CN101994542A

CN101994542A - 机油补充和添补的机油滤清器以及使用方法

Info

Publication number: CN101994542A
Application number: CN2010105104920A
Authority: CN
Inventors: A·K·萨奇德夫; E·P·贝克; T·A·佩里; E·J·亚当斯; T·C·彼得森
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2009-08-21
Filing date: 2010-08-20
Publication date: 2011-03-30
Also published as: US8783214B2; DE102010034435A1; DE102010034435B4; US20110041796A1

Abstract

一种机油滤清器和机油添加剂分配装置，包括机油滤清器和机油添加剂添补系统，进一步包括：全流式机油滤清器；旁通机油滤清器；机油添加剂分配系统；以及按要求分配添加剂的车载控制器，描述了一种追踪添加剂消耗情况以及发出替换系统需求信号的系统。以及描述了一种使用这样的机油滤清器和机油添加剂分配装置以延长车辆发动机机油的使用寿命的方法。

Description

机油补充和添补的机油滤清器以及使用方法

技术领域

本发明涉及一种通过添加补充机油以及添补机油添加剂来使机油更换最少化以及使机油滤清器更换最少化的装置。

背景技术

从内燃发动机中放出的用过的机油如果不经过适当处理的话，就可能对土壤、地表水以及地下水的造成污染。传统的车辆发动机机油应按照例行的规则进行更换，通常是按照使用里程或时间间隔。这些间隔通常是保守的以防止任何可能对发动机造成的损害，并且导致每年需要可靠地处置数十亿加仑的废油。

最近的发展是评估或直接测量机油状况的算法或传感器的发展，该算法或传感器仅当机油的润滑能力下降至可接受的水平以下时才发出需要更换机油的信号。这与以前的常规方式相比通常会带来更长的换油间隔，并且已经减少，但是未最小化或者消除，需要处置的用过的机油的体积。

机油通常是由以多种添加剂的组合物和基础原料为特征的多种化合物的复杂混合物，多种添加剂的组合物整体上被描述为添加剂组件，该添加剂组件被选择为用来提高特定性能的品质。传统的基础原料是来自原油的石油碳氢化合物。然而，越来越多的合成基础原料被使用，例如是聚α-烯烃(PAO)或合成酯和相关的诸如烷基萘和烷基苯之类的合成物。一般来说，基础原料和添加剂组件两者被选择成用来使期望的机油品质达到与机油的目的应用相称的水平。

去除杂质和添补在使用过程中被逐渐消耗或“用完”的添加剂组件的需求迫使需要更换机油。尽管润滑气缸壁并移动通过活塞环的少量机油会在燃烧室中被燃烧，但基础原料本身的大部分没有“分解”。因此，“用过的”机油可以被视为存在有杂质并且没有添加剂或是添加剂的量减少的最初的未用过的机油。

因此，如果能够管理颗粒杂质并且如果能添补添加剂组件，那么需要被处理的用过的机油的体积能被进一步减少。通过这些调整，以及可能地再添加少量没有用过的机油，用过的油可以被再生以提供与没有用过的机油相比大体上相同的润滑和发动机保护性能。

发明内容

描述了一种用于延长车辆中内燃发动机内的润滑机油使用寿命的机油滤清器和机油添加剂分配装置。该机油滤清器和机油添加剂分配装置被插入到向发动机各部件提供持续的润滑剂流的车辆发动机机油循环系统中。

润滑剂包括基础油和至少一种用于润滑性能的添加剂。由于在发动机运行过程中添加剂逐渐被消耗以及基础油被通常为燃烧副产品的颗粒污染，润滑剂在使用过程中效力会下降。这种下降可以通过适当的传感器以及位于车辆上的计算机来测量或预报。

循环的润滑机油的寿命被本发明中的机油滤清器和机油添加剂分配装置延长，本发明包括两个滤清器，这两个滤清器可以比常规机油滤清器更强力地清除机油中的微粒，还包括机油添加剂的供给和一种将添加剂分配或引入基础油的装置。

本公开提供的方案如下：

方案1、一种车辆中内燃发动机的机油滤清器和机油添加剂分配装置，该车辆发动机具有向发动机各部件提供连续的润滑剂流体流的循环系统，润滑剂包括基础油和至少一种用于润滑性能的添加剂，添加剂在发动机运行期间逐渐被消耗；发动机还包括至少一个能获得表示机油状况和添加剂使用量的测量结果的传感器；车辆包括计算机，该计算机与所述传感器操作地通讯并且能够处理传感器测量结果以评估基础油添加剂的当前浓度；所述机油滤清器和机油添加剂分配装置可附接到所述发动机以在发动机运行期间接收循环的全部润滑剂流并且所述机油滤清器和机油添加剂分配装置包括：

