DE102017107862A1

DE102017107862A1 - Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE102017107862A1
Application number: DE102017107862.2A
Authority: DE
Inventors: Kazuki Kikuchi
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2016-04-20
Filing date: 2017-04-11
Publication date: 2017-10-26
Anticipated expiration: 2037-04-12
Also published as: US20170306894A1; JP2017193999A; JP6315023B2; US10132275B2; DE102017107862B4

Abstract

Ein Verbrennungsmotor umfasst zusätzlich zu einem LPL-EGR-System zwei Wasserdampfseparierungsfolien-Module für Frischluft und für EGR-Gas. Ein Modul für Frischluft ist in einer Einlasspassage zwischen einem Verbindungsabschnitt mit einer EGR-Passage und einem Luftreiniger vorgesehen. Ein Modul für EGR-Gas ist in der EGR-Passage auf einer strömungsaufwärtigen Seite eines EGR-Kühlers vorgesehen. Das Modul ist durch eine Saugpassage mit einer Druckreduzierungspumpe verbunden. Das Modul ist durch eine Saugpassage mit einer Druckreduzierungspumpe verbunden.

Description

Hintergrund
Querverweis auf eine zugehörige Anmeldung
Die vorliegende Anmeldung beansprucht unter 35 U.S.C. §119 die Priorität der japanischen Patentanmeldung Nr. 2016-084220 , die am 20. April 2016 eingereicht wurde. Die Inhalte dieser Anmeldung werden hierin durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen.
Technisches Gebiet
Diese Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor.
Stand der Technik
Es sind bereits Verbrennungsmotoren mit einem EGR-System bekannt, wobei ein Teil von Abgas, das in einer Auslasspassage auf einer strömungsabwärtigen Seite einer Turbine eines Turboladers strömt, durch eine EGR-Passage hindurch zu einer Einlasspassage auf einer strömungsaufwärtigen Seite eines Kompressors des Turboladers zurückgeführt wird. Solche Art eines EGR-Systems wird als ein „LPL-EGR-System” bezeichnet, um das System von einem EGR-System zu unterscheiden, welches bewirkt, dass ein Teil von Abgas, das in einer Auslasspassage auf einer strömungsauwärtigen Seite einer Turbine strömt, durch eine EGR-Passage hindurch zu einer Einlasspassage auf einer strömungsabwärtigen Seite eines Kompressors zurückgeführt wird.
In Bezug auf einen Verbrennungsmotor mit einem LPL-EGR-System offenbart zum Beispiel JP 2015-209782 A einen Verbrennungsmotor, der einen Zwischenkühler, welcher in einer Einlasspassage auf einer strömungsabwärtigen Seite in Bezug auf einen Kompressor vorgesehen ist und welcher Gas (Frischluft oder ein Mischgas von Frischluft und EGR-Gas) kühlt, das von dem Kompressor komprimiert wurde, und eine Nut aufweist, welche in einer Innenwandfläche der Einlasspassage, die sich auf einer Unterseite in der Gravitationsrichtung befindet und direkt strömungsabwärts des Zwischenkühlers befindet, ausgebildet ist. Wenn in dem Gas enthaltener Wasserdampf als Ergebnis des durch den Zwischenkühler Hindurchpassierens auf seinen Taupunkt abgekühlt wird, wird Kondenswasser erzeugt. In dieser Hinsicht kann gemäß der in JP 2015-209782 A beschriebenen Motorkonfiguration Kondenswasser, welches einhergehend mit einer Kühlung in dem Zwischenkühler erzeugt wird, temporär innerhalb der zuvor genannten Nut gesammelt werden.
Überblick
In der Motorkonfiguration von JP 2015-209782 A wird, wenn vorhergesagt wird, dass sowohl EGR-Gas als auch Kondenswasser in Zylinder strömen wird, was eine Zeit ist, zu der das Fahrzeug während einer Rückführung von EGR-Gas verlangsamt wird, eine Steuerung durchgeführt, welche die Rückführung von EGR-Gas zu einer Einlasspassage begrenzt. Die Steuerung an sich ist wirksam als eine Maßnahme, um einer Verschlechterung in einer Verbrennung entgegenzuwirken, welche als ein Ergebnis dessen auftritt, dass sowohl EGR-Gas als auch Kondenswasser während einer Fahrzeugverlangsamung in Zylinder strömen. Jedoch gibt es, weil die Konfiguration der oben beschriebenen Nut eine ist, die temporär Kondenswasser sammelt, und es eine obere Grenze für die Kapazität der oben genannten Nut gibt, eine beträchtliche Wahrscheinhichkeit, dass Kondenswasser aus der zuvor genannten Nut überlaufen bzw. überschießen und zu einem unbeabsichtigten Zeitpunkt in einen Zylinder strömen und eine Fehlzündung verursachen wird.
Ferner ist es in einem LPL-EGR-System für einen EGR-Kühler, welcher EGR-Gas kühlt, üblich, dass er in einer EGR-Passage vorgesehen ist, und es wurde das gleiche Phänomen wie das oben beschriebene Phänomen, das in dem Zwischenkühler auftritt, in dem EGR-Kühler erkannt. Das heißt, Kondenswasser wird erzeugt, wenn Wasserdampf in EGR-Gas als ein Ergebnis des durch den EGR-Kühler Hindurchpassierens auf seinen Taupunkt oder darunter abgekühlt wird. Ferner wird, obwohl in JP 2015-209782 A nicht erwähnt, wenn sich in EGR-Gas enthaltene Komponenten in Kondenswasser lösen, das einhergehend mit einer Kühlung in dem EGR-Kühler erzeugt wird, das Kondenswasser sauer und wird eine Ursache für Korrosion eines Kompressors oder eines Zwischenkühlers, der sich auf dem Pfad von EGR-Gas befindet, das durch den EGR-Kühler passiert ist, das heißt sich in einer Einlasspassage befindet.
Jedoch ist es, weil ein EGR-Kühler in JP 2015-209782 A nicht offenbart ist, ursprünglich unklar, ob ein Sauerwerden von Kondenswasser, das eine Kühlung von EGR-Gas in einem EGR-Kühler begleitet, gemäß der Motorkonfiguration von JP 2015-209782 A unterdrückt werden kann. Ferner kann ein solches Sauerwerden auch bei Kondenswasser, das temporär in der zuvor genannten Nut gesammelt ist, auftreten. Jedoch ist die Motorkonfiguration von JP 2015-209782 A eine Konfiguration, welche die Erzeugung von Kondenswasser einhergehend mit einer Kühlung von Gas in einem Zwischenkühler ermöglicht. Daher kann mit der Motorkonfiguration von JP 2015-209782 A ein Sauerwerden von Kondenswasser einhergehend mit einer Kühlung von Gas in einem Zwischenkühler nicht unterdrückt werden.
Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung des oben beschriebenen Problems gemacht, und es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine neue Verbrennungsmotorkonfiguration bereitzustellen, welche die Eigenerzeugung von Kondenswasser einhergehend mit einer Kühlung von Gas in einem Kühlabschnitt, wie einem Zwischenkühler oder einem EGR-Kühler, unterdrücken kann.
Ein Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine Gaspassage, einen Kühlabschnitt, einen Wasserdampfseparierungsabschnitt und einen Druckreduzierungsabschnitt auf. Gas, das in einen Zylinder einströmt, strömt durch die Gaspassage hindurch. Der Kühlabschnitt ist in der Gaspassage vorgesehen und kühlt Gas, das in den Zylinder einströmt. Der Wasserdampfseparierungsabschnitt bildet einen Teil der Gaspassage auf einer strömungsaufwärtigen Seite in einer Gasströmungsrichtung in Bezug auf den Kühlabschnitt und weist eine wasserdampfdurchlässige Folie bzw. Schicht auf, welche, wenn sie installiert ist, sodass sie zwei Räume separiert, die unterschiedliche Wasserdampfpartialdrücke haben, es Wasserdampf ermöglicht bzw. erlaubt, von einem Raum, in dem ein Wasserdampfpartialdruck höher ist, in Richtung zu einem Raum, in dem ein Wasserdampfpartialdruck niedriger ist, hindurchzudringen. Der Druckreduzierungsabschnitt reduziert einen Wasserdampfpartialdruck eines Außenraums, welcher durch die wasserdampfdurchlässige Folie bzw. Schicht von einem Innenraum separiert ist, in den Gas aus der Gaspassage einströmt, sodass eine Differenz in Wasserdampfpartialdrücken zwischen dem Innenraum und dem Außenraum auftritt bzw. entsteht.
Durch Reduzieren des Wasserdampfpartialdrucks des Außenraums, sodass eine Differenz in den Wasserdampfpartialdrücken zwischen dem Innenraum der wasserdampfdurchlässigen Folie bzw. Schicht und dem Außenraum entsteht, welche durch die wasserdampfdurchlässige Folie von dem Innenraum separiert ist, bewegt sich Wasserdampf, der in Gas enthalten ist, das in einen Zylinder einströmt, von dem Innenraum zu dem Außenraum. Das heißt, vor einem Kühlen in dem Kühlabschnitt wird Wasserdampf aus dem Gas, das in einen Zylinder einströmt, entfernt.
Der Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung kann ferner einen Druckreduzierungsausmaß-Regulierungsabschnitt aufweisen. Wenn vorhergesagt wird, dass eine relative Feuchtigkeit auf einer strömungsabwärtigen Seite in der Gasströmungsrichtung in Bezug auf den Kühlabschnitt in der Gaspassage höher als 100% sein wird, reguliert der Druckreduzierungsausmaß-Regulierungsabschnitt ein Druckreduzierungsausmaß des Wasserdampfpartialdrucks in dem Außenraum, welcher durch den Druckreduzierungsabschnitt reduziert wird, sodass die relative Feuchtigkeit im Wesentlichen gleich zu 100% wird.
Wenn vorhergesagt wird, dass eine relative Feuchtigkeit auf einer strömungsabwärtigen Seite in der Gasströmungsrichtung in Bezug auf den Kühlabschnitt in der Gaspassage höher als 100% sein wird, bewegt sich durch Regulieren eines Druckreduzierungsausmaßes des Wasserdampfpartialdrucks in dem Außenraum, welcher durch den Druckreduzierungsabschnitt reduziert wird, die minimale Menge an Wasserdampf, die erforderlich ist, um die Erzeugung von Kondenswasser einhergehend mit einem Kühlen von Gas in dem Kühlabschnitt zu unterdrücken, von dem Innenraum in Richtung zu dem Außenraum hin. Es ist zu bemerken, dass in der vorliegenden Beschreibung der Ausdruck „relative Feuchtigkeit wird im Wesentlichen gleich zu 100%” sich nicht nur auf einen Fall bezieht, in dem die relative Feuchtigkeit gleich zu 100% wird, sondern ferner einen Fall umfasst, in dem, obwohl die relative Feuchtigkeit niedriger als 100% ist, die relative Feuchtigkeit als gleich zu 100% zu sein betrachtet werden kann.
