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技术领域

本说明书大体涉及用于控制在增压空气冷却器中的交通工具发动 机冷凝物水平的方法和系统。

背景技术

涡轮增压和机械增压发动机可以被构造成用于压缩进入发动机的 环境空气以增加动力。因为空气的压缩可以引起空气温度的上升，所 以可以利用增压空气冷却器来冷却被加热空气，从而增加它的密度并 且进一步增加发动机的潜在功率。然而，如果环境空气的湿度较高， 且或发动机配备有排气再循环(EGR)，那么冷凝液(例如，水滴) 可以在增压空气冷却器的比压缩空气的露点更冷的任何内表面上形成。 在诸如交通工具急加速的状况下，这些水滴可以被吹离增压空气冷却 器并进入发动机的燃烧室，从而导致例如发动机熄火、扭矩和发动机 速度的损耗以及不完全燃烧燃料。

一种用于减少进入燃烧室的冷凝液量的方法在美国专利申请公开 2008/0190079中被公开。在引用的参考中，用于收集冷凝液的液体捕 集器被放置成与空气冷却器下游的空气进气导管流体连通。液体捕集 器可以被联接到存储收集的冷凝液的具有液体液面/水平传感器的收集 罐。该传感器可以指示何时水液面变高并且收集罐需要被倒空。此类 系统可能需要排水阀，该排水阀会最后卡在闭合或卡在打开，从而引 起升压损耗和随之至发动机的功率损耗。此类系统还可能需要待排出 到交通工具外部的环境的收集罐。冷凝液可以包含被调节排放物，然 而，并且将该罐排出到交通工具周围可能不是可用选择。

发明内容

在一个示例中，上述问题可以通过一种方法来解决，该方法包括 响应于在增压空气冷却器中的冷凝物水平调节被引到在增压空气冷却 器中的膜的干燥空气流。这样，增压空气冷却器冷凝物水平可以通过 施加干燥空气流到被构造成用于选择地移除水的膜来维持。如一个示 例，可以增加到膜的干燥空气流以便减少增压空气冷却器冷凝物水平， 以便防止发动机汽缸熄火。

应当理解，提供上面的发明内容以简化的形式介绍在具体实施方 式中另外描述的概念的选择。它不意指识别要求保护的主题的关键或 基本特征，其范围由随附的权利要求唯一限定。此外，要求保护的主 题不限于解决上面或在本公开的任何部分中提及的任何缺点的具体实 施方式。

附图说明

图1示出具有包括用于维持冷凝物水平的膜的增压空气冷却器的 发动机。

图2描述了增压空气冷却器的详细表示。

图3A至图3D与膜的内部部分和外部部分的描述一起描述了用于 干燥膜的各种空气递送装置和/或角度。

图4示出展示一种用于增压空气冷却器中的冷凝物控制的方法的 流程图。

图5描述了示出用于启动干燥空气流以干燥增压空气冷却器膜的 示例的曲线。

具体实施方式

以下附图表示一种用于使得压缩气体混合物在被定位在增压空气 冷却器中的膜上流动的方法和系统。压缩气体混合物可以将水(蒸汽 或液体)沉积在膜的内部部分上，并且水可以从膜的内部部分扩散到 膜的外部部分。干燥空气流可以被引到膜的外部部分，以将水从膜抽 吸到增压空气冷却器周围的环境空气。

干燥空气流可以通过空气流动装置提供。可以调节空气流动装置 以便将增压空气冷却器内的冷凝物水平维持在低于阈值水平。如一个 示例，可以通过增加干燥空气流动速率，响应于减少发动机燃烧稳定 极限(例如，减少发动机熄火的可能性)，降低在增压空气冷却器内 的冷凝物水平。在下面描述用于控制增压空气冷却器冷凝物水平的方 法和系统。

图1示出一种发动机系统的示例，例如大体在10处的发动机系统。 根据本公开，发动机系统10可以是柴油发动机，或汽油发动机，或利 用各种组分的其他类型的发动机。具体地，内燃发动机10包括多个汽 缸11。发动机10由电子发动机控制器12控制。发动机10包括燃烧室 和具有被定位在其中并且连接到曲轴20的活塞的汽缸壁。燃烧室与进 气歧管22和排气歧管24经由相应的进气门和排气门连通。

充气运动控制装置(CMCD)80可以位于进气歧管22上游。为了 包括但不限于调节湍流和燃烧速率的各种期望结果，CMCD80可以限 制到一个或更多个汽缸11的气流。在图1的示例中，每个CMCD80 可以包括具有切口区段的阀片。阀片的其他设计也是可能的。注意， 为了本公开的目的，当被完全激活时CMCD在“关闭”位置，并且阀 片可以完全倾斜到进气歧管190的相应导管内，从而导致最大空气充 气流动阻碍。替代性地，当被停用时CDMD可以在“打开”位置，并 且阀片可以完全旋转成基本上与气流平行(如图1所示)，从而显著 地最小化或消除气流充气阻碍。CMCD可以主要被维持在其“打开” 位置并且可以只在期望漩涡条件时被激活成“关闭”。每个CMCD80 可以经由转轴调节以旋转阀片，以便当在“打开”位置时阀片平行于 流动方向。