具有用于附接到所述发动机的接口的壳体，所述接口包括润滑剂输入口和至少两个润滑剂出口；

机油滤清系统，其从润滑剂输入口接收机油并从润滑剂出口排出机油；

与所述装置中的润滑剂流连通的存储设备，所述存储设备用于至少一种润滑机油的添加剂；和

分配机构，其从所述存储设备向润滑剂流输送一定量的添加剂。

方案2、如方案1所述的机油滤清器和机油添加剂分配装置，其中所述计算机可操作地连接于所述添加剂分配装置，以开始向流过该装置的润滑剂内分配至少一种添加剂。

方案3、如方案1所述的机油滤清器和机油添加剂分配装置，其中所述计算机进一步能够将所述装置中的机油添加剂的量通讯给车辆操作者。

方案4、如方案1所述的机油滤清器和机油添加剂分配装置，其中循环的润滑剂流体包括分散的微粒并且所述滤清系统包括第一和第二滤清器，第一滤清器适用于接收所述装置中的全部流体流，以滤清出较大的微粒，将一部分所述流体流分流到第二滤清器，并且将余下部分的流体流从第一润滑剂出口排出，所述第二旁通滤清器可操作地与第一滤清器连接以进一步滤清从第一滤清器分流的一部分机油，该第二滤清器滤清出较小的微粒并且将机油从第二润滑剂出口排出。

方案5、如方案1所述的机油滤清器和机油添加剂分配装置，其中所述附接的接口包括能够可移除地附接到发动机上的多个第二连接器部分的多个第一连接器部分，其中该被附接的连接器部分形成用作通过所述接口流动的润滑剂流体的无泄漏通道的连接器。

方案6、如方案1所述的机油滤清器和机油添加剂分配装置，其中通过以与安装到特定内燃发动机上的用于可移除地附接的多个连接器部分的布置和大小互补的方式对所述装置上的用于可移除地附接的多个连接器部分进行布置和大小设计，来使得所述附接的接口与所述特定内燃发动机相配。

方案7、如方案1所述的机油滤清器和机油添加剂分配装置，其中所述润滑机油的添加剂是由摩擦改进剂、清洁剂、分散剂、抗氧化剂以及泡沫/气泡抑制剂组成的组中的一种。

方案8、如方案1所述的装置，其中添加剂分配部分包括至少一个传感器以确定输送指定量的添加剂。

方案9、如方案8所述的装置，其中添加剂分配部分的传感器是由转动位置传感器、线性位置传感器以及声音传感器组成的组中的一种。

方案10、如方案8所述的装置，其中添加剂分配部分的传感器可操作地连接到计算机。

方案11、一种延长车辆中内燃发动机内的润滑剂使用寿命的方法；该润滑剂包括基础油以及至少一种添加剂，添加剂在发动机运行过程中逐渐被消耗；该发动机包括至少一个能获得表示机油状况和添加剂使用量的测量结果的传感器；该车辆包括计算机，所述计算机与所述传感器操作地通讯并且能够处理传感器测量结果以评估基础油添加剂的当前浓度；该发动机进一步包括集成的机油滤清器和机油添加剂分配装置，所述集成的机油滤清器和机油添加剂分配装置可移除地附接到所述发动机并位于所述发动机的机油循环路径中；机油滤清器和机油添加剂分配装置包括机油滤清系统，用于至少一种润滑机油的添加剂的存储设备以及用于从所述存储设备向所述润滑剂流中输送一定量添加剂的分配机构；所述添加剂的输送发生在所述集成的机油滤清器和机油添加剂分配装置内；该方法包括：