In dem Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein Druckreduzierungsausmaß des Wasserdampfpartialdrucks in dem Außenraum, welcher durch den Druckreduzierungsabschnitt reduziert wird, erhöht werden wie eine Feuchtigkeit von Frischluft, die in den Zylinder einströmt, ansteigt. Ferner kann das Druckreduzierungsausmaß erhöht werden wie ein Druck auf einer strömungsabwärtigen Seite in der Gasströmungsrichtung in Bezug auf einen Kompressor eines Turboladers, der in der Gaspassage vorgesehen ist, ansteigt. Außerdem kann das Druckreduzierungsausmaß erhöht werden wie eine Temperatur von Kühlwasser, das dazu gebracht wird, Wärme in dem Kühlabschnitt mit Gas auszutauschen, das in den Zylinder einströmt, sich vermindert. Außerdem kann das Druckreduzierungsausmaß erhöht werden wie eine Strömungsrate von Kühlwasser, das dazu gebracht wird, Wärme in dem Kühlabschnitt mit Gas auszutauschen, das in den Zylinder einströmt, ansteigt.
In dem Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Gaspassage eine EGR-Passage sein, welche eine Einlasspassage und eine Auslasspassage verbindet. In diesem Fall ist der Kühlabschnitt ein EGR-Kühler, der EGR-Gas kühlt, welches durch die EGR-Passage hindurchströmt, und bildet der Wasserdampfseparierungsabschnitt einen Teil der EGR-Passage auf einer strömungsaufwärtigen Seite in einer Gasströmungsrichtung in Bezug auf den EGR-Kühler der EGR-Passage.
In dem Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Gaspassage eine Einlasspassage sein, in welcher ein Kompressor eines Turboladers vorgesehen ist. In diesem Fall ist der Kühlabschnitt ein Zwischenkühler, der Gas kühlt, das in dem Kompressor komprimiert ist, und bildet der Wasserdampfseparierungsabschnitt einen Teil der Einlasspassage auf einer strömungsaufwärtigen Seite in einer Gasströmungsrichtung in Bezug auf den Kompressor der Einlasspassage.
In dem Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Gaspassage eine Einlasspassage, in welcher ein Kompressor eines Turboladers vorgesehen ist, und eine EGR-Passage sein, welche eine strömungsaufwärtige Seite der Einlasspassage in einer Gasströmungsrichtung in Bezug auf den Kompressor und eine strömungsabwärtige Seite einer Auslasspassage in der Gasströmungsrichtung in Bezug auf eine Turbine des Turboladers verbindet. In diesem Fall ist der Kühlabschnitt ein Zwischenkühler, der Gas kühlt, das durch den Kompressor komprimiert ist, und ein EGR-Kühler, der EGR-Gas kühlt, das in der EGR-Passage strömt, und bildet der Wasserdampfseparierungsabschnitt einen Teil der Einlasspassage, der sich auf einer strömungsaufwärtigen Seite in der Gasströmungsrichtung in Bezug auf einen Verbindungsabschnitt mit der EGR-Passage der Einlasspassage befindet, und bildet ferner einen Teil der EGR-Passage, der sich auf einer strömungsaufwärtigen Seite in der Gasströmungsrichtung in Bezug auf den EGR-Kühler der EGR-Passage befindet.
Gemäß dem Verbrennungsmotor der vorliegenden Erfindung kann die Eigenerzeugung von Kondenswasser einhergehend mit einem Kühlen von Gas in einem Kühlabschnitt, wie beispielsweise einem Zwischenkühler oder einem EGR-Kühler, unterdrückt werden.
Figurenkurzbeschreibung
1 ist eine schematische Darstellung, welche die Gesamtkonfiguration eines Verbrennungsmotors gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt,
2 ist eine schematische Darstellung, welche die Konfiguration von Modulen 34 und 36 zeigt,
3 ist eine Ansicht zum Beschreiben einer Strömung von Gas, das in die Module 34 und 36 einströmt,
4 ist eine Ansicht zum Beschreiben eines Durchdringungsprinzips in Bezug auf Wasserdampf an einer schlauch- bzw. röhrenförmigen Folie bzw. Schicht 48,
5 ist eine Ansicht, die ein Prinzip in Bezug auf eine Erzeugung von Kondenswasser veranschaulicht,
6 ist eine Ansicht zum Beschreiben eines Effekts, der durch die Konfiguration der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzielt wird,
7 ist eine Ansicht zum Beschreiben eines anderen Mittels zum relativen Absenken eines Wasserdampfpartialdrucks in einem eine Außenwandfläche 48b umgebenden Raum,
8 ist eine schematische Darstellung, welche die Gesamtkonfiguration eines Verbrennungsmotors gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt,
9 ist eine Ansicht zum Beschreiben eines Überblicks über eine Ventilsteuerung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
10 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel für eine Verarbeitung zeigt, die von einem ESG 70 in der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird,
11 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel für eine Verarbeitung zeigt, die von dem ESG 70 in der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird, und
12 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel für eine Verarbeitung zeigt, die von dem ESG 70 ausgeführt wird in einem Fall eines Berechnens eines Sollseparierungsausmaßes für Wasserdampf in den Modulen 34 und 36 unter Verwendung eines Separierungsgrenzwertes c.
Beschreibung von Ausführungsformen
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend basierend auf den begleitenden Figuren beschrieben. Es ist zu bemerken, dass Elemente, die den jeweiligen Figuren gemeinsam sind, durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind und eine doppelte Beschreibung dieser weggelassen wird. Ferner ist die vorliegende Erfindung nicht dazu gedacht, durch die nachstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt zu werden.
Erste Ausführungsform
Zuerst wird eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 1 bis 7 beschrieben werden.
[Konfigurationsbeschreibung eines Verbrennungsmotors]
1 ist eine schematische Darstellung, welche die Gesamtkonfiguration eines Verbrennungsmotors gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Ein Verbrennungsmotor 1, der in 1 gezeigt ist, ist ein Verbrennungsmotor mit einem LPL-EGR-System, das in einem Fahrzeug oder dergleichen montierbar ist. Der Verbrennungsmotor 1 umfasst einen Reihen-Vierzylinder-Motorkörper 10. Jedoch sind die Anzahl von Zylindern und die Anordnung der Zylinder des Motorkörpers 10 nicht darauf beschränkt. Eine Einlasspassage 12 und eine Auslasspassage 14 sind mit jedem Zylinder des Motorkörpers 10 verbunden.
Ein Luftreiniger 16 ist in der Nähe eines Einlasses der Einlasspassage 12 montiert. Ein Kompressor 18a eines Turboladers 18 ist strömungsabwärts des Luftreinigers 16 installiert. Der Kompressor 18a wird durch Rotation einer Turbine 18b angetrieben, die in der Auslasspassage 14 angeordnet ist. Ein elektronisch gesteuertes Drosselventil 20 ist in der Einlasspassage 12 an einer Position vorgesehen, die sich auf einer strömungsabwärtigen Seite in Bezug auf den Kompressor 18a befindet. Ein Zwischenbehälter 22, der mit Einlassdurchlässen (aus den Figuren weggelassen) der jeweiligen Zylinder verbunden ist, ist in der Einlasspassage 12 an einer Position vorgesehen, die sich auf einer strömungsabwärtigen Seite in Bezug auf das Drosselventil 20 befindet. Ein Zwischenkühler 24, der Gas kühlt, das von dem Kompressor 18a komprimiert wurde, ist in dem Zwischenbehälter 22 enthalten.
Ein Katalysator (als ein Beispiel ein Dreiwegekatalysator) 26, der Abgas aus jedem Zylinder des Motorkörpers 10 reinigt, ist an einer Position auf einer strömungsabwärtigen Seite in Bezug auf die Turbine 18b in der Auslasspassage 14 angeordnet. Ein Ende einer EGR-Passage 28 ist mit der Auslasspassage 14 auf einer strömungsabwärtigen Seite in Bezug auf den Katalysator 26 verbunden. Das andere Ende der EGR-Passage 28 ist mit der Einlasspassage 12 auf einer strömungsaufwärtigen Seite in Bezug auf den Kompressor 18a verbunden. Ein EGR-Ventil 30 ist auf halbem Wege entlang der EGR-Passage 28 vorgesehen. Wenn das EGR-Ventil 30 geöffnet ist, wird ein Teil von Abgas, das durch die Auslasspassage 14 hindurchströmt, als EGR-Gas in die Einlasspassage 12 eingeleitet. Ein EGR-Kühler 32, der EGR-Gas kühlt, das durch die EGR-Passage 28 strömt, ist in der EGR-Passage 28 auf einer strömungsaufwärtigen Seite in Bezug auf das EGR-Ventil 30 (strömungsaufwärtigen Seite in der Strömungsrichtung des EGR-Gases) vorgesehen.
Der Turbolader 18, der Zwischenkühler 24, die EGR-Passage 28, das EGR-Ventil 30 und der EGR-Kühler 32 bilden ein LPL-EGR-System. Zusätzlich zu diesem LPL-EGR-System ist der Verbrennungsmotor 1 der vorliegenden Ausführungsform mit zwei Wasserdampfseparierungsfolien-Modulen ausgerüstet, welche für Frischluft und für EGR-Gas sind. Ein Modul 34 für Frischluft ist in der Einlasspassage 12 zwischen einem Verbindungsabschnitt mit der EGR-Passage 28 und dem Luftreiniger 16 vorgesehen. Andererseits ist ein Modul 36 für EGR-Gas in der EGR-Passage 28 auf der strömungsaufwärtigen Seite in Bezug auf den EGR-Kühler 32 vorgesehen. Das Modul 34 und das Modul 36 teilen die gleiche Basiskonfiguration. Das Modul 34 ist durch eine Saugpassage 38 mit einer Druckreduzierungspumpe 40 verbunden. Das Modul 36 ist durch eine Saugpassage 42 mit einer Druckreduzierungspumpe 44 verbunden.