进气歧管22经由节流板32与节流阀体30连通。在一个实施例中， 可以使用电子控制的节流阀。在一些实施例中，节流阀是电子控制地 并且可调节成周期地或连续地维持在进气歧管22内的规定真空水平。 虽然节流阀体30被描述为在压缩机装置90b的下游，但是应当理解， 节流阀体可以被放置在压缩机的上游或下游。选择可以部分根据所使 用的一个或更多个具体EGR系统。替代性地，或另外地，节流阀体30 可以被放置在压缩机上游的空气引入管内或在排气管线内，以提高排 气压力。这可以有效地帮助驱动EGR，但是会由于增加总系统成本并 且增加发动机的泵送功而不是很有效率的。

燃烧室还被示为具有联接到其上的用于与来自控制器12的信号脉 冲宽度(fpw)成比例地递送燃料的燃料喷射器34。燃料通过包括燃料 罐、燃料泵和燃料轨(未示出)的常规燃料系统(未示出)被递送到 燃料喷射器34。在直喷式发动机的情况下，如图1所示，使用高压燃 料系统，诸如，共轨系统。然而，也存在可以使用的若干其他燃料系 统，其包括但不限于EUI、HEUI等。另外或替代性地，燃料可以在汽 缸的进气道内被喷射。

在所述的实施例中，控制器12是常规微型计算机，并且包括微处 理器单元(CPU)40、输入/输出端口(I/O)42、在该具体示例中可以 是电子可编程序存储器的电子存储器44、随机存取存储器(RAM)46、 保活存储器(KAM)48和常规数据总线。

控制器12可以被构造成用于接收来自联接到发动机10的传感器 的各种信号，其可以包括但不限于：来自质量空气流量传感器50的被 引入质量空气流量(MAF)的测量值；来自温度传感器52的发动机冷 却剂温度(ECT)；来自联接到进气歧管22的歧管压力传感器56的 歧管压力(MAP)；来自联接到节流板32的节流阀位置传感器(未示 出)的节流阀位置(TP)的测量值；以及来自联接到曲轴20的指示发 动机速度的霍尔效应传感器60的表面点火感测信号(PIP)。在一些 示例中，控制器12可以调节高压EGR阀72、低压EGR阀155、节流 阀21、压缩机再循环阀27和/或废气门26中的一个或更多个，以实现 进气空气的期望EGR稀释百分比。

发动机10可以包括排气再循环(EGR)系统以帮助降低NOx和 其他排放。例如，发动机10可以包括高压EGR系统，其中排气通过 高压EGR通路70被递送到进气歧管22，所述高压EGR通路70在压 缩装置90的排气涡轮90a上游的位置处与排气歧管24连通，并且在 压缩装置90的进气压缩机90b下游的位置处与进气歧管22连通。高 压EGR阀组件72可以位于高压EGR通路70内。然后排气可以从排 气歧管24首先行进通过高压EGR通路70，并且然后到进气歧管22。 提供到在节流阀体30上游并且在增压空气冷却器120下游的进气通路 190的EGR的量可以经由EGR阀(诸如，高压EGR阀72)被控制器 12改变。EGR冷却器(未示出)可以被包括在高压EGR管70内以在 进入进气歧管之前冷却再循环排气。冷却可以使用发动机冷却剂被完 成，不过也可以使用空气至排气热交换器。

图1还示出低压EGR系统，其中EGR通过低压EGR通路157从 涡轮增压器的涡轮下游被引导到涡轮增压器的压缩机上游。低压EGR 阀155可以控制提供到进气通路190的EGR的量。在一些实施例中， 如图1所示，发动机可以包括高压EGR系统和低压EGR系统二者。 在另一些实施例中，发动机可以包括高压EGR系统或低压EGR系统 任一者。如下面更详细描述，当可操作时，尤其当充气空气由增压空 气冷却器冷却时，随着它增加在充气空气中的水蒸气浓度，EGR系统 可以增加冷凝物的形成。

另外，驱动踏板94与驾驶员的脚95一起被示出。踏板位置传感 器(pps)96测量驾驶员致动的踏板的角度位置。另外，发动机10还 可以包括排气空气/燃料比传感器(未示出)。例如，可以使用双态EGO 传感器或线性UEGO传感器。这些中的任一个可以被放置在排气歧管 24中或压缩装置90的下游。

压缩装置90可以是涡轮增压器或任何其他此类装置。所述的压缩 装置90可以具有与排气歧管24联接的涡轮90a和经由中间冷却器120 与进气歧管22联接的压缩机90b，其中该中间冷却器120可以是空气 至空气热交换器，不过也可以是被水冷却的。涡轮90a通常经由驱动 轴92联接到压缩机90b。涡轮90a的速度可以经由废气门26控制。可 以使用顺序的涡轮增压器布置、单个VGT、双VGT或涡轮增压器的任 何其他布置，并且可以在压缩装置系统内，诸如在两个压缩级之间包 括冷却器。

进气通路190可以包括进气控制阀21。另外，进气通路190可以 包括被构造成用于使进气空气转向绕过压缩机90b的压缩机旁通或再 循环阀(CRV)27。例如，废气门26和/或CRV27可以由控制器12 控制以便当期望较低升压压力时打开。例如，响应压缩机喘振或潜在 的压缩机喘振事件，控制器12可以打开CRV27以降低在压缩机90b 出口处的压力。这可以减少或停止压缩机喘振。另外或替代性地，CRV 27和/或废气门26可以被打开以降低在增压空气冷却器中的压力，并 且因此减少在增压空气冷却器中的冷凝物形成。下面将进一步详细讨 论压力对冷凝的影响。

