CN103321711A - 通过分子大小和温度进行的润滑剂分离 - Google Patents

通过分子大小和温度进行的润滑剂分离 Download PDF

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Abstract

本发明涉及通过分子大小和温度进行的润滑剂分离，具体提供一种机器中的润滑系统，所述润滑系统具有润滑剂，所述润滑剂包括多种具有不同大小的润滑剂分子，所述润滑剂系统还具有使所述润滑剂循环到所述机器的润滑区域的泵，其中所述润滑系统中的分子筛在预定润滑剂温度范围内吸附一种润滑剂分子并且在所述预定润滑剂温度范围之外的温度下释放所述种类的润滑剂分子。

Description

通过分子大小和温度进行的润滑剂分离
技术领域
本发明涉及经历较大温度变化的润滑系统-例如发动机润滑系统，更具体地涉及在较宽温度跨度内控制润滑剂特性。
背景技术
本节提供帮助理解本发明但不一定是现有技术的信息。
发动机油润滑发动机的运动部件。例如，油可以润滑在气缸中往复运动的活塞、在轴承上旋转的曲轴以及驱动进气门和排气门的凸轮轴。油降低发动机中与摩擦相关的磨损。油还可涂覆金属部件来防止腐蚀。车辆发动机通常包括安装到发动机本体的油盘。在从油盘泵送并且再次循环通过发动机之前，润滑油从发动机本体排出并且收集在油盘槽中。
汽车发动机在很宽的温度范围内运转。当发动机运转时，发动机油形成与液压阻力相关的摩擦损失。在一定粘度或一定粘度范围内，这些损失被最小化。油的使用温度从冬天起动发动机时的非常冷到夏天持久运转之后的非常热变化。包括发动机油的液体的粘度随着温度而变化，并通常温度越高粘度越小。相应地，用于发动机润滑的油通常配制成多级润滑油-例如SAE10W-40和5W-30级油，所述多级润滑油包括类似降凝剂和粘度指数调节剂的添加剂以便在相当宽的温度范围内提供令人满意的润滑。这些配方在很大温度范围内提供即使不是最佳也是令人满意的粘度，而油的粘度仍然随着温度的变化而变化。具体地，发动机油在较低温度下的粘度比理想粘度高很多。仍然需要一种可以在很宽的发动机运转温度范围内更好地控制润滑剂粘度的发动机润滑系统。
发明内容
本节提供了总体综述，而不是本发明的全部范围及其所有特征的全面公开。
本发明公开了下述方法和系统：通过基于润滑剂温度使至少一种孔隙大小的分子筛从多种不同分子体积的润滑剂混合物选择性地吸附或释放一定数量的一种润滑剂分子，该方法和系统在较低温度给润滑剂提供较大组分的较小分子大小或体积的润滑剂分子并且在较高温度给润滑剂提供较大组分的较高分子大小或体积的润滑剂分子。润滑剂种类基于润滑剂分子的分子体积或大小以及分子筛的孔隙大小通过由分子筛吸附来选择性地移除或者通过从分子筛释放来选择性地释放，其中分子筛的孔隙大小随着润滑剂温度而改变。采用的分子筛被选定为在期望温度或在期望的温度范围内具有特定孔隙大小，所述特定孔隙大小将在该温度或在该温度范围内吸附或释放一种润滑剂分子。所述润滑剂具有分子体积不同的多种润滑剂分子。
在一个实施方式中，润滑系统包括配置成基于分子体积在选定温度范围内吸附特定大小的润滑剂分子的至少一种分子筛材料并且所述分子筛材料响应于温度改变到该温度范围外的温度而释放该大小的润滑剂分子。在各种实施方式中，在较低温度提供最佳粘度但在较高温度使润滑剂的粘度太低和／或润滑剂的挥发性太高的较小分子大小的润滑剂分子的至少一部分在较高温度被吸附到分子筛中并且在较低温度释放；同时或备选地，在较高温度提供最佳粘度但在较低温度使润滑剂的粘度太高的较大分子体积的润滑剂分子的至少一部分在较低温度被吸附并且在较高温度释放。所述润滑剂可含有在所有温度都保持在润滑剂中的第三大小的润滑剂分子。
