专利名称：用于除去汽车的工作流体的成分的装置的制作方法
用于除去汽车的工作流体的成分的装置 本发明涉及一种按独立权利要求的前序部分所述的用于除去汽车的工作流体的成分的装置、包含这种装置的系统以及用于除去汽车的工作流体的成分的方法。因为化石能源载体对于使用来说仅仅在受限制的范围内提供，所以现今商业通用的燃料包含生物源的燃料成分的掺杂物。其意义也在二氧化碳排放的在讨论中变得越来越重要的节省方面得到增加。在此，更多地使用所谓的生物燃料，尤其当其使用或者说燃烧被评价为在形成二氧化碳方面是收益中性的时候。例如作为生物掺杂物向柴油燃料添加长链的经常不饱和的脂肪酸的酯。此外，也公开了纯的生物燃料例如所谓的生物柴油。这种生物燃料的公开的代表例如是菜油甲酯 (RME)或者豆甲酯(SME)。目前在基于汽油的燃料的领域中设置乙醇或者其它醇类形式的生物源的掺杂物。然而生物燃料与由氧化的分解引起的增强的老化的纯矿物的燃料相比，并且-在酯作为生物添加物时-额外地与水解分裂物进行比较。在此，作为最终产物形成了在很大程度上自由的碳酸，碳酸相对于金属材料起到输送腐蚀的作用并且有利于形成沉积。从生物的长链的酯中获得了另一问题，因为该酯在润滑油中并且尤其在汽车的发动机油中饱和了。对于这个过程的原因是长链的酯以及发动机油的油成分的较高的相同的沸点，从而观察到甚至在温度较高时，发动机油中长链的酯也只有很小的排出率。虽然矿物的燃料成分也进入发动机油中；但是由于其较低的沸点这种成分在发动机油中逗留较短的时间。保留了生物的成分。为了除去发动机油的不希望的酸性或者说碱性的成分，例如由DE 101 07 034公开了拥有酸性或者碱性功能组的，用在引导发动机油的系统中的并且结合和分解不希望的材料的物质，例如沸石。所述物质集成到相应的油过滤器的材料中。
发明内容
本发明的任务是提供一种装置或者说一种方法，用该装置或者说方法能够以简单的方式并且尽可能完全地从工作流体中除去汽车的工作流体的不希望的成分。基于本发明的任务借助于具有独立权利要求的特征性特征所述的一种装置或者说一种用于提供相应工作流体的包含所述装置的系统以及一种方法以有利的方式得到解决。为此，相应的用于除去工作流体的不希望的成分的装置包括通过入口或者说出口与相应的工作流体处于导流的接触之中的并且具有用于试剂的容器的装置，该试剂引起包含在工作流体中的不希望的成分的分裂反应或者氧化。如果发动机油或者液压油的不希望的成分尤其生物的掺杂物经受分裂反应，那么在此形成了具有较短链长的化合物，该化合物能够简单地分开。特别有利的是，作为分裂材料使用沸石，该沸石虽然引起不希望的成分的分裂反应，但是另一方面不对发动机油或者说液压油的长链的化合物产生作用。作为替代方案，所述装置也可以包含氧化作用的物质作为试剂。在此，高锰酸钾是特别合适的，高锰酸钾例如承载在固定的载体上，例如沸石、硅胶或者粘土上。如果将高锰酸钾置于晶格结构的内部，那么也可以在此十分有效地确保所述工作流体的仅仅短链的不希望的成分经受化学的氧化，然而工作流体或者说发动机油的比较长链的成分不经受化学氧化。在通过试剂引起的化学氧化中，最终形成了酮或者说碳酸。因为在氧化分裂不希望的成分时出现的短链的酮具有较低的沸点，所以酮可以容易地从工作流体或者说发动机油中逸出。同样在分裂中形成的碳酸同样部分地具有较低的沸点并且同样能够以这种方式离开发动机油。本发明的其它有利的实施方式是从属权利要求的主题。
有利的是，相应的用于提供汽车的相应工作流体的系统除了已经提到的装置外， 还具有用于吸收工作流体的碱性或酸性的成分的机构。以这种方式能够额外地吸收具有较高沸点的尤其在氧化分解工作流体的不希望的组成部分时出现的碳酸并且由此将碳酸从发动机油或者说液压油中取出。根据本发明的特别有利的实施方式，用于提供相应的工作流体的系统额外地具有传感器，该传感器用于确定所涉及的工作流体的不希望的成分。该传感器例如以光学的或者电化学的方式确定相应的成分的浓度。以这种方式能够在运行中检测，相应的用于从工作流体中除去不希望的成分的装置是否还以足够的程度起作用，或者是否必须更换或者说再生该装置。
本发明的实施方式在附图中示出并且在下面的说明中进行详细解释。其中
图1是用于为汽车提供工作流体的系统的示意图，尤其是引导发动机油的系统，其包括按本发明的装置的示例性的实施方式，
