專利名稱：用于筒狀活塞四沖程柴油機的提高的燃料效率的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于減少四沖程筒狀活塞柴油機的燃料消耗的系 統(tǒng)。此外，本發(fā)明涉及一種減少四沖程筒狀活塞柴油機的燃料消耗的 方法。
背景技術：
用在某些類型的船舶上的和/或用在某些固定應用上的柴油機典 型地是廣為人知的二沖程類型或廣為人知的四沖程類型。
用在船舶和/或固定應用上的二沖程十字頭式發(fā)動機配備有兩個 分離的潤滑油系統(tǒng)。
一個潤滑系統(tǒng)包括所謂的大型船用十字頭柴油機
軸承潤滑油(system oil)/大型船用十字頭柴油機軸承潤滑劑(system lubricant),其通常用于發(fā)動才幾軸承和例如油冷活塞的潤滑和冷卻，以 及用于各種閥或類似物的致動和/或控制。另一個潤滑系統(tǒng)包括通常用 于發(fā)動機的汽缸、活塞環(huán)和活塞裙的潤滑的全消耗(all-loss)潤滑劑 (汽缸油/汽缸潤滑劑)。
但是，四沖程筒狀活塞柴油機典型地僅使用單個油的類型來潤滑 和冷卻。這種發(fā)動機典型地用作在船舶上、固定發(fā)電或液體/氣體傳輸 應用中的次級/輔助或推進發(fā)動機。這種油典型地具有大約30或40的 SAE粘度。
筒狀活塞發(fā)動機油持續(xù)地受到暴露于燃燒過程的影響，由此筒狀 活塞發(fā)動機油的有用特性隨著油越來越多地被消耗而隨時間退化，直 到最終油不得不被補充或完全更換。該退化過程無法通過隔離器或類 似物逆轉或停止。
除了簡單地由使用引起的油退化之外，由發(fā)動機和部件磨損引起 的污染、顆粒物污染(例如來自燃燒副產品)、氧化、水解等進一步使 油的品質隨時間退化，這加速了退化過程。退化過程的效果是增大發(fā)動機油的粘度。柴油機的摩擦損失主要是由于粘性特性。發(fā)動機油粘 度的增大將會導致操作效率降低、燃料消耗增加、發(fā)動機效率降低、 部件磨損增加和排放物增加。
如果被油潤滑的部件的情況不受到危害，則油的性能水平通常被 周期性地測量，并且不能超過某個限制。當發(fā)動機油接近其廢棄限制
(condemning limit)時，其必須被補充或更換。更換油通常通過排出 (de-bunker)油而完成的，這是一個高成本的過程，或將油當作廢物 儲存，用于以后的燃燒，該燃燒導致排放物。
為延長在這種發(fā)動機中使用的油的可使用時間，適當的添加劑和/ 或添加物(additive packages ):陂添加到基礎油中以獲得完全調配油。 這種混合通常在專用陸地混合工廠中完成，并且完全調配油必須輸送 至輪船或者離岸工廠，以在發(fā)動機中使用。添加劑或添加物的加入顯 著地增加了發(fā)動機油的成本。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種用于減少筒狀活塞柴油機燃料消耗的系 統(tǒng)和對應的方法，解決上述(和其它)缺點。另一個目的是以劃算的 并且簡化的方式提供上述系統(tǒng)和方法，所述方式幾乎不需要修改現有 系統(tǒng)。
這些和其它目的通過一種用于減少四沖程筒狀活塞柴油機燃料消 耗的系統(tǒng)實現，該系統(tǒng)包括補充系統(tǒng)，該補充系統(tǒng)被連接用于從四沖 程筒狀活塞柴油機接收發(fā)動機油并接收補充油，其中補充系統(tǒng)構造成 用于混合發(fā)動機油和補充油，產生引入到發(fā)動機中的混合油。
由于發(fā)動機油的退化過程通過補充油而有效地減慢，因此上述退 化過程的不利效果以簡單的方式被減少、變慢或甚至被避免。因而， 補充系統(tǒng)提供了初始發(fā)動機油增強的和持續(xù)的性能，結果大大減小部 件磨損和設備壽命周期成本。更進一步，由于當發(fā)動機油可用周期的 時間延長時會產生較少的廢油形式的廢物，因此提供了一種對環(huán)境較 友好的系統(tǒng)。
