СПОСОБ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2020 года по МПК F02B29/04 

Область техники

Настоящее описание в целом относится к способам и системам для контроля уровня конденсата двигателя автомобиля в охладителе наддувочного воздуха.

Уровень техники/Раскрытие изобретения

Двигатели внутреннего сгорания с турбонагнетателем и нагнетателем могут быть выполнены с возможностью сжатия окружающего воздуха, поступающего в двигатель, с тем, чтобы увеличить мощность. Так как сжатие воздуха может повысить температуру воздуха, для охлаждения нагреваемого воздуха может применяться охладитель наддувочного воздуха, тем самым увеличивая его плотность и далее повышая потенциальную мощность двигателя. Однако если влажность атмосферного воздуха высокая и/или двигатель оборудован системой рециркуляции отработавших газов (РОГ), на любой внутренней поверхности охладителя наддувочного воздуха, температура которой ниже точки росы сжатого воздуха, может образовываться конденсат (например, капли воды). При таких условиях, как резкое ускорение автомобиля, эти капли воды могут выдуваться из охладителя наддувочного воздуха и попадать в камеры сгорания двигателя, приводя, например, к пропускам воспламенения двигателя, потере крутящего момента и частоты вращения двигателя и неполному сгоранию топлива.

Один из подходов к сокращению объема конденсата, попадающего в камеры сгорания, раскрыт в американской патентной заявке 2008/0190079. В противопоставленной публикации сепаратор жидкости для сбора конденсата находится в жидкостной связи с воздухозаборным каналом после охладителя воздуха. Сепаратор жидкости может быть соединен со сборным резервуаром, оснащенным датчиком уровня жидкости, в котором хранится собранный конденсат. Датчик может сообщать о повышении уровня воды и необходимости опустошения сборного резервуара. Для такой системы может потребоваться сливной клапан, который может в конечном счете заклинить в закрытом или открытом положении, приводя к потере давления наддува и последующей потере мощности двигателя. Для такой системы может такжепотребоваться опустошить сборный резервуар в окружающую среду автомобиля. Однако конденсат может содержать регулируемые выбросы, и опустошение сборного резервуара в окружающую среду автомобиля может быть запрещено.

В одном примере описанные выше вопросы могут решаться при помощи способа, состоящего в регулировании потока осушающего воздуха, направленного на мембрану в охладителе наддувочного воздуха, в ответ на изменение уровня конденсата в охладителе наддувочного воздуха. Таким образом, уровень конденсата в охладителе наддувочного воздуха можно поддерживать путем подачи потока осушающего воздуха на мембрану, выполненную с возможностью выборочного удаления воды. В одном примере поток осушающего воздуха на мембрану можно усилить с целью уменьшения уровня конденсата в охладителе наддувочного воздуха для предотвращения пропуска зажигания в цилиндре двигателя.

Следует понимать, что вышеприведенное краткое описание служит лишь для ознакомления в простой форме с некоторыми концепциями, которые далее будут раскрыты подробно. Это описание не предназначено для обозначения ключевых или существенных отличительных признаков заявленного предмета изобретения, объем которого уникально определен формулой изобретения, приведенной после раздела «Осуществление изобретения». Кроме того, заявленный предмет изобретения не ограничен вариантами осуществления, которые устраняют какие-либо недостатки, указанные выше или в любой другой части настоящего раскрытия.

Краткое описание чертежей

На ФИГ. 1 показан двигатель с охладитель наддувочного воздуха, содержащий мембраны для поддержания уровня конденсата.

На ФИГ. 2 изображен подробный вид охладителя наддувочного воздуха.

На ФИГ. 3А-3D изображены различные устройства подачи воздуха и/или углы, используемые для осушения мембраны, наряду с внутренними и наружными частями мембраны.

На ФИГ. 4 показана блок-схема, демонстрирующая способ управления конденсатом в охладителе наддувочного воздуха.

На ФИГ. 5 изображен график, показывающие моменты времени подачи потока осушающего воздуха для осушения мембраны охладителя наддувочного воздуха.

Осуществление изобретения

На следующих фигурах показаны способ и система для обтекания мембраны, расположенной в охладителе наддувочного воздуха, сжатой газовой смесью. Сжатая газовая смесь может приводить к конденсации воды (парообразной или жидкой) на внутренней части мембраны, а вода может диффундировать из внутренней части мембраны на наружную часть мембраны. Поток осушающего воздуха может быть направлен на наружную часть мембраны для удаления воды из мембраны в атмосферный воздух, окружающий охладитель наддувочного воздуха.

Поток осушающего воздуха может подаваться устройством воздушного потока. Устройство воздушного потока может регулироваться с целью поддержания уровня конденсата в охладителе наддувочного воздуха ниже порогового уровня. В одном примере уровень конденсата в охладителе наддувочного воздуха может уменьшаться в ответ на уменьшение предела стабильности горения двигателя (например, уменьшение вероятности пропуска зажигания в двигателе) путем увеличения расхода осушающего воздуха. Способы и системы для управления уровнем конденсата в охладителе наддувочного воздуха раскрыты ниже.

На ФИГ. 1 показан пример системы двигателя, например, система 10 двигателя в общем виде. Система 10 двигателя может представлять собой дизельный двигатель, или бензиновый двигатель, или двигатель другого типа, в которых могут использоваться различные компоненты в соответствии с настоящим описанием изобретения. В частности, двигатель внутреннего сгорания 10 содержит несколько цилиндров 11. Двигатель 10 управляется электронным контроллером двигателя 12. Двигатель 10 содержит камеру сгорания и стенки цилиндра с поршнем, расположенным между ними и соединенным с коленчатым валом 20. Камера сгорания выполнена с возможностью сообщения с впускным коллектором 22 и выпускным коллектором 24 через соответствующие впускные и выпускные клапаны.

Устройство управления движением заряда (УУДЗ) 80 может располагаться выше по потоку относительно впускного коллектора 22. УУДЗ 80 может ограничивать поток воздуха в один или несколько цилиндров 11 для получения множества требуемых результатов, предусматривая, но не ограничиваясь, регулировку турбулентности и скорости горения. В примере на ФИГ. 1 каждое УУДЗ 80 может содержать пластину клапана с вырезом. Возможны другие конструкции пластины клапана. Обратите внимание, что в целях настоящего описания УУДЗ находится в «закрытом» положении, когда оно полностью активировано, и пластину клапана можно полностью наклонить в соответствующий канал впускного коллектора 190, что приводит к максимальному преграждению потока заряда воздуха. В качестве альтернативы, УУДЗ может находиться в «открытом» положении, когда оно отключено, и пластина клапана может быть полностью повернута и располагаться, по существу, параллельно потоку воздуха (как изображено на ФИГ. 1), тем самым значительно снижая или устраняя преграды потоку заряда воздуха. УУДЗ может главным образом поддерживаться в «открытом» положении и «закрываться» только если требуется создать условия завихрения. Каждое УУДЗ 80 может регулироваться посредством вращающегося вала для вращения пластины клапана с тем, чтобы пластина клапана стала параллельна направлению потока в «открытом» положении.

Впускной коллектор 22 сообщается с блоком дроссельной заслонки 30 посредством дроссельной заслонки 32. В одном варианте осуществления может использоваться дроссель с электронным управлением. В некоторых вариантах осуществления дроссель имеет электронное управление и регулируется для периодического или постоянного поддержания заданного уровня вакуума во впускном коллекторе 22. Хотя блок дроссельной заслонки 30 изображен находящимся после компрессорного устройства 90b, следует понимать, что блок дроссельной заслонки может располагаться до или после компрессора. Выбор может частично зависеть от конкретной системы РОГ или используемых систем. В качестве альтернативы или дополнения блок дроссельной заслонки 30 может располагаться в воздухоприемной трубке до компрессора или в выпускном трубопроводе для повышения давления отработавших газов. Такое решение может оказаться полезным, поскольку помогает привести в действие РОГ, но может оказаться бесполезным, поскольку повышает общую стоимость системы и увеличивает число операций перекачивания в двигателе.

