CN109281726A - 机器润滑剂添加剂分布系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种机器中的润滑系统，其包括贮槽和泵，该贮槽用于收集大部分润滑剂，且该泵适合于使得润滑剂通过润滑剂管线从贮槽循环至机器的待润滑区域。润滑系统还包括滤油器，该滤油器沿着润滑管线设置，且适合于过滤流动通过润滑剂管线的润滑剂。润滑进一步包括添加剂固具，该添加剂固具与滤油器流体流连通，且适合于容纳至少一个添加剂材料部段并且将添加剂材料分布在润滑流循环中。

Description

机器润滑剂添加剂分布系统和方法

技术领域

本发明涉及将添加剂组分提供给用于机器的润滑剂循环系统。

背景技术

例如用于燃烧发动机或其它机器的润滑循环系统可设置成接收摩擦改性剂或其它添加剂的添加，以增强润滑剂在机器寿命期间的性能。随着时间的流逝，施加于润滑剂的摩擦改性剂会变得耗尽，从而产生更大的摩擦，且在车辆发动机的情形中导致降低燃料经济性。

发明内容

机器中的润滑系统包括贮槽和泵，该贮槽用于收集大部分润滑剂，且该泵适合于使得润滑剂通过润滑剂管线从贮槽循环至机器的待润滑区域。润滑系统还包括滤油器，该滤油器沿着润滑管线设置，且适合于过滤流动通过润滑剂管线的润滑剂。润滑进一步包括添加剂固具，该添加剂固具与滤油器流体流连通，且适合于容纳至少一个添加剂材料部段并且将添加剂材料分布在润滑流循环中。

将添加剂材料分配至润滑剂的方法包括：使得润滑剂循环通过机器，并且在润滑剂流体回路中提供润滑剂过滤器，以从润滑剂中过滤出污染物。该方法还包括沿着润滑剂流体回路提供添加剂固具，以分布添加剂材料来修改润滑剂的化学特性。该方法进一步包括监控至少一个润滑剂特性。该方法进一步包括响应于超出预定阈值的润滑剂特性而产生指示需要补充添加剂材料的信号。

用于机动车辆的发动机包括汽缸体内的至少一个燃烧汽缸并且包括往复活塞，该往复活塞设置成在每个燃烧汽缸内循环以产生发动机转矩。该发动机还包括润滑系统和滤油器，该润滑系统设置下使得润滑剂绕汽缸体的各部件循环，且该滤油器与润滑系统流体流连通。该发动机进一步包括添加剂固具，该添加剂固具设置在滤油器和润滑系统之间，其中，该添加剂固具容纳与润滑剂流接触的至少一个添加剂材料部段。

附图说明

图1是具有润滑系统的用于机动车辆的发动机的示意部分剖视图。

图2是根据一个示例的润滑添加剂材料分布系统的分解视图。

图3是根据第二示例的润滑添加剂材料分布系统的分解视图。

图4是根据第三示例的润滑添加剂材料分布系统的分解视图。

图5是根据第四示例的润滑添加剂材料分布系统的分解视图。

图6是根据第五示例的润滑添加剂材料分布系统的分解视图。

具体实施方式

这里描述本发明的实施例。然而，应理解的是，所公开的实施例仅仅是示例且其它实施例能采取各种和替代形式。这些附图并非必须是按比例的；一些特征可放大或缩小，以示出特定部件的细节。因此，这里公开的特定结构和功能细节并不解释为限制，而是仅仅作为用于教示本领域技术人员以各种方式实施本发明的代表性基础。本领域普通技术人员会理解的是，参照任何一个附图说明和描述的各个特征能与一个或多个其它附图中说明的特征组合，以产生并未明确说明或描述的实施例。所说明特征的组合提供针对典型应用的代表性实施例。然而，根据本发明教示的特征的各种组合和修改对于特定应用或实施方式会是期望的。

