专利名称：抑制空穴的元素碳润滑剂添加剂的制作方法
技术领域：
本申请涉及添加有效数量的元素碳到全配方/制定发动机油(fulIyformulated engine oil)。
背景技术：
在内燃发动机的曲轴箱润滑剂中，可以存在各种添加剂以改善发动机性能、寿命和燃料经济性。例如，这些添加剂可以包括清洁剂和摩擦改进剂。此外，美国专利申请公开 2009/0018037提供了包括原油、具有羟基的添加剂成分和例如元素碳的纳米成分的润滑剂。此润滑剂声称给予内燃发动机的滑动表面之间较低的摩擦系数，以便改善燃料经济性。
发明内容
然而，发明人在本文中已经意识到在内燃发动机的曲轴箱润滑剂中悬浮 (suspended)的元素碳能够提供完全不涉及上述参考中讨论的那些优点。在合适的浓度下， 悬浮的元素碳抑制一些发动机发出的打字机式的咔嗒声噪音。发明人的实验已经揭示了此噪音是由曲轴箱的主轴承中的空穴引起的。悬浮的元素碳抑制了此空穴，这减小了发动机噪声、振动和不舒适性(NVH)。因此，在一个实施例中，发明人在本文提供特别制定的润滑剂以抑制空穴。本文公开的润滑剂配方与以上参考的配方至少在使用的制定程序和油液中悬浮的元素碳数量上不同。因此，一个实施例提供了用于减轻发动机曲轴箱的噪音和振动的方法。该方法包括将第一数量的元素碳分散在第二数量的润滑剂油中以产生集中/浓缩的元素碳悬浮液。 该方法还包括将有效减轻噪音和振动的数量的元素碳悬浮液添加到曲轴箱中的第三数量的润滑剂油中。在一个实施例中，对于润滑剂，元素碳包括碳黑、碳烟、一个或更多个碳纳米管和碳纳米粒。此外，对于润滑剂，第二数量的润滑剂油中悬浮的第一数量的元素碳形成了稳定的悬浮液，并且相对于组合的第二和第三数量的第一数量的重量比在0. 02到0. 04百分比之间。在一个实施例中，发动机包括曲轴箱、布置在曲轴箱中的主轴承、曲轴箱内的润滑剂和具有尺寸足够大的孔以传输悬浮在润滑剂油中的元素碳的润滑剂过滤器，曲轴箱内的润滑剂被制定用来抑制主轴承的噪音或振动，并包括悬浮在润滑剂油中的元素碳。发动机还包括柴油发动机元件部分和汽油发动机元件部分。对于发动机，元素碳包括碳黑、碳烟， 并且相对于润滑剂油的元素碳的数量的重量比在0. 02到0. 04百分比之间。应该理解的是，提供以上概述以简化的形式介绍在随后的具体实施方式
中进一步描述的一系列概念。这并不意味着指定要求保护的主题的关键特征或重要特征，要求保护主题的范围通过随附于说明书的权利要求确定。此外，要求保护的主题不限于解决本文提及的任何缺点的实施方式。
图1示意性示出了根据本公开的实施例的示例性发动机的多个方面；以及图2图示说明了根据本公开的实施例的用于减少发动机曲轴箱的噪音和振动的示例性方法。
具体实施例方式现在通过示例并参考某些说明的实施例描述了本公开的主题。在一个或更多个实施例中基本相同的组件、过程步骤和其他元件被同等标识并且最少重复地描述。然而，将注意的是，等同标识的元件还可以在某种程度上不同。还将注意的是本公开包括的附图是示意性的并且基本没有按比例制图。更确切地，附图中所示的各种制图比例、纵横比和组件数量可能被故意失真以使某些特征或关系更容易看见。图1用示意性示出了在一个实施例中示例性发动机10的多个方面。发动机包括汽缸12A和12B，可滑动地布置在汽缸内的活塞14A和14B。发动机还包括合适的元件部分 16A和16B，用于提供进气和燃料到汽缸、从汽缸释放排气和在汽缸内启动燃烧。在发动机 10是汽油发动机的一个实施例中，元件部分16A和16B可以包括进气阀、排气阀、燃料喷射器和火花塞。在发动机10是柴油发动机的另一个实施例中，元件部分16A和16B可以包括进气阀、排气阀、燃料喷射器和电热塞。为了便于说明，图1仅示出了两个汽缸。然而，将被理解的是本公开包含具有更多或更少汽缸的发动机。