另外，普通發(fā)動機油由于被補充而不需要包含太多的添加劑，因此可用較便宜的發(fā)動機油(因為它不需要包含添加劑或添加物)而不 危及發(fā)動機的效率。
因為發(fā)動機在較長時間期間內使用具有較低粘度的油，所以其效 率也增加了 。
因而實現了較大的經濟節(jié)省和環(huán)境改善。
另外，根據本發(fā)明的補充系統(tǒng)的增加僅需要現有系統(tǒng)的較小改動。 在一實施例中，補充系統(tǒng)包括混合單元，該混合單元接收補充油 和發(fā)動機油，并按照預先確定的比率將其混合，產生混合油。
在一實施例中，補充系統(tǒng)構造成用于將發(fā)動機油和補充油以連續(xù)、
近似連續(xù)或間斷的方式(basis)混合。
在一實施例中，補充系統(tǒng)構造成用于將混合油以連續(xù)、近似連續(xù) 或間斷的方式引入到發(fā)動機。
在一實施,中，用于混合發(fā)動機油和補充油的比率取決于油的至 少一個測定的實際狀態(tài)，其中響應于油的至少一個實際狀態(tài)而自動地 調節(jié)混合的比率。
在一實施例中，補充油包括一種或多種添加劑和/或添加物，所述 添加劑和/或添加物包括選自以下組的一種或多種，所述組包括鈣清潔 劑、堿金屬清潔劑、堿土金屬清潔劑、防磨損添加劑、分散劑、摩擦 改良劑和抗氧化劑。
在一實施例中，發(fā)動機用于船舶或固定應用。
在一實施例中，發(fā)動機離岸使用、現場使用或在陸上工廠中使用。
在一實施例中，補充油選自重燃料油、船用燃油和殘余燃料油的組。
本發(fā)明還涉及一種減少四沖程筒狀活塞柴油機燃料消耗的方法， 該方法對應于本發(fā)明的系統(tǒng)。
更具體地，本發(fā)明涉及一種減少四沖程筒狀活塞柴油機燃料消耗 的方法，所述方法包括以下步驟
從四沖程筒狀活塞柴油機接收發(fā)動機油并在補充系統(tǒng)中接收補充 油；和混合發(fā)動機油和補充油，產生引入到發(fā)動機中的混合油。 根據本發(fā)明方法的有利實施例在從屬權利要求中限定并在下文中
詳細地描述。所述方法的實施例對應于所述系統(tǒng)的實施例，并由于相
同的原因而具有相同的優(yōu)點。


本發(fā)明的這些和其它方面參考附圖所示實施例闡述并會變得明
顯，其中
圖1示出一現有技術的四沖程筒狀活塞發(fā)動機系統(tǒng)的示意性框
圖2示出根據本發(fā)明一實施例的四沖程筒狀活塞發(fā)動機系統(tǒng)的示 意性框圖；以及
圖3示出根據本發(fā)明一實施例的補充系統(tǒng)的優(yōu)選實施例的示意 性框圖。
具體實施例方式
圖1示出一現有技術的四沖程筒狀活塞發(fā)動機系統(tǒng)的示意性框 圖。示出的是典型現有技術的四沖程筒狀活塞發(fā)動機(100),該四沖 程筒狀活塞發(fā)動機(100 )連接到其油系統(tǒng)，該油系統(tǒng)用于在使用期間 使油循環(huán)通過發(fā)動機，從而冷卻和潤滑發(fā)動機(100)及系統(tǒng)的其它部 件。
從發(fā)動機(100)中抽出(tapped)的油通常通過泵(未示出)或 類似物穿過第一過濾器(110)，其中過濾器(110)用于從油除去小顆 粒、不溶物和磨損碎片等。此后，油被輸送到發(fā)動機儲油器(101)或 類似物。連接至儲油器(101)的是分離器或過濾器(111)(上文僅稱 為分離器)，該分離器或過濾器(111)接收來自儲油器(101)的油的 一部分并典型地通過旋轉除去污垢、來自發(fā)動機部件的磨損碎片和水 解產生的水等。分離器(111 )也可除去有害的化學化合物，例如CaS04 等。產生的有害物質作為廢物或淤積物從系統(tǒng)除去。
油取自儲油器(101),并在引入到發(fā)動機中用于重新使用之前穿 過另一過濾器(112)，使用與第一過濾器(110)相同的或優(yōu)選不同的技術(例如利用離心機構)除去小顆粒、不溶物、碎片等以及水和其