提供了一种具有润滑剂槽的润滑系统，所述润滑剂槽包括附接或者紧固或固定插入件，所述插入件包括与所述槽中的润滑剂接触的分子筛材料。所述分子筛材料被配置成基于分子体积在选定温度范围内吸附特定大小的润滑剂分子并且在所述选定温度范围之外的温度释放该大小的润滑剂分子。在各种实施方式中，分子筛材料布置在润滑剂流过的渠道中。
在另一个实施方式中，润滑系统设置有润滑剂流过的区段，其中所述区段具有附接或者紧固或固定插入件，所述插入件包括接触流过所述区段的润滑剂的分子筛材料。同样，所述分子筛材料被配置成基于分子体积在选定温度范围内吸附特定大小的润滑剂分子并且在选定温度范围之外的温度释放该大小的润滑剂分子。
在又一个实施方式中，汽车包括一种润滑系统，所述润滑系统使润滑剂循环通过具有附接或者紧固或固定插入件的区段，所述插入件包括接触流过所述区段的润滑剂的分子筛材料。所述分子筛材料被配置成基于分子体积在选定温度范围内吸附特定大小的润滑剂分子并且在选定温度范围之外的温度释放该大小的润滑剂分子。
在进一步的特定实施方式中，汽车设置有一种润滑系统，所述润滑系统具有形成为包括多种分子体积不同的润滑剂分子的发动机油，其中所述润滑系统进一步包括与所述油接触的至少一种分子筛材料。所述分子筛材料被配置成在选定温度范围内基于分子体积吸附特定大小的润滑剂分子并且在所述选定温度范围之外的温度释放该大小的润滑剂分子。在各种实施方式中，所述方法和系统使用包括聚α-烯烃(PAO)油(包括一种或多种PAO低聚物-例如具有不同分子大小的葵烯低聚物)的润滑剂。所述润滑系统包括与机油接触的分子筛材料和第二分子筛材料，该分子筛材料配置成在第一温度吸附较高分子量的低聚物种类并且在第二较高温度释放所述较高分子量的低聚物，该第二分子筛材料配置成在第三温度吸附较低分子量的低聚物种类。所述第二和第三温度被选定为具有下述温度范围，在所述温度范围中所述第一低聚物种类在所述油中，并且低于所述温度范围时所述第二低聚物种类在所述油中。
所公开的润滑系统提供了在低温输送具有更多低分子量的润滑分子到发动机的润滑剂成分以及在高温输送具有更多高分子量的润滑剂分子到发动机的润滑剂成分。这就允许根据运转温度更好地控制油的粘度，从而可以改进燃料经济性并且从而降低发动机磨损。例如，对于汽车，动力学粘度在大约4cSt与6cSt之间是理想的；然而，当前润滑系统在20℃提供了高于100cSt的粘度并且通常在润滑剂接近100℃之前不接近理想粘度。所公开的润滑系统提供了更接近于理想的润滑粘度并且可允许0.6到1.2%的燃料经济性改进(如根据美国政府测试规程的城市和高速公路部分的55／45组合加权平均(COMFE)测量的)。很冷的温度下的较低的润滑剂粘度还需要更低的电池冷起动能力。所公开的润滑系统还通过在将以其他方式挥发这种低分子量的分子的高温下从润滑剂移除一部分含有较低分子量的分子的润滑剂来降低排放和耗油量。
所公开的系统基于类似原因有利于在运转期间在经历大的温度变化的其他润滑应用中使用，所述其他润滑应用包括其他汽车润滑应用-例如变速器和后轴润滑系统；航空发动机以及需要润滑的其他航空系统；涡轮发动机；机床、压缩机以及需要润滑的其他工业马达和工业系统。
在描述这些方法和装置时，某些术语可以按照下述意义使用。
“一个”、“所述”、“至少一个”和“一个或多个”可互换地用于指示存在至少一个物品；除非在上下文中另外清楚地指出，否则可以存在多个这种物品。在包括所附权利要求的本申请中参数(例如，量或条件)的所有数值，将理解为在所有情况下都通过术语“大约”改变(无论“大约”是否在所述数值前实际出现)。“大约”指示所述数值允许一定程度的稍微不准确(其中有些接近于精确值；大致或合理地接近于所述值；几乎等于所述值)。如果由“大约”带来的不准确在所属领域没有被理解为具有这种普通意义，那么在此使用的“大约”指示至少可源于测量和使用这种参数的普通方法的变化。另外，所公开的范围包括对所有值以及整个范围内的进一步划分范围的公开。