图2是根据第一实施方式的用于检测工作流体的成分浓度的传感器的示意图，以及图3是根据第二实施方式的用于检测工作流体的成分浓度的传感器的示意图。
具体实施例方式基于本发明的用于除去汽车的工作流体的成分的装置在下面示例性作为汽车的引导工作油的系统进行解释。图1示出了引导工作油或者发动机油的系统10，该系统例如包括油底壳12。在该油底壳中例如储存发动机油，发动机油通过输入管路14输入内燃机 16中。为此，首先借助于油泵18将发动机油泵送到油过滤器20处，其中该油过滤器尤其用于除去固体颗粒，该固体颗粒例如作为内燃机16的机械磨损引起。此外，引导发动机油的系统10包括返回管路22，用该返回管路可以将发动机油从内燃机16返回输入油底壳12。在内燃机16的运行期间，输入内燃机16的燃料的部分进入发动机油中并且由此进入引导发动机油的系统10中。如果在此涉及例如具有较低沸点的物质，那么该物质在工作温度较高时自动逸出。然而如果扩散到或者说进入到发动机油中的燃料掺杂物涉及尤其生物源的高沸点的成分，那么该燃料掺杂物就在运行期间残留在发动机油中。在生物源的尤其燃料成分与空气氧接触并且在较高的工作温度的影响下在形成碳酸和酮的情况下进行分解时出现问题。所形成的碳酸在发动机油的用作老化储备的碱性成分耗尽之后引起引导发动机油的系统10的金属部件的腐蚀现象或者有利于形成沉积物。此外，通过燃料进入也改变了工作流体的润滑性能以及其体积的水平。因此，按本发明提出，将用于除去工作流体或者说发动机油的不希望的成分的装置24集成到引导发动机油的系统10中。该装置24包括用于有待净化的发动机油的入口 25a以及用于净化过的发动机油的出口 25b。该装置24在其内部还包括没有示出的容器， 能够以化学方式转化发动机油的不希望的成分的试剂在该容器中。在此，储存在该装置24 中的试剂尤其引起不希望的成分的所谓的裂化反应和/或化学氧化。在此，裂化反应理解为有机分子的碳-碳键的分解，然而其中不会得到有机分子的氧化。为此目的，所述试剂例如构造成裂化催化剂，其中尤其使用沸石。在此，特别合适的是H毛沸石、H-ZSM-5以及Y-沸石类型的沸石。如此调节所述沸石的微孔尺寸，使得发动机油的尤其生物脏物能够进入沸石材料的内部并且在那里进行转化，所述脏物通常具有基本烃链的<20，尤其<18单位的链长。与此相对，所述发动机油的主要成分不被作用，该主要成分同样是有机的天然物并且具有通常>22，尤其>26单位的链长。另一实施方式在于，作为用于除去工作流体的不希望的成分的试剂使用氧化剂， 该氧化剂尽可能选择性地氧化地转化发动机油生物源的有机脏物，然而尽可能不引起发动机油的所希望的主要成分的分解。在此，尤其合适的是高锰酸钾，高锰酸钾尤其适合于C-C 双键的分裂，并且承载在固定的载体上地设置在所述装置24的内部。在特别有利的实施方式中，高锰酸钾如其例如在沸石、硅胶或者粘土中存在的置于晶格结构的微孔中。在该实施方式中，在工作流体的仅仅不希望的成分的氧化分裂方面实现特别高的选择性。用相应调整的微孔尺寸能够进一步防止发动机油的相对长链的主要成分与氧化剂高锰酸钾接触；氧化生物源的尤其较小的分子，所述分子进入微孔中并且在那里分解。在由高锰酸钾引起的氧化分裂中形成了碳酸以及必要时的酮和醛。酮和醛通常具有足够低的沸点从而在工作温度较高时自动地从发动机油中逸出来，而长链的碳酸残留在引导发动机油的系统10的工作流体中。例如从S. L. Regen, C. Kotel, J. Am. Chem. Soc. 1977，99，3837-3838 这篇文章中获知承载在沸石上的高锰酸钾的制造。为了能够十分有效地吸收在转化时在所述装置24内部产生的酸性成分例如碳酸或者已经在发动机油中存在的其它酸性成分，例如沿着发动机油的流动方向在所述装置24 的后面定位吸收单元26。该吸收单元例如与工作流体或发动机油接触地布置在所述装置 24和油过滤器20之间。该吸收单元26尤其包括碱性的吸收介质，借助于该吸收介质能够吸收工作流体的酸性成分。适合作为吸收剂的是，例如弱碱性、中性的吸收剂、强碱性、聚阳离子和聚阴 离子的吸收剂以及表面碱性化的金属氧化物。在弱碱性、中性的吸收剂情况中，该吸收剂与酸性脏物示意性地根据普遍的方程式I进行反应 +HR5<-> [ (R1R2R3) NH++R5](I)