a)重复地评估润滑剂的润滑能力；

b)将评估的润滑剂的润滑能力与代表所述润滑机油使用寿命结束的预设的阈值润滑能力对比，并且当评估的润滑能力低于阈值润滑能力时；

c)从机油滤清器和发动机机油添加剂分配装置分配预设量的基础油添加剂以恢复所述润滑机油的润滑能力；

d)在机油滤清器和机油添加剂分配装置包含机油添加剂材料时重复步骤a)至c)。

方案12、如方案11所述的方法，进一步包括：

e)确定机油滤清器和机油添加剂分配装置何时被耗尽并且不能够再分配额外的添加剂；以及

f)向车辆操作者发出需要将上述机油滤清器和机油添加剂分配装置更换为第二个、未用过的机油滤清器和机油添加剂分配装置的警报；然后，在一段时间之后，

g)向车载计算机通讯第二个未用过的机油滤清器和发动机机油添加剂分配装置已经安装；

h)将车载计算机内的参数重新设定至表示未用过的机油滤清器和发动机机油添加剂分配装置的值；

i)从第二个未用过的机油滤清器和发动机机油添加剂分配装置分配润滑机油的添加剂以恢复所述润滑机油的润滑能力。

方案13，如方案11所述的方法，其中传感器是用于获得所述润滑剂的电测量结果的装置，并且使用所述机油的电测量结果来评估所述润滑剂的润滑质量。

方案14、如方案11所述的方法，其中传感器是用于获得所述润滑剂的温度测量结果的装置，并且使用采用润滑剂温度的测量结果的算法来评估所述润滑剂的润滑质量。

方案15、如方案11所述的方法，其中传感器是用于测量发动机运行时间的装置，并且基于发动机运行时间评估所述润滑剂的润滑质量。

方案16、如方案11所述的方法，其中传感器是里程表，并且基于所行进的车辆距离来评估所述润滑剂的润滑质量。

方案17、如方案12所述的方法，进一步包括通过所述机油的电测量结果来确认所述添加剂的分配的步骤。

方案18、如方案11所述的方法，其中机油滤清器和机油添加剂分配装置包括与所述计算机通讯的用于确认添加剂的分配的传感器，并进一步包括核实添加剂的分配的步骤。

方案19，如方案12所述的方法，其中机油滤清器和机油添加剂分配装置包括与所述计算机通讯的用于确认添加剂的分配的传感器，并进一步包括核实添加剂的分配的步骤。

因此，滤清器持续保持颗粒污染物处于较低水平，并且当添加剂水平下降至不能接受的低水平时，额外的添加剂将被分配，在一种实施方式中所述分配通过由来自计算机的信号触发的自动系统来实现。

将机油滤清器和机油添加剂分配装置附接到发动机的装置也是新颖的。这种新颖的附接装置提供了给特定的发动机或发动机族定制特定的机油滤清器和机油添加剂分配装置的机会，并进一步提供了使(一种或多种)添加剂的比例或量与预期的车辆使用模式更好地匹配的机会。

附图简介

图1表示本发明在车辆发动机上的应用，以及提供了滤清器组件与发动机机油分配系统、传感器和车载计算机相互作用的图解说明。

图2表示代表本发明的机油滤清器组件，其包括全流式滤清器、旁通滤清器、补充添加剂的补加装置以及可控制地分配添加剂的装置。

图3更详细地表示了在图2中初始示出的可控制地分配添加剂的方法。

图4A、B、C、D、E以及F表示六种适合将机油滤清器组件附接到内燃发动机上的不同连接器构造。

具体实施方式

车辆发动机机油的成分中的许多成分在使用过程中基本上保持不受影响；其它成分在使用中会被消耗并且被用完；还有其它一些成分，虽然很大程度上不受影响，但是会被燃烧产物污染。

在车辆的使用寿命中确保发动机中适合的润滑机油持续流动的传统的方法是基于在合适的使用时间段之后排出和丢弃使用过的油，并以新油进行更换。传统地，该使用时间段是基于时间或行驶里程，但是对车辆机油的恶化机理的更好理解已经导致了基于算法或测量结果的技术的发展，这些技术更准确地确定机油的剩余润滑能力。即使采用这些更精确地方法以确定发动机机油使用寿命的结束，这通常可以使换油的频率减少，但是丢弃和替换的基础方法仍然是确保车辆发动机适当润滑的主导方法。

这里所使用的方法是基于如下认识：大量的机油经历了极小的化学变化并且因此是可以重复利用的。这要求添补那些被消耗的成分并且从剩余的机油中去除杂质。使用这些方法，在机油需要以新油完全更换之前能够显著延长机油的使用时间。

与当前的实践一样，本发明预期机油，一旦被加入车辆中，仅在必须采取措施之前的有限的时间内提供期望的润滑性质。因此，本发明的实践始于知晓当前加入到车辆的机油正在接近其为发动机提供适当的润滑的效用的终点。

基于时间或里程的机油使用寿命终点的预测很快由算法方法所取代。使用发动机运行参数的知识(例如是油温)以估计机油的使用寿命的算法方法已经通过车载计算能力的发展以及更大数量的发动机传感器而变得可行。进一步的进展是基于通过感测诸如电阻率和电容率的机油电性质来直接评估机油质量。采用适当的车载仪器，与车载计算和控制装置结合，机油的可用寿命可以在车辆上被确定并通讯给驾驶员。这种通讯可以通过车内信息显示屏来实现，可选择地，再增加声音警报，或者可以通过诸如

的车辆通讯系统来传达或通过电子邮件或移动电话。

与当前的实践一样，机油寿命的终点的通知将发出应当更换机油滤清器的信号。然而与当前的实践相比，机油滤清器，更确切的是机油滤清器组件，将包含能够再生机油的润滑作用和发动机保护功能的可分配的机油添加剂。这通过与当前实践中所用机油滤清器组件的构造不同的机油滤清器组件来实现。