术语“包括”、“包含”和“具有”是开放性的包括并且因此确定所述特征、整体、步骤、操作、元件或部件的存在，但是不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件或者这些的组群的存在。除非具体指定操作次序，所描述的方法步骤、过程和操作不应理解为必然需要它们以所论述或示出的特定次序执行。还应当理解的是，可以采用额外或备选的步骤。如在本申请中使用的，术语“或”包括一个或多个相关联的被列举物品中的任何以及所有组合。
虽然在此使用了术语第一、第二、第三等来描述各种元件、部件、区域、层或部分，但是这些元件、部件、区域、层或部分不应被这些术语限制。这些术语仅可用于将一个元件、部件、区域、层、部分、步骤等与另一个区域、层、部分、步骤等相区别。当在此使用时，除非上下文中清楚地指出，术语诸如“第一”、“第二”和其他数字术语并不暗示顺序或次序。
方案1. 一种机器中的润滑系统，包括：
（a）润滑剂，所述润滑剂包括具有不同大小的多种润滑剂分子；
（b）用于所述润滑剂的槽；
（c）泵，所述泵使所述润滑剂循环到所述机器的润滑区域；以及
（d）所述润滑系统中的分子筛，所述分子筛在预定润滑剂温度范围内吸附一种润滑剂分子并且在所述预定润滑剂温度范围之外的温度下释放所述种类的润滑剂分子。
方案2. 如方案1所述的机器中的润滑系统，其中所述第一分子筛位于所述槽中。
方案3. 如方案1所述的机器中的润滑系统，进一步包括所述润滑系统中的第二分子筛，所述第二分子筛在第二较高预定润滑剂温度范围内吸附第二种较大尺寸的润滑剂分子并且在所述第二预定润滑剂温度范围之外的温度下释放所述第二种大小的润滑剂分子。
方案4. 如方案3所述的机器中的润滑系统，包括第三种润滑剂分子，所述第三种润滑剂分子不被所述分子筛或所述第二种分子筛吸附。
方案5. 如方案1所述的机器中的润滑系统，其中所述分子筛并且如果存在所述第二分子筛机械地附接在所述润滑系统中。
方案6. 如方案1所述的机器中的润滑系统，其中所述分子筛并且如果存在所述第二分子筛包括所述润滑剂流过的通道以及沿着所述通道并且大小设定成在所述预定润滑剂温度范围内吸附所述种类的润滑剂分子的孔隙。
方案7. 如方案1所述的机器中的润滑系统，其中所述分子筛并且如果存在所述第二分子筛从沸石、金属有机框架以及共价有机框架中选择。
方案8. 如方案1所述的机器中的润滑系统，其中所述分子筛或者如果存在所述第二分子筛具有选定为各自都在不同温度范围内吸附两种润滑剂分子的一组孔隙大小。
方案9. 如方案1所述的机器中的润滑系统，其中所述机器是汽车、飞机、舰艇、船、机车、摩托车或机床。
方案10. 一种在润滑系统的运转温度范围内控制包括多种润滑剂并且每种润滑剂都包括具有不同分子大小的润滑剂分子的润滑剂的粘度的方法，包括：
在所述运转温度范围内使所述润滑剂在所述润滑系统中循环，其中初始温度以及在运转期间达到的较高温度是所述范围的端点，以及
使所述润滑剂与至少一种分子筛接触，所述至少一种分子筛在所述运转范围内的阈值温度与第二温度之间吸附至少一种润滑剂分子。
方案11. 如方案10所述的方法，其中所述第二温度是所述端点之一。
方案12. 如方案10所述的方法，其中所述分子筛在高于大约20℃到更高温度的温度范围内具有大约7到8nm的孔隙大小，或者在从所述初始温度到大约130℃的温度范围内具有大约90到大约110nm的孔隙大小。