参照图1，车辆内燃发动机10包括汽缸壳体12，该汽缸壳体限定多个汽缸14，每个汽缸设置成容纳用于在其中往复运动的活塞16。每个活塞16由于通过空气-燃料混合物在每个相应汽缸14内部的燃烧而产生的力经由连接杆20将转矩赋予曲柄轴18。每个连接杆20经由杆轴承22旋转地支承在曲柄轴18上。曲柄轴18经由主要轴承24旋转地支承在汽缸壳体12中，

发动机10采用润滑系统26，该润滑系统具有通道或流体廊道27，用以将油供给至杆轴承22、主要轴承24以及其它移动部件(未示出)。润滑系统26的流体通道经由油泵28供给有油36，该油泵首先将油泵送通过滤油器34。滤油器34包括过滤器介质，该过滤器介质对来自循环通过过滤器的润滑剂的颗粒和其它污染物施加应变。油泵28采用接纳结构30，该接纳结构从泵28突出，且该接纳结构能以钢网筛38结束，以过滤出碎屑，用以从油盘贮槽32中接纳油。贮槽32还可容纳分子筛结构40，该分子筛结构附连于贮槽32，从而不会干扰发动机的操作。在图1的示例中，分子筛结构40形成为矩形砖的形状，并且附接于贮槽32的底部部分。在其它示例(未示出)中，筛结构40可具有其它形状或者可相对于贮槽32具有不同尺寸。在一些示例中，筛结构可基本上填充贮槽。筛结构也可体现为诸如泡沫的其它材料中的多个结节，或者容纳在多空封壳中。

替代地或附加地位于贮槽32中，润滑剂添加剂机构可沿着发动机润滑系统26的各个部件设置。例如，筛结构可构造成持续地和/或周期性地释放添加剂材料，用于分布在流动通过润滑系统26的流体通道27的整个润滑剂上。添加剂材料配制成在化学上修改在发动机10内流动的润滑剂的至少一个物理特性。一种常见的添加剂材料类型是摩擦改性剂，以改进发动机油的润滑性。摩擦改性剂减小总体发动机摩擦并且改进燃料经济性。随着时间的流逝，施加于发动机油的摩擦改性剂会变得耗尽，从而产生更大的摩擦，且降低燃料经济性。在替代的示例中，可引入其它类型的添加剂，以修改发动机油发泡、防起泡、抗氧化和/或耐磨损特性。

添加剂材料可在沿着润滑循环系统的各个位置处施加于发动机油。在一些示例中，一个或多个润滑剂添加剂机构可位于添加于润滑系统的单独流体环路中，以容纳并释放添加剂材料。更确切地说，添加剂可在贮槽区域处插入，例如从筛结构40分布。在这些情形中，这表示额外的单独维护位置，因为用户可能否则并不需要定期访问贮槽区域处待维护的部件。相较而言，作为正常车辆维护安排的一部分，滤油器需要周期性维护和更换。因此，可能有利的是，将润滑剂添加剂分散体整合至诸如滤油器的定期维护部件。

在不对发动机硬件进行显著改变的情形下，引入一个或多个发动机油添加剂材料的机构可用于增强润滑系统的简化性并且降低成本。在一些示例中，这里呈现的装置和方法能与标准油过滤系统接口后向兼容。

分布机构可在策略上连接于设置在滤油器34上的适配器部分，以保持添加剂材料并且将该添加剂材料分布至通过滤油器34循环的发动机油。

参照图2，设有固具42，该固具保持添加剂44并且将该添加剂释放到发动机油的流体回路中。作为添加剂材料壳体螺接到滤油器块体适配器46的固具42的策略布置允许摩擦改性剂(或者其它类型的发动机油添加)分布至通过滤油器34的油。如上所述，添加剂材料44可设置成实心丸粒、直接地处于固具内的流体或凝胶容积、凝胶包、胶囊、粉末或适合于溶解并将期望的化学品释放通过在润滑系统中循环的油的其它介质。