Камера сгорания также показана с присоединенными к ней топливными форсунками 34 для подачи топлива пропорционально ширине импульса впрыска топлива (ИВТ) от контроллера 12. Топливо подается на топливные форсунки 34 посредством принятой топливной системы (не показана), включающей топливный бак, топливный насос, и топливную рампу (не показана). В случае с двигателями непосредственного впрыска, как показано на ФИГ. 1, топливная система высокого давления используется в качестве системы непосредственного впрыска топлива. Однако существует несколько другие топливных систем, которые также могут использоваться, включая, помимо прочего, электронную насос-форсунку, электронную насос-форсунку с гидроприводом и пр. В качестве дополнения или альтернативы топливо может впрыскиваться во впускные отверстия цилиндров.

В изображенном варианте осуществления контроллер 12 представляет собой традиционный микрокомпьютер и включает в себя микропроцессорное устройство 40, входные/выходные порты 42, электронную память 44, которая может представлять собой электронно-программируемую память в данном конкретном примере, оперативное запоминающее устройство 46, энергонезависимое запоминающее устройство 48 и традиционную шину данных.

Контроллер 12 может быть выполнен с возможностью принимать разнообразные сигналы от связанных с двигателем 10 датчиков, которые могут включать в себя, помимо прочего: показания массового расхода воздуха (МРВ) от датчика 50 массового расхода воздуха; показания температуры хладагента двигателя (ТХД) от датчика 52 температуры; давление в коллекторе (ДВК) от датчика 56 давления в коллекторе, соединенного с впускным коллектором 22; измерение положения дросселя (ПД) от датчика положения дросселя (не показан), соединенного с пластиной дросселя 32; и сигнал профиля зажигания (ПЗ) от датчика 60 на эффекте Холла, соединенного с коленчатым валом 20, показывающим частоту вращения двигателя. В некоторых примерах, контроллер 12 может регулировать один или несколько клапанов РОГ высокого давления 72, клапанов РОГ низкого давления 155, дросселей 21, клапанов рециркуляции компрессора 27 и/или регуляторов давления наддува 26, чтобы получить требуемое процентное отношение разбавления РОГ приточного воздуха.

Двигатель 10 может содержать систему рециркуляции отработавших газов (РОГ), которая помогает уменьшить выбросы оксидов азота и другие выбросы. Например, двигатель 10 может содержать систему РОГ высокого давления, в которой отработавшие газы подаются на впускной коллектор 22 по каналу 70 РОГ высокого давления, сообщающемуся с выпускным коллектором 24 в точке до газовой турбины 90а компрессионного устройства 90, и сообщающемуся с впускным коллектором 22 в точке после впускного коллектора 90b компрессионного устройства 90. Клапан РОГ высокого давления в сборе 72 может располагаться в канале 70 РОГ высокого давления. Отработавшие газы могут затем двигаться от выпускного коллектора 24 сначала через канал 70 РОГ высокого давления, а затем во впускной коллектор 22. Объем РОГ во впускном канале 190, до блока дроссельной заслонки 30 и после охладителя наддувочного воздуха 120 может меняться контроллером 12 при помощи клапана РОГ, например, клапана РОГ высокого давления 72. Охладитель РОГ (не показан) может входить в состав трубки РОГ высокого давления 70 для охлаждения отработавших газов после рециркуляции до попадания во впускной коллектор. Охлаждение может выполняться с использованием хладагента двигателя, но также можно использовать теплообменник «воздух - отработавшие газы».

На ФИГ. 1 также показана система РОГ низкого давления, в которой поток РОГ направляют из точки после турбины турбонагнетателя в точку до компрессора турбонагнетателя через канал РОГ низкого давления 157. Клапан РОГ низкого давления 155 может регулировать объем РОГ, подаваемый во впускной канал 190. В некоторых вариантах осуществления двигатель может включать в себя систему РОГ высокого и низкого давления, как показано на ФИГ. 1. В других вариантах осуществления двигатель может включать в себя либо систему РОГ низкого давления, либо систему РОГ высокого давления. После включения система РОГ может увеличивать образование конденсата, поскольку она увеличивает концентрацию водяного пара в наддувочном воздухе, в особенности, когда наддувочный воздух охлаждается охладителем наддувочного воздуха, согласно более подробному описанию ниже.

Кроме того, педаль привода 94 показана вместе с ногой водителя 95. Датчик положения педали (ДПП) 96 измеряет угловое положение педали, нажатой водителем. Кроме того, двигатель 10 может также включать в себя датчики соотношения «воздух-топливо» (не показаны). Например, может использоваться либо датчик ДКОГ с 2 состояниями, либо линейный датчик УДКОГ. Любой из них может находиться в выпускном коллекторе 24 или после компрессионного устройства 90.

Компрессионное устройство 90 может представлять собой турбонагнетатель или любое другое подобное устройство. Изображенное компрессионное устройство 90 может включать в себя турбину 90а, соединенную с выпускным коллектором 24, и компрессор 90b, соединенный с впускным коллектором 22 посредством промежуточного охладителя 120, который может представлять собой воздухо-воздушный теплообменник, но также может иметь водяное охлаждение. Турбина 90а обычно соединена с компрессором 90b посредством приводного вала 92. Скорость турбины 90а может регулироваться регулятором давления наддува 26. Может использоваться последовательное расположение турбонагнетателей, одинарный ТИГ, сдвоенные ТИГ, или любое другое расположение турбонагнетателей, куда могут входить охладители внутри системы компрессионного устройства, например, между двумя стадиями компрессии.

Впускной канал 190 может содержать впускной регулировочный клапан 21. Кроме того, впускной канал 190 может включать в себя перепускной или рециркуляционный клапан компрессора (РРК) 27, выполненный с возможностью направлять впускной воздух вокруг компрессора 90b. Например, регулятор 26 давления наддува и/или РКК 27 могут управляться при помощи контроллера 12 и открываться, если потребуется снизить давление наддува, например. Например, в ответ на помпаж компрессора или потенциальное событие помпажа компрессора, контроллер 12 может открыть РКК 27 для того, чтобы снизить давление на выпуске компрессора 90b. Это может снизить риск возникновения или остановить помпаж компрессора. В качестве дополнения или альтернативы РКК 27 и/или регулятор давления наддува 26 могут открываться для уменьшения давления в охладителе наддувочного воздуха и последующего уменьшения образования конденсата в охладителе наддувочного воздуха. Влияние давления на конденсацию будет подробно обсуждаться ниже.

Кроме того, впускной канал 190 может содержать охладитель наддувочного воздуха 120 (например, промежуточный охладитель), соединенный с возможностью гидравлического сообщения с компрессором 90b и двигателем 10. Компрессор может находиться выше по потоку относительно охладителя наддувочного воздуха для подачи сжатой газовой смеси в охладитель наддувочного воздуха. Охладитель наддувочного воздуха может использоваться для уменьшения температуры сжатой газовой смеси, прошедшей турбонагнетание или наддув. Охладитель 120 наддувочного воздуха может представлять собой охладитель типа «воздух-воздух» или «жидкость-воздух».

Согласно описанию выше, конденсат может скапливаться в охладителе наддувочного воздуха и попадать в двигатель, в котором он может вызывать нестабильное горение. Согласно подробному описанию ниже, охладитель наддувочного воздуха может содержать мембрану 100 для выборочного перемещения водяного пара и/или конденсата из охладителя наддувочного воздуха наружу охладителя наддувочного воздуха, не позволяя наддувочному воздуху вытекать из охладителя наддувочного воздуха.