另外，进气通路190可以包括流体地联接到压缩机90b和发动机 10的增压空气冷却器120(例如，中间冷却器)。压缩机可以在增压 空气冷却器的上游以便为增压空气冷却器提供压缩气体混合物。增压 空气冷却器可以被用于降低涡轮增压的或机械增压的压缩气体混合物 的温度。增压空气冷却器120可以是空气至空气冷却器或液体至空气 冷却器。

如上所述，冷凝物可以在增压空气冷却器中聚集并且被扫到发动 机，在此它会导致燃烧不稳定。如将在下面更详细描述的，增压空气 冷却器可以包括膜100以选择性地将在增压空气冷却器内的水蒸汽和/ 或冷凝物传输到增压空气冷却器的外面，而不会允许从增压空气冷却 器泄漏充气空气。

膜100可以被用于经由变化直径的毛细管孔控制在增压空气冷却 器内的冷凝物水平。膜可以包括内部部分和外部部分，其中内部部分 包括与压缩气体混合物和外部部分相互作用的较小的毛细管孔，并且 外部部分包括与干燥空气流和内部部分相互作用的较大的毛细管孔。 如由美国专利号8511072公开的，膜100可以具有相对高的水渗透性， 并且不被化合物(诸如，酸和颗粒)影响。膜100可以由不锈钢、铝 和/或其他抗腐蚀材料构成。

膜100可以通过由进入流122和流出流124所示的干燥空气流干 燥。因此，干燥空气流可以通过蒸发作用干燥膜100的外部部分。在 一些示例中，干燥空气流可以经由空气运动装置被提供到增压空气冷 却器。空气运动装置可以包括被定位成将冲压空气引到所述膜的所述 外部部分的风扇、气泵和风道中的一个或更多个。在一些实施例中， 风道可以包括流量控制阀。另外或替代性地，风扇和风道可以同时一 起存在，其中它们可以同时或相继操作。

另外或替代性地，膜100可以位于低压EGR回路中、预增压空气 冷却器管道支架中、增压空气冷却器入口罐中和/或其他合适的位置。 在一些示例中，膜可以代替被包括在增压空气冷却器内的一个或更多 个热交换器翅片式冷却管位于增压空气冷却器中。

因此，图1的系统示出被构造成用于冷却在增压空气冷却器内的 压缩气体混合物的增压空气冷却器。增压空气冷却器包括膜，其中压 缩气体混合物在该膜上经过，从而在膜的内表面上沉积水蒸汽。干燥 空气流在膜的外表面上经过并且从膜蒸发水，而不与压缩空气混合物 混合。

图2包括示出包括一个或更多个膜(诸如，膜100)以管理冷凝物 形成的增压空气冷却器的系统200。增压空气冷却器120可以被用于冷 却在压缩机(例如，压缩机90b)下游流动的压缩气体。如果在冷却器 120内的露点低于压缩气体混合物的露点，那么冷凝物会在增压空气冷 却器120内形成。膜100可以用于将水分离于压缩气体混合物，而不 允许压缩气体通过膜逸出。

由虚线表示的压缩气体混合物210(例如，包括O₂、CO₂、N₂、 EGR中的一种或更多种)当它流经增压空气冷却器时，可以穿过混合 气流通道212(在一个示例中，其可以是图1的进气通路190)。混合 气体流路径流入增压空气冷却器入口罐214，其中压缩气体混合物能够 在可以等于增压空气冷却器120的长度的增压空气冷却器入口罐的长 度上传播。如所述，混合气体流通道可以分成在增压空气冷却器120 内的多个通道。一个或更多个膜(例如，膜100)可以被定位在增压空 气冷却器内以从压缩气体混合物收集液体(水)。在一个示例中，多 个膜可以沿混合气流通道212散置。在另一个示例中，在图2中示出， 增压空气冷却器的冷却管215中的一个或更多个可以由膜100组成。 在另外的示例中，膜可以位于增压空气冷却器入口罐内或其他合适的 位置。

压缩气体混合物流动通过增压空气冷却器120并且在(多个)膜 100上经过。膜100的内部部分从压缩气体混合物吸收水而不吸收压缩 气体混合物，并且膜100的外部部分将水排到环境，其可以通过由空 气运动装置220提供的干燥空气流被加速。水从膜的内部部分扩散到 膜的外部部分。干燥空气流和压缩气体混合物不混合，因为膜100分 别将环境空气维持在增压空气冷却器外面，并且将压缩气体混合物维 持在增压空气冷却器里面。空气运动装置220向增压空气冷却器引导 干燥空气。干燥空气从膜100的外表面除去水，而不与压缩气体混合 物混合。

水从膜的外部部分扩散到干燥空气可以基于两种机理。一种机理 是水从较高浓度的区域(例如，饱和的膜)扩散到较低浓度的区域(例 如，干燥空气流)。因为膜逐渐变得饱和有水，所以更有可能将水传 输到干燥空气。第二种机理是通过压力。在增压空气冷却器内的压力 相对高，并且因此通常高于干燥空气流的压力。因此，在动力学上在 膜内的高压水会倾向扩散到低压干燥空气流。由于膜结构的原因，高 压压缩气体混合物不流动穿过膜并且进入低压干燥空气，如下面进一 步详细描述。