[Konfigurationsbeschreibung eines Wasserdampfseparierungsfolien-Moduls]
2 ist eine schematische Darstellung, welche die Konfiguration der Module 34 und 36 zeigt. Wie in 2 gezeigt, weisen die Module 34 und 36 ein kreisrundes röhrenförmiges Gehäuse 46 und eine große Anzahl von schlauch- bzw. röhrenförmigen Folien bzw. Membranen 48 auf, welche innerhalb des Gehäuses 46 eingesetzt sind. Das Gehäuse 46 ist durch zum Beispiel einen Harz gebildet, und ein Ausgabedurchlass 50, der mit einem Ende der in 1 gezeigten Saugpassagen 38 und 42 verbunden ist, ist in einer Seitenfläche dessen ausgebildet. Die Seitenfläche des Gehäuses 46 des Moduls 34 ist zusammenhängend mit einer Außenwandfläche der Einlasspassage 12, und die Seitenfläche des Gehäuses 46 des Moduls 36 ist zusammenhängend mit einer Außenwandfläche der EGR-Passage 28. Das heißt, die Seitenfläche des Gehäuses 46 des Moduls 34 bildet einen Teil der Außenwandfläche der Einlasspassage 12, und die Seitenfläche des Gehäuses 46 des Moduls 36 bildet einen Teil der Außenwandfläche der EGR-Passage 28. Die röhrenförmigen Folien 48 sind hohle Faserfolien, die aus zum Beispiel hydrophilen Makromolekülen oder Zeolith hergestellt sind, und weisen eine Innenwandfläche 48a und eine Außenwandfläche 48b auf. Die jeweiligen röhrenförmigen Folien 48 sind dicht zusammengeschart und zueinander parallel entlang der Öffnungsrichtung (Richtung von in 2 gezeigten Pfeilen) des Gehäuses 46 und sind integral an dem Gehäuse 46 befestigt.
Frischluft, die von einem Ende des Gehäuses 46 her in das Modul 34 einströmt, oder EGR-Gas, das von einem Ende des Gehäuses 46 her in das Modul 36 einströmt, wird aus dem anderen Ende des Gehäuses 46 ausgegeben. 3 ist eine Ansicht zum Beschreiben der Strömung von Gas, das in die Module 34 und 36 einströmt, wobei eine unter der großen Anzahl von röhrenförmigen Folien 48, die in 2 gezeigt sind, dargestellt ist. Wie mittels dicker Pfeile in 3 gezeigt, strömt Gas, das in die röhrenförmige Folie 48 einströmt, durch die Innenseite der Innenwandfläche 48a hindurch und geht weiter in die strömungsabwärtige Richtung. Ferner bewegt sich, wie mittels dünner Pfeile in der Foliendickenrichtung gezeigt, ein Teil von Wasserdampf, der in dem Gas enthalten ist, das durch die Innenseite der Innenwandfläche 48a hindurchströmt, von der Innenwandfläche 48a aus durch das Innere der röhrenförmigen Folie 48 hindurch in Richtung zur Außenwandfläche 48b hin.
Der Grund, dass sich ein Teil des Wasserdampfs in der Foliendickenrichtung der röhrenförmigen Folie bzw. Membran 48 bewegt, ist, dass eine Differenz zwischen Wasserdampfpartialdrücken in zwei Räumen auftritt bzw. entsteht, in welche die röhrenförmige Folie 48 separiert ist. 4 ist eine Ansicht zum Beschreiben eines Durchdringungsprinzips in Bezug auf Wasserdampf in der röhrenförmigen Folie 48. Ein Teil der in 3 dargestellten röhrenförmigen Folie 48 ist schematisch in 4 gezeigt. Wenn ein Wasserdampfpartialdruck p₁ eines linken Raums der in 4 dargestellten röhrenförmigen Folie 48 höher als ein Wasserdampfpartialdruck p₂ eines rechten Raums ist, entsteht ein Konzentrationsgradient innerhalb der Folie als ein Ergebnis dessen, dass sich Wasserdampf an der Fläche der röhrenförmigen Folie 48, welche eine Schnittstelle zu dem linken Raum bildet, auflöst, und dieser Konzentrationsgradient fungiert als eine Triebkraft, unter welcher sich Wasserdampf (genauer Wassermoleküle) von der Linksraumseite zu der Rechtsraumseite hin bewegen. Eine Bewegung des Wasserdampfs setzt sich fort, bis eine Wasserdampfpartialdruckdifferenz Δp (= p₁ – p₂) zwischen den beiden Räumen verschwindet. Es ist zu bemerken, dass die röhrenförmige Folie 48 mit einer Konfiguration versehen ist, sodass es für ein Gas anders als Wasserdampf schwierig ist, sich einwärts zu bewegen, und daher bewegt sich im Wesentlichen nur Wasserdampf zwischen den beiden Räumen, in welche die röhrenförmige Folie 48 separiert bzw. unterteilt ist.
[Wasserdampfseparierung in der ersten Ausführungsform]
In der vorliegenden Ausführungsform werden die Druckreduzierungspumpen 40 und 44, die in 1 gezeigt sind, betrieben bzw. angetrieben und werden Gasmengen, die an die Saupassagen 38 und 42 auf der strömungsabwärtigen Seite von den Druckreduzierungspumpen 40 und 44 geschickt werden, auf einer vorbestimmten Menge gehalten. Folglich ist während des Betriebs bzw. Antriebs der Druckreduzierungspumpen 40 und 44 der Wasserdampfpartialdruck in einem Raum, der die Außenwandfläche 48b umgibt, niedriger als in einem Raum, der von der Innenwandfläche 48a, die in 3 gezeigt ist, umgeben ist. In dem Modul 34 bewegt sich ein Teil von Wasserdampf, der in Frischluft enthalten ist, die durch die Innenseite der Innenwandfläche 48a hindurchströmt, von der Innenwandfläche 48a aus in Richtung zur Außenwandfläche 48b hin. Der Wasserdampf, der sich zu dem die Außenwandfläche 48b umgebenden Raum hin bewegt hat, strömt dann durch den Ausgabedurchlass 50 hindurch in die Saugpassage 38 ein. Dies tritt in gleicher Weise auch in dem Modul 36 auf. Das heißt, in dem Modul 36 bewegt sich ein Teil von Wasserdampf, der in EGR-Gas enthalten ist, das durch die Innenseite der Innenwandfläche 48a hindurchströmt, zu dem die Außenwandfläche 48b umgebenden Raum hin und strömt dann durch den Ausgabedurchlass 50 hindurch in die Saugpassage 42 ein.
Der Wasserdampf, der von der Innenseite der Innenwandfläche 48a aus zu der Saugpassage 38 (oder der Saugpassage 42) hin geströmt ist, wird, wie er ist, von der Druckreduzierungspumpe 40 (oder der Druckreduzierungspumpe 44) in der Saugpassage 38 (oder der Saugpassage 42) zu der strömungsabwärtigen Seite hin ausgegeben oder auf der strömungsabwärtigen Seite gesammelt. Andererseits strömt Wasserdampf, der nicht in die Saugpassage 38 geströmt ist, das heißt, Wasserdampf, der sich nicht von der Innenwandfläche 48a aus in Richtung zur Außenwandfläche 48b des Moduls 34 hin bewegt hat, zusammen mit Frischluft durch die Innenseite der Innenwandfläche 48a hindurch und bewegt sich in Richtung zum Kompressor 18a hin, der sich strömungsabwärts des Moduls 34 befindet. In gleicher Weise strömt Wasserdampf, der nicht in die Saugpassage 42 eingeströmt ist, das heißt, Wasserdampf, der sich nicht von der Innenwandfläche 48a aus in Richtung zur Außenwandfläche 48b des Moduls 36 bewegt hat, zusammen mit EGR-Gas durch die Innenseite der Innenwandfläche 48a hindurch und bewegt sich in Richtung zum EGR-Kühler 32 hin, der sich strömungsabwärts des Moduls 36 befindet.
5 ist eine Ansicht, die ein Prinzip bezüglich einer Erzeugung von Kondenswasser veranschaulicht. Wenn Gas mit einer relativen Feuchtigkeit von weniger als 100%, welches in dieser Figur durch „vor Kompression und Kühlung” bezeichnet ist, unter einem isobarischen Zustand gekühlt wird, wenn der Wasserdampfpartialdruck des Gases fällt und den Wasserdampfsättigungsdruck überschreitet, wird Kondenswasser erzeugt. Wenn Gas „vor Kompression und Kühlung” unter einem isothermischen Zustand komprimiert wird, wird ebenfalls Kondenswasser erzeugt, wenn der Wasserdampfpartialdruck des Gases ansteigt und den Wasserdampfsättigungsdruck überschreitet. In Übereinstimmung mit diesem Prinzip wird Kondenswasser erzeugt, wenn der Wasserdampfpartialdruck in Gas (bezieht sich auf Frischluft oder ein Mischgas von Frischluft und EGR-Gas. Nachstehend wird ein Mischgas von Frischluft und EGR-Gas einfach als „Mischgas” bezeichnet. Ferner wird Frischluft oder ein Mischgas als „Gas (Frischluft oder Mischgas)” bezeichnet.) einhergehend mit einer Kühlung in dem in 1 gezeigten Zwischenkühler 24 den Wasserdampfsättigungsdruck überschreitet. Kondenswasser wird ebenfalls erzeugt, wenn der Wasserdampfpartialdruck in EGR-Gas einhergehend mit einer Kühlung in dem EGR-Kühler 32 den Wasserdampfsättigungsdruck überschreitet und wenn der Wasserdampfpartialdruck in Gas (Frischluft oder Mischgas) einhergehend mit einer Kompression in dem Kompressor 18a den Wasserdampfsättigungsdruck überschreitet.
In dieser Hinsicht ermöglicht, da die röhrenförmige Folie 48, welche unter Bezugnahme auf 2 und 3 beschrieben wurde, eine Konfiguration hat, sodass es für ein Gas anders als Wasserdampf schwierig ist, dort hindurchzudringen, ein Betrieb bzw. Antrieb der Druckreduzierungspumpen 40 und 44, dass Wasserdampf selektiv entfernt wird aus Gas (Frischluft oder Mischgas) vor einem Einströmen in den Zwischenkühler 24 oder aus EGR-Gas vor einem Einströmen in den EGR-Kühler 32. 6 ist eine Ansicht zum Beschreiben der Effekte der Konfiguration der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie es durch Vergleichen von 5 und 6 verständlich sein wird, kann gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Wasserdampfpartialdruck in Gas „vor Kompression und Kühlung”, welches sich in einem Zustand befindet, in dem es wahrscheinlich ist, dass Kondenswasser nach Kompression oder nach Kühlung erzeugt wird, im Voraus gesenkt bzw. verringert werden. Daher kann die Erzeugung von Kondenswasser einhergehend mit einer Kompression in dem Kompressor 18a oder einer Kühlung in dem Zwischenkühler 24 oder dem EGR-Kühler 32, welche in 1 gezeigt sind, unterdrückt werden.