Мембрана 100 может использоваться для управления уровнями конденсата в охладителе наддувочного воздуха посредством капиллярных пор различного диаметра. Мембрана может содержать внутреннюю часть и наружную часть, в которых внутренняя часть содержит меньшие капиллярные поры, взаимодействующие со сжатой газовой смесью, а наружная часть содержит большие капиллярные поры, взаимодействующие с потоком осушающего воздуха и внутренней частью. Мембрана 100 может иметь относительно высокую водопроницаемость и не реагировать на такие вещества, как кислоты и твердые частицы, согласно описанию в патенте США №8511072. Мембрана 100 может изготавливаться из нержавеющей стали, глинозема или иного стойкого к коррозии материала.

Сушка мембраны 100 может производиться при помощи потока осушающего воздуха, показанного входящим потоком 122 и выходящим потоком 124. В результате, поток осушающего воздуха может осушать наружную часть мембраны 100 за счет испарения. Осушающий воздух может подаваться в охладитель наддувочного воздуха посредством устройства перемещения воздуха в некоторых примерах. Устройство перемещения воздуха может содержать один или несколько вентиляторов, воздушный насос и воздушный канал, расположенные так, чтобы направлять набегающий воздух на наружную часть мембраны. В некоторых вариантах осуществления воздушный канал может содержать клапан регулировки расхода. В качестве дополнения или альтернативы вентилятор и воздушный канал могут присутствовать вместе одновременно, в этом случае они могут работать одновременно или последовательно.

В качестве дополнения или альтернативы мембрана 100 может располагаться в контуре РОГ низкого давления, в трубопроводе до охладителя наддувочного воздуха, во впускном резервуаре охладителя наддувочного воздуха и/или другом подходящем месте. В некоторых примерах мембрана может располагаться в охладителе наддувочного воздуха, заменяя один или несколько ребристых охлаждающих трубок теплообменника, находящихся внутри охладителя наддувочного воздуха.

Таким образом, система на ФИГ. 1 показывает охладитель наддувочного воздуха, выполненный с возможностью охлаждать сжатую газовую смесь в охладителе наддувочного воздуха. Охладитель наддувочного воздуха содержит мембрану, которую обтекает сжатая газовая смесь, оставляя водяной пар на внутренней поверхности мембраны. Поток осушающего воздуха обтекает наружную поверхность мембраны и испаряет воду с мембраны, не смешиваясь со сжатой газовой смесью.

На ФИГ. 2 показана система 200, демонстрирующая охладитель наддувочного воздуха, содержащий одну или несколько мембран, таких как мембрана 100, для управления образованием конденсата. Охладитель наддувочного воздуха 120 может использоваться для охлаждения сжатого газа, текущего после компрессора (например, компрессора 90b). Конденсат может образовываться в охладителе наддувочного воздуха 120, если точка росы внутри охладителя 120 ниже точки росы сжатой газовой смеси. Мембрана 100 может использоваться для отделения воды от сжатой газовой смеси, не позволяя сжатому газу выходить через мембрану.

Сжатая газовая смесь 210 (например, из одного или нескольких газов O2, CO2, N2, РОГ и пр.), представленная пунктирными линиями по мере ее протекания через охладитель наддувочного воздуха, может проходить через канал 212 потока газовой смеси (который может представлять собой впускной канал 190 на ФИГ. 1 в одном примере). Канал потока газовой смеси направляет поток во впускной резервуар 214 охладителя наддувочного воздуха, в котором сжатая газовая смесь способна распространятся по всей длине впускного резервуара охладителя наддувочного воздуха, которая может равняться длине охладителя наддувочного воздуха 120. Согласно иллюстрации, канал потока газовой смеси может разделяться на несколько каналов в охладителе наддувочного воздуха 120. Одна или несколько мембран (например, мембрана 100) могут располагаться внутри охладителя наддувочного воздуха для отбора жидкости (например, воды) из сжатой газовой смеси. В одном примере несколько мембран могут располагаться вдоль канала потока газовой смеси 212. В другом примере, показанном на ФИГ. 2, одна или несколько охлаждающих трубок 215 охладителя наддувочного воздуха могут быть выполнены из мембраны 100. В дополнительном примере мембрана может располагаться во впускном резервуаре охладителя наддувочного воздуха или другом подходящем месте.

Сжатая газовая смесь протекает через охладитель наддувочного воздуха 120 и обтекает мембраны 100. Внутренняя часть мембраны 100 поглощает воду из сжатой газовой смеси, не поглощая сжатую газовую смесь, а наружная часть мембраны 100 удаляет воду наружу, что может быть ускорено потоком осушающего воздуха, подаваемого устройством перемещения воздуха 220. Вода диффундирует из внутренней части мембраны в наружную часть мембраны. Поток осушающего воздуха и сжатая газовая смесь не смешиваются, поскольку мембрана 100 удерживает атмосферный воздух вне охладителя наддувочного воздуха, а сжатая газовая смесь внутри охладителя наддувочного воздуха по отдельности. Устройство перемещения воздуха 220 направляет осушающий воздух по направлению к охладителю наддувочного воздуха. Осушающий воздух удаляет воду с наружной поверхности мембраны 100, не смешиваясь со сжатой газовой смесью.

Диффузия воды из наружной части мембраны в осушающий воздух может основываться на двух механизмах. Один механизм - это диффузия воды из области высокой концентрации (например, насыщенная мембрана) в область низкой концентрации (например, поток осушающего воздуха). Поскольку мембрана становится все более насыщенной водой, повышается вероятность перехода воды в осушающий воздух. Второй механизм основан на давлении. Давление внутри охладителя наддувочного воздуха относительно высокое, и поэтому оно обычно превышает давление потока осушающего воздуха. Следовательно, вода высокого давления в мембране может иметь большую кинетическую энергии для диффузии в поток осушающего воздуха низкого давления. Сжатая газовая смесь высокого давления не протекает через мембрану в поток осушающего воздуха низкого давления из-за структуры мембраны, которая подробно описана ниже.

Сухая сжатая газовая смесь может выходить через выпускной резервуар 216, попадать в канал потока газовой смеси 212 и втекать в воздухозаборник двигателя 22 (не показан). Более сухая сжатая газовая смесь содержит меньше воды, чем сжатая газовая смесь на входе в охладитель наддувочного воздуха, в частности, когда поток осушающего воздуха направлен к мембранам охладителя наддувочного воздуха. На ФИГ. 2 показана иллюстрация охладителя наддувочного воздуха, содержащего мембрану, которая может регулировать уровни конденсата в охладителе наддувочного воздуха согласно рабочим параметрам двигателя. На ФИГ. 3А-D дополнительно показана структура мембраны вместе с источником, расположением и механизмом действия потока осушающего воздуха.

На ФИГ. 3А-D показаны различные устройства перемещения воздуха или места воздушных каналов, которые подают поток осушающего воздуха в охладитель наддувочного воздуха. На ФИГ. 3D дополнительно показано строение мембраны. Как упоминалось выше, может существовать альтернативный вариант осуществления, в котором поток осушающего воздуха может подаваться как устройством перемещения воздуха, так и воздушным каналом. Кроме того, могут существовать варианты осуществления, в которых поток осушающего воздуха может подаваться только устройством перемещения воздуха или воздушным каналом.