当前的实践通常使用单个的、“全流式”滤清器，其通常是具有适当的尺寸和滤清器能力的圆形，圆柱形的罐。该罐被插入润滑剂循环系统中以使所有的发动机机油通过该滤清出较大颗粒的滤清器，通常这些颗粒的大小为20微米或更大。这种滤清器，经常被描述为“旋入式”滤清器，一端利用大的内螺纹中空凸座附接到发动机。机油通过一系列围绕中空凸座排列的开口被泵送入滤清器，并且在经过滤清介质后从中空凸座排出。

曾经做过不同的尝试以修改该常规的设计以能够在换油后向发动机机油中添入添加剂。这些方法，以及其它任何的使当前旋入式机油滤清器能够逐渐地释放添加剂的方法都不适用于本发明，因为它们预见到机油将被更换并因此没有为保留发动机内的使用过的机油做准备。事实上，用来从发动机排出机油的当前实践是移除滤清器并且使至少一部分用过的机油从与滤清器入口开口互补的发动机开口排出。

本发明的一个目的在于通过尽可能多地再利用被使用过的机油的方式来降低被丢弃的使用过的机油的量。从而本发明的实践要求通过连接装置连接到发动机机油循环系统的滤清器，该连接装置被打开时不会漏出机油而是把机油保持在发动机内。可以防止从滤清器和发动机的泄漏。这样的“干式断开”连接装置是本领域公知的并且可从诸如Snap-tite，Aeroquip，Parker以及Hansen的制造商处通过商业方式获得。这提供了便利性，但是在滤清器会保留一部分机油，这将要求在更换滤清器时添加一部分补充油来保持发动机机油位。这可以通过几种方式解决，包括在更换滤清器之前放于机油滤清器并且把放出的机油重新引入发动机；与更换滤清器同时向发动机添加没有用过的机油；但是最方便的解决方式是通过提供预充有适当量的替换机油的替换滤清器实现。

一种可选择的方法是将滤清器以颠倒的姿势安装在油底壳之上，但是要高于机油泵，从而重力可以确保在发动机不运行时滤清器是空的。然而这样的方法会导致“干启动”，在启动时短暂地使发动机失去额外的机油直到滤清器充满机油为止，因此不推荐这种方式。

密封连接器的使用促使和要求滤清器设计的变化。因此可行的是，抛开当前设计所强加的限制，在滤清器中包括添加剂组件和分配系统。

进一步的，考虑到减少发动机机油更换间隔的目的，发动机机油滤清器的效率应当被提高，使其与当前全流式滤清器能够去除的微粒相比能够去除更小的微粒。如现有技术所实践的那样，这通过并联旁通滤清器来实现，该旁通滤清器能滤出约2微米的微粒，而更大的微粒用全流式滤清器滤出。通常，旁通滤清器位于次级机油循环系统中，该系统在机油通过全流式滤清器之后与主机油循环系统相接。在主机油循环系统中流动的机油的大约10％被分流通过旁通滤清器，滤清后的机油被排放至油底壳。

在本发明的一个优选的实施例中，全流式机油滤清器，旁通滤清器以及机油添补能力将被结合入包含于壳体中的一个滤清器组件中，还包括三个连接到机油循环系统的连接装置。本发明在车辆发动机上通常的实施方式在图1中表示，它示出了具有油底壳14的发动机10的示意图，油底壳14容纳机油16并由机油泵23来分配。循环的机油在离开机油泵23后通过入口20进入滤清器组件400(在图2中更详细地表示)中并进入全流式滤清器32。来自全流式滤清器32的一部分机油流被分流通过旁通滤清器40，并且这部分机油流在返回到油底壳14之前流出出口122，而余下部分的机油流出出口22并被输送至发动机中需要被润滑的所有部件，例如轴承、气缸(未示出)等。之后机油从发动机排出至油底壳14以完成该循环。机油添加剂储存单元200和202同样表示于图1中。机油温度传感器26位于油底壳处并且通过连接线33输送信号至计算机21，添加剂分配传感器36位于滤清器组件400上并且同样通过连接线34与计算机21通讯。计算机21通过连接线56传输从滤清器组件400分配添加剂的命令。

图2表示本发明的滤清器组件400的一个说明性的实施例，其包括全流式机油滤清器32，旁通滤清器40以及储存和分配机油添加剂的装置，所有的这些元件都整体被封装或包含于壳体15中。意图是使目前的全流式机油滤清器的所有特征和能力都存在于全流式滤清器32中。这些包括防回流阀以确保在发动机停止时滤清器中的机油不会在重力的作用下回流至发动机油底壳，以及包括减压阀以提供一种即使在滤清介质被阻塞时持续向发动机提供机油的装置。

机油从入口连接器20进入，在大部分机油通过出口连接器22离开之前流过全流式滤清器32的滤清器介质38，机油的总体运动在图中以一系列的大箭头表示。来自机油滤清器32的出口流的预定部分(该部分被选择为保证有足够的油流向发动机)被导流板或阀或本领域技术人员已知的其它装置(未示出)分流，并通过入口120被引导向旁通滤清器40。在旁通滤清器40中，如图中的一系列小箭头所示，机油在通过出口122流出滤清器之前通过滤清介质38’。