滤油器34包括标准接口48，该标准接口尺寸设定成将固具42接纳到滤油器34的内部部分中，并且通过螺接到发动机滤油器块体适配器46。根据一些示例，标准接口48带有螺纹，以对应于过滤器块体适配器46的匹配带螺纹部分。固具42可以是筛篮构造，该筛篮构造由不锈钢或能够处理油温和材料兼容性的其它材料。孔50绕篮设置，并且在润滑剂绕滤油器34循环时，允许流动通过篮。添加剂材料44的一种或多种沉积物可在安装滤油器34之前插入到固具42中。因此，在换油期间，新的滤油器可装配有固具和伴随的添加剂材料，以修改循环通过其中的润滑剂的特性。油通过滤油器的后续流动会逐渐地溶解添加剂材料，将其分布到散装油中。

根据期望的特定润滑剂增强，可引入不同类型的添加剂材料。如上所述，可引入摩擦改性剂，以减小内部发动机部件的磨损并且改进燃料经济性。在其它示例中，添加剂材料可包括抗氧化剂，以减小润滑剂分解并且延长油寿命。抗氧化剂添加剂延迟库存油由于氧化引起的退化。在又一些示例中，添加剂材料可包括抗起泡特性，以减小起泡和油发泡。因此，可选择特定类型的添加剂材料44，以解决针对特定发动机定制的问题。

根据一些示例，固具42可装配有添加剂材料44的部段，并且在滤油器34的安装之前附接于块体适配器46。在这些情形中，固具42可由挠性材料形成，以使得滤油器34能从一定角度安装，由此便于安装。此外，附加的过滤器介质可设置在壳体42内，以进一步抑制碎屑进入发动机。在这些情形中，过滤器介质的否则会处于滤油器中的一部分可从过滤器移除，以维持类似水平的润滑剂流体背压。

参照图3，针对固具142提供替代示例布置，以容纳并且分布添加剂材料44。固具142适合于螺接到滤油器块体适配器46上，并且保持摩擦改性剂或其它类型的发动机油添加剂。第一循环端口144可包括带螺纹部分，以固定到滤油器块体适配器46的对应带螺纹部分上。第一循环端口144允许固具142与汽缸体的润滑剂通道流体连接。固具142的内部空腔尺寸设定成容纳添加剂材料44的一个或多个部段。内部部分可包括一个或多个脉管或其它流体引导特征件，以致使预定流动型式的润滑剂通过固具。在一个示例中，内部部分引起螺旋流动型式，该螺旋流动型式在与滤油器34流体连接的第二循环端口150处终止。流体引导特征件可构造成致使期望容积的润滑剂流与添加剂材料44的各部段相接触，以溶解添加剂化学品并且以期望的速率将其供给至散装油容积。根据特定示例，固具142的内部空腔包括涡流腔室，以使得润滑剂流体流绕添加剂材料的一个或多个部段循环。

设有插入端口146，以允许添加剂材料的各部段插入到固具142的内部空腔中。在一些示例中，一个或多个更换部段可在根据润滑系统维护安排的定时来插入，或者例如一旦之前插入的部段已耗尽就插入。可设有帽盖(未示出)，从而一旦固具142经安装且添加剂材料各部段44插入到内部空腔中，就产生流体密封。

滤油器34包括如上所述的标准接口48，并且设置成螺接到固具142上。突出部分148可包括外螺纹，以保持滤油器34的标准接口48并且产生流体密封。固具142的结构使得其可使用标准接口和滤油器部件可追溯地施加于现有车辆。因此，某些添加剂可根据发动机的特定物理状态和操作状况施加于车辆的润滑剂。在一些替代示例中，固具142构造成一次性的，且作为维护安排的一部分更换为新的固具，该固具具有添加剂材料的补充供给。

参照图4，设有又一示例固具242，该固具设置成相对于油流动管线244成直线。固具242自身可构造成用于周期性更换或永久地安装，其中，可插入添加剂材料44的各部段，而不会破坏油流动管线。第一油流动管线可以是循环管线248，该循环管线使得润滑剂朝向滤油器34循环用以调节。第二油流动管线可以是发动机供给管线250，在滤油器34处过滤之后，该发动机供给管线将润滑剂供给至发动机。根据一些示例，固具242相对于流体流动方向252沿着供给管线250位于滤油器34下游。这样，在由滤油器过滤之后，添加剂材料可在其返回供给至发动机时添加至润滑剂。在某些替代实施例中，特定添加剂材料可构造成增强通过滤油器的过滤。在这些情形中，固具242可沿着循环管线248位于滤油器上游，以使得添加剂材料在进入到滤油器34之前施加于润滑剂。