На ФИГ. 3А и 3В показаны соответствующие системы 300а и 300b. Системы 300а и 300b изображают устройство перемещения воздуха 305 (например, вентилятор или воздушный насос), установленные так, чтобы направлять поток осушающего воздуха параллельно и под углом к мембране, соответственно. Мембрана может располагаться в охладителе наддувочного воздуха (например, охладителе наддувочного воздуха 120) или в другом подходящем месте. На ФИГ. 3С показана система 300с, иллюстрирующая воздушный канал 310, направляющий осушающий воздух через колено 320. Поток осушающего воздуха через воздушный канал может обеспечиваться атмосферным воздухом (например, набегающий воздух). В качестве дополнения или альтернативы воздушный канал может содержать регулировочный клапан для управления потоком осушающего воздуха в охладитель наддувочного воздуха. Как упоминалось выше, устройство перемещения воздуха 305 может иметь электрический привод. Кроме того, устройство перемещения воздуха может быть выполнено с возможностью регулировать угол, под которым поток осушающего воздуха ударяется о мембрану, например, путем регулировки угла лопаток вентилятора. Мембрана 100 забирает воду из сжатой газовой смеси, пока она течет через канал потока газовой смеси 212. Поскольку поток осушающего воздуха обдувает мембрану, молекулы воды, представленные относительно большими кругами 320, диффундируют из мембраны в канале потока газовой смеси 212 в поток осушающего воздуха.

На ФИГ. 3D подробно показано строение мембраны 100. Стрелки изображают поток воды через мембрану и в поток осушающего воздуха (не показан). В результате сжатая газовая смесь может находиться слева от мембраны, а поток осушающего воздуха может находиться справа от мембраны в отношении ФИГ. 3D. Когда сжатая газовая смесь течет через канал потока газовой смеси, вода поглощается меньшими капиллярными порами 350 мембраны 100. Меньшие капиллярные поры 350 мембраны предотвращают течение сжатой газовой смеси через мембрану. Вода, захваченная мембраной, движется по направлению к большим капиллярным порам 360 на наружной поверхности мембраны. Меньшие капиллярные поры 350 могут иметь диаметр от 3 нм до 10 нм, а большие капиллярные поры 360 могут иметь диаметр от 11 нм до 100 нм. В качестве дополнения или альтернативы большие капиллярные поры 360 могут иметь диаметр от 3 нм до 10 нм, однако большие капиллярные поры 360 продолжают иметь больший диаметр по сравнению с меньшими капиллярными порами 350. Когда поток осушающего воздуха обтекает мембрану, наружная поверхность мембраны высушивается, тем самым позволяя воде двигаться от внутренней поверхности к наружной поверхности. Такое действие позволяет внутренней поверхности мембраны дополнительно поглощать воду из сжатой газовой смеси. Поток осушающего воздуха не обязательно должен быть направлен в ту же сторону, что и вода в мембране, но вместо этого может двигаться в направлении, перпендикулярном или противоположном направлению движения воды в мембране, или в направлении, которое сочетает в себе эти два направления (например, под углом). В качестве дополнения или альтернативы мембрана может содержать материал, способный выборочно поглощать воду и предотвращать протекание газа через материал. Вода диффундирует через материал на наружную поверхность (например, сухую сторону) и испаряется при взаимодействии с потоком осушающего воздуха.

Таким образом, раскрытая выше мембрана по отношению к ФИГ. 1-3D обеспечивает механизм управления уровнями конденсата в компоненте двигателя, например, в охладителе наддувочного воздуха. В некоторых примерах конденсат в охладителе наддувочного воздуха может управляться согласно пределу устойчивости горения двигателя, соединенный с возможностью гидравлического сообщения с охладителем наддувочного воздуха. Предел устойчивости горения может представлять собой уровень водяного пара и/или конденсата в наддувочном воздухе, подаваемом в цилиндры, который двигатель может выдержать без снижения эффективности горения. Предел устойчивости горения может быть превышен, если уровень конденсата в охладителе наддувочного воздуха больше, чем пороговый уровень конденсата, и конденсат попадает в двигатель, в котором он чрезмерно разбавляет горючую смесь в цилиндрах. На ФИГ. 4 описывается способ управления уровнем конденсата в охладителе наддувочного воздуха на основе предела устойчивости горения.

ФИГ. 4 представляет собой блок-схему, на которой показан примерный способ 400 управления уровнем конденсата в охладителе наддувочного воздуха. В отдельных случаях способ может содержать регулировку потока осушающего воздуха на мембрану охладителя наддувочного воздуха с целью поддержания уровня конденсата согласно пределу устойчивости горения.

Способ 400 будет раскрыт в данной заявке со ссылками на системы и компоненты, изображенные на ФИГ. 1-2, в частности, охладитель наддувочного воздуха 120, мембраны 100, двигатель 10, устройство перемещения воздуха 220 и компрессор 90b. Способ 400 может быть осуществлен посредством контроллера (например, контроллера 12) в соответствии с данными, хранящимися на машиночитаемых носителях. Следует понимать, что способ 400 может быть применен для других систем с другой конфигурацией в пределах объема данного раскрытия.

Способ 400 может начинаться на шаге 402, где могут оцениваться и/или измеряться условия работы двигателя. Рабочие условия двигателя могут содержать, помимо прочего, частоту вращения двигателя, нагрузку на двигатель, температуру двигателя, температуру и массовый расход РОГ, потребность в разбавлении, температуру и влажность поступающего воздуха, температуру охладителя наддувочного воздуха и заданное отношение «воздух/топливо». Потребность в разбавлении может быть основана на текущих рабочих параметрах двигателя (например, частота вращения и/или нагрузка двигателя). Потребность в разбавлении может дополнительно или качестве альтернативы определяться на основе различных факторов, таких как, но не ограничиваясь, образование оксидов азота (OA), температура двигателя и воздушно-топливное отношение. Требуемое разбавление в двигателе может также определяться оптимальной экономией топлива для двигателя.

На шаге 404 уровень конденсата в охладителе наддувочного воздуха может оцениваться на основании влажности воздуха, температуры воздуха, расхода РОГ, температуры РОГ, отношения «воздух/топливо» и/или давления в охладителе наддувочного воздуха. Конденсат может образовываться в охладителе наддувочного воздуха, когда температура охладителя наддувочного воздуха находится ниже температуры точки росы газовой смеси, протекающей через охладитель наддувочного воздуха. Физические характеристики, влияющие на точку росы газовой смеси, могут быть представлены такими характеристиками как влажность, расход и содержание водяного пара в РОГ, а также давление газовой смеси. По мере увеличения общей концентрации водяного пара и/или давления точка росы газовой смеси увеличивается, тем самым увеличивая вероятность образования конденсата в охладителе наддувочного воздуха. Определение влажности воздуха может предусматривать определение влажности воздуха на основе сигналов от датчика влажности, находящегося до охладителя наддувочного воздуха во впускном канале для воздуха (например, впускной канал 190). Подобным образом, определение содержания водяного пара в РОГ может предусматривать определение содержания водяного пара в РОГ на основе сигналов, определяющих расход РОГ и воздушно-топливное отношение двигателя.

На шаге 406 способ 400 предполагает определение того, превышает ли оценочный образующийся конденсат в охладителе наддувочного воздуха пороговый уровень конденсата. Пороговый уровень конденсата может быть основан на пределе устойчивости горения. Как описано выше, предел устойчивости горения показывает, какую степень разбавления (например, водяной пар и/или конденсат) может выдержать двигатель перед детонацией, пропуском зажигания или другими признаками неустойчивого горения. Предел устойчивости горения может быть основан на текущих рабочих параметрах, таких как частота вращения и нагрузка двигателя, расход РОГ и момент зажигания. Кроме того, предел устойчивости горения может быть основа на одной или нескольких возможностях ухудшенного горения и/или пропуска зажигания для текущих рабочих условий. Пороговый оценочный уровень конденсата может быть взаимосвязан с пределом устойчивости горения, поскольку объем конденсата, который может выдержать двигатель, увеличивается по мере увеличения предела устойчивости горения. Если оценочный уровень конденсата выше порогового уровня конденсата, происходит переход на шаг 408 способа 400 для поддержания текущих рабочих параметров двигателя. Выполнение способа может быть завершено.

В некоторых вариантах осуществления пороговый уровень конденсата может регулироваться пропорционально пределу устойчивости горения, причем по мере увеличения предела устойчивости горения увеличивается пороговый уровень конденсата. Предел устойчивости горения может меняться в зависимости от удовлетворения потребности двигателя в разбавлении. По мере все большего удовлетворения потребности двигателя в разбавлении предел устойчивости горения может уменьшаться.