进一步回顾图2，其公开了壳体15包含容器201、212、214和216，多个中空体一端被封闭而在另一端带有具有减小尺寸的小孔310、312、314和316。容器内储存着可以分别在柱塞220、222、224和226的作用下被释放入全流式滤清器32之内的添加剂200、202、204和206。四个分配系统的描述倾向于仅作为示范而不是进行限定。

典型机油添加剂包括：摩擦改进剂；清洁剂；分散剂；无灰抗氧化剂；泡沫或气泡抑制剂。从而分配系统的数量将通常依赖于是否提供了满足这些需求的添加剂制剂，以及如果提供了，这些制剂是单独分配还是以组合的方式分配。

可以使用多种分配机构。图2中示出的布置类似于注射器，该布置提供了将添加剂以可控的方式分配的装置。在容器的分配端添加的单向阀(未示出)或类似的流量控制装置将会阻止回流或者添加剂不受控制的与机油混合。类似地，诸如在喷墨打印机中用于分配墨水(未示出)的压电式或热致动的装置也适于作为添加剂“筒”以实现添加剂的可控分配。这可通过显著地减小孔310、312、314和316的尺寸，以及在通道中设置压电驱动器或加热元件以推进和喷出添加剂液滴的方式来实现。

然而，需要操纵这种方法以使其在车辆中通常遇到的机油压力下运行，该压力的范围是从怠速时的7至12磅每平方英寸(psi)到负载时的高达80psi，或者可采用一种仅当发动机不运行的时候分配添加剂的控制算法。

最后，如果允许批量释放，可以使用分解式封装(未示出)，该封装将在制造和运输过程中包含添加剂但能够在装在发动机内时实现迅速完全地添加剂释放。

优选的分配硬件将取决于分配策略。当前的实践是与新机油一起批量引入添加剂，并且本发明的实践将沿用相似的方法。这可以例如通过以下方式实现：以包含有充分的添加剂补加量的补充油填充滤清器组件；或者通过在滤清器组件内单独地封装各添加剂但在通过破裂或刺穿该组件而安装时立刻释放上述添加剂；或者如在图2的注射器状构造中一样，安装后立即充分压下所有柱塞220、222、224和226。

然而，常用的各种添加剂包括：(a)摩擦改进剂，其是金属络合物状的二硫代氨基甲酸钼或是有机酸或者衍生物，例如甘油单油酸酯或油酸；(b)清洁剂，其通常是悬浮在带有磺酸盐或苯酚盐的机油中的碳酸钙；(c)分散剂，其是连接到极性基团(通常是氨基)的长链聚合物主干(通常是聚异丁烯)；(d)无灰抗氧化剂，其通常是受阻酚类或烷基二苯胺；以及(e)泡沫/气泡抑制剂，其通常是硅氧烷聚合物，

基于“根据需要”逐渐地释放添加剂具有在任何时候都维持机油中有适当的但是不过量的添加剂的优点。

如果使用过量，大部分添加剂具有损害发动机的潜能。由于批量加入添加剂，当前实践在新机油中包含的添加剂比它们的需要浓度更多以确保在使用寿命终点仍保持添加剂的量足以满足发动机的需求。因此，当前惯例代表了在包含高浓度的添加剂以延长机油的换油间隔和使添加剂含量最小化以限制它的损害可能性之间的权衡。

逐渐分配这些添加剂将确保它们永不会具有潜在损害的浓度，而同时可以在滤清器组件中包含大量的添加剂以进一步延长滤清器组件的更换间隔。因此优选地以与添加剂被消耗的速率大致相等的速率可控地释放添加剂，以维持机油中添加剂总是处于大致固定的水平或浓度。从而可期望的是，采用能够计量地释放添加剂的机械的或热机械的方法。

由于液滴的尺寸可被控制以及可容易地确定被分配的液滴的数量，所以基于压电式或热致动装置的喷墨技术本身就能够以受控量的方式来分配流体。然而，图2中表示的方案可以容易被修改以控制被分配的添加剂的量。如图3所示，柱塞的运动可由在箭头244所指示的方向上转动齿轮242的电动机240来控制。依次地，齿轮242接合永久地与柱塞220附接的齿条230，柱塞220从其容器210中向机油排出添加剂200。

考虑到如果添加剂不被分配或是不被以适当量分配会产生损坏的可能，任何分配系统不应当运行于开环控制下。因此，需要具有独立的测量装置来确保添加剂被分配和分配了适当的量，如图1中的传感器36和通讯连线34所示。