固具242包括插入端口246，以允许类似于前述示例插入添加剂材料44。虽然所示出的示例包括丸粒或凝胶包，但替代形式的添加剂材料可施加于固具242。更确切地说，供给管(未示出)可连接于插入端口246，以使得流体、固体或半固体添加剂材料馈给至固具242，以补充添加剂材料。添加剂材料可容纳在固具242的内部空腔内，并且随着时间释放到散装油中。在其它示例中，材料可立即施加于散装油容积。直列式固具242可替代地位于沿着润滑循环系统的一定位置处，以使得添加剂直接地提供给发动机缸体的润滑剂流体廊道27。

参照图5，提供附加的示例固具来用于分布油添加剂材料。浸渍棒300用于指示油液位测量值，并且提供用于评估油老化的方式。例如从传统车辆中已知的是，浸渍棒300在第一端部处包括手柄部分302，该第一端部从发动机的顶部区域突出。浸渍棒300还在第二端部处包括下方部分304，该第二端部向下延伸至发动机的贮槽部分，且大量润滑剂收集在该贮槽部分中。下方部分304位于油贮槽内所收集流体的顶部液位306下方。由于润滑剂的粘度，当浸渍棒300从发动机移除时，浸渍棒的第一端部和第二端部之间的中间部分308保持其中一些与其接触的油。沿着浸渍棒设有一个或多个润滑剂液位指示器310，以提供对润滑剂的液位和质量的视觉指示。

添加剂固具342联接于浸渍棒的第二端部，以使得当插入浸渍棒300时，固具342的至少部分浸没在油的顶部液位306下方。固具可通过螺接或其它机械附连方法附连于浸渍棒的端部。添加剂固具342可从浸渍棒的末端端部分开，并且构造成周期性地更换，例如在散装油正维护且过滤器改变时更换。在一些示例中，添加剂固具342是一次性的，以使得每次换油时，将第一添加剂固具移除，并且施加第二更换添加剂固具以补充添加剂材料。更换固具可作为维护部件包装的一部分。浸渍棒构造可允许用户视觉地查看添加剂固具342处剩余的添加剂的量。因此，用户可添加各种添加剂材料，以根据之前插入的添加剂材料部段的耗尽速率来调节润滑剂中期循环。诸如发动机油摩擦改性剂的添加剂材料在附连于浸渍棒的端部的小容器中的此种策略布置也提供关于维护便利性的优点。添加剂固具因此能便利地触及、移除和更换。也就是说，可便利地添加添加剂，而无需触及车辆的底盘。

类似于前述示例，添加剂材料容纳在添加剂固具342的内部空腔中，并且在润滑剂绕固具342循环时分布至散装油。添加剂固具342包括外笼部分344，以将丸粒或凝胶胶囊容纳在内部空腔内。添加剂固具342的主体可包括网眼部分、穿孔或其它特征件，以允许润滑剂能在发动机操作期间流动通过主体，并且与添加剂材料部段相接触。因此，外笼允许内部空腔和大部分润滑剂之间的润滑剂流体连通。

参照图6，分配系统400设置成在车辆的寿命过程上提供一种或多种添加剂材料，而无需用户插入材料。油寿命监控器402可追踪由于先前的换油或添加剂材料释放的维护持续时间或时刻。替代地，油寿命监控器402可基于感测润滑剂的化学状况来检测润滑剂的一种或多种物理属性。在图6的示例中，油寿命监控器402与润滑循环系统的一部分连通，以收集关于润滑剂状态的数据。油寿命监控器402接收来自传感器404的信号，该传感器沿着润滑循环环路的一部分设置。在图6的示例中，传感器404可设置在发动机的贮槽部分处。传感器404可输出指示存在于贮槽内润滑剂中的污染物水平的信号。油寿命监控器可存储阈值数值，当超过这些阈值数值时，指示需要释放添加剂材料以调节润滑剂。油寿命监控器402可进一步构造成发出指令信号，以基于一个或多个润滑剂属性来操作分配系统400。在又一些示例中，油寿命监控器经编程，以改变从芯筒发出的添加剂材料的容积。确切地说，分配系统可基于发动机的操作状况确定从芯筒408发出的添加剂材料部段的量。