Возвращаясь к шагу 406, если определено, что оценочное образование конденсата в охладителе наддувочного воздуха превышает пороговый уровень конденсата, то происходит переход к шагу 410 способа для активации или регулировки устройства перемещения воздуха. Как описано выше, устройство перемещения воздуха может содержать вентилятор и/или воздушный насос. Когда оценочное образование конденсата в охладителе наддувочного воздуха превышает порог, вентилятор или воздушный насос могут быть активированы, чтобы направить поток осушающего воздуха на одну или несколько мембран охладителя наддувочного воздуха. В некоторых примерах, если вентилятор или воздушный насос уже активированы, вентилятор или воздушный насос могут регулироваться на основе оценочного образования конденсата. Регулировка устройства перемещения воздуха может быть основана на модели или измерении. Модель может предусматривать усиление потока осушающего воздуха из устройства перемещения воздуха до максимума на заранее заданный промежуток времени (например, установка вентилятора на 2000 об/мин на 5 минут). Измерение может предполагать регулировку потока осушающего воздуха из устройства перемещения воздуха и длительности работы на основе оценочного уровня конденсата в охладителе наддувочного воздуха, в котором по мере увеличения оценочного уровня конденсата в охладителе наддувочного воздуха также увеличиваются поток осушающего воздуха из устройства перемещения воздуха и длительность работы. При запуске и/или регулировке устройства перемещения воздуха происходит переход к шагу 412 способа 400, чтобы определить, превышает ли второй оценочный уровень конденсата пороговый уровень конденсата.

Второй оценочный уровень конденсата может оцениваться подобно примерам, описанным выше. В качестве дополнения или альтернативы, второй оценочный уровень конденсата может отвечать за регулировку в потоке осушающего воздуха со стороны запущенного/отрегулированного устройства перемещения воздуха. Объем осушения между потоком осушающего воздуха и мембранами может измеряться по массе со временем (например, кг/ч). Скорость осушения может быть основана на потоке осушающего воздуха, подаваемом устройством перемещения воздуха, и уровне конденсата в охладителе наддувочного воздуха. Поэтому второй оценочный уровень конденсата может равняться разнице между оценочным конденсатом, образующимся в охладителе наддувочного воздуха, и скоростью осушения между потоком осушающего воздуха и мембранами. Например, если оценочный конденсат, образующийся в охладителе наддувочного воздуха, составляет 2 кг/ч, а скорость осушения потоком осушающего воздуха и мембраной составляет 1,8 кг/ч, то второй оценочный уровень конденсата составляет 0,2 кг/ч.

Если второй оценочный уровень конденсата не превышает пороговый уровень конденсата, то происходит переход к шагу 414 способа для поддержания или отключения/регулировки устройства перемещения воздуха. Поддержание устройства перемещения воздуха может быть основано на скорости осушения между потоком осушающего воздуха и мембранами, являющейся требуемой скоростью осушения, причем требуемая скорость осушения может обеспечивать достаточное осушение для уменьшения уровня конденсата в охладителе наддувочного воздуха ниже порогового уровня конденсата. Устройство перемещения воздуха может отключаться в зависимости от уровня конденсата в охладителе наддувочного воздуха, который оказывается ниже нижнего порогового уровня конденсата (например, ниже порогового уровня конденсата), при этом в некоторых примерах оценочный конденсат может отсутствовать.

Возвращаясь к шагу 412, если второй оценочный уровень конденсата превышает пороговый уровень конденсата, то может произойти переход к шагу 416 способа для регулировки рабочих параметров двигателя, в котором регулировка может предусматривать опережение впускного распределительного вала, ускорение движения заряда, регулировку искры или отключение/уменьшение РОГ. Контроллер может определять, что максимальная скорость осушения между потоком осушающего воздуха и мембранами недостаточна для уменьшения уровня конденсата в охладителе наддувочного воздуха ниже порогового уровня конденсата. Другими словами, скорость образования нового конденсата слишком высока, и при максимальной скорости осушения не удается уменьшить уровень конденсата ниже порогового уровня конденсата. В результате контроллер может регулировать рабочие параметры двигателя, выполняя одну или несколько из следующих операций: опережение впускного распределительного вала, увеличение движения заряда, регулировка искры и сокращение или отключение РОГ (например, клапаны РОГ перемещаются в частично или полностью закрытое положение). РОГ и водяной пар сильно влияют на скорость распространения пламени и детонацию. Повышенное содержание воды в горючей смеси уменьшает скорость распространения пламени и склонность к детонации. В результате контроллер может опережать впускной распределительный вал, увеличивать движение заряда и/или регулировать искру в ожидании сдувания конденсата в двигатель для предотвращения детонации и пропуска зажигания. В качестве примера, момент зажигания может опережаться пропорционально объему конденсата, причем по мере увеличения объема конденсата момент зажигания опережается все сильнее. Кроме того, контроллер может отключить или уменьшить РОГ, чтобы уменьшить образование конденсата в охладителе наддувочного воздуха и/или уменьшить разбавление наддувочного воздуха. В качестве дополнения или альтернативы опережение впускного распределительного вала, увеличения движения заряда, регулировка искры и отключение или уменьшение РОГ могут выполняться одновременно. Кроме того, регулировки двигателя могут предусматривать добавление операций повторного зажигания в системе зажигания для уменьшения вероятности пропуска зажигания. Выполнение способа может быть завершено.

Способ, описанный выше в отношении ФИГ. 4, представляет собой способ выборочного направления потока осушающего воздуха на мембраны охладителя наддувочного воздуха. Направление потока осушающего воздуха на мембраны охладителя наддувочного воздуха осуществляет запуск/регулировку устройства перемещения воздуха. Устройство перемещения воздуха может активировано/отрегулировано в зависимости от уровня конденсата в охладителе наддувочного воздуха. Если оценочный уровень конденсата в охладителе наддувочного воздуха превышает пороговый уровень конденсата, то поток осушающего воздуха, подаваемый из устройства перемещения воздуха, может быть увеличен.

Способ также предусматривает регулировку рабочих параметров двигателя, когда максимальная скорость осушения между потоком осушающего воздуха и мембранами не уменьшает уровень конденсата в охладителе наддувочного воздуха ниже порогового уровня конденсата. Регулировка может предусматривать опережение впускного распределительного вала, увеличение движения заряда, регулировку искры, уменьшение/отключение РОГ или их комбинацию.

Теперь, переходя к ФИГ. 5, на графике 500 показано множество условий двигателя и их влияние друг на друга по мере изменения рабочих условий двигателя. На оси х показано время, а на оси у показано соответствующее измеряемое состояние двигателя. Например, кривая 502 представляет собой конденсат охладителя наддувочного воздуха, прямые 504 и 506 представляют собой пороговый уровень конденсата и нижний пороговый уровень конденсата, соответственно, кривая 508 представляет собой поток осушающего воздуха, кривая 510 представляет собой расход РОГ, а кривая 512 представляет собой движение заряда.

График 500 будет раскрыт в данной заявке со ссылками на системы и компоненты, изображенные на ФИГ. 1, в частности, мембрана 100, охладитель наддувочного воздуха 120 и двигатель 10. График 500 может быть измерен посредством контроллера (например, контроллера 12) в соответствии с данными, хранящимися на машиночитаемых носителях.

До момента времени Т1 объем конденсата охладителя наддувочного воздуха растет по мере увеличения расход РОГ, что показано кривыми 502 и 510, соответственно. Устройство управления движением заряда находится в заданном положении для рабочих условий, например, максимальное раскрытие для наименьшего перекачивания, и поток осушающего воздуха остается перекрыт, как показано на кривых 512 и 508, соответственно. В момент времени Т1 уровень конденсата в охладителе наддувочного воздуха превышает пороговый уровень конденсата. Соответственно, может быть активировано устройство перемещения воздуха (например, вентилятор), а поток осушающего воздуха может быть направлен к мембранам охладителя наддувочного воздуха. Устройство управления движением заряда остается открытым, а расход РОГ продолжает увеличиваться.