方案13. 一种汽车，所述汽车包括发动机油润滑系统，所述发动机油润滑系统包括油槽、使油从所述油槽循环通过所述润滑系统的油泵、包括多种不同大小的润滑剂分子的油；所述汽车还包括所述润滑系统中的分子筛，所述分子筛在预定润滑剂温度范围内吸附一种润滑剂分子并且在所述预定润滑剂温度范围之外的温度下释放所述种类的润滑剂分子。
方案14. 如方案13所述的汽车，其中所述分子筛在高于大约20℃的温度具有大约7到8nm的孔隙大小，或者在低于大约130℃的温度具有大约90到大约110nm的孔隙大小。
方案15. 如方案13所述的汽车，其中所述分子筛材料是膜或整料的形式，或者是封闭在容器中的珠子形式，或者是嵌设在所述润滑剂可流过其中的开孔型泡沫中的珠子或粉末形式，所述容器具有筛端以便保持所述润滑剂可流过其中的分子筛眼材料。
通过本文提供的描述，本发明的进一步的应用领域将变得清楚。应该理解的是，该描述和具体示例仅用于举例说明的目的，而并非用于限制本发明的范围。
附图说明
这里描述的附图仅用于对选定实施方式而非所有可能的实施型式进行说明的目的，并且不用于限制本发明的范围。
图1是采用润滑系统的用于机动车的典型发动机的局部剖视示意图；
图2是用于所述润滑系统的分子筛材料块的一个实施方式的剖视图；以及
图3是两种分子筛材料在汽车发动机的运转温度范围内的平均孔隙大小的理想特性的图表。
具体实施方式
下面给出了示例性的非限制性实施方式的详细描述。
润滑系统包括在所述系统中循环的具有润滑剂分子的润滑剂以及与所述润滑剂接触的分子筛材料，所述润滑剂分子具有多种分子体积(其还将称为分子大小)。分子筛材料具有孔隙大小，所述孔隙大小在系统运转期间随着润滑剂温度而改变，从而在预定润滑剂温度范围内选择性地吸附和释放一种具有某种分子大小的润滑剂分子。
分子筛材料包括沸石、金属有机骨架(MOF)以及共价有机骨架(COF)。沸石是铝硅酸盐的多孔结构。具有天然及合成两种沸石，而合成沸石是通过硅铝凝胶体的结晶产生的。可以通过控制凝胶体中硅与铝的比率以及通过诸如Larsen等的美国专利申请公报No.US 2012／0027673中及Garcia-Martinez的美国专利申请公报No.US 2012／0024776中所描述的其他因素来影响孔隙大小。
沸石以及其他分子筛的制造和特性是众所周知的并且在下述文献中描述：例如，Scott M.Auerback的“沸石科学和技术手册”；W.W.Wong的“沸石手册：结构、特性和应用”；H.Van Bekkum的“沸石科学和实践的介绍”；Rosemarie Szostak的“分子筛手册”；以及Helmut G. Karge的“分子筛：科学和技术”，上述每个文献的全部内容在此通过引用并入本申请中。可以通过氢氧化铝、氢氧化钠以及水玻璃的结晶来制造沸石。在仔细控制的条件下，结晶过程产生需要的铝硅酸钠结构。形成的沸石晶体随后可以离子交换(如果需要的话)，以便将孔隙调节到期望大小。在干燥之后，沸石晶体可以使用众所周知的方法处理成激活的沸石粉末、珠子或整料。这样一来，整料可以用于润滑剂和润滑系统。沸石粉末或珠子可被封闭在允许润滑剂穿过的容器中或者附接或模制到表面上，例如模制到允许润滑剂穿过的泡沫中。
其他种类的多孔晶体是金属有机骨架(MOF)、沸石咪唑酯骨架(ZIF)、共价有机骨架(COF)和金属有机多面体(MOP)。总体而言，MOF是包括金属离子或簇的晶态化合物，所述金属离子或簇被协调为通常是刚性的有机连接分子来形成一维、二维、或三维多孔结构。基于基本成分的组合、长度以及有机连接物的组合和功能，可以形成很多种多孔环境。MOF可具有很大的表面积并且相对容易地适用于特定应用。可以从Stuart L.James、Chem.Soc.Rev的200332276-288获得更多信息，该文献的内容在此通过引用并入本申请中。