在方程式I中R1到R3表示尤其有机的长链的分子残余物或者说弱碱性、中性的吸收剂的聚合的载体结构。此外，R5表示酸性成分的分子残余物。在此例如涉及有机的分子残余物例如OOCR7-。在这种情况下酸性成分是碳酸并且R7表示有机的分子残余物，如其在例如生物燃料中所包含的那样。在此，所述有机的分子残余物R7不仅可以是长链的而且可以是短链的。强碱性、聚阳离子或者说聚阴离子的吸收剂与酸性脏物示意性地根据普遍的方程式II进行反应(II)
在方程式II中R1到R4尤其表示有机的长链的分子残余物或者说吸收剂的聚合的载体结构。此外，R5表示酸性成分的分子残余物。R6表示有机或者无机的、聚合的并且由此不溶于工作流体的强碱性的残余物。优选OR6-例如是空间上体积庞大的多元醇。表面碱性化的金属氧化物例如氧化铝与酸性脏物示意性地根据普遍的方程式III 进行反应 +HR5->[OAl (OH) +Na++R51(III)
在方程式(III)中，如已经提到的那样，R5表示酸性成分的有机残余物。此外，所述吸收介质也可以作为无机的或者说金属氧化的载体材料存在，该载体材料用优选在空间上阻碍的基质进行表面修改。在此，所述在空间上阻碍的基质例如可以是无机的，然而尤其是有机的天然物。为了除去酸性成分和/或水所需的吸收介质的量可以通过简单的计算来估算。在此，该量取决于所述吸收剂应该在哪个时间间隔之后进行更换。用于所述吸收单元26在引导发动机油的系统内部定位的替代方案例如是其在油底壳12中的集成、其与用于发动机油的输入管路14接触地在油底壳12和油泵18之间的放置、作为油过滤器20的一部分或者在其上游或者下游与输入管路14接触。所述吸收单元26的另一定位方案是直接在油泵15后面与输入管路14接触。在此，按第一实施方式的吸收介质例如可以作为装料置入吸收单元26的内部。在那里，作为装料存在的吸收材料由工作流体或者说发动机油流过。根据第二实施方式，所述吸收介质例如以层的形式位于在几何方面可相对自由设计的支撑结构或者说载体结构上，该结构例如可以构造成金属编织物、无纺布或者蜂窝体。 用吸收材料涂层的支撑结构或者说载体结构在运行中由工作流体在周围冲刷或者冲洗。如果所述吸收介质尤其构造成装料的形式，那么所述吸收单元26优选额外地包括禁止由于机械磨损通过环绕的工作流体而排出吸收介质的机构。该机构例如可以构造成线栅栏或者通过油的织物材料例如无纺布的形式。因为在构造成在运行时间内进行的老化的裂化催化剂时经受用于除去发动机油中不希望的成分的试剂或者说在构造成氧化剂时在氧化过程中消耗所述用于除去发动机油中不希望的成分的试剂，所以引导发动机油的系统10根据另一有利的实施方式额外地具有传感器30，借助于该传感器能够检查发动机油内部不希望的成分的浓度。在图2或者说3中示出了传感器30的两个实施方式。在此，相同的附图标记表示与图1中一样的组件。优选所述传感器30构造成双电池传感器，其中第一电池32a用作测量电池并且第二电池32b用作参考电池。两个测量电池32a、32b并联，其中通过测量电池32a、32b的单个测量信号的差的形成来获得真正的传感器信号。
在此，在图2中示出的传感器例如构造成光学的传感器。为此，在测量电池32a 中并且优选也在参考电池32b中安置由一种材料制成的涂层，该材料是用于消除发动机油的不希望的成分的装置24的组成部分并且在那里用作分解工作流体的不希望的成分的试齐U。由此，在图2中示出的传感器中，所述涂层34a、34b例如由用高锰酸钾浸透的沸石材料制成。此外，所述测量电池32a与引导电动机油的系统10处于导流的接触之中，使得在引导发动机油的系统10中引导的工作流体至少部分地通过测量电池32a。所述参考电池32b 除了涂层32b之外例如包括在引导发动机油的系统10的内部引导的工作流体的试样作为参考试样。所述测量电池32a或者说参考电池32b至少在一侧上构造成光学上透明的并且由同一光源或者相同强度的两个光源进行透射。在测量电池或者说参考电池32a、32b的内部反射的光线反射到第一或者说第二探测器36a、36b上并且在那里进行检测。因为在消耗储存在涂层34a中的高锰酸钾的情况下转化特别是发动机油的不希望的生物成分，所以可以用肉眼观察到该涂层的颜色从高锰酸钾的颜色(紫色)经过所形成的二氧化锰的颜色(棕色)必要时变化到可能形成的锰(II)的颜色(淡粉红色)。这种颜色变化可以进行检测并且配属于发动机油中不希望的成分的浓度。为了确保发动机油的不希望的成分在测量电池32a内部足够的消散，该测量电池优选仅仅暂时地用新的发动机油进行涂层。如此，在静态的状态下保留用于由高锰酸钾的消耗引起的颜色变化的足够的时间。如果发动机油中不希望的成分的浓度上升到确定的值以上，那么所述传感器30例如可以与控制单元连接，该控制单元本身产生错误信号，该错误信号要求恢复或者更换储存在所述装置26中的试剂。