分配系统400包括添加剂释放机构406，该添加剂释放机构设置成将摩擦改性剂自动地释放到油循环系统中。释放机构406包括芯筒408，该芯筒定形成容纳一系列添加剂材料部段410。在一个示例中，添加剂材料部段包括缓释丸粒，这些缓释丸粒随着时间溶解在润滑剂释放化学品添加剂中。添加剂释放机构406还包括弹簧构件412，该弹簧构件设置成将添加剂材料部段410偏置朝向释放开口414。释放杆件416设置成将添加剂材料部段410选择性地保持在芯筒408内，直到预定分级时间为止，并且将其释放到油循环系统中。

致动器418设置成致动释放杆件416，以允许一系列添加剂材料部段410的下个部段得以分配。在一些示例中，致动器418是电磁阀，该电磁阀响应于来自油寿命监控器402的指令信号激活。释放杆件416的致动将多个添加剂材料部段的下一个从芯筒408中推出。每次排出添加剂材料部段时，来自弹簧元件412的力就指引该系列添加剂材料部段410，以将下个部段推动就位用于后续添加剂材料释放。释放开口414与油贮槽404流体连通，以使得当下个添加剂材料部段410得以分配时，它与通过发动机循环的散装油相接触。该分配位置包括允许添加剂材料沉积到油盘中的策略布置。

足够数量的添加剂材料部段设置在芯筒408内，以在发动机的使用寿命上供给添加剂材料。例如，可以为车辆设置大约40个添加剂部段，以使得如果每6000英里分配新的添加剂材料部段，则通过部段410的初始供给可覆盖240000英里的使用寿命。根据一个示例。在替代示例中，芯筒可在一定时间段之后和/或一旦使用所有添加剂部段时补充。此外，不同类型的添加剂材料可更换前一类型，以改变供给至润滑循环系统的特定添加剂的化学组分。

添加剂释放系统是自动化的，以使得其并不需要补充润滑剂添加剂的技术人员。此外，分配系统400设置成以标准滤油器配置来分配添加剂。

在一些替代实施例中，芯筒408在内部空腔内加载有凝胶或流体添加剂材料。弹簧加载柱塞可构造成由于来自弹簧元件412的力而周期性地行进通过芯筒。基于发动机油添加剂的溶解速率，油寿命监控器402可周期性地发出信号来致动杆件416，从而释放保持压力，来允许柱塞能行进并且分配预定容积的添加剂材料。可设有喷嘴，该喷嘴具有孔口，该孔口与散装油流体流连通，以分布添加剂材料。不同于在上述示例中讨论的实心添加剂材料部段，该柱塞可构造成以定制的量将流体材料推出，从而提供添加剂材料的可变期望容积部段。在一些示例中，油寿命监控器402经编程，以基于测得的发动机油的量(粘度、污染物百分比等等)来计算待分配的流体添加剂材料的容积。

这里公开的过程、方法或算法能输送至处理装置、控制器或计算机/由该处理装置、控制器或计算机实施，该处理装置、控制器或计算机能包括任何现有的可编程电子控制单元或专用电子控制单元。类似地，过程、方法或算法能以许多形式存储为可被控制器或计算机执行的数据和指令，这些形式包括但不限于永久地存储在诸如ROM装置的不可写存储介质上的信息和可变地存储在诸如软盘、磁带、CD、RAM装置以及其它磁性和光学介质上的信息。这些过程、方法或算法也能在软件可执行对象中实施。替代地，这些过程、方法或算法能整体地或部分地使用合适的硬件部件来体现，例如专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、状态机、控制器或其它硬件部件或装置，或者硬件、软件和固件部件的组合。

