包含阳离子交换剂的用于降低车用机油酸度的装置以及具有这种装置的发动的制造方法

包含阳离子交换剂的用于降低车用机油酸度的装置以及具有这种装置的发动的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于降低内燃机的车用机油酸度的装置101，该装置是发动机润滑系统的一部分并且包含一价阳离子交换剂102。它还涉及一种调节车用机油酸度由此使车用机油流过根据本发明的酸度调节装置的方法。本发明还涉及一种具有根据本发明的用于车用机油的酸度调节装置的车辆。
【专利说明】包含阳离子交换剂的用于降低车用机油酸度的装置以及具
有这种装置的发动机
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于降低车用机油酸度的装置以及具有这种装置的发动机。本发明尤其涉及一种装置，其使用离子交换剂以减少重型车辆内燃机的车用机油中的氢离子量。
【背景技术】
[0002]现在对发动机有高要求以排放尽可能少的对环境有害的物质，而同时，又希望延长保养工作期间的间隔。对于要实现这样的发动机，用作其润滑和冷却的油必须满足高要求。恰当运行的内燃机消耗更少的推进剂并且排放的对环境有害的物质更少。为了使例如内燃机排放较少的污染物，希望提高进行燃烧时的压力和温度。这仍然涉及对发动机部件的更高要求，尤其是车用机油。重型车辆的发动机经受特别苛刻的应力，因为，它们必须提供非常大数量的功率以使车辆行进并且在期望路线上运送其货物。
[0003]车用机油被用作内燃机中的润滑剂。与酸性燃烧气体的接触使该油酸化，该油因此变质并且会变得有腐蚀性，既对其摩擦(润滑)特性又对润滑系统的表层有随后的不利作用。
[0004]尤其包括酸度调节(缓冲)添加剂，还有粘度调节、抗氧化剂和抗磨损添加剂的各种添加剂用来改善车用机油特性，，从而使其能够应付发动机运转的高温高压。这些添加剂随着时间的消逝会消耗，并且，当它们在车用机油中的数量达到一特定水平时，就必须换该油。添加剂消耗的后果包括对车用机油的摩擦特性有损害，并且，在最坏的情况下，车用机油可能引起与其接触的部件的腐蚀磨损。添加剂对使车用机油能够以期望方式执行其功能很重要，但是，它们也会导致废气流中的烟灰值增大。排气中过高的烟灰含量导致排气净化部件例如颗粒过滤器的更大负载。
[0005]离子交换剂是固体材料(不能溶解的基体)，通常具有基于碳/硅的基本结构，其具有结合正离子或负离子的能力(分别为阳离子交换剂和阴离子交换剂)。阳离子交换剂能够捕获一种类型的正离子，同时释放另一种类型的正离子。类似地，阴离子交换剂捕获一种类型的负离子，同时释放另一种类型的负离子。离子交换剂捕获或释放的离子叫做反离子。
[0006]现今有一种新技术即COT (净油技术)，其在运行期间连续净化油。这个系统采取旁通管道的形式，并且，油不但流过用于移除非常小的固态污染物的细孔颗粒过滤器，还流过用于分离比油的蒸气压力更低的液态污染物的汽化单元。然而，这种技术没有处理油的增大的酸度。
[0007]W02004 / 094381A1描述了螺杆或离心式空气压缩机中用的润滑液的酸度调节和监控。这类压缩机中用的润滑液不像车用机油一样强烈地受到环境的影响，并且因此，没有这样大含量的添加剂或有害颗粒。然而它们连续承受某一酸性负载，W02004 / 094381A1提出通过使用阴离子交换剂来处理这个。[0008]GR1004835B1描述了通过离子交换剂对车用机油进行过滤和酸度调节。酸度调节发生在车辆外部的独立装置中，并且，车用机油需要是尽可能干净的，即，没有添加剂或污染物保留在其中。这意味着，去除了昂贵且将好的车用机油与较差的车用机油区分开来的添加剂，但是，同时，有其它添加剂给了油。这个结果将会是干净且较便宜的散装油。

【发明内容】

[0009]本发明的一个目的是处理现有技术中的问题。本发明的目的尤其在于提出一种用于降低重型车辆发动机中的车用机油的酸度的装置，这个装置通过消除酸性物质而不消除有利添加剂从而延长了车用机油的使用期限。另一目的是提出车用机油的常规流中的这类
>J-U ρ?α装直。
[0010]根据本发明，上述目的通过用于降低车用机油酸度的装置来实现，该装置包括容器，一定量的油能够流过该容器，该容器包括离子交换剂。该离子交换剂是一价阳离子交换剂，并且该装置位于油常规流中。
[0011]该一价阳离子交换剂具有结合正离子的能力。因此，它将结合来自车用机油的游离氢离子，但是不影响添加剂的数量，并且因此能够延长油的使用期限。该装置包括一价阳离子交换剂的事实也使得可能在车用机油中使用较少量的添加剂，使得废气流中的烟灰数量减少并且油更廉价。