COF－共价有机骨架在例如下述文献中描述：Yaghi等的US2006／0154807和2010／0143693；Apitler等的“具有4.7-nm孔隙的A2D共价有机骨架以及对其界层堆叠的观察”J.Am.Chem.Soc.,2011,133(48),pp.19416-21(2011年12月7日); Adrien P.Côté等的“微孔和介孔2D共价有机骨架的网状合成”J.Am.Chem.Soc.2007 129, 12914-12915;Hani M.El-Kaderi等的“3D共价有机骨架的设计合成” Science,Vol.316,2007年4月13日,pp.268-272;Adrien P.Côté等的“多孔、晶态、共价有机骨架”Science,vol.310.2005年11月18日, pp.1166-1170;以及Joon-Sung Ahn等的“形状记忆聚氨基甲酸脂膜的现场温度可调孔隙”智能材料和结构Vol 20,No.10,2011,上述每个文献的内容都在此通过引用并入本申请中。
分子筛在某温度范围内的孔隙大小是基于目标吸附种类的润滑剂的分子大小来选择的。一种或多种分子筛材料可以基于孔隙大小需要以及多循环耐用性需要来设计。
润滑剂可以是任何用作下述机油的那些油：发动机油，变速器流体，液压流体，齿轮油，船用气缸油，压缩机油，制冷润滑剂，航空涡轮机油，客车发动机油，商用车发动机油，工业、船用、液压、航空和传动系油。润滑剂的粘度可以在从轻组分矿物油到诸如汽油发动机油、矿物润滑油以及重载柴油机油的重润滑油的范围内。许多种类的润滑剂是公知的，包括美国石油学会(API)从第I族到第V族的类型。API将第I族原料限定为溶剂精炼矿物油。第I族原料含有最多的不饱和物和硫还具有最低粘度指数。第II和第III族原料分别是基于高粘度指数以及非常高粘度指数的原料。第III族的石蜡族和环烷基油-例如矿物油含有比第I族油低的不饱和物和硫。第IV族油是具α-烯烃油。还可采用如美国专利No.4956122以及它引用的专利中所描述的诸如乙烯和丙烯的较低分子量烯烃的低聚物、乙烯／丁烯-1和异丁烯／丁烯-1的低聚物以及具有其他较高烯烃的乙烯的低聚物。第V族包括除第I到第IV族外的所有其他基础原料-例如基于或源于酯(例如多元醇酯)、烷基化芳香物、聚内烯烃(PIO)、聚亚烷基乙二醇(PAG)、硅油、氟化油和离子流体的润滑剂。
典型汽车发动机油成分使用第I、第II或第III族的润滑剂、PAO或者以这些作为基油原料的混合物。PAO是通过线性α-烯烃的催化低聚反应来生产的，通常其单体具有从大约4到大约30或从大约4到大约20或从大约6到大约16个碳原子。有用的PAO的示例包括C5-C14线性α-烯烃的低聚物，特别是从1-己烯到1-十四烯，更具体是从1-辛烯到1-十二烯以及它们的混合物。1-葵烯的低聚物的混合物是可用于润滑系统中的优选润滑剂。在另一个实施方式中，所述基油包括具有PAO的矿物质油的混合物。在又一个实施方式中，所述基油包括聚内烯烃(PIO-第VI族基油)。
在各种实施方式中，润滑系统包括流体泵，所述流体泵定位成将润滑剂抽吸穿过分子筛材料并且将所述润滑剂循环到需要它的区域。在各种实施方式中，润滑系统包括含有润滑剂或油槽，而所述泵可被定位成从所述槽抽吸润滑剂或油以便使加压润滑剂循环到一个或多个需要润滑的地方，此后所述润滑剂返回到所述槽。在汽车发动机中，油泵使油从所述槽循环到需要润滑的发动机部件，此后所述油通过重力流返回到所述槽。
现参阅图1中部分示出的汽车内燃发动机，发动机10包括限定多个气缸14的气缸套12，每个气缸14都能够接纳活塞16在其中往复移动。在每个相应气缸14内空气-燃料混合物的燃烧产生的力导致每个活塞16都通过连杆20传递扭矩到曲轴18。每个连杆20都通过连杆轴承22旋转地支撑在曲轴18上。曲轴18通过主轴承24旋转地支撑在气缸套12中。