它不同密度比重(SG)的物質。
如前所述，油通過該過程退化，導致發(fā)動機效率降低、燃料消耗 增加等。當油接近其廢棄限制時，油必須被補充或更換并作為廢物丟 棄或儲存，用于以后的排出或燃燒。
圖2示出根據本發(fā)明一實施例的四沖程筒狀活塞發(fā)動機系統(tǒng)的示 意性框圖。所示出的系統(tǒng)包括所連接的四沖程柴油活塞發(fā)動機(100 )、 第一過濾器(110 )、儲油器(101 )、分離器(111)和另 一過濾器(112 )， 這些部件對應于接合圖1示出和描述的部件。
還示出根據本發(fā)明一實施例的補充系統(tǒng)(102)。補充系統(tǒng)(102) 被連接以在發(fā)動機油離開發(fā)動機(100)后例如經由三通閥(113)或 某種其它流動和/或比率控制裝置接收一部分發(fā)動機油。
優(yōu)選地，補充系統(tǒng)(102)在發(fā)動機油經過分離器(111)后接收 發(fā)動機油，因此發(fā)動機油比直接從儲油器(101)抽出更清潔?；蛘撸?補充系統(tǒng)(102)可直接從儲油器(101)接收發(fā)動機油，因此不需要 三通閥(113)，或者從發(fā)動機系統(tǒng)的另一位置接收發(fā)動機油。
補充系統(tǒng)(102)將從足夠的源(如容器、箱或類似物)接收的補 充油(例如重燃料油(HFO)、殘余燃料油、船用燃油或類似物)與 接收的發(fā)動機油混合，從而產生混合油(103)，該混合油(103)由于 與新鮮或較新鮮的油混合而有效地被消耗較少。然后除了按圖l所述 從儲油器(101)被正常地引入的發(fā)動機油之外，混合油(103)被引 入到發(fā)動機中。
混合油(103)能以連續(xù)、近似連續(xù)或間斷的方式供給到發(fā)動機 (100 )。
在一實施例中，補充油(HFO、殘留燃料、船用燃油等)也包含 一種或多種添加劑和/或添加物。該添加劑可例如包括鈣清潔劑、堿金 屬清潔劑、堿土金屬清潔劑、防磨損添加劑、分散劑、摩擦改良劑、 抗氧化劑等，以某種方式改善發(fā)動機/系統(tǒng)狀態(tài)和/或效率。
補充系統(tǒng)(102)可構造成用于以連續(xù)、近似連續(xù)或間斷的方式混 合發(fā)動才幾油和4卜充油。由于發(fā)動機油的退化過程通過補充發(fā)動機油而有效地減慢，因此 退化過程的上述不利效果被減少或變慢或甚至避免。因而，補充系統(tǒng) 提供了初始發(fā)動機油的增強的和持續(xù)的性能，使得部件磨損和設備壽 命周期成本大大減少。更進一步，因為當發(fā)動機油可用時間長度延長 時會產生較少的廢油形式的廢物，所以提供了一種對環(huán)境較友好的系 統(tǒng)。
另外，普通發(fā)動機油由于被補充而不需要包含太多的添加劑，因 此可用較便宜的發(fā)動機油(因為它不需要包含添加劑或添加物)而不 危及發(fā)動機的效率。
因為發(fā)動機在較長時間期間內使用具有較低粘度的油，所以其效 率也增加了 。
另外，根據本發(fā)明的補充系統(tǒng)的增加僅需要現有系統(tǒng)的較小改動。
根據本發(fā)明的發(fā)動機(100 )可例如用于船舶或岸上和離岸的固定應用。
圖3示出根據本發(fā)明一實施例的補充系統(tǒng)的優(yōu)選實施例的示意性 框圖。示出對應于圖2中的發(fā)動機系統(tǒng)的發(fā)動機系統(tǒng)，增加了補充系 統(tǒng)(102)較詳細的實施例。該實施例中，補充系統(tǒng)(102)包括混合 或混勻單元(114)(上文僅稱為混合單元)或類似物，其經由三通閥 (113)從分離器(111)(或者直接從儲油器(101))接收發(fā)動機油， 并接受新鮮(或至少比發(fā)動機油衰退較少(less spent)的油)重燃料 油(HFO)、船用燃油、殘余燃料油等?；旌蠁卧?114)混合HFO 和用過的發(fā)動機油，產生衰退較少的混合油(113)，該混合油(113) 被引入到發(fā)動機(100)中。