Es ist zu bemerken, dass in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform die Einlasspassage 12 und die EGR-Passage 28, die in 1 dargestellt sind, einer „Gaspassage” gemäß der vorliegenden Erfindung entsprechen, der Zwischenkühler 24 und der EGR-Kühler 32, die in 1 dargestellt sind, einem „Kühlabschnitt” gemäß der vorliegenden Erfindung entsprechen, die röhrenförmige Folie, Schicht bzw. Membran 48, die in 2 und 3 dargestellt ist, einer „wasserdampfdurchlässigen Folie, Schicht bzw. Membran” gemäß der vorliegenden Erfindung entspricht, die Module 34 und 36, die in 2 dargestellt sind, einem „Wasserdampfseparierungsabschnitt” gemäß der vorliegenden Erfindung entsprechen und die Saugpassagen 38 und 42 und die Druckreduzierungspumpen 40 und 44, die in 1 dargestellt sind, einem „Druckreduzierungsabschnitt” gemäß der vorliegenden Erfindung entsprechen.
[Anderes Konfigurationsbeispiel für einen Druckreduzierungsabschnitt]
In diesem Zusammenhang wird in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform der Wasserdampfpartialdruck in dem die Außenwandfläche 48b umgebenden Raum niedriger gemacht als in dem von der Innenwandfläche 48a umgebenden Raum, in dem die Druckreduzierungspumpen 40 und 44, welche mit den Modulen 34 und 36 kombiniert sind, angetrieben bzw. betrieben werden. Jedoch kann der Wasserdampfpartialdruck in dem die Außenwandfläche 48b umgebenden Raum relativ verringert werden durch Verwenden von zu den Druckreduzierungspumpen 40 und 44 unterschiedlichen Mitteln. 7 ist eine Ansicht zum Beschreiben anderer Mittel zum relativen Verringern bzw. Absenken des Wasserdampfpartialdrucks in dem die Außenwand 48b umgebenden Raum. Ein Gehäuse 52, das in 7 dargestellt ist, ist in den Modulen 34 und 36 anstatt des in 2 dargestellten Gehäuses 46 gezeigt. Ein Zuführdurchlass 54 und ein Ausgabedurchlass 56 sind in einer Seitenfläche des Gehäuses 52 ausgebildet. Der Zuführdurchlass 54 ist mit einer Gasversorgungseinrichtung (nicht gezeigt) verbunden, welche Trockengas (Spülgas) ausgibt, und der Ausgabedurchlass 56 ist zur Atmosphäre hin geöffnet. Die Konfiguration der röhrenförmigen Folien 48 der Module 34 und 36 ist die gleiche wie die Konfiguration in der vorhergehenden Beschreibung bezüglich 3.
Weil die röhrenförmige Folie 48 eine Folienkonfiguration hat, sodass es für ein Gas anders als Wasserdampf schwierig ist, sich durch das Innere dieser hindurchzubewegen, wie oben unter Bezugnahme auf 4 beschrieben, strömt Trockengas, das von dem Zuführdurchlass 54 aus in das Gehäuse 52 einströmt, wenn die Gasversorgungseinrichtung betrieben wird, entlang der Außenwandfläche 48b in Richtung zum Ausgabedurchlass 56 hin, ohne sich durch das Innere der röhrenförmigen Folie 48 hindurchzubewegen. Da als Ergebnis dessen, dass das Trockengas entlang der Außenwandfläche 48b strömt, der Wasserdampfpartialdruck in dem die Außenwandfläche 48b umgebenden Raum niedriger als der Wasserdampfpartialdruck in dem von der Innenwandfläche 48a umgebenden Raum wird, tritt die Bewegung von Wasserdampf, die oben unter Bezugnahme auf 4 beschrieben ist, auf. Somit kann der Wasserdampfpartialdruck in dem die Außenwandfläche 48b umgebenden Raum ebenfalls relativ abgesenkt werden, indem eine Gasversorgungseinrichtung betrieben wird, die mit den Modulen 34 und 36 kombiniert ist.
[Anderes Konfigurationsbeispiel für Module]
Die vorhergehende erste Ausführungsform wurde unter der Voraussetzung beschrieben, dass die große Anzahl von röhrenförmigen Folien 48, die in den Modulen 34 und 36 enthalten sind, hohle Folien vom Fasertyp sind. Jedoch ist es möglich, anstatt einer hohlen Fasertyp-Modulstruktur eine bienenwabenförmige Monolittyp-Modulstruktur, eine flache Folientyp-Modulstruktur oder eine Schalen-und-Röhren-Typ-Modulstruktur einzusetzen. In zu der hohlen Fasertyp-Modulstruktur gleicher Weise können diverse Modifikationen an der Modulstruktur durchgeführt werden, solange die Modulstruktur eine Funktion hat, die nur Wasserdampf von Frischluft und von EGR-Gas separieren kann.
[Anderes Konfigurationsbeispiel für einen Verbrennungsmotor]
Die vorhergehende erste Ausführungsform wurde unter der Voraussetzung des Verwendens eines LPL-EGR-Systems beschrieben. Jedoch kann die vorliegende Erfindung auch angewendet werden auf ein Nicht-EGR-Aufladungssystem mit einer Konfiguration, welche, relativ zu dem LPL-EGR-System, die EGR-Passage 28, den EGR-Kühler 32 und dergleichen, die in 1 gezeigt sind, ausschließt, oder auf ein Nichtaufladungs-EGR-System mit einer Konfiguration, welche, relativ zu dem LPL-EGR-System, den Turbolader 18 und den Zwischenkühler 24 und dergleichen, die in 1 gezeigt sind, ausschließt.
Genauer umfasst, wenn ein Nicht-EGR-Aufladungssystem als eine Voraussetzung genommen wird, die Motorkonfiguration lediglich das Modul 34 und umfasst nicht das Modul 36. In diesem Fall kann durch Betreiben der Druckreduzierungspumpe 40, die mit dem Modul 34 kombiniert ist, die Erzeugung von Kondenswasser einhergehend mit einer Kompression in dem Kompressor 18a oder einer Kühlung in dem Zwischenkühler 24, die in 1 gezeigt sind, unterdrückt werden. Andererseits umfasst, wenn ein Nichtaufladungs-EGR-System als eine Voraussetzung genommen wird, die Motorkonfiguration die Module 34 und 36 gleich zu der oben beschriebenen ersten Ausführungsform oder umfasst lediglich das Modul 36. Wenn die Motorkonfiguration die Module 34 und 36 gleich zu der oben beschriebenen ersten Ausführungsform umfasst, kann die Erzeugung von Kondenswasser einhergehend mit einem Kühlen in dem EGR-Kühler 32 unterdrückt werden durch Betreiben der Druckreduzierungspumpen 40 und 44, die mit den beiden Modulen kombiniert sind. Wenn die Motorkonfiguration lediglich das Modul 36 umfasst, kann die Erzeugung von Kondenswasser einhergehend mit einem Kühlen in dem EGR-Kühler 32 unterdrückt werden durch Betreiben der Druckreduzierungspumpe 44, die mit dem Modul 36 kombiniert ist.
[Anderes Konfigurationsbeispiel für eine Druckreduzierungspumpe]
In der oben beschriebenen ersten Ausführungsform wird eine Gasmenge, die an die Saugpassagen 38 und 42 auf der strömungsabwärtigen Seite in Bezug auf die Druckreduzierungspumpen 40 und 44, die in 1 gezeigt sind, ausgegeben wird, auf einer vorbestimmten Menge gehalten. Jedoch kann auch eine Konfiguration eingesetzt werden, wobei eine Gasmenge, die an die Saugpassagen 38 und 42 auf der strömungsabwärtigen Seite in Bezug auf die Druckreduzierungspumpen 40 und 44 ausgegeben wird, variabel gemacht ist.
Beispielsweise kann, da es wahrscheinlicher ist, dass Kondenswasser in dem Zwischenkühler 24 und dem EGR-Kühler 32 erzeugt wird wie die Feuchtigkeit von Frischluft zunimmt, eine Konfiguration eingesetzt werden, sodass die Gasmenge, welche an die Saugpassagen 38 und 42 ausgegeben wird, umso größer ist, desto höher die Feuchtigkeit von Frischluft ist. Ferner kann, da es wahrscheinlicher ist, dass Kondenswasser in dem Zwischenkühler 24 und dem EGR-Kühler 32 erzeugt wird wie der Druck (Ladedruck) von Gas, welches sich auf der strömungsabwärtigen Seite in Bezug auf den Kompressor 18a und auf der strömungsaufwärtigen Seite des Zwischenkühlers 24 befindet, zunimmt, eine Konfiguration eingesetzt werden, sodass die Menge von Gas, das an die Saugpassagen 38 und 42 ausgegeben wird, umso größer ist, desto höher der Ladedruck ist.
Ferner kann, da es umso wahrscheinlicher ist, dass Kondenswasser erzeugt werden wird, desto niedriger die Temperatur von Kühlwasser ist, das dazu gebracht wird, Wärme mit einem Gas (Frischluft oder Mischgas) in dem Zwischenkühler 24 auszutauschen, eine Konfiguration eingesetzt werden, sodass die Menge von Gas, das an die Saugpassage 38 ausgegeben wird, umso größer ist, desto niedriger die Temperatur des Kühlwassers ist. Da es umso wahrscheinlicher wird, dass Kondenswasser erzeugt wird, wie die Strömungsrate dieses Wärmeübertragungsmediums zunimmt, kann die Gasmenge, die an die Saugpassage 38 ausgegeben wird, vergrößert werden wie die Strömungsrate des Kühlwassers zunimmt.
Außerdem kann, da es umso wahrscheinlicher ist, dass Kondenswasser erzeugt werden wird, desto niedriger die Temperatur von Kühlwasser ist, das Wärme mit EGR-Gas in dem EGR-Kühler 32 austauscht, eine Konfiguration eingesetzt werden, sodass die Gasmenge, die an die Saugpassage 42 ausgegeben wird, umso größer ist, desto niedriger die Temperatur des Kühlwassers ist. Darüber hinaus kann, da es umso wahrscheinlicher wird, dass Kondenswasser erzeugt wird, wie die Strömungsrate dieses Wärmeübertragungsmediums zunimmt, die Gasmenge, die an die Saugpassage 42 ausgegeben wird, vergrößert werden wie die Strömungsrate des Kühlwassers zunimmt.
Zweite Ausführungsform
Als Nächstes wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 8 bis 12 beschrieben werden.
[Konfigurationsbeschreibung eines Verbrennungsmotors]
8 ist eine schematische Darstellung, welche die Gesamtkonfiguration eines Verbrennungsmotors gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Ein Verbrennungsmotor 2, der in 8 dargestellt ist, teilt die gleiche Konfiguration wie der in 1 dargestellte Verbrennungsmotor 1 in Bezug auf das LPL-EGR-System und die Konfiguration, die mit den beiden Wasserdampfseparierungsfolien-Modulen (das heißt den Modulen 34 und 36) für Frischluft und EGR-Gas ausgerüstet ist. Daher wird eine Beschreibung dieser Konfigurationen hier weggelassen.