继续在图1中，活塞14A和14B被机械地连接至延伸通过曲轴箱20的曲轴18。曲轴旋转地安装在曲轴箱内。更特别地，曲轴延伸通过主轴承22A、22B和22C并在主轴承22A、 22B和22C内旋转。并列布置的主轴承被固定地连接到曲轴箱壁。尽管图1示出了三个主轴承，但是本公开包含具有更多或更少主轴承的发动机，少至2个和多达N+1个，其中N是发动机汽缸数。曲轴箱20包括润滑剂M。润滑剂部分包含在油盘沈中，油盘限定了曲轴箱的较低的内部腔。润滑剂被配制用来减少相对彼此滑动或滚动的发动机的各部件之间的摩擦， 除了一种或更多种添加成分，润滑剂还可以包括润滑剂油。润滑剂还可以被配制成抑制主轴承22A、22B和22C的噪音或振动。为此，润滑剂可以包括悬浮在润滑剂油中的元素碳，此后进一步描述。现在参考图1，发动机10包括油泵观和机油滤清器30。油泵从油盘沈泵取润滑剂M到机油滤清器30，在机油滤清器30中，润滑剂中夹带的颗粒固体可以基于它们的大小被输送或去除。润滑剂的未被去除的部分从机油滤清器经由例如形成在其中的润滑剂道被输送到要求润滑的发动机的各部件。在一个实施例中，机油滤清器包括例如滤纸的过滤器元件。过滤器元件可以以孔的大小(例如，孔的直径或孔的长度)为特征，使得大于孔大小的夹带的颗粒固体被过滤器元件去除，而小于孔大小的那些更小的夹带的颗粒固体则通过过滤器元件。自然地，过滤器元件还可以以孔的大小范围或以一个或更多个有效孔大小为特征。在任何情况下，孔的大小、有效孔大小或孔的大小范围可以足够大以允许悬浮在润滑剂中的元素碳通过，而且足够小以去除残渣。在一个实施例中，机油过滤器的孔的大小范围涵盖15到50微米，也可考虑更窄的子范围。除了发动机10，图1还示出了 NVH探测器/探针32。NVH探测器可以是响应发动机区域的噪音或振动的传感器。在一个实施例中，NVH探测器可以适于检测、量化和/或指示发动机的主轴承22A、22B和/或22C的噪音或振动。NVH探测器可以被用来确定被并入曲轴箱润滑剂中以抑制曲轴箱的噪音和振动的元素碳悬浮液的有效数量。在一个实施例中，NVH 探测器可以包括连接到发动机的一部分的加速计，其从发动机的主轴承接收相对无阻尼的振动/无衰减的振动。例如，NVH探测器可以包括连接到发动机的上部油盘的一个或更多个单轴加速计。在另一个实施例中，NVH探测器可以包括麦克风，其被布置成接收源自发动机的主轴承的声音；它可以包括两个近场麦克风——在发动机的每一侧有一个。在这些和其他实施例中，NVH探测器可以被可操作地连接到响应于发动机的曲轴角度的发动机组件，使得感测的噪音或振动可以是时间分辨的(time-resolved)、相位选择的(phase-selected) 或者是与发动机的预定曲轴角度或曲轴角度的范围相关联的。在这些和其他实施例中，NVH 探测器可以响应与要被减少的噪音或振动相应的预定频率或频率范围。上述构造使用于减少发动机曲轴箱的噪音和振动的各种方法成为可能。因此，现在通过示例继续参考以上构造描述了一些这种方法。然而，将被理解的是，此处描述的方法和完全在本公开的范围内的其他方法同样可以通过其他构造而成为可能。本文讨论的方法包括经由一个或更多个传感器实施的各种测量和/或感测事件。方法还包括各种计算、比较和决策事件，其可以在可操作地连接到传感器的电子控制系统中实施。图2图示说明了用于减少发动机曲轴箱的噪音和振动的方法34。该方法包括将第一数量的元素碳分散在第二数量的润滑剂油中以产生集中的元素碳悬浮液。该方法还包括将减少噪音和振动的有效数量的集中的元素碳悬浮液添加到曲轴箱中第三数量的润滑剂油中。在步骤36处，测量数量的元素碳与润滑剂合并。元素碳可以包括磨碎/细分 (finely divided)的固体，例如碳烟或碳黑。在一个实施例中，元素碳可以包括一个或更多个碳纳米管和/或其他碳纳米粒。在其他实施例中，元素碳可以完全或基本无定形。