例如，对于刚刚描述的注射器状的系统，可行的是，通过使用适当的仪器或编码器来跟踪电动机的电流或齿轮242(图3)的旋转以推断柱塞210的位移进而推断分配的添加剂的量。更有利地，柱塞210的位移可以通过引入使用线性编码器或诸如线性差动变换器之类的其它测量装置而直接测量。甚至更有利地，可以在容器200的出口处安装流量计(未示出)。

所有的这些方法都可能产生不正确的数据。例如齿轮242的打滑或添加剂在柱塞220周围的泄漏或流量计的仪器故障都可能导致错误的信号，该信号在没有分配添加剂时显示为已分配。

然而，本领域技术人员将认识到间接测量的比较对照也可以被用来更全面地表征正确的操作或鉴定仪器的故障或问题。例如，如果对齿轮242的转速和齿条230的位移的独立测量值符合它们之间已知的传动比，这将会比这两个测量中的任意单独的一个有更大的把握。类似的考虑适用于流量和齿条位移的测量值之间的一致性。因此，考虑在本发明的实践中引入适当的保护措施以将添加剂过的量供给和供给不足的可能性降低到可接受的较低水平。进一步预期，分配的添加剂的量足以产生传感器信号，该传感器信号能容易地与背景噪音区别开。

对于压电式的或热致动式的喷墨状分配“筒”，快速排出每个液滴将引起听觉的或压力的脉动，该脉动可以被麦克风或压力传感器检测到。在这种情况下，应该能根据在传感器信号和分配器致动命令信号之间相对简单的相位关系从背景噪音中容易地分辨出该信号。结合液滴尺寸(该尺寸是添加剂“筒”几何形状的函数)的信息，分配的添加剂的体积可以被追踪。

随着添加剂持续不断地被分配和测量，无论通过哪种机构，分配的总量都可以被计算出并将结果存储。结合装填到滤清器组件中的添加剂的初始体积的信息，添加剂的剩余体积可以被确定并用于估计剩余的机油使用寿命。可选择地，可以直接确定剩余的添加剂的体积。例如，对于图3中描绘的注射器状的装置，可以通过追踪柱塞的位置来直接确定剩余的体积。

因此需要滤清器组件的电子连接和电连接，以提供动力从而开始分配添加剂以及向可为车载计算和控制装置提供关于滤清器组件的剩余添加剂含量的信号的传感器提供电能。这些特征是本领域技术人员已知的，图中没有表示出。

本发明的一个附加特征是本发明可包含一种确认已经安装了新的、而不是已用过的滤清器组件的装置，以及一种将该装置从一种状态转变为另一种状态的装置。可以采用诸如诸如在通安装过程中会被破裂的密封件的简单机械方法。作为另一选择，也可以使用电方法。电方法具有如下优点：该方法可以产生能够被车载计算和控制装置编译以向操作者触发持续的错误信息的输出。一种简单的方法是包括具有已知阻值并与用于分配装置的供电电路并联的电阻器，使得对该分配装置的供电将“熔断”该电阻器并建立开路。从而感测电路只需要测量在滤清器组件装置上的电阻器值以确定新的滤清器组件已经安装，而滤清器的任何使用会立即“熔断”该电阻器以指示用过的，或更确切地说，非新的滤清器组件。从没有使用过的状态到使用过的状态的转变将发出信号，说明新的滤清器组件已被安装以及触发车载计算和控制装置以将所有添加剂体积重置为与没有用过的滤清器组件相应的值。

最后，需要确保选择了正确的滤清器组件以及该滤清器组件已被正确地安装。物理安装可以通过测量机油压力的方式被监视，因为滤清器组件和发动机之间的任何联接的故障都会很快将自身显示为机油压力的降低。电安装可以简单地通过使得车载计算和控制装置向滤清器组件发出一系列指令并监视结果以确认结果都处于期望值范围内来处理。

对正确的滤清器组件的选择可以通过对三个机油流动连接装置进行适当尺寸设计和位置编码来实现，这三个机油流动连接装置包括入口20、全流式滤清器出口22以及旁通滤清器出口122。由于100％的机油流通过入口20但是出口以90∶10的比率被分成出口22和122，三个物理连接装置的面积比将被以相同的方式按比例绘制以使它们可区分。然后连接器的中心线可被布置为不对称几何布置(如图4A中300所示)，使得三个连接器可能有六个不同的设置，例如图4A、B、C、D、E和F所示。从而在每种设置中通过改变总体几何排列以及改变连接器的设置，可以使特定的滤清器组件以及因此唯一的添加剂组件配制与特定发动机或发动机系列相关联，从而使得不可能将错误的滤清器组件附接到错误的发动机。