Der in 8 gezeigte Verbrennungsmotor 2 weist ein Steuerventil 60, das in der Saugpassage 38 auf einer strömungsaufwärtigen Seite in Bezug auf die Druckreduzierungspumpe 40 vorgesehen ist, ein Steuerventil 62, das in der Saugpassage 42 auf einer strömungsaufwärtigen Seite in Bezug auf die Druckreduzierungspumpe 44 vorgesehen ist, und ein ESG 70 auf, welches die Öffnungsgrade dieser Steuerventile 60 und 62 steuert. Die Steuerventile 60 und 62 sind beide elektronisch gesteuerte Ventile und sind mit einer Ausgangsseite des ESG 70 verbunden. In zu der oben beschriebenen ersten Ausführungsform gleicher Weise wird auch in der vorliegenden Ausführungsform eine Gasmenge, die in Richtung zu der strömungsabwärtigen Seite in Bezug auf die Druckreduzierungspumpen 40 und 44 ausgegeben wird, auf einer vorbestimmten Menge gehalten.
Diverse Sensoren sind mit einer Eingangsseite des in 8 gezeigten ESG 70 verbunden. Die diversen Sensoren umfassen einen Luftströmungsmesser 71, der in der Nähe des Luftreinigers 16 montiert ist und eine Frischluftströmungsrate Ga erfasst, einen Temperatursensor 72, der eine Atmosphärentemperatur T₀ erfasst, einen Drucksensor 73, der einen Atmosphärendruck P₀ erfasst, und einen Feuchtigkeitssensor 74, der eine atmosphärische Feuchtigkeit RH erfasst. Die diversen Sensoren umfassen ferner eine Mehrzahl von Temperatursensoren und eine Mehrzahl von Drucksensoren, die eine Temperatur und einen Druck von Gas (Frischluft oder Mischgas), das in die Zylinder des Motorkörpers 10 einströmt, erfassen.
Genauer sind diese Sensoren wie folgt. Das heißt, ein Temperatursensor 75, der eine Temperatur (nachstehend als „Vor-I/C-Temperatur” bezeichnet) T_I/Cin von Gas an einer Position erfasst, die sich auf einer strömungsabwärtigen Seite des Kompressors 18a und auf einer strömungsaufwärtigen Seite des Zwischenkühlers 24 befindet, ein Drucksensor 76, der einen Druck (nachstehend als „Vor-I/C-Temperatur” bezeichnet) P_I/Cin von Gas an einer Position erfasst, die sich auf der strömungsabwärtigen Seite des Kompressors 18a und auf der strömungsaufwärtigen Seite des Zwischenkühlers 24 befindet, ein Temperatursensor 77, der eine Temperatur (nachstehend als „Nach-I/C-Temperatur” bezeichnet) T_I/Cout von Gas an einer Position erfasst, die sich auf einer strömungsabwärtigen Seite des Zwischenkühlers 24 befindet, ein Temperatursensor 78, der eine Temperatur (nachstehend als „Vor-EGR/C-Temperatur” bezeichnet) T_EGR/Cin von Gas auf einer strömungsaufwärtigen Seite des EGR-Kühlers 32 erfasst, ein Drucksensor 79, der einen Druck (nachstehend als „Vor-EGR/C-Druck” bezeichnet) P_EGR/Cin von Gas auf der strömungsaufwärtigen Seite des EGR-Kühlers 32 erfasst, und ein Temperatursensor 80, der eine Temperatur (nachstehend als „Nach-EGR/C-Temperatur” bezeichnet) T_EGR/Cout von Gas auf einer strömungsabwärtigen Seite des EGR-Kühlers 32 erfasst.
[Wasserdampfseparierung in der zweiten Ausführungsform]
In der oben beschriebenen ersten Ausführungsform wird Wasserdampf selektiv entfernt aus Gas (Frischluft oder Mischgas), bevor es in den Zwischenkühler 24 einströmt, und aus EGR-Gas, bevor es in den EGR-Kühler 32 einströmt, indem die Druckreduzierungspumpen 40 und 44 betrieben werden, die mit den Modulen 34 und 36 kombiniert sind. Jedoch gibt es, wenn der Wasserdampfpartialdruck in Gas (Frischluft oder Mischgas), das in den Zwischenkühler 24 oder dergleichen einströmt (das heißt, der Wasserdampfpartialdruck in Gas „vor Kompression und Kühlung”, gezeigt in 5) ursprünglich hoch ist, eine Möglichkeit, dass Kondenswasser erzeugt werden wird, obwohl Wasserdampf aus der Frischluft oder dem EGR-Gas entfernt wurde. Ferner wird, weil die spezifische Wärmekapazität von Wasser vergleichsweise groß ist, wenn Wasserdampf einer Menge, die mehr als notwendig ist, in den Modulen 34 und 36 separiert wird, die Verbrennungstemperatur in den Zylindern ansteigen und wird die erzeugte Menge von NOx zunehmen.
Daher werden in der vorliegenden Ausführungsform der Wasserdampfpartialdruck in Gas (Frischluft oder Mischgas) strömungsabwärts des Zwischenkühlers 24 und der Wasserdampfpartialdruck in EGR-Gas strömungsabwärts des EGR-Kühlers 32 von dem ESG 70 vorhergesagt. Wenn der vorhergesagte Wasserdampfpartialdruck in Gas (Frischluft oder Mischgas) strömungsabwärts des Zwischenkühlers 24 höher als der Wasserdampfsättigungsdruck strömungsabwärts des Zwischenkühlers 24 ist, wird der Öffnungsgrad des Steuerventils 60 so reguliert, dass der Wasserdampfpartialdruck im Wesentlichen gleich zu dem Wasserdampfsättigungsdruck wird. Das heißt, wenn vorhergesagt wird, dass die relative Feuchtigkeit strömungsabwärts des Zwischenkühlers 24 höher als 100% sein wird, wird der Öffnungsgrad des Steuerventils 60 so reguliert, dass die relative Feuchtigkeit im Wesentlichen gleich zu 100% wird. Es ist zu bemerken, dass in der vorliegenden Beschreibung der Ausdruck „Wasserdampfpartialdruck wird im Wesentlichen gleich zu dem Wasserdampfsättigungsdruck” sich nicht nur auf einen Fall bezieht, in dem der Wasserdampfpartialdruck genau gleich zu dem Wasserdampfsättigungsdruck ist, sondern auch einen Fall umfasst, in dem, obwohl der Wasserdampfpartialdruck niedriger als der Wasserdampfsättigungsdruck ist, der Wasserdampfpartialdruck als gleich zu dem Wasserdampfsättigungsdruck zu sein betrachtet werden kann.
Ferner wird in der vorliegenden Ausführungsform, sogar wenn der vorhergesagte Wasserdampfpartialdruck in Gas (Frischluft oder Mischgas) strömungsabwärts des Zwischenkühlers 24 gleich zu dem oder kleiner als der Wasserdampfsättigungsdruck strömungsabwärts des Zwischenkühlers 24 ist, wenn der vorhergesagte Wasserdampfpartialdruck in EGR-Gas strömungsabwärts des EGR-Kühlers 32 höher als der Wasserdampfsättigungsdruck strömungsabwärts des EGR-Kühlers 32 ist, der Öffnungsgrad des Steuerventils 62 so reguliert, dass der Wasserdampfpartialdruck im Wesentlichen gleich zu dem Wasserdampfsättigungsdruck wird. Das heißt, sogar wenn vorhergesagt wird, dass die relative Feuchtigkeit strömungsabwärts des Zwischenkühlers 24 kleiner als oder gleich zu 100% sein wird, wenn vorhergesagt wird, dass die relative Feuchtigkeit strömungsabwärts des EGR-Kühlers 32 höher als 100% sein wird, wird der Öffnungsgrad des Steuerventils 62 so reguliert, dass die relative Feuchtigkeit strömungsabwärts des EGR-Kühlers 32 im Wesentlichen gleich zu 100% wird.
9 ist eine Ansicht zum Beschreiben eines Überblicks über eine Ventilsteuerung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Eine Temperatur T_I/Cout, die auf der Abszissenachse in 9 gezeigt ist, repräsentiert die Temperatur von Gas (Frischluft oder Mischgas), das aus dem Zwischenkühler 24 ausgeströmt ist (das heißt eine Nach-I/C-Temperatur). Ferner repräsentiert eine Temperatur T_EGR/Cout die Temperatur von EGR-Gas, das aus dem EGR-Kühler 32 ausgeströmt ist (das heißt eine Nach-EGR/C-Temperatur). Wie oben unter Bezugnahme auf 6 beschrieben, kann, wenn der Wasserdampfpartialdruck in Gas „vor Kompression und Kühlung” im Voraus abgesenkt wird, die Erzeugung von Kondenswasser einhergehend mit einer Kompression in dem Kompressor 18a oder einer Kühlung in dem Zwischenkühler 24 oder dem EGR-Kühler 32 unterdrückt werden.
Das Verfahren einer Ventilsteuerung gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist im Wesentlichen das Gleiche wie das oben unter Bezugnahme auf 6 beschriebene Verfahren. Jedoch wird in der Ventilsteuerung gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wenn vorhergesagt wird, dass der Wasserdampfpartialdruck in Gas (Frischluft oder Mischgas) nach Kühlung in dem Zwischenkühler 24 höher sein wird als der Wasserdampfsättigungsdruck bei der Nach-I/C-Temperatur T_I/Cout, der Öffnungsgrad des Steuerventils 60 so reguliert, dass der Wasserdampfpartialdruck in dem zuvor genannten Gas (Frischluft oder Mischgas) im Wesentlichen gleich wird zu dem Wasserdampfsättigungsdruck bei der Nach-I/C-Temperatur T_I/Cout. Durch auf diese Weise Regulieren des Öffnungsgrades des Steuerventils 60 wird die notwendige Minimalmenge von Wasserdampf vor einem Kühlen in dem Zwischenkühler 24 aus dem Gas (Frischluft oder Mischgas) separiert und kann somit eine Erhöhung in der erzeugten Menge von NOx unterdrückt werden, während die Erzeugung von Kondenswasser einhergehend mit einer Kühlung in dem Zwischenkühler 24 unterdrückt wird.