混合單元(114)可以是能按要求的比率混合油的任意標準混合單元。
在一優(yōu)選實施例中，混合的比率取決于油的至少一個測定的實際 狀態(tài)。例如，測定的狀態(tài)可以是發(fā)動機油的污染水平或廢棄水平。在 一優(yōu)選實施例中，響應于油的至少一個實際狀態(tài)自動調節(jié)混合的比率， 所述至少 一個實際狀態(tài)優(yōu)選地也是自動測定的，并且提供給混合單元(114)。
在混合單元(114)和發(fā)動機系統(tǒng)(101/111)的其余部分之間可 插入有保持箱(104)或類似物。該保持箱(104)可用作來自分離器 (111)的發(fā)動機油的儲蓄器。如果混合油(113)引入到發(fā)動機中的 速率不同于發(fā)動機油穿過分離器(lll)的速率，則這是有用的。另外， 由于額外的油添加到該系統(tǒng)從而增加油的總體積，因此如果儲油箱 (101)不具有足夠的尺寸，則具有額外的儲存容積可能是必要的。
在混合單元(114)之后也可插入有額外的油箱(105),用于在混 合油(113 )引入到發(fā)動機(100 )中之前保持混合油。額外的油箱(105 ) 例如可以是只要操作需要就能排空到發(fā)動機中的"非全時(day )，，或保 持箱，這簡化了將混合油(103)引入發(fā)動機的過程。也可應用將混合 油(113)引入發(fā)動機的其它速率。
這樣，通過補充發(fā)動機油減慢了其典型退化過程，以非常簡單的 方法減小、減慢或甚至避免了與退化過程相關的不利效果。因而補充 系統(tǒng)提供了初始發(fā)動機油的增強的和持續(xù)的性能，使得部件磨損和設 備壽命周期成本大大減少。更進一步，因為當發(fā)動機油可用時間長度 延長時產生較少的廢油形式的廢物，所以提供了一種對環(huán)境較友好的 系統(tǒng)。此外，實現了較大的經濟節(jié)省和環(huán)境改善。
在權利要求書中，放置在圓括號之間的任何附圖標記都不應被理 解為限制權利要求。詞語"包括"不排除除了權利要求中列出的部件或 步驟之外的部件或步驟的存在。部件前的詞語"一"不排除多個這種部 件的存在。
權利要求
1.一種用于減少四沖程筒狀活塞柴油機燃料消耗的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括補充系統(tǒng)(102)，所述補充系統(tǒng)(102)被連接以從四沖程筒狀活塞柴油機(100)接收發(fā)動機油并接收補充油(HFO)，其中所述補充系統(tǒng)(102)構造成用于混合發(fā)動機油和補充油，產生引入到所述發(fā)動機(100)中的混合油(103)。
2. 如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述補充系統(tǒng)包括混合單元 (114)，所述混合單元(114)接收補充油和發(fā)動機油，并根據預先確定的比率混合補充油和發(fā)動機油，產生混合油(103)。
3. 如權利要求1-2所述的系統(tǒng)，其中所述補充系統(tǒng)(102)構造 成用于以連續(xù)、近似連續(xù)或間斷的方式混合發(fā)動才幾油和補充油。
4. 如權利要求1-3所述的系統(tǒng)，其中所述補充系統(tǒng)(102)構造 成用于將混合油(103)以連續(xù)、近似連續(xù)或間斷的方式引入到發(fā)動機(100 )。
5. 如權利要求1-4所述的系統(tǒng)，其中用于混合發(fā)動機油和補充油 的比率取決于油的至少 一個測定的實際狀態(tài)，其中響應于油的所述至 少一個實際狀態(tài)自動地調節(jié)混合的比率。