当然，电方法也可以被用来确保正确的滤清器组件被用于特定的发动机。这可以代替上述机械方法，或者与上述机械方法结合，以及该电方法可以例如通过在滤清器组件内集成适当编码的芯片或其它措施并且在车载计算和控制装置中集成读取该芯片的装置来实施。通过这种方法，车载计算和控制装置可以被编程从而以适当的方式响应于安装的滤清器组件和“正确的”滤清器组件之间的错配。由于这样一种错配可能潜在地损害车辆发动机，因此最好是禁止过多使用。这可以通过禁用车辆来执行，例如通过禁用启动器，或者是通过允许车辆在受限的性能下运行某一受限的时间或距离，例如“慢行驶回”模式。

需要注意的是，不是所有的添加剂都需要存在于滤清器组件中，并且即使所有的添加剂都存在，它们都不必具有相似的量。例如，像粘度改进剂和防泡沫剂之类的一些添加剂被消耗得最少，因此应该在滤清器补充组件中限制它们的量。

前面的讨论集中于添加剂分配装置的操作以及确保它们按需要工作的装置。一个更宽泛的问题是控制器所采用的用来发布分配添加剂以及分配多少添加剂的命令的基础或逻辑。

一种方法是采取一种闭环方法以及将添加剂的分配与对机油中的添加剂浓度的直接测量相结合，并且仅当对机油中的添加剂浓度的独立测量指示需要额外的添加剂时，才进行添加剂的分配。作为另一种选择，采用利用先前经验的算法方法，添加添加剂的需求可以从驾驶状况的信息中推断出并且该需求用作分配添加剂的基础。虽然这显然不像直接的添加剂浓度测量一样令人满意，但这种方法基于鲁棒的和已被证明的算法。最后，该系统可以在很大程度上是开环的基础上分配添加剂并且基于里程或时间来分配添加剂。

在算法控制下，或当使用基于时间或距离的方法时，不直接测量循环的机油中添加剂含量，并且添加剂的分配是基于假定的消耗率来进行。当前的机油寿命的算法的成功启发了该方法在预期分配补充的添加剂的需要方面也可能成功，并且如果在处理中引入了合适的安全因数，基于时间或基于距离的方法也是可接受的。这些方法的主要问题是它们不能够检测由装置故障、储存的添加剂提前耗尽或其它意外的状况所引起的任何分配故障。然而这些担忧中的很多都可以通过用如前所述的仪器装备分配系统来减轻。

相比之下闭环控制是更鲁棒的，因为添加剂的分配将在对机油中添加剂含量的直接测量基础上被预测，并且适当的添加量可以通过直接测量的数据来验证。在车辆上对添加剂进行化学分析是不可行的，但在车辆上对机油的电性质，尤其是电阻率和电容率的测量被证明是可行的，这些数据在经过适当的处理后已经示出与机油添加剂的耗尽相关。

从而本发明的实践可以与车辆机油状况感测以及能够确定机油添加剂含量的计算装置相结合，因此本发明的实践，在充分装备和控制的系统中将如下进行：

a)根据车载传感器重复地推断机油的状况，并且使用车载计算装置，与表示需要补偿机油添加剂的浓度的阈值特征进行对比；

b)当至少一种机油添加剂的含量下降至低于其阈值时，车载计算装置将向机油滤清器组件分配装置发出命令以指示该分配装置分配所述至少一种机油添加剂；

c)需求的(一种或多种)机油添加剂通过机油滤清器组件被分配预设的量，以及机油滤清器组件的状况被监测以确保它能持续地根据需求的、预设的量来分配添加剂；

d)重复步骤a)、b)和c)，直到机油滤清器组件被耗尽并且不能够继续分配需求的、预设量的添加剂为止，然后；

e)通过一些通讯装置告知车辆操作者需要更换机油滤清器组件，这些通讯装置例如是仪表盘的显示和/或声音警报、电子邮件通知、电话通知等；

f)车主或技师拆掉用过的机油滤清器组件，机油损失不超过机油滤清器组件内的机油；

g)用过的滤清器被新的具有相关联的机油添加剂组件和分配系统的滤清器组件替换，新的滤清器组件包含新的补充油的体积足以替换保留在该滤清器中的机油体积，该滤清器利用独特的附接特征专用于该发动机和/或车辆，该独特的附接特征确保该滤清器仅能安装到该滤清器的目的发动机和/或车辆上；

h)替换的机油滤清器组件的安装被自动地通讯到车载控制系统，该系统将保留存储的关于润滑机油状况的信息，并且将重置可用的添加剂添加的记录以反映新机油滤清器组件的添加；并且，