较干燥的压缩气体混合物可以通过出口罐216离开、进入混合气 流通道212并且流入发动机进气装置22(未示出)。尤其当干燥空气 流被引向增压空气冷却器膜时，较干的压缩气体混合物比在增压空气 冷却器的入口处的压缩气体混合物包含更少的水。图2是包括可以根 据发动机操作参数管理在增压空气冷却器中的冷凝物水平的膜的增压 空气冷却器的例示。图3A至图3D进一步示出膜结构以及干燥空气流 源、放置和作用方式。

图3A至图3D示出向增压空气冷却器提供干燥空气流的各种空气 运动装置或风道位置。图3D另外示出膜的结构。如上所述，可以存在 干燥空气流可以通过空气运动装置和风道二者提供的替代性实施例。 另外，可以存在干燥空气流可以仅通过空气运动装置或风道提供的实 施例。

图3A和图3B示出相应系统300a和300b。系统300a和300b描 述了空气运动装置305(例如，风扇或气泵)，其被定位成分别将干燥 空气流平行地和成角度地引到膜。膜可以位于增压空气冷却器(例如， 增压空气冷却器120)内或其他合适的位置。图3C示出阐明经由弯管 320引导干燥空气的风道310的系统300c。通过风道的干燥空气流可 以由环境空气(例如，冲压空气)提供。另外或替代性地，风道可以 包括控制阀以控制到增压空气冷却器的干燥空气流。如上所述，空气 运动装置305可以被电动操作。另外，空气运动装置可以被构造成用 于调节干燥空气流碰撞膜的角度，诸如通过调节风扇叶片的角度。当 压缩气体混合物流动通过混合气体流通道212时，膜100从压缩气体 混合物收集水。随着干燥空气流被吹过膜，由相对大的圆320表示的 水分子从在混合气流路径212中的膜扩散到干燥空气流。

图3D表示膜100的结构的详细视图。箭头表示水通过膜并且进入 干燥空气流(未示出)的流动。因此，参照图3D，压缩气体混合物可 以在膜的左侧，并且干燥空气流可以在膜的右侧。随着压缩气体混合 物流动通过混合气体流通道，水被吸收到膜100的较小毛细管孔350 上。膜的较小毛细管孔350阻止压缩气体混合物流动穿过膜。由膜捕 获的水向在膜的外表面上的较大毛细管孔360移动。较小毛细管孔350 可以具有在3nm至10nm之间的直径，并且较大毛细管孔360具有在 11nm至100nm之间的直径。另外或替代性地，较大毛细管孔360可以 具有在3nm至10nm之间的直径，然而，当与较小毛细管孔350比较 时，较大毛细管孔360保持较大直径。随着干燥空气流动经过膜，膜 的外表面是干燥的，从而使得其中的水能够从内表面移动到外表面。 该作用允许膜的内表面从压缩气体混合物进一步吸收水。干燥空气流 动不必与膜内的水的运动同向，而是实际上相对于膜内的水的运动方 向可以是垂直的、相反的或它们的组合(例如，有角度的)。另外或 替代性地，膜可以由能够选择性地吸水并且阻止气体流动穿过材料的 材料构成。水穿过材料扩散到外表面(例如，干燥侧)并在与干燥空 气流相互作用时蒸发。

因此，参照图1至图3D描述的上述膜提供了管理在发动机部件(诸 如，增压空气冷却器)内的冷凝物水平的机构。在一些示例中，在增 压空气冷却器内的冷凝物可以根据被流体地联接到增压空气冷却器的 发动机的燃烧稳定极限管理。燃烧稳定极限可以表示发动机可以忍受 而不经历退化燃烧的在被引入到汽缸内的进气空气内的水蒸汽和/或冷 凝物的水平/含量。如果在增压空气冷却器内的冷凝物水平大于阈值冷 凝物水平并且冷凝物被扫入发动机(在此它在汽缸中过稀释燃烧混合 物)，那么燃烧稳定极限可以被超过。图4描述了一种用于基于燃烧 稳定极限管理在增压空气冷却器内的冷凝物水平的方法。

图4是示出了一种用于控制在增压空气冷却器中的冷凝物水平的 示例方法400的流程图。在某些情况下，方法可以包括根据燃烧稳定 极限调节至增压空气冷却器膜的干燥空气流以便维持冷凝物水平。

在本文方法400将参考图1至图2所述的部件和系统来描述，具 体地关于增压空气冷却器120、一个(多个)膜100、发动机10、空气 运动装置220和压缩机90b。方法400可以根据存储在其上的计算机可 读介质由控制器(例如，控制器12)执行。应当理解，在不脱离本公 开的范围的情况下，方法400可以应用到不同构造的其他系统。

方法400可以在402开始，其中可以估计和/或测量发动机工况。 发动机工况可以包括但不限于发动机速度、发动机负载、发动机温度、 EGR温度和质量流量、稀释要求、空气进气温度和湿度、增压空气冷 却器温度以及命令的空气/燃料比。稀释要求可以基于当前发动机操作 参数(例如，发动机速度和/或发动机负载)。稀释要求可以另外或替 代性地基于多种因素确定，其包括但不限于NO_x形成、发动机温度和 空气/燃料比。发动机稀释要求还可以由发动机的最佳燃料经济性确定。