Ferner wird gemäß der Ventilsteuerung der vorliegenden Ausführungsform, sogar wenn vorhergesagt wird, dass der Wasserdampfpartialdruck in Gas (Frischluft oder Mischgas) nach Kühlung in dem Zwischenkühler 24 gleich zu dem oder kleiner als der Wasserdampfsättigungsdruck bei der Nach-I/C-Temperatur T_I/Cout sein wird, wenn vorhergesagt wird, dass der Wasserdampfpartialdruck in EGR-Gas nach Kühlung in dem EGR-Kühler 32 höher als der Wasserdampfsättigungsdruck bei der Nach-EGR/C-Temperatur T_EGR/Cout sein wird, der Öffnungsgrad des Steuerventils 62 so reguliert, dass der Wasserdampfpartialdruck in dem zuvor genannten EGR-Gas im Wesentlichen gleich zu dem Wasserdampfsättigungsdruck bei der Nach-I/C-Temperatur T_I/Cout wird. Durch auf diese Weise Regulieren des Öffnungsgrades des Steuerventils 62 wird die notwendige Minimalmenge von Wasserdampf vor Kühlung in dem EGR-Kühler 32 aus dem EGR-Gas separiert und kann somit auch die Erzeugung von Kondenswasser einhergehend mit einer Kühlung in dem EGR-Kühler 32 unterdrückt werden.
Es ist zu bemerken, dass, wie in der Beschreibung von 6 erwähnt, Kondenswasser manchmal einhergehend mit einer Kompression in dem Kompressor 18a erzeugt wird. Daher kann das Prinzip der Ventilsteuerung auch angewendet werden auf Gas, das aus dem Kompressor 18a ausströmt, und in einer Regulierung des Öffnungsgrades des Steuerventils 60 wiedergegeben werden. Jedoch fokussiert sich aus Gründen, wie beispielsweise der Tatsache, dass Gas (Frischluft oder Mischgas), das durch die Einlasspassage 12 hindurchströmt, direkt nachdem es in dem Kompressor 18a komprimiert wurde, in den Zwischenkühler 24 einströmt, und der Tatsache, dass eine Verminderung im Wasserdampfpartialdruck einhergehend mit einer Kühlung in dem Zwischenkühler 24 einen stärkeren Einfluss auf eine Erzeugung von Kondenswasser als ein Anstieg im Wasserdampfpartialdruck, der eine Kompression in dem Kompressor 18a begleitet, hat, die Ventilsteuerung gemäß der vorliegenden Ausführungsform nicht auf Gas, das aus dem Kompressor 18a ausströmt.
[Spezifisches Steuerverfahren]
Eine spezifische Verarbeitung für eine Ventilsteuerung wird nun unter Bezugnahme auf 10 und 11 beschrieben werden. 10 und 11 sind Ablaufdiagramme, die ein Beispiel für eine Verarbeitung zeigen, welche von dem ESG 70 in der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird. Es ist zu bemerken, dass die in diesen Figuren dargestellten Routinen in jedem vorbestimmten Steuerungszeitraum wiederholt ausgeführt werden.
In der in 10 dargestellten Routine werden zuerst Außenluftbedingungen erfasst (Schritt S100). In diesem Schritt erfasst das ESG 70 die Atmosphärentemperatur T₀, den Atmosphärendruck P₀ und die atmosphärische Feuchtigkeit RH unter Verwendung des Temperatursensors 72, des Drucksensors 73 und des Feuchtigkeitssensors 74.
Als Nächstes wird der Motorbetriebszustand erfasst (Schritt S102). In diesem Schritt erfasst das ESG 70 Information, die notwendig ist zum Berechnen einer Wasserdampfsättigungsströmungsrate G_H2Omax,I/C und einer Wasserdampfströmungsrate G_H2O,I/C von Gas (Frischluft oder Mischgas), das direkt strömungsabwärts des Zwischenkühlers 24 strömt, und einer Wasserdampfsättigungsströmungsrate G_H2Omax,EGR/C und einer Wasserdampfströmungsrate G_H2O,EGR/C von EGR-Gas, das direkt strömungsabwärts des EGR-Kühlers 32 strömt. Genauer erfasst das ESG 70 die Frischluftströmungsrate Ga, die Vor-I/C-Temperatur T_I/Cin, den Vor-I/C-Druck P_I/Cin, die Nach-I/C-Temperatur T_I/Cout, die Vor-EGR/C-Temperatur T_EGR/Cin, den Vor-EGR/C-Druck P_EGR/Cin und die Nach-EGR/C-Temperatur T_EGR/Cout. Diese Parameter werden von den diversen oben beschriebenen Sensoren erlangt. Ferner erfasst das ESG 70 eine EGR-Gasströmungsrate G_EGR, die aus der EGR-Passage 28 in die Einlasspassage 12 strömt, und eine Kraftstoffströmungsrate GF, die in die Zylinder eingespritzt wird.
Als Nächstes wird eine Wasserdampfströmungsrate G_H2O,air in der Frischluft berechnet (Schritt S104). Die Wasserdampfströmungsrate G_H2O,air ist eine Strömungsrate von Wasserdampf, der in Frischluft enthalten ist, die durch die Einlasspassage 12 auf der strömungsaufwärtigen Seite in Bezug auf das Modul 34 hindurchströmt. In dem vorliegenden Schritt berechnet das ESG 70 die Wasserdampfströmungsrate G_H2O,air auf Basis von Werten, die in Schritt S100 oder Schritt S102 erfasst wurden, und der folgenden Gleichung (1). Wasserdampfströmungsrate G_H2O,air [g/s] = Frischluftströmungsrate Ga [g/s] × (atmosphärischer Wasserdampfsättigungsdruck [kPa] × atmosphärische Feuchtigkeit RH/Atmosphärendruck P₀) × (H₂O-Molekulargewicht [g/mol]/Frischluft-Molekulargewicht [g/mol]) (1)
Es ist zu bemerken, dass in Gleichung (1) das Frischluft-Molekulargewicht und das H₂O-Molekulargewicht Vorgabewerte sind und der atmosphärische Wasserdampfsättigungsdruck separat auf Basis der in Schritt S100 erfassten Atmosphärentemperatur T₀ berechnet wird.
Als Nächstes wird bestimmt, ob EGR-Gas eingeleitet wird oder nicht (Schritt S106). In dem vorliegenden Schritt bestimmt das ESG 70 auf Basis zum Beispiel der Motordrehzahl und -last, ob EGR-Gas aus der EGR-Passage 28 in die Einlasspassage 12 eingeleitet wird oder nicht. Wenn als Ergebnis bestimmt wird, dass EGR-Gas eingeleitet wird („Ja”), schreitet der Prozess zu Schritt S108 fort, wohingegen der Prozess zu Schritt S116 fortschreitet, wenn bestimmt wird, dass EGR-Gas nicht eingeleitet wird („Nein”).
In Schritt S108 wird eine in dem EGR-Gas enthaltene Wasserdampfströmungsrate G_H2O,EGR berechnet. Die Wasserdampfströmungsrate G_H2O,EGR ist die Strömungsrate von Wasserdampf, der in EGR-Gas enthalten ist, das durch die EGR-Passage 28 auf der strömungsaufwärtigen Seite in Bezug auf das Modul 36 hindurchströmt. In dem vorliegenden Schritt berechnet das ESG 70 auf Basis der in Schritt S100 oder Schritt S102 erfassten Werte und der folgenden Gleichungen (2) bis (4) die Wasserdampfströmungsrate G_H2O,EGR. Wasserdampfströmungsrate G_H2O,EGR [g/s] = EGR-Gasströmungsrate G_EGR [g/s] × Anteil von Wasserdampf in EGR-Gas × (H₂O-Molekulargewicht [g/mol]/Abgas-Molekulargewicht [g/mol]) (2) Anteil von Wasserdampf in EGR-Gas = Anteil von Wasserdampf in Abgas = Wasserdampfströmungsrate G_H2O,CG [g/s] von Verbrennungsgas/(Frischluftströmungsrate Ga [g/s] + Kraftstoffströmungsrate GF [g/s]) (3) Wasserdampfströmungsrate G_H2O,CG [g/s] von Verbrennungsgas = Wasserdampfströmungsrate G_H2O,air [g/s] + Kraftstoffströmungsrate GF [g/s] × (8 × H₂O-Molekulargewicht [g/mol]/Kraftstoff-Molekulargewicht [g/mol]) (4)
Es ist zu bemerken, dass das Abgas-Molekulargewicht in Gleichung (2) und das Kraftstoff-Molekulargewicht in Gleichung (4) Vorgabewerte sind, die separat auf Basis der folgenden Reaktionsformel (5) berechnet werden, wenn angenommen wird, dass der verwendete Kraftstoff Heptan ist, und der Koeffizient des H₂O-Molekulargewichts in Gleichung (4) ebenfalls auf der Reaktionsformel (5) basiert. Naturgemäß ändern sich das Abgas-Molekulargewicht in Gleichung (2) und das Kraftstoff-Molekulargewicht in Gleichung (4) gemäß dem Kraftstoff, der verwendet wird. C₇H₁₆ + 11O₂ → 7CO₂ + 8H₂O (5)
Als Nächstes werden eine Wasserdampfsättigungsströmungsrate G_H2Omax,I/C und eine Wasserdampfsättigungsströmungsrate G_H2Omax,EGR/C berechnet (Schritte S110 und S112). In diesen Schritten substituiert das ESG 70 die in Schritt S100 oder Schritt S102 erfassten Werte in die folgenden Gleichungen (6) und (7), um die Wasserdampfsättigungsströmungsrate G_H2Omax,I/C und die Wasserdampfsättigungsströmungsrate G_H2Omax,EGR/C zu berechnen. Wasserdampfsättigungsströmungsrate G_H2Omax,I/C = Mischgasströmungsrate [g/s] × (Wasserdampfsättigungsdruck [kPa] von Mischgas/Vor-I/C-Druck P_I/Cin [kPa]) × (H₂O-Molekulargewicht [g/mol]/Molekulargewicht von Mischgas [g/mol]) (6) Wasserdampfsättigungsströmungsrate G_H2Omax,EGR/C = EGR-Gasströmungsrate [g/s] × (Wasserdampfsättigungsdruck von EGR-Gas [kPa]/Vor-EGR/C-Druck P_EGR/Cin [kPa]) × (H₂O-Molekulargewicht [g/mol]/Molekulargewicht von Mischgas [g/mol]) (7)
Es ist zu bemerken, dass das Molekulargewicht von Mischgas in den Gleichungen (6) und (7) ein Vorgabewert ist, der auf Basis des Frischluft-Molekulargewichts und des Abgas-Molekulargewichts in Gleichung (2) berechnet wird. Ferner wird der Wasserdampfsättigungsdruck von Mischgas in Gleichung (6) separat auf Basis der Nach-I/C-Temperatur T_I/Cout berechnet. Gleichermaßen wird der Wasserdampfsättigungsdruck von EGR-Gas in Gleichung (7) auf Basis der Nach-EGR/C-Temperatur T_EGR/Cout berechnet.