发动机10采用具有用于供油到连杆轴承22、主轴承24以及其他移动部件(未示出)的流体通道或通路的润滑系统26。润滑系统26的流体通道通过油泵28供应油36，所述油泵28首先将油泵送穿过油过滤器34。油泵28采用从所述泵28凸出的汲取结构30，所述汲取结构30通常以钢网孔38为结尾部分来过滤出碎屑以便从油盘槽32接纳油。槽32含有一块分子筛材料40，所述分子筛材料40附接到槽32以便不与发动机的运转发生干涉。
块40包括分子筛材料，所述分子筛材料配置成在特定温度范围内吸附并且保持特定大小的润滑剂分子。当分子筛具有匹配润滑剂分子的动态直径的孔隙大小时，所述分子筛将吸附润滑剂分子。选定的分子筛材料的热膨胀特性导致孔隙大小随着温度改变，所述热膨胀特性例如可以如下述文献中所阐述的来确定：D.S.Bhange等的“硅质盐-1分子筛的高温热膨胀特性：现场HTXRD研究” Micropor.Mesopor.Mater.,2007;D.S.Bhange等的“硅质盐-1以及具有MFI结构的硅酸锆-1的负热膨胀”材料研究公报41(2006)1392-1402；M.Lassinantti Gualtieri等的“通过现场HTXRPD准确测量MFI沸石膜的热膨胀”表面科学和催化剂的研究,Vol.154,PartA,2004, pp.703-709;B.A.Marinkovic等的“水合HZSM-5正交晶沸石的负热膨胀”微孔和介孔材料71(2004)117-124；Sang Soo Han等的“金属-有机骨架提供大的负热膨胀特性”J.Phys.Chem.C,2007,111,15185-15191;以及Lei Zhao等的“共价有机框架COF-102的负热膨胀” J.Phys.Chem.C, 2009,113(39),pp.16860-16862,所有这些文献的全部内容在此通过引用并入本申请中。
形成吸附器的材料以及在所述材料中形成的孔隙被选定为以两种方式中的一种来运转。在第一种方式中，第一类型的分子筛吸附器被配置成，在达到发动机油阈值温度时吸附较低分子量的油润滑组分、较小分子大小的润滑剂分子并且每当温度处于或高于所述阈值温度时保持吸附的这种组分。在这种情形中，当分子筛材料在相关温度范围内随着温度的增加而具有正热膨胀特性时，吸附剂孔隙大小在低于阈值温度时太小而不允许较低分子量的油润滑组分、较小分子大小的润滑剂分子进入所述孔隙，但是在阈值温度下第一类型的吸附器的分子筛材料膨胀到某一大小而允许较低分子量的油润滑剂组分、较小分子大小的润滑剂分子进入所述孔隙。然而，在润滑系统的运转温度期间，随着温度再进一步增加，第一吸附器的孔隙不会充分扩展而释放所吸附的较低分子量的油润滑剂组分、较小分子大小润滑剂分子。当分子筛材料在相关温度范围内随着温度的增加而具有负热膨胀特性时，孔隙大小在低于阈值温度时太大而不能将较低分子量的油润滑组分、较小分子大小的润滑剂分子保持在其孔隙中，但是第一类型的吸附器的分子筛材料在阈值温度下收缩到某一大小，从而在润滑系统的运转期间通过进一步增加温度而在阈值温度下吸附较低分子量的油润滑剂组分、较小分子大小的润滑剂分子。在第二种方式中，第二类型的分子筛吸附器被配置成，当吸附的组分被释放到润滑剂中时在达到阈值润滑剂温度之前在较低温度下吸附较高分子量、较大分子体积的润滑剂分子。在这种情形中，当分子筛材料在相关温度范围内随着温度的增加而具有正热膨胀特性时，吸附剂孔隙大小可设置为在低于阈值温度时吸附较高分子量、较大分子体积的润滑剂分子，但是第二类型的吸附器的分子筛材料在阈值温度下收缩到某一大小，从而允许从所述孔隙释放较高分子量的润滑剂分子、较大分子大小的润滑剂分子。当分子筛材料在相关温度范围内随着温度的增加而具有负热膨胀特性时，吸附剂孔隙大小在阈值温度下降低而迫使其孔隙中的较高分子量、较大分子大小的润滑剂分子释放。