在这些和其他实施例中，润滑剂油可以包括自然石油基油或合成油；它可以仅包括原油/基油或者被部分或完全配制，即润滑剂可以包括赋予曲轴箱润剂滑期望性质的一种或更多种添加成分。在步骤38处，合并的混合物被搅拌以促进元素碳被润滑剂油完全浸湿。在步骤40 处，混合物被超声波降解/处理以形成浓缩的悬浮液。(术语“浓缩的悬浮液”在本文仅被用来方便表示制备的悬浮液在使用时可以包括比润滑剂更多的元素碳)在一个实施例中，混合物可以被放置得与超声变幅杆接触，并且超声变幅杆被通电直到所有或大多数元素碳分散在润滑剂油中。这个分散可以将元素碳中的聚集物分解成足够小以被传递通过机油滤清器30的过滤器元件的颗粒(见上文)。在步骤42处，悬浮液被过滤以去除没有分散的任何固体。被用来去除固体的过滤器可以具有与机油滤清器相同或更小的孔大小。在其他实施例中，悬浮液可以在离心机中被离心沉淀以去除没有分散的任何固体。在其他实施例中，超声波处理可以实现元素碳完全分散从而不必去除未被分散的固体。借助如上所述的搅拌、超声波处理和可选的过滤，第一数量的元素碳被分散在第二数量的润滑剂油中以形成集中的悬浮液。在一个实施例中，相对于第二数量的第一数量可以基于悬浮液的相对稳定性而被确定。因此，悬浮在第二数量的润滑剂油中的第一数量的元素碳可以形成稳定的或亚稳定的悬浮液，但使用更大的第一数量或更小的第二数量可能产生较不稳定的悬浮液。相对于第二数量的第一数量可以是产生稳定或亚稳定的悬浮液的最大数量。在另一个实施例中，相对的第一和第二数量可以基于悬浮液的保质期来选择。 因此，悬浮在第二数量的润滑剂油中的第一数量的元素碳可以形成具有合适保质期的暂时稳定的悬浮液，但使用更大的第一数量或更少的第二数量可以产生具有更短保质期的悬浮液。相对于第二数量的第一数量可以是产生合适保质期(例如，一年或五年)的最大数量。 在一个实施例中，相对于第二数量的第一数量的比重可以在0.2%到0.4%之间。在另一个实施例中，相对于第二数量的第一数量的比重可以是2 %。本公开的不同实施例可能相对于集中的悬浮液的平衡而不同。在一些实施例中， 悬浮液中可以存在一种或更多种其他添加剂，例如清洁剂、摩擦改进剂或分散剂。在其他实施例中，悬浮液可以缺少这些添加剂。在一个实施例中，润滑剂和悬浮液都不缺少羟基添加剂，而在其他实施例中缺少添加剂。方法34中随后的动作涉及将有效减小噪音和振动的数量的集中元素碳悬浮液添加到曲轴箱中第三数量的润滑剂油中。一些实施例提供当发动机运行时基于测量的曲轴箱的噪音或振动确定相对于结合的第二和第三数量的第一数量。例如，悬浮液可以添加到曲轴部分，同时曲轴箱主轴承的噪音或振动被监测。因此，相对于结合的第二和第三数量的第一数量可以被增加，直到噪音或振动低于阈值然后不再增加。在一个示例中，添加的集中元素碳悬浮液的有效数量是与添加集中元素碳悬浮液之前相比将从发动机主轴承发出的噪音减少50% (或3dB)的有效数量，在添加集中元素碳悬浮液之前噪音处于或在典型人耳听到的声音频率范围以内。在方法34的步骤44处，例如，曲轴箱的噪音或振动被监测。在一个实施例中，噪音或振动可以使用上文描述的NVH探测器监测。NVH探测器可以适于监测曲轴箱主轴承附近的噪音或振动，在该处打字机式的咔嗒噪音可能由于空穴而产生。在一个实施例中，监测的噪音或振动可以是预定频率或频率范围的噪音或振动。在另一个实施例中，监测的噪音或振动可以是与发动机预定曲轴角度或曲轴角度范围一致的噪音或振动。在步骤46处，确定噪音或振动是否在阈值水平以上。如果噪音或振动在阈值水平以上，则方法进行到步骤 48处，在步骤48处部分集中的悬浮液被添加到曲轴箱润滑剂以增加悬浮在润滑剂中的元素碳的数量。然而，如果噪音或振动低于阈值水平，则方法返回。阈值水平可以被设为任何合适的值。然而，在一个实施例中，阈值水平可以被设为打字机式的咔嗒噪音仅可由发动机安装在其中的机动车辆使用者探测的值。