[0012]该容器位于该油常规流中的事实意味着，在安装它时不涉及额外的管线或装置。它容纳在已经存在于润滑油系统中的部件中，避免了找出合适空间的问题，这是发动机特别是车辆发动机中通常会出现的。
[0013]如果不仅在保养场合而且还在发动`机运转期间油酸度能够降低，保养工作之间的间隔也变得更长。发动机因此能在其使用期限的更大部分处于运转。在例如发动机安装在用于商业活动的重型车辆中的情况下，车辆在车间花费尽可能少的时间是非常重要的。
[0014]添加剂可以被认为是一种内部作用系统，属于油的一部分。相反地，根据本发明的阳离子交换剂可以被认为是一种外部作用系统，因为，阳离子交换剂是与油接触，而不属于其组分。阳离子交换剂可以固定在发动机润滑系统的一部分中，并且不随油流过该系统。
[0015]根据本发明的一个实施方式，一价阳离子交换剂与该装置中进行酸度调节的车用机油的总量的比例不超过10wt%，并且，根据另一实施方式，不超过2wt%。低的阳离子交换剂含量也使得车用机油的酸度降低。进行酸度调节的油的量是存在于润滑系统中的量。本发明在更高的阳离子交换剂比例例如不超过20wt%或不超过25wt%的情况下也起作用。
[0016]根据本发明的另一实施方式，该容器壁的至少一部分或整体设有穿孔、孔或半透膜。该容器壁的部分或整体也可以是网状形式。阳离子交换剂装入该容器中以防止油被它们污染。不希望它们在润滑系统中自由活动，而是希望阻止它们随着油绕行该系统。为了使油接触阳离子交换剂，容器壁需要可被油渗透，因此，它能够进入容器并且接触阳离子交换剂。当油接触阳离子交换剂时，氢离子与容器中的反离子交换。使容器壁的整体或部分设有可被油渗透的部分使得更易于进入和离开容器。容器表面允许车用机油进入的比例也影响着离子能够多快地进行交换。
[0017]根据本发明的进一步的实施方式，该容器采取车用机油滤清器壳体的形式，在这种情况下，离子交换剂与发动机的普通机油滤清器成一体。机油滤清器易于更换的事实意味着也容易更换离子交换剂。
[0018]本发明还涉及一种具备用于降低车用机油酸度的装置的发动机，以及具有这种发动机的车辆。
【专利附图】

【附图说明】
[0019]图1示意地描绘具有根据本发明的发动机的车辆。
[0020]图2是带有根据本发明的装置的油槽的示意横截面图。
[0021]图3a_3c示意地描绘根据本发明的第一实施方式的容器的不同变体。
[0022]图4a_4b示意地描绘根据本发明的第二实施方式的容器的不同变体。
[0023]图5用图说明缓冲添加剂与车用机油酸度之间的关系。
[0024]图6用图说明当使用根据本发明的阳离子交换剂时缓冲添加剂的消耗与车用机油酸度之间的关系。
[0025]图7用图说明当使用根据本发明的阳离子交换剂时缓冲添加剂的消耗与车用机油酸度之间的关系。
[0026]图8是根据本发明的例子的图。
【具体实施方式】
[0027]图1描绘具有根据本发明的发动机403的车辆401。描绘的车辆是卡车，但是也可以是作业车辆、拖曳装置或由内燃机提供动力的其它类型的车辆。本发明也适用于例如备用电厂中的独立式发动机，或船舶发动机。
[0028]图2是本发明的第一实施方式的横截面图。用于降低车用机油酸度的装置100置于车用机油槽103中。该装置包括容器101，该容器包括一价阳离子交换剂102。油从油槽中经由机油滤清器泵到不同的消耗位置。之后，油返回油槽。在装置100位于油槽103中的情况下，它因此处于油常规流中。油槽中的流动较慢，并且将该装置安置在那里对油流的影响小。所希望的是，装置100会尽可能小地影响车用机油的流动，因为，油能够尽可能不受干扰地到达消耗装置是重要的。
[0029]容器101的大小可以相对于油槽103而变化，图2中的容器的大小不是按比例的。较大容器将使得阳离子交换剂102的用于油接触的外表面较大。阳离子交换剂的量也是相当大的，油进入容器的渗透性中将随着容器体积的增大而减少。这将降低离子交换率并且可能对效率有不利影响。较小容器将使阳离子交换剂用于油接触的外表面较小。然而，油渗透性将较大，并且阳离子交换剂的反离子将消耗得稍微快点，不仅仅是因为较大容器中阳离子交换剂体积较小，还因为交换率在较小容器中维持得更好。
[0030]两个或更多容器可以置于油槽103中。
[0031]容器101的一个或多个壁的至少一部分具有穿孔、孔105或半透膜，或者，该容器的一个或多个壁的至少一部分可以是网状形式。膜需要是被车用机油可渗透的，但是，必须保持一价阳离子交换剂在里面。容器的一个或多个壁的整体可以具有穿孔、孔或半透膜或者是网状形式。穿孔、孔和网眼的大小也指示着车用机油与阳离子交换剂之间的交换将会多容易和/或快速有效。膜的渗透性也影响车用机油与阳离子交换剂之间的交换将会多容易和/或快速有效。穿孔、孔、膜或网眼必须足够小以防止阳离子交换剂经过它们出来。一价阳离子交换剂可以具有不超过40 μ m的颗粒大小。颗粒大小可以是例如在20 μ m与40 μ m之间。穿孔、孔、膜和网眼的大小因此必须适于一价阳离子交换剂的颗粒大小。