图1示出了一个块46，而润滑系统可具有多个分子筛材料块，所述分子筛材料块具有相同或不同的孔隙大小和热膨胀特性。在各种实施方式中，润滑系统可具有一个或多个第一类型的分子筛吸附器块以及一个或多个第二类型的分子筛吸附器块。
采用多个不同分子筛材料块以及具有在给定温度范围内吸附在不同分子筛中的一个上的对应基础原料组分的基油，允许在很大运转温度范围内控制基础原料油的粘度。基油的成分可被改良成包括选定为更适于所使用的分子筛材料的孔隙大小的润滑剂分子。
在一个示例中，使用含有至少三种大小的润滑剂分子的润滑剂，所述不同分子具有3nm、40nm和90nm的分子大小。这些润滑剂分子的基油中的重量组分是，分子大小3nm的20wt%组分（重量百分比）、分子大小40nm的60wt%组分以及分子大小90nm的20wt%组分。这种油与第一沸石材料以及第二沸石材料一起使用，所述第一沸石材料在润滑油温度处于或高于大约30℃时具有3nm的孔隙大小并且能够吸附分子大小3nm的油的所有20wt%组分，所述第二沸石材料在润滑油处于或低于大约120℃时具有90nm的孔隙大小并且能够吸附分子大小90的油的所有20wt%组分。分子大小40nm的60wt%的分子在所有运转温度下保持不被吸附。
块40可以通过紧固件、粘合剂附接到槽，通过由滑动到槽缝中或以其他方式连接到槽中的夹具上的片形成或者通过其他方法保持在带或网状约束物内。优选地，附接是机械性的以便避免粘合剂的化学物对油造成任何污染。
在其他实施方式(未示出)中，分子筛材料相对于槽可具有其他形状或者其他大小。在一个实施方式中，分子筛材料可大体上充满槽。分子筛材料还可作为结嵌设在另一种材料-例如泡沫中，或者可以是包含在多孔封闭物中的粉末或珠子。
分子筛材料的块或其他形状可被定位在发动机润滑系统的其他部件中，以代替或除了定位在槽中。例如，分子筛材料可以在润滑系统26的流体通道中或者可以被定位在添加到润滑系统的包含分子筛材料的独立环路中。
如图2所示，块40可包括内部通道或渠道42，油36可流动通过所述通道或渠道42。内部渠道通过大小设置成吸附特定分子体积的润滑剂种类的孔隙来增加分子筛材料的有效表面积。
在各种实施方式中，所述方法和系统使用包括聚α-烯烃油的润滑剂，所述聚α-烯烃油包括一种或多种烯烃的低聚物-例如一种或多种葵烯的低聚物。在某些实施方式中，润滑剂包括从葵烯与正十二烯的二聚物和三聚物中选择的种类以及从葵烯与正十二烯的四聚物、五聚物和六聚物中选择的种类。在该示例中，所述系统包括在高于大约20℃的温度范围内具有大约7到8nm的孔隙大小的第一分子筛材料以及在低于大约130℃的温度范围内具有大约90到大约110nm的孔隙大小的第二分子筛材料。图3示出了润滑系统的一种示例性特性，所述润滑系统具有用于吸附和释放较低分子量低聚物的第一分子筛材料以及用于吸附和释放较高分子量低聚物的第二分子筛材料。在图3中，y轴210是以纳米为单位的分子筛材料的平均孔隙大小；x轴200是以摄氏度为单位的润滑剂温度。线230代表第一分子筛材料的孔隙大小随着温度的改变。线220代表第二分子筛材料的孔隙大小随着温度的改变。如图3所示，当槽温低-例如小于大约20℃时，由线230指示的第一分子筛材料将具有小于较低分子量低聚物的分子大小的孔隙大小，使得所述较低分子量的低聚物将不会被吸附但将保持在润滑剂中。在高于大约20℃的温度，第一分子筛材料的孔隙大小充分增加，以便吸附较低分子量的低聚物。当第二分子筛材料的孔隙充分膨胀从而允许较高分子量的低聚物分子离开第二分子筛材料而混合在润滑剂中时，由线220指示的第二分子筛材料在润滑剂温度达到大约130℃之前吸附较高分子量的低聚物。