6. 如權利要求l-5所述的系統(tǒng)，其中補充油(HFO)包括一種或 多種添加劑和/或添加物，所述添加劑和/或添加物包括選自以下組的 一種或多種，所述組包括鈣清潔劑、堿金屬清潔劑、堿土金屬清潔劑、 防磨損添加劑、分散劑、摩擦改良劑和抗氧化劑。
7. 如權利要求1-6所述的系統(tǒng)，其中所述發(fā)動機(100)用于船 舶或固定應用。
8. 如權利要求1-7所述的系統(tǒng)，其中所述發(fā)動機(100)離岸使 用、現場使用、或在陸上工廠中使用。
9. 如權利要求1-8所述的系統(tǒng)，其中補充油選自重燃料油(HFO )、 船用燃油和殘余燃料油的組。
10. —種減少四沖程筒狀活塞柴油機(100)燃料消耗的方法，所述方法包括以下步驟從四沖程筒狀活塞柴油機(100 )接收發(fā)動機油并在補充系統(tǒng)(102) 中接收補充油(HFO),以及混合發(fā)動機油和補充油，產生引入到發(fā)動機(100)中的混合油 (103 )。
11. 如權利要求10所述的方法，其中所述補充系統(tǒng)包括混合單元 (114),所述混合單元(114)接收補充油和發(fā)動機油并按照預先確定的比率混合補充油和發(fā)動才幾油，產生所述混合油(103)。
12. 如權利要求10-11所述的方法，其中所述補充系統(tǒng)(102)以連 續(xù)、近似連續(xù)或間斷的方式混合發(fā)動才幾油和補充油。
13. 如權利要求10-12所述的方法，其中所述補充系統(tǒng)(102)以 連續(xù)、近似連續(xù)或間斷的方式將混合油(103)引入到發(fā)動機(100)。
14. 如權利要求10-13所述的方法，其中用于混合發(fā)動機油和補充 油的比率取決于油的至少一個測定的實際狀態(tài)，其中響應于油的至少 一個實際狀態(tài)自動地調節(jié)混合的比率。
15. 如權利要求10-14所述的方法，其中所述補充油(HFO)包括 一種或多種添加劑和/或添加物，所述添加劑和/或添加物包括選自以 下組的一種或多種，所述組包括鈣清潔劑、堿金屬清潔劑、堿土金屬 清潔劑、防磨損添加劑、分散劑、摩擦改良劑和抗氧化劑。
16. 如權利要求10-15所述的方法，其中所述發(fā)動機(100)用于 船舶或固定應用。
17. 如權利要求10-16所述的方法，其中所述發(fā)動機(100)離岸 使用、現場使用、或在陸上工廠中使用。
18. 如權利要求10-17所述的方法，其中補充油選自重燃料油 (HFO)、船用燃油和殘余燃料油的組。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于減少四沖程筒狀活塞柴油機燃料消耗的系統(tǒng)(和對應的方法)，該系統(tǒng)包括補充系統(tǒng)(102)，該補充系統(tǒng)被連接以從四沖程筒狀活塞柴油機(100)接收發(fā)動機油并接收補充油(HFO)，其中補充系統(tǒng)(102)構造成混合發(fā)動機油和補充油，產生引入發(fā)動機(100)的混合油(103)。這樣，通過補充發(fā)動機油減慢了發(fā)動機油的典型退化過程，以簡單的方式減少或減慢或甚至避免了與退化過程相關的不利效果。因而該補充系統(tǒng)提供了初始發(fā)動機油的增強的和持續(xù)的性能，使部件磨損和設備壽命周期成本大大減少。而且，因為當發(fā)動機油可用時間長度延長時產生較少的廢油形式的廢物，所以提供了對環(huán)境較友好的系統(tǒng)。因而實現了較大經濟節(jié)省和環(huán)境改善。
文檔編號F01M9/00GK101321933SQ200580052125
公開日2008年12月10日 申請日期2005年11月21日 優(yōu)先權日2005年11月21日
發(fā)明者K-W·達姆, R·萊希 申請人:A.P.穆勒-馬士基有限公司