酸度的裝置(100，200)，包括容器(101，201)，一定量的車用機油流過該容器，該容器包括離子交換劑(102，202)，其特征在于，該離子交換劑(102，202)是一價陽離子交換劑，并且該容器(101，201)位于車用機油的常規(guī)流中。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置(100，200)，其特征在于，該陽離子交換劑與該裝置中進行酸度調(diào)節(jié)的車用機油的總量的比例不超過10wt%。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置(100，200)，其特征在于，該陽離子交換劑與該裝置中進行酸度調(diào)節(jié)的車用機油的總量的比例不超過2wt%。
4.如在前任一項權(quán)利要求所述的裝置(100，200)，其特征在于，該容器(101，201)的壁的至少一部分有穿孔、孔或半透膜。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置(100，200)，其特征在于，該容器(101，201)的壁至少部分是網(wǎng)狀形式。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置(100，200)，其特征在于，整個容器(101，201)的壁設(shè)有穿孔、孔或半透膜。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置(100，200)，其特征在于，整個容器的壁是網(wǎng)狀形式。
8.如權(quán)利要求1-5的任一項所述的裝置(100，200)，其特征在于，該容器采取車用機油濾清器殼體(201)的形式。
9.一種發(fā)動機(403)，其特征在于，具有根據(jù)在前任一項權(quán)利要求所述的裝置。
10.一種車輛(401)，其特征在于，具有權(quán)利要求9所述的發(fā)動機(403)。
【文檔編號】C10M175/00GK103857885SQ201280041542
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2012年8月16日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月25日
【發(fā)明者】D·貝克斯倫特, L·赫格倫 申請人:斯堪尼亞商用車有限公司