После момента времени Т1 и до момента времени Т2 поток осушающего воздуха остается относительно высоким и может уменьшать уровень конденсата охладителя наддувочного воздуха до значения ниже порогового уровня конденсата, несмотря на увеличение расхода РОГ. Когда поток осушающего воздуха начинает ослабевать, уровень конденсата приближается к нижнему пороговому уровню конденсата, а поток осушающего воздуха ослабевает (например, уменьшается скорость вентилятора). Нижний пороговый уровень конденсата может представлять собой объем конденсата, который может выдержать двигатель при текущих рабочих условиях, не приводя к неустойчивости горения, и при этом контроллер может выдавать сигнал на отключение или регулировку потока осушающего воздуха по достижении нижнего порогового уровня конденсата. Расход РОГ продолжает колебаться. Устройство управления движением заряда остается открытым, поскольку устройство перемещения воздуха уменьшает уровень конденсата охладителя наддувочного воздуха до уровня ниже порогового уровня конденсата независимо от регулировки рабочих параметров двигателя.

В момент времени Т2 устройство перемещения воздуха отключается. В некоторых примерах устройство перемещения воздуха может поддерживаться или регулироваться согласно описанию выше. Уровень конденсата охладителя наддувочного воздуха уменьшился ниже нижнего порогового уровня конденсата. Расход РОГ начинает увеличиваться. Расход РОГ может начать увеличиваться за счет увеличения нагрузки на двигатель. Устройство управления движением заряда остается открытым. После момента времени Т2 и до момента времени Т3 уровень конденсата охладителя наддувочного воздуха увеличивается, вероятно, за счет увеличения расхода РОГ. Момент зажигания остается открытым, а поток осушающего воздуха перекрывается.

В момент времени Т3 уровень конденсата охладителя наддувочного воздуха превышает пороговый уровень конденсата, и в результате устройство перемещения воздуха подает поток осушающего воздуха. После момента времени Т3 и до момента времени Т4 устройство управления движением заряда может быть активировано (например, устройство управления движением заряда 80 закрывается) в ответ на то, что скорость осушения между максимальным потоком осушающего воздуха и мембранами не позволяет снизить уровень конденсата ниже нижнего порогового уровня конденсата. К тому же, расход РОГ уменьшается, чтобы снизить скорость образования конденсата в охладителе наддувочного воздуха и позволить мембранам высохнуть. Период времени, в течение которого устройство управления движением заряда активно, может равняться периоду времени, в течение которого уровень конденсата охладителя наддувочного воздуха остается выше порогового уровня конденсата, причем устройство управления движением заряда возвращается в открытое положение одновременно с падением уровня конденсата охладителя наддувочного воздуха ниже порогового уровня конденсата.

В момент времени Т4 уровень конденсата охладителя наддувочного воздуха достигает нижнего порогового уровня конденсата, и в результате устройство перемещения воздуха отключается. Устройство управления движением заряда остается открытым, а расход РОГ остается постоянным. После момента Т4 уровень конденсата охладителя наддувочного воздуха повышается за счет деактивации устройства перемещения воздуха. Расход РОГ постоянный, а устройство управления движением заряда открыто.

На ФИГ. 5 приведена иллюстрация способа, раскрытого выше по отношению к ФИГ. 4. Таким образом, мембрана, установленная в охладителе наддувочного воздуха, соединенная с устройством перемещения воздуха, может управлять уровнем конденсата в охладителе наддувочного воздуха. Поток осушающего воздуха, подаваемый устройством перемещения воздуха, может регулироваться на основании предела устойчивости горения двигателя. При этом уровень конденсата может поддерживаться с целью избежать ухудшения горения и/или пропуска зажигания в двигателе. Один или несколько рабочих параметров двигателя могут поддерживаться в течение промежутка времени, пока устройство перемещения воздуха способно поддерживать уровень конденсата охладителя наддувочного воздуха ниже порогового уровня конденсата. В качестве дополнения или альтернативы рабочие параметры двигателя могут регулироваться в ответ на неспособность устройства перемещения воздуха поддерживать уровень конденсата охладителя наддувочного воздуха ниже порогового уровня конденсата. Регулировки могут предусматривать опережение впускного распределительного вала, увеличение движения заряда, регулировку искры и уменьшение или отключение расхода РОГ. В некоторых примерах регулировка может выполняться одновременно (как показано) или отдельно (не показано).

Технический эффект от установления мембраны в охладитель наддувочного воздуха заключается в обеспечении для двигателя лучшего управления уровнями конденсата во впускной системе. Мембраны в охладителе наддувочного воздуха могут использоваться для поддержания уровня конденсата в охладителе наддувочного воздуха в соответствии с пределом устойчивости горения.

В одном варианте осуществления, способ для двигателя состоит в регулировании потока осушающего воздуха, направленного на мембрану в охладителе наддувочного воздуха, в ответ на изменение уровня конденсата в охладителе наддувочного воздуха. В качестве дополнения или альтернативы порог основан на пределе устойчивости горения двигателя. В качестве дополнения или альтернативы, способ может дополнительно предусматривать регулировку порога, основанную на пределе устойчивости горения, в котором регулировка предполагает уменьшение порога по мере удовлетворения потребности двигателя в разбавлении. В качестве дополнения или альтернативы, способ может предусматривать увеличение потока осушающего воздуха в ответ на то, что уровень конденсата превышает пороговый уровень конденсата, уменьшение потока осушающего воздуха в ответ на то, что уровень конденсата опускается ниже порогового уровня конденсата.

В качестве дополнения или альтернативы, способ может дополнительно предусматривать охлаждение сжатой газовой смеси в охладителе наддувочного воздуха, сжатая газовая смесь обтекает мембрану и оставляет водяной пар на внутренней поверхности мембраны, причем поток осушающего воздуха обтекает наружную поверхность мембраны и испаряет воду с мембраны, не смешиваясь со сжатой газовой смесью. В качестве дополнения или альтернативы регулировка предполагает увеличение потока осушающего воздуха в ответ на уменьшение предела устойчивости горения.

Вариант осуществления системы содержит охладитель наддувочного воздуха выше по потоку относительно двигателя и мембрану, отделяющую канал наддувочного воздуха от внешней части охладителя наддувочного воздуха, несколько меньших капиллярных пор, проходящих через внутреннюю часть мембраны при жидкостном сообщении с каналом наддувочного воздуха, и несколько больших капиллярных пор, проходящих через наружную часть мембраны при жидкостном сообщении с наружной частью охладителя наддувочного воздуха. В качестве дополнения или альтернативы система может содержать компрессор выше по потоку относительно охладителя наддувочного воздуха для подачи сжатой газовой смеси в канал наддувочного воздуха, и устройство перемещения воздуха, подающее поток осушающего воздуха на наружную часть мембраны. Устройство перемещения воздуха может содержать один или несколько вентиляторов, воздушный насос и воздушный канал, расположенные так, чтобы направлять набегающий воздух на наружную часть мембраны. В качестве дополнения или альтернативы система может содержать впускной канал, соединяющий по текучей среде компрессор, охладитель наддувочного воздуха и двигатель. Система может дополнительно содержать контроллер с машиночитаемыми инструкциями для регулировки устройства перемещения воздуха в ответ на требуемую скорость осушения мембраны.