虽然上文描述了示例性实施例，但并不旨在这些实施例描述了权利要求所包含的所有可能形式。说明书中使用的词语是描述性而非限制性的词语，并且应理解的是，能作出各种改变，而不会偏离本发明的精神和范围。如前文所描述的，各个实施例的特征能组合以形成本发明的可能并未明确描述或说明的系统和/或方法的又一些实施例。虽然可能已相对于一个或多个期望特征将各个实施例描述为提供优于其它实施例或现有技术实施方式的优点或者是较佳的，但本领域普通技术人员会认识到的是，能省略一个或多个特征或特点以实现期望的总体系统属性，这取决于特定的应用和实施方式。这些属性可包括但不限于成本、强度、耐久性、生命周期成本、可市售性、外观、封装、尺寸、可维修性、重量、可制造性、便于组装性等等。这样，相对于一个或多个特征描述为比其它实施例或现有技术实施方式较不期望的实施例并不落在本发明的范围以外并且对于特定应用会是期望的。

Claims (10)

1.一种机器中的润滑系统，包括：

贮槽，所述贮槽用以收集大部分润滑剂；

泵，所述泵适合于使得所述润滑剂从所述贮槽通过润滑剂管线循环至所述机器的待循环区域；

滤油器，所述滤油器沿着所述润滑管线设置，且适合于过滤流动通过所述润滑剂管线的润滑剂；以及

添加剂固具，所述添加剂固具与所述滤油器流体流连通，且适合于容纳至少一个添加剂材料部段并且将所述添加剂材料分布在所述润滑流循环中。

2.根据权利要求1所述的润滑系统，其中，所述添加剂固具进一步包括网篮，所述网篮可移除地设置在所述滤油器的壳体内，且所述网篮尺寸设定成用于容纳多个添加剂材料部段。

3.根据权利要求1所述的润滑系统，其中，所述添加剂固具包括第一端口和第二端口，所述第一端口与所述汽缸体的润滑剂通道流体连接，且所述第二端口与所述滤油器块体流体连接。

4.根据权利要求1所述的润滑系统，其中，所述添加剂固具沿着供油管线设置在所述滤油器下游。

5.根据权利要求1所述的润滑系统，其中，所述添加剂固具包括插入端口，所述插入端口设置成接纳所述至少一个添加剂材料部段。

6.根据权利要求1所述的润滑系统，其中，所述至少一个添加剂材料部段包括丸粒、流体容积、凝胶容积、凝胶包、胶囊和粉末的至少一种。

7.根据权利要求1所述的润滑系统，其中，所述添加剂固具包括内部空腔，所述内部空腔具有涡流腔室，以使得润滑剂流体流绕所述至少一个添加剂材料部段循环。

8.一种将添加剂材料分配至润滑剂的方法，包括：

使得润滑剂循环通过机器；

在润滑剂流体回路中提供润滑剂过滤器，以从所述润滑剂中过滤出污染物；

沿着所述润滑剂流体回路提供添加剂固具，以分布添加剂材料来修改所述润滑剂的化学特性；

监控至少一种润滑剂特性；以及

响应于所述润滑剂特性超过预定阈值，产生指示需要补充所述添加剂材料的信号。

9.一种用于机动车辆的发动机，包括：

汽缸体内的至少一个燃烧汽缸；

往复活塞，所述往复活塞设置成在所述燃烧汽缸的每个内循环，以产生发动机转矩；

润滑系统，所述润滑系统设置成使得润滑剂绕所述汽缸体的各部件循环；

滤油器，所述滤油器与所述润滑系统流体流连通；以及

添加剂固具，所述添加剂固具设置在所述滤油器和所述润滑系统之间，其中，所述添加剂固具容纳与润滑剂流接触的至少一个添加剂材料部段。

10.根据权利要求9所述的发动机，其中，所述添加剂固具包括第一端口和第二端口，所述第一端口与所述汽缸体的流体通道流体连接，且所述第二端口与所述滤油器流体连接。