图3示出了所述传感器30的第二实施方式。该传感器构造成电化学的传感器的形式并且同样包括测量和参考电池32a、32b。根据第二实施方式的传感器30额外地包括第一测量电极38a，该第一测量电极放在测量电池32a的内部与所述涂层34a处于物质接触之中。此外，所述传感器30包括参考电极38b，该参考电极与参考电池32b的内部处于接触之中。在该实施方式中，所述参考电池32b不包括发动机油的参考试样，而是包括配属于参考电极的重建系统。在这种情况下，所述参考电池提供了恒定的参考电势并且能够用伏特计确定在所述涂层34a上的电势。现在如果例如储存在所述涂层34a中的高锰酸钾与导入测量电池32a的发动机油的不希望的成分进行反应，那么所述涂层34a的电势就改变了。可以借助于电压测量计40 检测所述电势变化。在这种情况下，可以在超过工作流体或者说电动机油的不希望的成分的最小浓度时产生相应的错误信号。由此，所述传感器30用作油稀化传感器。然而这种传感器的使用不限制于导油的系统。也可以提出所描述的用于为其它工作流体例如液压油或者燃料消除工作流体的不希望的成分的装置。
权利要求
1.用于除去汽车的工作流体的成分的装置，具有用于工作流体的入口和出口以及沿着工作流体的流动方向定位在入口和出口之间的用于适合于转化成分的试剂的容器，其特征在于，该试剂引起了成分的分裂反应或者氧化。
2.按权利要求1所述的装置，其特征在于，所述试剂包括沸石材料、硅胶或者粘土。
3.按权利要求1所述的装置，其特征在于，所述试剂包括高锰酸钾。
4.按权利要求1到2中任一项所述的装置，其特征在于，所述试剂是H毛沸石、 H-ZSM-5以及Y-沸石。
5.按权利要求3所述的装置，其特征在于，所述试剂包括硅胶或者粘土。
6.用于提供汽车的工作流体的系统，尤其循环引导工作流体的系统，其特征在于，沿着工作流体的流动方向在用于工作流体的储备容器(12)和工作流体在汽车中的使用位置 (16)之间定位按上述权利要求中任一项所述的用于除去工作流体的成分的装置(24)。
7.按权利要求6所述的系统，其特征在于，沿着工作流体的流动方向在用于除去工作流体的成分的装置(24)后面设置用于吸收工作流体的碱性或者酸性成分的机构(26)。
8.按权利要求6或7所述的系统，其特征在于，设置用于确定成分浓度的传感器(30)。
9.按权利要求8所述的系统，其特征在于，所述传感器(30)以电化学或者光学的方式求得成分的浓度。
10.按权利要求8或9所述的系统，其特征在于，所述传感器(30)包括测量电池 (32a)，在该测量电池中包含所述用于除去成分的装置(24)也具有的试剂。
11.按权利要求6到10中任一项所述的系统，其特征在于，所述工作流体是燃料、发动机油或者液压油。
12.用于借助于按权利要求1到5中任一项所述的装置以及按权利要求6到11中任一项所述的系统除去汽车的工作流体的成分的方法，其特征在于，借助于传感器(30)至少阶段性地检测工作流体中成分的浓度，并且在超过工作流体中成分的最小浓度时发出信号， 该信号要求更换或者恢复所述装置(24)。
全文摘要
描述了一种用于除去汽车的工作流体的成分的装置，其具有用于工作流体的入口和出口以及沿着工作流体的流动方向定位在入口和出口之间的用于适合于转化成分的试剂的容器。按本发明建议，该试剂引起了成分的分裂反应或者氧化。
文档编号C10N40/25GK102227495SQ200980147311
公开日2011年10月26日 申请日期2009年10月30日 优先权日2008年11月27日
发明者根斯勒 A., 格勒克勒 M., 赫尔尼尔 M. 申请人:罗伯特·博世有限公司