在404，增压空气冷却器内的冷凝物水平可以基于空气湿度、空气 温度、EGR速率、EGR温度、空气/燃料比和/或在增压空气冷却器内 的压力被估计。当增压空气冷却器的温度低于流动通过增压空气冷却 器的气体混合物的露点温度时，会在增压空气冷却器中形成冷凝物。 影响气体混合物露点的物理特性可以包括湿度、EGR速率和水蒸汽含 量以及气体混合物的压力。当总水蒸汽浓度和/或压力升高时，气体混 合物的露点升高，从而增加在增压空气冷却器中冷凝物形成的可能性。 确定空气湿度可以包括基于来自位于在空气进气通路(例如，进气通 路190)内的增压空气冷却器上游的湿度传感器的信号确定空气湿度。 同样地，确定EGR水蒸汽含量可以包括基于确定EGR速率和发动机 空气-燃料比的信号来确定EGR水蒸汽含量。

在406，方法400包括确定在增压空气冷却器中的估计的冷凝物形 成是否大于阈值冷凝物水平。阈值冷凝物水平可以基于燃烧稳定极限。 如上所述，燃烧稳定极限表示在爆震、熄火或其他不稳定燃烧事件发 生之前可以通过发动机吸收多少稀释物(例如，水蒸汽和/或冷凝物)。 燃烧稳定极限可以基于当前操作参数，包括发动机速度和负载、EGR 速率和火花正时。另外，燃烧稳定极限可以基于对于当前工况而言可 能的退化燃烧和/或熄火中的一种或更多种。阈值估计的冷凝物水平可 以与燃烧稳定极限相关，因为发动机能够忍受的冷凝物的量随着燃烧 稳定极限增加而增加。如果估计的冷凝物大于阈值冷凝物水平，那么 方法400进行到408以维持当前发动机操作参数。方法可以退出。

在一些实施例中，阈值冷凝物水平可以与燃烧稳定极限成比例地 调节，其中随着燃烧稳定极限增加，阈值冷凝物水平增加。燃烧稳定 极限可以基于被满足的发动机稀释要求而改变。随着发动机稀释要求 逐渐被满足，燃烧稳定极限可以降低。

返回406，如果确定在增压空气冷却器中的估计的冷凝物形成大于 阈值冷凝物水平，则方法进行到410激活或调节空气运动装置。如上 所述，空气运动装置可以包括风扇和/或气泵。当在增压空气冷却器内 的估计的冷凝物形成超过阈值时，风扇或气泵可以被激活以将干燥空 气流引到增压空气冷却器的一个或更多个膜。在一些示例中，如果风 扇或气泵已经被激活，那么风扇或气泵可以基于估计的冷凝物形成来 调节。空气运动装置调节可以基于模型或测量。模型可以包括对于预 定持续时间将来自空气运动装置的干燥空气流增加到最大量(例如， 将风扇设置成2000rpm持续5分钟)。测量可以包括基于在增压空气 冷却器内的估计的冷凝物水平来调节来自空气运动装置的干燥空气流 和操作持续时间，其中当在增压空气冷却器内的估计的冷凝物水平增 加时，来自空气运动装置的干燥空气流和操作持续时间也增加。一旦 启动和/或调节空气运动装置，则方法400进行到412确定第二估计的 冷凝物水平是否大于阈值冷凝物水平。

第二估计的冷凝物水平可以类似于上面讨论的示例被估计。另外 或替代性地，第二估计的冷凝物水平可以考虑到来自在启动的/调节的 空气运动装置的干燥空气流内的调节。在干燥空气流和一个(多个) 膜之间的干燥量可以通过随时间的质量(例如，kg/hr)被测量。干燥 速率可以基于由空气运动装置提供的干燥空气流和在增压空气冷却器 内的冷凝物水平。因此，第二估计的冷凝物水平可以等于在增压空气 冷却器内形成的估计的冷凝物与在干燥空气流和一个(多个)膜之间 的干燥速率之间的差。例如，如果在增压空气冷却器内形成的估计的 冷凝物水平为2kg/hr，并且在干燥空气流和膜之间的干燥速率为1.8 kg/hr，则第二估计的冷凝物水平为0.2kg/hr。

如果第二估计的冷凝物水平不大于阈值冷凝物水平，则方法进行 到414维持或禁用/调节空气运动装置。维持空气运动装置可以基于在 干燥空气流和一个(多个)膜之间的干燥速率是期望的干燥速率，其 中期望的干燥速率可以提供足够干燥来将增压空气冷却器内的冷凝物 水平减少到低于阈值冷凝物水平。空气运动装置可以基于在增压空气 冷却器内的冷凝物水平小于较小的阈值冷凝物水平(例如，低于阈值 冷凝物水平)(在一些示例中其可以是无估计的冷凝物)而被禁用。