Obwohl der Druck des Gases auf der strömungsabwärtigen Seite des Zwischenkühlers 24 (nachstehend als „Nach-I/C-Druck” bezeichnet) P_I/Cout anstatt des Vor-I/C-Drucks P_I/Cin in Gleichung (6) verwendet werden sollte, um den Wasserdampfpartialdruck in Gas (Frischluft oder Mischgas) auf der strömungsabwärtigen Seite des Zwischenkühlers 24 gleich zu dem Wasserdampfsättigungsdruck bei der Nach-I/C-Temperatur T_I/Cout zu machen, ist der Grund für das Verwenden des Vor-I/C-Drucks P_I/Cin, die schlechtesten Bedingungen vorzugeben, unter welchen Kondenswasser erzeugt werden kann, indem der Druck von Mischgas vor Kühlung (das heißt der Vor-I/C-Druck P_I/Cin) eingesetzt wird, welcher der Druck zu der Zeit ist, zu der der Druck von Mischgas in der Einlasspassage 12 am höchsten wird. Aus einem ähnlichen Grund wird in Gleichung (7) der Vor-EGR/C-Druck P_EGR/Cin verwendet und nicht der Druck von Gas auf der strömungsabwärtigen Seite in Bezug auf EGR/C (nachstehend als „Nach-EGR/C-Druck” bezeichnet) P_EGR/Cout. Folglich wird in der vorliegenden Routine, welche die Gleichungen (6) und (7) verwendet, vorhergesagt, ob der Wasserdampfpartialdruck in Gas (Frischluft oder Mischgas) strömungsabwärts des Zwischenkühlers 24 kleiner als der Wasserdampfsättigungsdruck bei der Nach-I/C-Temperatur T_I/Cout sein wird, und es wird vorhergesagt, ob der Wasserdampfpartialdruck in EGR-Gas strömungsabwärts des EGR-Kühlers 32 kleiner als der Wasserdampfsättigungsdruck bei der Nach-EGR/C-Temperatur T_EGR/Cout sein wird. Es ist zu bemerken, dass natürlich auch der Vor-I/C-Druck P_I/Cin als der Nach-I/C-Druck P_I/Cout in Gleichung (6) verwendet werden kann und der Vor-EGR/C-Druck P_EGR/Cin als der Nach-EGR/C-Druck P_EGR/Cout in Gleichung (7) verwendet werden kann.
Als Nächstes wird ein Sollseparierungsausmaß für Wasserdampf in jedem Modul berechnet (Schritt S114). Die Details der Verarbeitung in dem vorliegenden Schritt werden unter Bezugnahme auf 11 beschrieben werden. In der in 11 dargestellten Routine wird zuerst ein Vorhersagewert a für Kondenswasser, das einhergehend mit einer Kühlung in dem Zwischenkühler 24 erzeugt wird, berechnet (Schritt S140). In dem vorliegenden Schritt berechnet das ESG 70 den Vorhersagewert a, indem es die in Schritt S104 berechnete Wasserdampfströmungsrate G_H2O,air, die in Schritt S108 berechnete Wasserdampfströmungsrate G_H2O,EGR und die in Schritt S110 in 10 berechnete Wasserdampfsättigungsströmungsrate G_H2Omax,I/C in die folgende Gleichung (8) substituiert. Vorhersagewert a [g/s] = (Wasserdampfströmungsrate G_H2O,air [g/s] + Wasserdampfströmungsrate G_H2O,EGR [g/s]) – Wasserdampfsättigungsströmungsrate G_H2Omax,I/C [g/s] (8)
Als Nächstes wird ein Vorhersagewert b für Kondenswasser, das einhergehend mit einer Kühlung in dem EGR-Kühler 32 erzeugt wird, berechnet (Schritt S142). In dem vorliegenden Schritt berechnet das ESG 70 den Vorhersagewert b, indem es die in Schritt S108 berechnete Wasserdampfströmungsrate G_H2O,EGR und die in Schritt S112 in 10 berechnete Wasserdampfsättigungsströmungsrate G_H2Omax,EGR/C in die folgende Gleichung (9) substituiert. Vorhersagewert b [g/s] = (Wasserdampfströmungsrate G_H2O,EGR [g/s] – Wasserdampfsättigungsströmungsrate G_H2Omax,EGR/C [g/s]) (9)
Als Nächstes bestimmt das ESG 70, ob das Verhältnis a > 0 in Bezug auf den in Schritt S140 berechneten Vorhersagewert a eingehalten wird oder nicht (Schritt S144). Wenn als ein Ergebnis bestimmt wird, dass das Verhältnis a > 0 eingehalten wird („Ja”), kann vorhergesagt werden, dass Kondenswasser einhergehend mit einer Kühlung in dem Zwischenkühler 24 erzeugt werden wird, wenn keine Feuchtigkeit in dem Modul 34 entfernt wird, und folglich schreitet der Prozess zu Schritt S146 fort. Andererseits kann, wenn bestimmt wird, dass das Verhältnis a > 0 nicht eingehalten wird („Nein”), vorhergesagt werden, dass kein Kondenswasser einhergehend mit einer Kühlung in dem Zwischenkühler 24 erzeugt werden wird, sogar wenn keine Feuchtigkeit in dem Modul 34 entfernt wird, und folglich schreitet der Prozess zu Schritt S148 fort.
In Schritt S146 wird bestimmt, ob das Verhältnis a > d in Bezug auf den in Schritt S140 berechneten Vorhersagewert a eingehalten wird oder nicht. Der Wert, der in dem vorliegenden Schritt mit dem Vorhersagewert a verglichen wird, ist ein Separierungsgrenzwert d des Moduls 36, genauer ein Wert, der auf Basis der folgenden Gleichung (10) gesetzt ist. Separierungsgrenzwert d [g/s] = Durchlässigkeitskoeffizient P_H2O,EGR [g/(s·m·kPa)] × Folienfläche A_EGR [m²] × maximaler Differenzdruck ΔP_H2Omax,EGR [kPa] des Wasserdampfpartialdrucks/Foliendicke δ_EGR [m] (10)
Es ist zu bemerken, dass der Durchlässigkeitskoeffizient P_H2O,EGR in Gleichung (10) ein spezifischer Koeffizient der oben unter Bezugnahme auf 2 beschriebenen röhrenförmigen Folie 48 ist. Ferner entsprechen die Folienfläche A_EGR und die Foliendicke δ_EGR der Folienfläche bzw. der Foliendicke der röhrenförmigen Folie 48. Außerdem entspricht der maximale Differenzdruck ΔP_H2Omax,EGR einer Wasserdampfpartialdruckdifferenz, die zwischen den beiden durch die röhrenförmige Folie 48 separierten Räumen auftritt zu einer Zeit, zu der eine Gasmenge, welche von der Druckreduzierungspumpe 44 ausgegeben wird, eine Maximalmenge gemacht ist.
Wenn in Schritt S146 bestimmt wird, dass das Verhältnis a > d eingehalten wird („Ja”), schreitet der Prozess zu Schritt S150 fort, da vorhergesagt werden kann, dass eine Entfernung von Feuchtigkeit in beiden der Module 34 und 36 erforderlich ist. In Schritt S150 wird das Sollseparierungsausmaß für Wasserdampf in dem Modul 36 auf einen Wert gesetzt, der gleich zu dem Separierungsgrenzwert d ist, und wird das Sollseparierungsausmaß für Wasserdampf in dem Modul 34 auf einen Wert gesetzt, der gleich zu der Differenz zwischen dem Vorhersagewert a und dem Separierungsgrenzwert d ist. Im Gegensatz dazu kann, wenn in Schritt S146 bestimmt wird, dass das Verhältnis a > d nicht eingehalten wird („Nein”), vorhergesagt werden, dass, wenn Feuchtigkeit in dem Modul 36 entfernt wird, sogar wenn in dem Modul 34 keine Feuchtigkeit entfernt wird, kein Kondenswasser einhergehend mit einer Kühlung in dem Zwischenkühler 24 erzeugt werden wird, und folglich schreitet der Prozess zu Schritt S152 fort.
In Schritt S152 bestimmt das ESG 70, ob das Verhältnis a > b in Bezug auf den in Schritt S140 berechneten Vorhersagewert a und den in Schritt S142 berechneten Vorhersagewert b eingehalten wird oder nicht. Wenn als ein Ergebnis bestimmt wird, dass das Verhältnis a > b eingehalten wird („Ja”), schreitet der Prozess, da vorhergesagt werden kann, dass kein Kondenswasser einhergehend mit einer Kühlung in dem Zwischenkühler 24 erzeugt werden wird, wenn eine große Menge von Feuchtigkeit zuvor in dem Modul 36 entfernt wird, zu Schritt S154 fort, in welchem das Sollseparierungsausmaß für Wasserdampf in dem Modul 36 auf einen Wert gesetzt wird, der gleich zu dem Vorhersagewert a ist, und das Sollseparierungsausmaß für Wasserdampf in dem Modul 34 auf null gesetzt wird. Im Gegensatz dazu schreitet, wenn bestimmt wird, dass das Verhältnis a > b nicht eingehalten wird („Nein”), der Prozess zu Schritt S156 fort, in welchem das Sollseparierungsausmaß für Wasserdampf in dem Modul 36 auf einen Wert gesetzt wird, der gleich zu dem Vorhersagewert b ist, und das Sollseparierungsausmaß für Wasserdampf in dem Modul 34 auf null gesetzt wird.
In Schritt S148 bestimmt das ESG 70, ob das Verhältnis b > 0 in Bezug auf den in Schritt S142 berechneten Vorhersagewert b eingehalten wird oder nicht. Wenn als ein Ergebnis bestimmt wird, dass das Verhältnis b > 0 eingehalten wird („Ja”), schreitet der Prozess, da vorhergesagt werden kann, dass Kondenswasser einhergehend mit einer Kühlung in dem EGR-Kühler 32 erzeugt werden wird, wenn nicht Feuchtigkeit in dem Modul 36 entfernt wird, zu Schritt S158 fort, in welchem das Sollseparierungsausmaß für Wasserdampf in dem Modul 36 auf einen Wert gesetzt wird, der gleich zu dem Vorhersagewert b ist, und das Sollseparierungsausmaß für Wasserdampf in dem Modul 34 auf null gesetzt wird. Im Gegensatz dazu schreitet der Prozess, wenn bestimmt wird, dass das Verhältnis b > 0 nicht eingehalten wird („Nein”), da vorhergesagt werden kann, dass kein Kondenswasser einhergehend mit einer Kühlung in dem EGR-Kühler 32 erzeugt werden wird, sogar wenn keine Feuchtigkeit in dem Modul 36 entfernt wird, zu Schritt S160 fort, in welchem das Sollseparierungsausmaß für Wasserdampf in beiden der Module 34 und 36 auf null gesetzt wird.