[0032]容器101可以例如由不锈钢制成、但是，也可以想到其它金属或聚合材料，例如聚酯。容器材料的选择必须适合装置100将处于的侵蚀性环境。容器可以由栅格或穿孔材料制成以获得期望的渗透性，即，允许油进入但是不允许阳离子交换剂出来。容器壁的整体或部分也可以采取半透膜的形式。这样的膜仅仅允许某些离子或分子穿过。
[0033]图3a_3c描绘了容器100的不同变体。在图3a中，它采取带有分布在球表面的小孔105的球体形式，但是，如上所述，这个表面也可以是网状形式等等。在图3b中，容器采取带有小孔105在其短侧的缸体形式。在图3c中，容器采取没有可见孔在其表面上的半透膜的形式。
[0034]根据本发明另一实施方式的装置200在图4a和4b中描绘，其中，一价阳离子交换剂202并入车用机油滤清器壳体201中。
[0035]车用机油滤清器209设在滤清器壳体201中，通常是圆柱形的并且可以包括由碳纤维和/或合成纤维形成的过滤介质。油滤过机油滤清器209。一价阳离子交换剂202可以置于与容纳圆柱形机油滤清器209的相同的空间207中，如图4a所绘。阳离子交换剂202也可以处于圆柱形机油滤清器209与机油滤清器壳体201壁之间的空间208中，如图4b所绘。圆柱形机油滤清器209可以是波状的，如通常用于机油滤清器的。滤清器壳体201具有进口 204，油通过该进口沿着箭头A所示方向进入。油然后前进通过滤清器壳体的内空间207并且通过机油滤清器209的壁出来到滤清器壳体的外空间208，然后前进通过滤清器壳体出口 203沿着箭头B所示方向出来。带有穿孔、孔或网眼的壁206可以设在滤清器壳体进口 204中，带有穿孔、孔或网眼的壁205可以设在滤清器壳体出口 203中，以保持滤清器壳体201中的一价阳离子交换剂。
[0036]在上面提到的例子中，根据本发明的装置100、200置于油槽103中或者并入机油滤清器壳体201中。对根据本发明的装置来说，也可以是位于油常规流的其它位置。
[0037]油的添加剂不与离子交换剂相互作用并因此被钝化是极其重要的。为了将这种风险最小化，离子交换剂是一价阳离子交换剂因此是必须的，其唯一目的是捕获氢离子。可以仅仅使用一价阳离子交换剂，因为，添加剂可能以其它方式变成离子交换剂或吸附在离子交换剂上。一价阳离子交换剂将使油中的氢离子与没有酸化的其它类型的离子交换。可以是其它带电分子做添加剂，其不会在油中被交换，而是保留在其中以便维持油的功能。如果油既暴露于阴离子交换剂又暴露于阳离子交换剂，它的功能将丧失。根据本发明的离子交换剂因此仅仅包括一价阳离子交换剂。用于车用机油的酸度调节装置因此没有包括阴离子交换剂。
[0038]下面是阳离子交换剂可能结构的两个例子:
[0039]
【权利要求】
1.一种用于降低车用机油的酸度的装置(100，200)，包括容器(101，201)，一定量的车用机油流过该容器，该容器包括离子交换剂(102，202)，其特征在于，该离子交换剂(102，202)是一价阳离子交换剂，并且该容器(101，201)位于车用机油的常规流中。
2.如权利要求1所述的装置(100，200)，其特征在于，该阳离子交换剂与该装置中进行酸度调节的车用机油的总量的比例不超过10wt%。
3.如权利要求2所述的装置(100，200)，其特征在于，该阳离子交换剂与该装置中进行酸度调节的车用机油的总量的比例不超过2wt%。
4.如在前任一项权利要求所述的装置(100，200)，其特征在于，该容器(101，201)的壁的至少一部分有穿孔、孔或半透膜。
5.如权利要求4所述的装置(100，200)，其特征在于，该容器(101，201)的壁至少部分是网状形式。
6.如权利要求5所述的装置(100，200)，其特征在于，整个容器(101，201)的壁设有穿孔、孔或半透膜。
7.如权利要求6所述的装置(100，200)，其特征在于，整个容器的壁是网状形式。
8.如权利要求1-5的任一项所述的装置(100，200)，其特征在于，该容器采取车用机油滤清器壳体(201)的形式。
9.一种发动机(403)，其特征在于，具有根据在前任一项权利要求所述的装置。
10.一种车辆(401)，其特征在于，具有权利要求9所述的发动机(403)。
【文档编号】C10M175/00GK103857885SQ201280041542
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2012年8月16日 优先权日:2011年8月25日
【发明者】D·贝克斯伦特, L·赫格伦 申请人:斯堪尼亚商用车有限公司