返回412，如果第二估计的冷凝物水平不大于阈值冷凝物水平，则 方法进行到416调节发动机操作参数，其中调节可以包括提前进气凸 轮轴、增加充气运动、调节火花或禁用/减小EGR。控制器可以确定在 干燥空气流和一个(多个)膜之间的最大干燥速率不足以将在增压空 气冷却器内的冷凝物水平减少到低于阈值冷凝物水平。换句话讲，对 于最大干燥速率，新形成冷凝物的速率太高以致于难以将冷凝物水平 减少到低于阈值冷凝物水平。因此，控制器可以调节发动机操作参数， 包括提前进气凸轮轴、增加充气运动、调节火花和减小或禁用EGR(例 如，EGR阀被移动到部分或完全关闭的位置)中的一个或更多个。EGR 和水蒸汽强烈影响火焰速度和爆震。在燃烧混合物内的增加的水含量 减慢了火焰速度并且降低了爆震趋势。因此，在预期到冷凝物被吹到 发动机的情况下，控制器可以提前进气凸轮轴、增加充气运动和/或调 节火花以阻止发动机爆震和熄火。如示例，火花正时可以与冷凝物的 量成比例地被提前，其中当冷凝物的量增加时，火花正时提前量增加。 另外，控制器可以禁用或减小EGR以减少在增压空气冷却器内的冷凝 物形成和/或减少充气进气的稀释。另外或替代性地，提前进气凸轮轴、 增加充气运动、调节火花和禁用或减小EGR可以同时执行。另外，发 动机调节可以包括点火系统增加再次打火以降低熄火可能性。方法可 以退出。

参照图4的上述方法提供了一种用于选择性地将干燥空气流引导 到一个(多个)增压空气冷却器膜的方法。将干燥空气流引导到一个 (多个)增压空气冷却器膜包括启动/调节空气运动装置。空气运动装 置可以基于在增压空气冷却器内的冷凝物水平被启动/调节。如果在增 压空气冷却器内的估计的冷凝物水平超过阈值冷凝物水平，那么可以 增大从空气运动装置供应的干燥空气流。

方法还包括当在干燥空气流和一个(多个)膜之间的最大干燥速 率没有将在增压空气冷却器内的冷凝物水平减少到低于阈值冷凝物水 平时，调节发动机操作参数。调节可以包括提前进气凸轮、增加充气 运动、调节火花、减小/禁用EGR或它们的组合。

现在转向图5，曲线500示出随着发动机工况改变的各种发动机条 件和它们对彼此的影响。x轴线表示时间，并且y轴线表示测量的相应 发动机状况。例如，图形502表示增压空气冷却器冷凝物，其中线504 和506分别表示阈值冷凝物水平和较低阈值冷凝物水平，图形508表 示干燥空气流，图形510表示EGR流动速率，并且图形512表示充气 运动。

在本文曲线500将参考图1所述的部件和系统来描述，具体地参 考膜100、增压空气冷却器120和发动机10。曲线500可以根据存储 在其上的计算机可读介质由控制器(例如，控制器12)测量。

在T1之前，分别如图形502和510所示，随着EGR流动速率增 加，增压空气冷却器冷凝物增加。充气运动控制装置处于工况的命令 位置，诸如分别如图形512和508所示，用于最低泵送的最大打开， 以及干燥空气流保持禁用。在T1处，在增压空气冷却器内的冷凝物水 平超过阈值冷凝物水平。因此，启动空气运动装置(例如，风扇打开) 并且干燥空气流被引向一个(多个)增压空气冷却器膜。充气运动控 制装置保持打开，并且EGR流动速率继续增加。

在T1之后并且在T2之前，干燥空气流相对较大，并且尽管增加 EGR流动速率但是仍能够将增压空气冷却器冷凝物水平降低到低于阈 值冷凝物水平的量。随着干燥空气流开始增加，冷凝物水平接近较低 阈值冷凝物水平，并且干燥空气流减小(例如，风扇速度降低)。较 低阈值冷凝物水平可以表示在当前工况下发动机能够吸入而不引起燃 烧不稳定的冷凝物的量，并且这样当到达较低阈值冷凝物水平时控制 器可以发信号以禁用或调节干燥气体流。EGR流动速率继续波动。由 于空气运动装置独立于发动机操作参数调节将增压空气冷却器冷凝物 水平降低到低于阈值冷凝物水平的水平，所以充气运动控制装置保持 打开。

在T2处，禁用空气运动装置。在一些示例中，如上所述，可以维 持或调节空气运动装置。增压空气冷却器冷凝物水平已经降低低于较 低阈值冷凝物水平。EGR流动速率开始增加。由于发动机负载的增加， EGR流动速率开始增加。充气运动控制装置保持打开。在T2之后并且 在T3之前，可能由于EGR流动速率的增加，增压空气冷却器冷凝物 水平增加。火花正时保持打开，并且禁用干燥空气流。

在T3处，增压空气冷却器冷凝物水平超过阈值冷凝物水平，并且 因此，空气运动装置供应干燥空气流。在T3之后并且在T4之前，响 应于在最大干燥空气流和一个(多个)膜之间的干燥速率没有将冷凝 物水平干燥到低于阈值冷凝物水平的水平，激活充气运动控制装置(例 如，关闭充气运动控制装置80)。另外，EGR流动速率被降低，以降 低在增压空气冷却器内的冷凝物形成的速率并且允许一个(多个)膜 干燥。激活充气运动控制装置的时间长度可以等于增压空气冷却器冷 凝物水平保持在阈值冷凝物水平之上的时间长度，其中充气运动控制 装置与增压空气冷却器冷凝物水平降至低于阈值冷凝物水平的水平同 时地返回到打开位置。

在T4处，增压空气冷却器冷凝物水平到达较低阈值冷凝物水平， 并且因此，禁用空气运动装置。充气运动控制装置保持打开，并且EGR 流动速率恒定。在T4之后，由于空气运动装置禁用，增压空气冷却器 冷凝物水平增加。EGR流动速率恒定，并且充气运动控制装置打开。