В качестве дополнения или альтернативы система может дополнительно содержать механизм, по которому внутренняя часть мембраны поглощает воду из сжатой газовой смеси без поглощения газа из сжатой газовой смеси, вода диффундирует из внутренней части на наружную часть мембраны, а поток осушающего воздуха испаряет воду с наружной части мембраны, не смешиваясь со сжатой газовой смесью. Несколько меньших капиллярных пор могут иметь диаметр от 3 нм до 10 нм, а большие капиллярные поры могут иметь диаметр от 11 нм до 100 нм. Охладитель наддувочного воздуха может содержать несколько охлаждающих трубок, задающих канал наддувочного воздуха, в котором одна или несколько охлаждающих трубок выполнены из мембраны.

Другой способ для двигателя предусматривает обтекание сжатой газовой смесью мембраны, расположенной в охладителе наддувочного воздуха, сжатую газовую смесь, конденсирующую воду на внутренней части мембраны, воду, диффундирующую с внутренней части мембраны на наружную часть мембраны, и направление потока осушающего воздуха на наружную часть мембраны для удаления воды с мембраны в атмосферный воздух, окружающий охладитель наддувочного воздуха. Способ может дополнительно предусматривать процесс направления потока осушающего воздуха, содержащего направление потока осушающего воздуха через один или несколько следующих компонентов: вентилятор, воздушный насос и воздушный канал.

В качестве дополнения или альтернативы, способ может предусматривать регулировку расхода потока осушающего воздуха, причем эта регулировка предполагает увеличение расхода потока осушающего воздуха в ответ на то, что оценочный уровень конденсата в охладителе наддувочного воздуха превышает пороговый уровень конденсата, причем пороговый уровень конденсата основан на возможности пропуска зажигания одного или нескольких цилиндров двигателя. Способ может дополнительно предусматривать регулировку одного или нескольких рабочих параметров двигателя в ответ на то, что уровень конденсата в охладителе наддувочного воздуха превышает пороговый уровень конденсата, даже после увеличения скорости потока осушающего воздуха. Способ может дополнительно включать в себя регулировку одного или нескольких рабочих параметров двигателя, состоящую в регулировке одного или нескольких следующих параметров: расход РОГ, опережение впускного распределительного вала и уровень движения заряда, а также момент зажигания.

В одном варианте осуществления, способ для двигателя состоит в регулировании потока осушающего воздуха, направленного на мембрану, в ответ на изменение уровня конденсата в охладителе наддувочного воздуха. В качестве дополнения или альтернативы, способ может предусматривать установление порога, основанного на пределе устойчивости горения двигателя, в котором регулировка порога основана на пределе устойчивости горения, в котором регулировка предполагает уменьшение порога по мере удовлетворения потребности двигателя в разбавлении. Регулировка может предусматривать увеличение потока осушающего воздуха в ответ на то, что уровень конденсата превышает пороговый уровень конденсата, уменьшение потока осушающего воздуха в ответ на то, что уровень конденсата опускается ниже порогового уровня конденсата. В качестве дополнения или альтернативы, способ может дополнительно предполагать охладитель наддувочного воздуха, содержащий охлаждающие каналы, покрытые мембраной, охладитель наддувочного воздуха, охлаждающий сжатую газовую смесь, сжатую газовую смесь, обтекающую мембрану и конденсирующую водяной пар на внутренней поверхности мембраны, причем поток осушающего воздуха обтекает наружную поверхность мембраны и испаряет воду с мембраны, не смешиваясь со сжатой газовой смесью. Регулировка может предполагать увеличение потока осушающего воздуха в ответ на уменьшение предела устойчивости горения. В качестве дополнения или альтернативы способ может предусматривать оценку уровня конденсата на основе показаний датчика влажности воздуха и оценку концентрации водяного пара, внесенного РОГ, на основе воздушно-топливного отношения и расхода РОГ одного или обоих из: впускной воздух и поток РОГ.

В одном варианте осуществления система двигателя содержит охладитель наддувочного воздуха выше по потоку относительно двигателя, мембрану, отделяющую канал наддувочного воздуха от внешней части охладителя наддувочного воздуха, несколько меньших капиллярных пор, проходящих через внутреннюю часть мембраны при жидкостном сообщении с каналом наддувочного воздуха, и несколько больших капиллярных пор, проходящих через наружную часть мембраны при жидкостном сообщении с наружной частью охладителя наддувочного воздуха. В качестве дополнения или альтернативы система может содержать компрессор выше по потоку относительно охладителя наддувочного воздуха для подачи сжатой газовой смеси в канал наддувочного воздуха, и устройство перемещения воздуха, подающее поток осушающего воздуха на наружную часть мембраны, причем впускной канал соединяет по текучей среде компрессор, охладитель наддувочного воздуха и двигатель.

В качестве дополнения или альтернативы, система может содержать устройство перемещения воздуха, содержащее один или несколько вентиляторов, воздушный насос и воздушный канал, расположенные так, чтобы направлять набегающий воздух на наружную часть мембраны. Система может дополнительно содержать контроллер с машиночитаемыми инструкциями для регулировки устройства перемещения воздуха в ответ на требуемую скорость осушения мембраны. В качестве дополнения или альтернативы система может содержать внутреннюю часть мембраны, поглощающую воду из сжатой газовой смеси без поглощения газа из сжатой газовой смеси, воду, диффундирующую из внутренней части на наружную часть мембраны, и поток осушающего воздуха, испаряющий воду с наружной части мембраны, не смешиваясь со сжатой газовой смесью. Система может дополнительно содержать несколько меньших капиллярных пор, имеющих диаметр от 3 нм до 10 нм, и больших капиллярных пор, имеющих диаметр от 11 нм до 100 нм. В качестве дополнения или альтернативы, система может содержать охладитель наддувочного воздуха, содержащий несколько охлаждающих трубок, задающих канал наддувочного воздуха, в котором одна или несколько охлаждающих трубок содержит мембрану.

Другой способ для двигателя предусматривает обтекание сжатой газовой смесью мембраны, расположенной в охладителе наддувочного воздуха, сжатую газовую смесь, конденсирующую воду на внутренней части мембраны, воду, диффундирующую с внутренней части мембраны на наружную часть мембраны, и направление потока осушающего воздуха на наружную часть мембраны для удаления воды с мембраны в атмосферный воздух, окружающий охладитель наддувочного воздуха. В качестве дополнения или альтернативы способ может дополнительно содержать процесс направления потока осушающего воздуха, предполагающий направление потока осушающего воздуха через один или несколько следующих компонентов: вентилятор, воздушный насос и воздушный канал.

В качестве дополнения или альтернативы, способ может дополнительно предполагать регулировку расхода потока осушающего воздуха, причем регулировка предусматривает увеличение расхода потока осушающего воздуха в ответ на то, что оценочный уровень конденсата в охладителе наддувочного воздуха превышает пороговый уровень конденсата, причем пороговый уровень конденсата основан на возможности пропуска зажигания одного или нескольких цилиндров двигателя. В качестве дополнения или альтернативы способ может предполагать регулировку одного или нескольких рабочих параметров двигателя в ответ на то, что уровень конденсата в охладителе наддувочного воздуха превышает пороговый уровень конденсата, даже после увеличения расхода потока осушающего воздуха. Регулировка может предусматривать регулировку одного или нескольких рабочих параметров двигателя, состоящую в регулировке одного или нескольких следующих параметров: расход РОГ, опережение впускного распределительного вала и уровень движения заряда, а также момент зажигания.