具有在较低与较高分子量低聚物之间的分子量的第三、中等分子量的低聚物在整个温度范围内保持在润滑剂混合物中。
在另一个实施方式中，润滑系统是变速器润滑系统。变速器润滑系统包括变速器流体槽或存储器、泵、汲取和变速器流体分送系统。分子筛可被定位在槽或独立单元中，所述槽或独立单元与变速器流体分送系统流体连通。在又一个实施方式中，润滑系统是用于汽车传动差速器并且包括含有齿轮油的槽的润滑系统。一种或多种分子筛材料可被定位在所述槽中。
为了举例说明和描述的目的，提供了前面对实施方式的描述。所述描述并非用以穷尽或限制本发明。特定实施方式的单个元件或特征通常不限于这些特定实施方式，相反，即使没有具体地示出或描述，其也可在适用时进行互换并且可用于选定的实施方式。所述元件和特征也可以多种方式改变。这些变型不应被认为偏离了本发明，并且所有这些改型将包括在本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种机器中的润滑系统，包括：
（a）润滑剂，所述润滑剂包括具有不同大小的多种润滑剂分子；
（b）用于所述润滑剂的槽；
（c）泵，所述泵使所述润滑剂循环到所述机器的润滑区域；以及
（d）所述润滑系统中的分子筛，所述分子筛在预定润滑剂温度范围内吸附一种润滑剂分子并且在所述预定润滑剂温度范围之外的温度下释放所述种类的润滑剂分子。
2.如权利要求1所述的机器中的润滑系统，其中所述第一分子筛位于所述槽中。
3.如权利要求1所述的机器中的润滑系统，进一步包括所述润滑系统中的第二分子筛，所述第二分子筛在第二较高预定润滑剂温度范围内吸附第二种较大尺寸的润滑剂分子并且在所述第二预定润滑剂温度范围之外的温度下释放所述第二种大小的润滑剂分子。
4.如权利要求3所述的机器中的润滑系统，包括第三种润滑剂分子，所述第三种润滑剂分子不被所述分子筛或所述第二种分子筛吸附。
5.如权利要求1所述的机器中的润滑系统，其中所述分子筛并且如果存在所述第二分子筛机械地附接在所述润滑系统中。
6.如权利要求1所述的机器中的润滑系统，其中所述分子筛并且如果存在所述第二分子筛包括所述润滑剂流过的通道以及沿着所述通道并且大小设定成在所述预定润滑剂温度范围内吸附所述种类的润滑剂分子的孔隙。
7.如权利要求1所述的机器中的润滑系统，其中所述分子筛并且如果存在所述第二分子筛从沸石、金属有机框架以及共价有机框架中选择。
8.如权利要求1所述的机器中的润滑系统，其中所述分子筛或者如果存在所述第二分子筛具有选定为各自都在不同温度范围内吸附两种润滑剂分子的一组孔隙大小。
9.一种在润滑系统的运转温度范围内控制包括多种润滑剂并且每种润滑剂都包括具有不同分子大小的润滑剂分子的润滑剂的粘度的方法，包括：
在所述运转温度范围内使所述润滑剂在所述润滑系统中循环，其中初始温度以及在运转期间达到的较高温度是所述范围的端点，以及
使所述润滑剂与至少一种分子筛接触，所述至少一种分子筛在所述运转范围内的阈值温度与第二温度之间吸附至少一种润滑剂分子。
10.一种汽车，所述汽车包括发动机油润滑系统，所述发动机油润滑系统包括油槽、使油从所述油槽循环通过所述润滑系统的油泵、包括多种不同大小的润滑剂分子的油；所述汽车还包括所述润滑系统中的分子筛，所述分子筛在预定润滑剂温度范围内吸附一种润滑剂分子并且在所述预定润滑剂温度范围之外的温度下释放所述种类的润滑剂分子。
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