图5提供了用于参照图4的上述方法的例证。这样，放置在与空 气运动装置联接的增压空气冷却器内的膜可以控制在增压空气冷却器 内的冷凝物水平。由空气运动装置提供的干燥空气流可以基于发动机 燃烧稳定极限被调节。通过这样做，可以维持冷凝物水平以防止发动 机燃烧退化和/或发动机熄火。只要空气运动装置能够将增压空气冷却 器冷凝物水平维持在低于阈值冷凝物水平的水平，就可以维持一个或 更多个发动机操作参数。另外或替代性地，可以响应于空气运动装置 不能够将增压空气冷却器冷凝物水平维持在低于阈值冷凝物水平的水 平，调节发动机操作参数。调节可以包括提前进气凸轮正时、增加充 气运动、调节火花和减小或禁用EGR流动速率。在一些示例中，调节 可以同时(如所示)或分开(未示出)完成。

将膜引入增压空气冷却器中的技术效果是为发动机提供对进气系 统内的冷凝物水平的更大控制。在增压空气冷却器内的一个(多个) 膜可以被用于维持在增压空气冷却器内的冷凝液水平以满足燃烧稳定 极限。

在实施例中，用于发动机的方法包括响应于在增压空气冷却器中 的冷凝物水平来调节被引到增压空气冷却器内的膜的干燥空气流。另 外或替代性地，阈值基于发动机燃烧稳定极限。另外或替代性地，方 法还可以包括基于发动机的燃烧稳定极限调节阈值，其中调节包括当 发动机稀释需要被满足时减少阈值。另外或替代性地，方法还可以包 括响应于冷凝物水平大于阈值冷凝物水平而增大干燥空气流，响应于 冷凝物水平小于阈值冷凝物水平而减小干燥空气流。

另外或替代性地，方法还可以包括冷却增压空气冷却器内的压缩 气体混合物，压缩气体混合物在膜上经过并且在膜的内表面上沉积水 蒸气，并且其中干燥空气流在膜的外表面上经过并且从膜蒸发水，而 不与压缩空气混合物混合。另外或替代性地，调节包括响应于燃烧稳 定极限减少而增大干燥空气流。

一种系统的实施例包括发动机上游的增压空气冷却器；以及将充 气空气路径与增压空气冷却器的外部分开的膜、通过膜的内部与充气 空气路径流体连通的多个较小的毛细管孔以及通过膜的内部与增压空 气冷却器的外部流体连通的多个较大的毛细管孔。另外或替代性地， 系统还可以包括为充气空气路径提供压缩气体混合物的在增压空气冷 却器上游的压缩机，和将干燥空气流供应到膜的外部部分的空气运动 装置。空气运动装置可以包括被定位成将冲压空气引到所述膜的所述 外部部分的风扇、气泵和风道中的一个或更多个。另外或替代性地， 系统可以包括流体地联接压缩机、增压空气冷却器和发动机的进气通 路。系统还可以包括具有用于响应于膜的期望干燥速率调节空气运动 装置的计算机可读指令的控制器。

另外或替代性地，系统还可以包括膜的内部部分吸收来自压缩气 体混合物的水，而不吸收来自压缩气体混合物的气体，水从膜的内部 部分扩散到外部部分，并且干燥空气流蒸发来自膜的外部部分的水， 而不与压缩气体混合物混合。多个较小的毛细管孔可以具有在3nm至 10nm之间的直径，并且较大的毛细管孔具有在11nm至100nm之间的 直径。增压空气冷却器可以包括限定充气空气路径的多个冷却管，并 且所述冷却管中的一个或更多个由膜组成。

用于发动机的另一种方法包括：使得压缩气体混合物在被定位在 增压空气冷却器中的膜上经过，压缩气体混合物将水沉积在膜的内部 部分上，水从膜的内部部分扩散到述膜的外部部分；以及将干燥空气 流引到膜的外部部分以将水从膜抽吸到增压空气冷却器周围的环境空 气。方法还包括引导干燥空气流包括经由风扇、气泵和风道中的一个 或更多个引导干燥空气流。

另外或替代性地，方法可以包括调节干燥空气流动速率，其中调 节包括响应于在增压空气冷却器中的估计的冷凝物水平超过阈值冷凝 物水平，增加干燥空气流动速率，阈值冷凝物水平基于发动机的一个 或更多个汽缸的熄火可能性。方法还包括响应于甚至在干燥空气流动 速率增加之后在增压空气冷却器中冷凝物水平超过阈值冷凝物水平， 调节一个或更多个发动机操作参数。方法还可以包括，调节所述一个 或更多个发动机操作参数包括调节EGR流动速率、进气凸轮提前和充 气运动水平和火花正时中的一个或更多个。