Следует отметить, что помещенные в настоящую заявку примеры алгоритмов управления и оценки могут использоваться с разнообразными конфигурациями систем двигателей и/или автомобилей. Раскрытые в настоящей заявке способы и алгоритмы управления могут храниться в виде исполняемых инструкций в долговременной памяти и выполняться посредством системы управления, содержащей контроллер в сочетании с различными датчиками, приводами и другим аппаратным обеспечением двигателя. Раскрытые в настоящей заявке конкретные алгоритмы могут представлять собой одну или любое количество стратегий обработки, таких как управляемые событиями, управляемые прерываниями, многозадачные, многопотоковые и т.д. Таким образом, проиллюстрированные разнообразные действия, операции и/или функции могут выполняться в указанной последовательности, параллельно, а в некоторых случаях - могут опускаться. Точно так же указанный порядок обработки не обязательно требуется для достижения отличительных особенностей и преимуществ описываемых здесь вариантов осуществления изобретения, но служит для удобства иллюстрирования и описания. Одно или более из иллюстрируемых действий, операций и/или функций могут выполняться повторно в зависимости от конкретной применяемой стратегии. Кроме того, раскрытые действия, операции и/или функции могут графически изображать код, программируемый в долговременной памяти машиночитаемого носителя данных в системе управления двигателем, где раскрытые действия могут быть выполнены посредством исполнения инструкций в системе, содержащей различные компоненты аппаратного обеспечения двигателя совместно с электронным контроллером.

Следует понимать, что конфигурации и алгоритмы, раскрытые здесь, носят иллюстративный характер, и что эти конкретные варианты осуществления не следует рассматривать в качестве ограничения, так как возможны многочисленные модификации. Например, вышеизложенная технология может быть применена в двигателях с конфигурацией цилиндров V-6, I-4, I-6, V-12, с 4-мя оппозитными цилиндрами и в двигателях других типов. Предмет настоящего изобретения содержит в себе все новые и неочевидные комбинации и подкомбинации различных систем и конфигураций, а также другие отличительные признаки, функции и/или свойства, раскрытые в настоящем описании.

В нижеследующей формуле изобретения, в частности, указаны определенные комбинации и подкомбинации компонентов, которые считаются новыми и неочевидными. В таких пунктах формулы ссылка может быть сделана на «один» элемент или «первый» элемент или на эквивалентный термин. Следует понимать, что такие пункты могут содержать один или более из указанных элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Иные комбинации и подкомбинации раскрытых отличительных признаков, функций, элементов или свойств могут быть помещены в формулу путем изменения имеющихся пунктов или путем представления новых пунктов формулы в настоящей или родственной заявке. Такие пункты формулы изобретения, независимо от того, являются ли они более широкими, более узкими, эквивалентными или отличающимися в отношении объема идеи первоначальной формулы изобретения, также считаются помещенными в предмет настоящего изобретения.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Способ для двигателя содержит регулирование потока осушающего воздуха, направленного на мембрану (100), в ответ на уровень конденсата в охладителе (120) наддувочного воздуха. Раскрыты способ для двигателя и система двигателя. Технический результат заключается в повышении стабильности воспламенения топливовоздушной смеси в двигателе благодаря управлению уровнем конденсата во впускной системе двигателя. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Способ для двигателя, содержащий:

регулирование потока осушающего воздуха, направленного на мембрану, в ответ на уровень конденсата в охладителе наддувочного воздуха.

2. Способ по п. 1, дополнительно содержащий порог, основанный на пределе устойчивости горения двигателя.

3. Способ по п. 2, в котором дополнительно регулируют порог, основанный на пределе устойчивости горения, причем указанная регулировка предусматривает уменьшение порога по мере удовлетворения потребности двигателя в разбавлении.

4. Способ по п. 3, в котором указанная регулировка предусматривает увеличение потока осушающего воздуха в ответ на то, что уровень конденсата превышает пороговый уровень конденсата, и уменьшение потока осушающего воздуха в ответ на то, что уровень конденсата ниже порогового уровня конденсата.

5. Способ по п. 1, в котором охладитель наддувочного воздуха содержит охлаждающие каналы, покрытые мембраной, причем охладитель наддувочного воздуха охлаждает сжатую газовую смесь, причем сжатая газовая смесь обтекает мембрану и оставляет водяной пар на внутренней поверхности мембраны, причем поток осушающего воздуха обтекает наружную поверхность мембраны и испаряет воду с мембраны, не смешиваясь со сжатой газовой смесью.

6. Способ по п. 5, в котором указанная регулировка предусматривает увеличение потока осушающего воздуха в ответ на уменьшение предела устойчивости горения.

7. Способ по п. 1, в котором дополнительно оценивают уровень конденсата на основании показаний датчика влажности воздуха и оценивают концентрации водяного пара, внесенного РОГ, на основе воздушно-топливного отношения и расхода РОГ одного или обоих: впускного воздуха и потока РОГ.

8. Система двигателя, содержащая:

охладитель наддувочного воздуха выше по потоку относительно двигателя; и мембрану, отделяющую канал наддувочного воздуха от внешней части охладителя наддувочного воздуха, несколько меньших капиллярных пор, проходящих через внутреннюю часть мембраны в жидкостном сообщении с каналом наддувочного воздуха, и несколько больших капиллярных пор, проходящих через наружную часть мембраны в жидкостном сообщении с наружной частью охладителя наддувочного воздуха.

9. Система по п. 8, дополнительно содержащая компрессор выше по потоку относительно охладителя надувочного воздуха для подачи сжатой газовой смеси в канал наддувочного воздуха и устройство перемещения воздуха, подающее поток осушающего воздуха на наружную часть мембраны.

10. Система по п. 9, в которой впускной канал соединяет по текучей среде компрессор, охладитель наддувочного воздуха и двигатель.

11. Система по п. 10, в которой устройство перемещения воздуха содержит один или несколько следующих компонентов:

вентилятор, воздушный насос и воздушный канал, расположенные так, чтобы направлять набегающий воздух на наружную часть мембраны.

12. Система по п. 11, дополнительно содержащая контроллер с машиночитаемыми инструкциями для регулировки устройства перемещения воздуха в ответ на требуемую скорость осушения мембраны.

13. Система по п. 8, в которой внутренняя часть мембраны поглощает воду из сжатой газовой смеси без поглощения газа из сжатой газовой смеси, причем вода диффундирует из внутренней части на наружную часть мембраны, а поток осушающего воздуха испаряет воду с наружной части мембраны, не смешиваясь со сжатой газовой смесью.

14. Система по п. 8, в которой несколько меньших капиллярных пор имеют диаметр от 3 нм до 10 нм, а большие капиллярные поры имеют диаметр от 11 нм до 100 нм.

15. Система по п. 8, в которой охладитель наддувочного воздуха содержит несколько охлаждающих трубок, задающих канал наддувочного воздуха, в котором одна или несколько охлаждающих трубок выполнены из мембраны.

16. Способ для двигателя, содержащий:

обтекание сжатой газовой смесью мембраны, расположенной в охладителе наддувочного воздуха, сжатую газовую смесь, конденсирующую воду на внутренней части мембраны, воду, диффундирующую с внутренней части мембраны на наружную часть мембраны, и

направление потока осушающего воздуха на наружную часть мембраны для удаления воды с мембраны в атмосферный воздух, окружающий охладитель наддувочного воздуха.

17. Способ по п. 16, в котором процесс направления потока осушающего воздуха включает в себя направление потока осушающего воздуха через один или несколько следующих компонентов: вентилятор, воздушный насос и воздушный канал.

18. Способ по п. 16, в котором дополнительно регулируют расход потока осушающего воздуха, причем регулировка включает в себя увеличение расхода потока осушающего воздуха в ответ на то, что оценочный уровень конденсата в охладителе наддувочного воздуха превышает пороговый уровень конденсата, причем пороговый уровень конденсата основан на возможности пропуска зажигания одного или нескольких цилиндров двигателя.

19. Способ по п. 18, в котором дополнительно регулируют один или нескольких рабочих параметров двигателя в ответ на то, что уровень конденсата в охладителе наддувочного воздуха превышает пороговый уровень конденсата даже после увеличения расхода потока осушающего воздуха.

20. Способ по п. 19, в котором указанная регулировка одного или нескольких рабочих параметров двигателя предполагает регулировку одного или нескольких следующих параметров: расход РОГ, опережение впускного распределительного вала и уровень движения заряда, а также момент зажигания.