i)重复步骤a)至i)。

如果车载机油状况感测和合适的可以确定机油添加剂含量的计算装置不可用，但是有足够的可用信息来实施机油寿命的算法，这时本发明的实践将如下进行：

a)使用一种算法重复评估机油状况，该算法需要代表发动机运行状况的输入，并且将评估的机油状况与预设的阈值状况进行比较从而发出需要添补机油添加剂浓度的信号；

b)当至少一种机油添加剂的估计含量下降至低于其阈值时，车载计算装置将向机油滤清器组件分配装置发出指令以指示该滤清器组件分配该至少一种机油添加剂；

c)(一种或多种)机油添加剂通过机油滤清器组件以预设的量分配，并且机油滤清器组件的状况被监测以确保它能够安装需求的、预设量持续地分配添加剂；

d)重复步骤a)、b)和c)，直到机油滤清器组件被耗尽并且不能够继续安装需求的、预设量分配添加剂为止，然后；

i)重复步骤a)至i)。

在最后一个实施例中，该实施例仅当车载机油质量评估或机油质量算法估计都不可用时采被使用，基于时间或里程的系统将被如下使用：

a)车辆里程或发动机使用的小时数被重复测量，并且与预设的里程或发动机小时数进行比较从而发出需要补偿机油添加剂的浓度的信号；

b)当里程或发动机小时数达到预设值时，车载计算装置将向机油滤清器组件分配系统发出指令以指示该分配系统分配该至少一种机油添加剂；

c)需要的(一种或多种)机油添加剂通过机油滤清器组件以预设的量分配，并且机油滤清器组件的状况被监测以确保它能持续地按照需求的、预设的量分配添加剂；

d)重复步骤a)、b)和c)，直到机油滤清器组件被耗尽并且不能够继续按照需求的、预设的量分配添加剂为止，然后；

i)重复步骤a)至i)。

根据燃烧过程中消耗的机油的量，有必要向车辆添加补充机油。在三个实施例的每个实施例的步骤顺序的范围内，这可以在步骤g)很容易实现。然而由于补充机油的添加是常规保养的内容，这可以在任何时间进行，因此这不是步骤g)中包含的必需的部分。

上面的描述意存示意而不限定上述结构在不脱离本发明的范围内可做出的多种变化。相应地，本发明仅被下列权利要求限定。

Claims

1.一种车辆中内燃发动机的机油滤清器和机油添加剂分配装置，该车辆发动机具有向发动机各部件提供连续的润滑剂流体流的循环系统，润滑剂包括基础油和至少一种用于润滑性能的添加剂，添加剂在发动机运行期间逐渐被消耗；发动机还包括至少一个能获得表示机油状况和添加剂使用量的测量结果的传感器；车辆包括计算机，该计算机与所述传感器操作地通讯并且能够处理传感器测量结果以评估基础油添加剂的当前浓度；所述机油滤清器和机油添加剂分配装置可附接到所述发动机以在发动机运行期间接收循环的全部润滑剂流并且所述机油滤清器和机油添加剂分配装置包括：

2.如权利要求1所述的机油滤清器和机油添加剂分配装置，其中所述计算机可操作地连接于所述添加剂分配装置，以开始向流过该装置的润滑剂内分配至少一种添加剂。

3.如权利要求1所述的机油滤清器和机油添加剂分配装置，其中所述计算机进一步能够将所述装置中的机油添加剂的量通讯给车辆操作者。

4.如权利要求1所述的机油滤清器和机油添加剂分配装置，其中循环的润滑剂流体包括分散的微粒并且所述滤清系统包括第一和第二滤清器，第一滤清器适用于接收所述装置中的全部流体流，以滤清出较大的微粒，将一部分所述流体流分流到第二滤清器，并且将余下部分的流体流从第一润滑剂出口排出，所述第二旁通滤清器可操作地与第一滤清器连接以进一步滤清从第一滤清器分流的一部分机油，该第二滤清器滤清出较小的微粒并且将机油从第二润滑剂出口排出。

5.如权利要求1所述的机油滤清器和机油添加剂分配装置，其中所述附接的接口包括能够可移除地附接到发动机上的多个第二连接器部分的多个第一连接器部分，其中该被附接的连接器部分形成用作通过所述接口流动的润滑剂流体的无泄漏通道的连接器。

6.如权利要求1所述的机油滤清器和机油添加剂分配装置，其中通过以与安装到特定内燃发动机上的用于可移除地附接的多个连接器部分的布置和大小互补的方式对所述装置上的用于可移除地附接的多个连接器部分进行布置和大小设计，来使得所述附接的接口与所述特定内燃发动机相配。

7.如权利要求1所述的机油滤清器和机油添加剂分配装置，其中所述润滑机油的添加剂是由摩擦改进剂、清洁剂、分散剂、抗氧化剂以及泡沫/气泡抑制剂组成的组中的一种。

8.如权利要求1所述的装置，其中添加剂分配部分包括至少一个传感器以确定输送指定量的添加剂。

9.如权利要求8所述的装置，其在添加剂分配部分的传感器是由转动位置传感器、线性位置传感器以及声音传感器组成的组中的一种。

10.如权利要求8所述的装置，其中添加剂分配部分的传感器可操作地连接到计算机。