在上述实施例中，相对于结合的第二和第三数量的第一数量可以是在预定的发动机工况下保持噪音或振动低于阈值所需的最小数量。在这个和其他实施例中，相对于润滑剂油(即，结合的第二和第三数量)的元素碳的数量可以是比重在0.02%到0.04%之间。 在另一个实施例中，相对于润滑剂油的元素碳的数量可以是比重为0. 03%。在另一个实施例中，相对于润滑剂的元素碳的数量可以是比重为0. 5%。如上所述，通过成功增加曲轴箱润滑剂中元素碳的数量，可以达到元素碳的期望的最后相对数量。还可能达到期望的最后数量，其开始于润滑剂中元素碳的可容许最大相对数量。之后曲轴箱的容纳物可被稀释同时监测NVH。当所监测的NVH超过阈值时稀释可以被暂停。将被理解的是本文描述和/或说明的过程步骤中的一些在一些实施例中可以被省略而不脱离于本公开的范围。同样，可以不总是要求指示的过程步骤顺序以实现预期的结果，但提供其为了说明和描述。一个或更多个说明的动作、功能或操作可以被重复执行， 取决于所使用的具体策略。 最后，将被理解的是上文描述的事物、系统和方法是此公开的实施例(非限制性示例)，同样可以考虑许多变化和扩展。此外，此公开包括本文公开的事物、水处理系统和方法以及任何和所有其等价物的所有新颖的和非显而易见的组合和子组合。
权利要求
1.一种用于减少发动机曲轴箱的噪音和振动的方法，所述方法包括将第一数量的元素碳分散到第二数量的润滑剂油中以产生浓缩的元素碳悬浮液；以及将有效减少噪音和振动的数量的浓缩的元素碳悬浮液添加到曲轴箱中第三数量的润滑剂油中。
2.根据权利要求1所述的方法，其中将所述第一数量的元素碳分散到所述第二数量的润滑剂油中包括超声波降解所述元素碳与所述润滑剂油的混合物。
3.根据权利要求1所述的方法，其中相对于结合的第二和第三数量的所述第一数量基于噪音或振动的测量值来确定，其中添加的所述浓缩的元素碳悬浮液的有效数量是与添加所述浓缩的元素碳悬浮液之前相比将从所述发动机主轴承发出的噪音减少50%的有效数量。
4.根据权利要求3所述的方法，进一步包括增加相对于所述结合的第二和第三数量的所述第一数量，直到所述噪音或振动低于阈值。
5.根据权利要求1所述的方法，其中相对于所述结合的第二和第三数量的所述第一数量的比重在0. 02%到0. 04%之间。
6.根据权利要求1所述的方法，其中相对于所述第二数量的所述第一数量基于所述浓缩的元素碳悬浮液的稳定性来确定。
7.根据权利要求1所述的方法，其中相对于所述第二数量的所述第一数量的比重为 0. 2%或更大。
8.一种发动机曲轴箱润滑剂，所述发动机包括具有过滤器元件的机油滤清器，所述过滤器元件具有孔大小，所述润滑剂包括悬浮在第二数量的润滑剂油中的第一数量的元素碳，所述元素碳具有小于所述孔大小的颗粒大小；以及第三数量的润滑剂油。
9.根据权利要求8所述的润滑剂，其中所述元素碳包括磨碎的固体。
10.一种发动机，其包括曲轴箱；布置在所述曲轴箱中的主轴承；在所述曲轴箱内的润滑剂，其被配制成抑制所述主轴承的噪音或振动并且包括悬浮在润滑剂油中的元素碳；以及润滑剂过滤器，其具有足够大的孔大小以传递悬浮在所述润滑剂油中的所述元素碳。
全文摘要
本发明涉及抑制空穴的元素碳润滑剂添加剂。涉及一种用于减少发动机曲轴箱的噪音和振动的方法，其包括将第一数量的元素碳分散到第二数量的润滑剂油中以产生浓缩的元素碳悬浮液。该方法还包括将有效减少噪音和振动的数量的浓缩的元素碳悬浮液添加到曲轴箱中第三数量的润滑剂油中。
文档编号F02F7/00GK102277223SQ20111016173
公开日2011年12月14日 申请日期2011年6月9日 优先权日2010年6月11日
发明者A·J·格瑞格拉克, D·乌伊, P·B·摩根, S·M·德拉德, T·科斯切夫斯基 申请人:福特环球技术公司