在实施例中，一种用于发动机的方法包括响应于在增压空气冷却 器中的冷凝物水平调节被引到膜的干燥空气流。另外或替代性地，方 法可以包括，阈值基于发动机的燃烧稳定极限，其中基于发动机的燃 烧稳定极限调节阈值，其中调节包括当发动机稀释需要被满足时减小 阈值。调节可以包括响应于冷凝物水平大于阈值冷凝物水平而增大干 燥空气流，响应于冷凝物水平小于阈值冷凝物水平而减小干燥空气流。 另外或替代性地，方法可以包括，增压空气冷却器包括被衬有(lined) 膜的冷却通路，增压空气冷却器冷却压缩气体混合物，压缩气体混合 物在膜上经过并且在膜的内表面上沉积水蒸气，并且其中干燥空气流 在膜的外表面上经过并且从膜蒸发水，而不与压缩空气混合物混合。 调节可以包括响应于燃烧稳定极限减少而增大干燥空气流。另外或替 代性地，方法可以包括基于空气湿度传感器测量值和基于进气空气和 EGR流中的一个或更多个的空气燃料比和EGR速率的由EGR引起的 水蒸气浓度估计估计冷凝物水平。

在实施例中，一种发动机的系统包括发动机上游的增压空气冷却 器、将充气空气路径与增压空气冷却器的外部分开的膜、通过膜的内 部与充气空气路径流体连通的多个较小的毛细管孔以及通过膜的内部 与增压空气冷却器的外部流体连通的多个较大的毛细管孔。另外或替 代性地，系统还可以包括为充气空气路径提供压缩气体混合物的在增 压空气冷却器上游的压缩机，和将干燥空气流供应到膜的外部部分的 空气运动装置，其中进气通路流体地联接压缩机、增压空气冷却器和 发动机。

另外或替代性地，系统可以包括空气运动装置，其包括被定位成 将冲压空气引到膜的外部部分的风扇、气泵和风道中的一个或更多个。 系统还可以包括具有用于响应于膜的期望干燥速率来调节空气运动装 置的计算机可读指令的控制器。另外或替代性地，系统还可以包括， 膜的内部部分吸收来自压缩气体混合物水而不吸收来自压缩气体混合 物的气体，水从膜的内部部分扩散到外部部分，并且干燥空气流蒸发 来自膜的外部部分的水而不与压缩气体混合物混合。系统还可以包括， 多个较小毛细管孔具有在3nm至10nm之间的直径，并且较大的毛细 管孔具有在11nm至100nm之间的直径。另外或替代性地，系统可以 包括，增压空气冷却器包括限定充气空气路径的多个冷却管，并且其 中所述冷却管中的一个或更多个包括膜。

用于发动机的另一种方法包括：使得压缩气体混合物在被定位在 增压空气冷却器中的膜上经过，压缩气体混合物将水沉积在膜的内部 部分上，水从膜的内部部分扩散到述膜的外部部分；以及将干燥空气 流引导到膜的外部部分以将水从膜抽吸到增压空气冷却器周围的环境 空气。另外或替代性地，方法还包括引导干燥空气流包括经由风扇、 气泵和风道中的一个或更多个引导干燥空气流。

另外或替代性地，方法还可以包括调节干燥空气流动速率，其中 调节包括响应于在增压空气冷却器中的估计的冷凝物水平超过阈值冷 凝物水平而增加干燥空气流动速率，阈值冷凝物水平基于发动机的一 个或更多个汽缸的熄火可能性。另外或替代性地，方法可以包括响应 于甚至在干燥空气流动速率增加之后在增压空气冷却器中的冷凝物水 平超过阈值冷凝物水平，调节一个或更多个发动机操作参数。调节可 以包括调节一种或更多种发动机操作参数，其包括调节EGR流动速率、 凸轮正时、充气运动水平和火花正时中的一个或更多个。

注意，在本文包括的示例控制和估计程序可以与各种发动机和/或 交通工具系统构造一起使用。本文公开的控制方法和程序可以被存储 为在非暂态存储器内的可执行指令，并且可以由包括与各种传感器、 致动器和其他发动机硬件组合的控制器的控制系统实施。本文描述的 具体程序可以表示任何数目的处理策略，诸如，事件驱动、中断驱动、 多任务、多线程等中的一个或更多个。同样地，可按例示的顺序、平 行或省略进行各种动作、操作和/或功能。同样地，处理的顺序不一定 要求达到示例实施例的特征和优点，而是提供说明和描述的便利。可 根据采取的具体措施，重复进行所述动作、操作和/或功能中的一个或 更多个。另外，所述的动作、操作和/或功能可以图形地表示待编程到 在发动机控制系统内的计算机可读储存介质的非存储器中的编码，其 中所述的动作通过在包括与电子控制器组合的各种发动机硬件部件的 系统内执行指令完成。

应当理解，本文公开的构造和程序在本质上是示例性的，并且这 些具体实施例不被认为具有限制意义，因为可以做出多种变更。例如， 上面的技术可以被应用到V-6、I-4、I-6、V-12、对置4以及其他发动 机类型。本公开的主题包括文中公开的各种系统和构造和其他特征、 功能和/或属性的全部新颖的和不明显的组合以及子组合。

随附权利要求书具体地指出认为新颖的和非显而易见的某些组合 及子组合。这些权利要求可能提到“一个”元素或“第一”元素或其 等价物。应该将这些权利要求理解成包括一个或更多个这种元素的组 合，即不要求也不排除两个或两个以上这些元素。可以对本发明的权 利要求进行修改而要求公开的特征、功能、元素、部件、操作和/或属 性进行其他组合或者子组合，或提出对于本申请或相关申请而言新的 权利要求。无论与原始权利要求的保护范围不同、更宽、更窄还是相 同，其都被认为包括在公开的主题内。