Zurückkehrend zu 10 wird in Schritten S116 bis S120 ein Sollseparierungsausmaß für Wasserdampf in jedem Modul in einem Fall, in dem kein EGR-Gas in die Einlasspassage 12 eingeleitet wird, berechnet. Genauer wird in Schritt S116 das Sollseparierungsausmaß für Wasserdampf in dem Modul für EGR-Gas, das heißt dem Modul 36, auf null gesetzt. Der Grund ist einfach der, dass kein EGR-Gas eingeleitet wird. Als Nächstes wird in Schritt S118 die Wasserdampfsättigungsströmungsrate G_H2Omax,I/C berechnet. Die Verarbeitung in dem vorliegenden Schritt ist die gleiche wie die Verarbeitung in Schritt S110. Als Nächstes wird in Schritt S120 das Sollseparierungsausmaß für Wasserdampf in dem Modul für Frischluft, das heißt dem Modul 34, berechnet, indem die in Schritt S104 berechnete Wasserdampfströmungsrate G_H2O,I/C und die in Schritt S118 berechnete Wasserdampfsättigungsströmungsrate G_H2Omax,I/C in die folgende Gleichung (11) substituiert wird (Schritt S120). Sollseparierungsausmaß für Wasserdampf in Modul 34 = G_H2O,I/C [g/s] – G_H2Omax,I/C [g/s] (11)
Schritt S114 oder Schritt S120 folgend wird eine Sollwasserdampfpartialdruckdifferenz zu jedem Modul berechnet (Schritt S122). In dem vorliegenden Schritt substituiert das ESG 70 das in Schritt S114 berechnete Sollseparierungsausmaß, wenn es eine Einleitung von EGR-Gas gibt, in die folgenden Gleichungen (12) und (13), um dadurch die Sollwasserdampfpartialdruckdifferenz zu jedem Modul zu berechnen. Wenn es keine Einleitung von EGR-Gas gibt, substituiert das ESG 70 das in Schritt S120 berechnete Sollseparierungsausmaß in die folgende Gleichung (12), um dadurch die Sollwasserdampfpartialdruckdifferenz in dem Modul 34 zu berechnen. Sollwasserdampfpartialdruckdifferenz [kPa] in Modul 34 = Sollseparierungsausmaß für Wasserdampf [g/s] in Modul 34 × Foliendicke δ_air [m]/Durchlässigkeitskoeffizient P_H2O,air [g/(s·m·kPa)]/Folienfläche A_air [m²] (12) Sollwasserdampfpartialdruckdifferenz [kPa] im Modul 36 = Sollseparierungsausmaß für Wasserdampf [g/s] in Modul 36 × Foliendicke δ_EGR [m]/Durchlässigkeitskoeffizient P_H2O,EGR [g/(s·m·kPa)]/Folienfläche A_EGR [m²] (13)
Es ist zu bemerken, dass der Durchlässigkeitskoeffizient P_H2O,air in Gleichung (12) der gleiche Wert wie der Durchlässigkeitskoeffizient P_H2O,EGR in Gleichung (13) ist. Ferner sind die Foliendicke δ_air und die Folienfläche A_air in Gleichung (12) die gleichen Werte wie die Folienfläche A_EGR bzw. die Foliendicke δ_EGR in Gleichung (13).
Als Nächstes berechnet das ESG 70 ein Solldruckreduzierungsausmaß zu jedem Modul (Schritt S124). in dem vorliegenden Schritt substituiert das ESG 70 die in Schritt S122 berechnete Sollwasserdampfpartialdruckdifferenz für jedes Modul und dergleichen in die folgenden Gleichungen (14) und (15), um dadurch das Solldruckreduzierungsausmaß zu jedem Modul zu berechnen. Solldruckreduzierungsausmaß [kPa] in Modul 34 = Sollwasserdampfpartialdruckdifferenz [kPa] in Modul 34 – Atmosphärendruck P₀ [kPa] × atmosphärische Feuchtigkeit RH (14) Solldruckreduzierungsausmaß [kPa] in Modul 36 = Sollwasserdampfpartialdruckdifferenz [kPa] in Modul 36 – Vor-EGR/C-Druck P_EGR/Cin [kPa] × Anteil von Wasserdampf in EGR-Gas (15)
Es ist zu bemerken, dass der Anteil von Wasserdampf in EGR-Gas in Gleichung (15) auf Basis von Gleichung (3) berechnet wird.
Als Nächstes wird der Öffnungsgrad jedes Steuerventils reguliert (Schritt S126). In dem vorliegenden Schritt reguliert das ESG 70 die jeweiligen Öffnungsgrade der Steuerventile 60 und 62 mittels Rückführungssteuerung, bis die Solldruckreduzierungsausmaße für jedes Modul, die in Schritt S124 berechnet wurden, erreicht werden.
Wie oben beschrieben, kann gemäß den in 10 und 11 dargestellten Routinen, wenn der Wasserdampfpartialdruck in Gas (Frischluft oder Mischgas) strömungsabwärts des Zwischenkühlers 24 höher als der Wasserdampfsättigungsdruck bei der Vor-I/C-Temperatur T_I/Cin ist, der Wasserdampfpartialdruck in dem zuvor genannten Gas (Frischluft oder Mischgas) gleich zu dem Wasserdampfsättigungsdruck bei der Vor-I/C-Temperatur T_I/Cin gemacht werden. Da die Nach-I/C-Temperatur T_I/Cout niedriger als die Vor-I/C-Temperatur T_I/Cin ist, wird der Wasserdampfsättigungsdruck bei der Nach-I/C-Temperatur T_I/Cout niedriger als der Wasserdampfsättigungsdruck bei der Vor-I/C-Temperatur T_I/Cin. Daher kann gemäß den in 10 und 11 dargestellten Routinen, welche den Wasserdampfpartialdruck in Gas (Frischluft oder Mischgas) strömungsabwärts des Zwischenkühlers 24 gleich zu dem Wasserdampfsättigungsdruck bei der Vor-I/C-Temperatur T_I/Cin machen können, der Wasserdampfpartialdruck in dem zuvor genannten Gas (Frischluft oder Mischgas) im Wesentlichen gleich zu dem Wasserdampfsättigungsdruck bei der Nach-I/C-Temperatur T_I/Cout gemacht werden. Daher kann eine Vergrößerung in der Menge von erzeugtem NOx unterdrückt werden, während die Erzeugung von Kondenswasser einhergehend mit einer Kühlung in dem Zwischenkühler 24 unterdrückt wird.
In den in 10 und 11 dargestellten Routinen kann, wenn der Vor-I/C-Druck P_I/Cin in Gleichung (6) mit dem Nach-I/C-Druck P_I/Cout ersetzt wird, wenn der Wasserdampfpartialdruck in Gas (Frischluft oder Mischgas) strömungsabwärts des Zwischenkühlers 24 höher als der Wasserdampfsättigungsdruck bei der Nach-I/C-Temperatur T_I/Cout ist, der Wasserdampfpartialdruck in dem zuvor genannten Gas (Frischluft oder Mischgas) gleich zu dem Wasserdampfsättigungsdruck bei der Nach-I/C-Temperatur T_I/Cout gemacht werden.
Ferner kann gemäß den in 10 und 11 dargestellten Routinen, sogar wenn der Wasserdampfpartialdruck in Gas (Frischluft oder Mischgas) strömungsabwärts des Zwischenkühlers 24 gleich zu dem oder kleiner als der Wasserdampfsättigungsdruck bei der Vor-I/C-Temperatur T_I/Cin ist, wenn der Wasserdampfpartialdruck in EGR-Gas strömungsabwärts des EGR-Kühlers 32 höher als der Wasserdampfsättigungsdruck bei der Vor-EGR/C-Temperatur T_EGR/Cin ist, der Wasserdampfpartialdruck in dem EGR-Gas gleich zu dem Wasserdampfsättigungsdruck bei der Vor-EGR/C-Temperatur T_EGR/Cin gemacht werden. Da die Nach-EGR/C-Temperatur T_EGR/Cout niedriger als die Vor-EGR/C-Temperatur T_EGR/Cin ist, wird der Wasserdampfsättigungsdruck bei der Nach-EGR/C-Temperatur T_EGR/Cout niedriger als der Wasserdampfsättigungsdruck bei der Vor-EGR/C-Temperatur T_EGR/Cin. Daher kann gemäß den in 10 und 11 dargestellten Routinen, welche den Wasserdampfpartialdruck in EGR-Gas strömungsabwärts des EGR-Kühlers 32 gleich zu dem Wasserdampfsättigungsdruck bei der Vor-EGR/C-Temperatur T_EGR/Cin machen können, der Wasserdampfpartialdruck in dem zuvor genannten EGR-Gas im Wesentlichen gleich zu dem Wasserdampfsättigungsdruck bei der Nach-EGR/C-Temperatur T_EGR/Cout gemacht werden. Somit kann eine Erzeugung von Kondenswasser einhergehend mit einer Kühlung in dem EGR-Kühler 32 ebenfalls unterdrückt werden.
Es ist zu bemerken, dass in den in 10 und 11 dargestellten Routinen, wenn der Vor-EGR/C-Druck P_EGR/Cin in Gleichung (7) mit dem Nach-EGR/C-Druck P_EGR/Cout ersetzt wird, wenn der Wasserdampfpartialdruck in EGR-Gas strömungsabwärts des EGR-Kühlers 32 höher als der Wasserdampfsättigungsdruck bei der Nach-EGR/C-Temperatur T_EGR/Cout ist, der zuvor genannte Wasserdampfpartialdruck gleich zu dem Wasserdampfsättigungsdruck bei der Nach-EGR/C-Temperatur T_EGR/Cout gemacht werden kann.
Es ist zu bemerken, dass in der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform ein „Druckreduzierungsausmaß-Regulierungsabschnitt” gemäß der vorliegenden Erfindung realisiert ist durch das ESG 70, welches die Verarbeitung der in 10 und 11 dargestellten Routinen ausführt.
[Anderes Beispiel für eine Berechnung eines Sollseparierungsausmaßes für Wasserdampf für jedes Modul]
In der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform wird in der in 11 gezeigten Routine der Separierungsgrenzwert d des Moduls 36 mit den Vorhersagewerten a und b kombiniert, um die Sollseparierungsausmaße für Wasserdampf in den Modulen 34 und 36 zu berechnen. Jedoch können die Sollseparierungsausmaße für Wasserdampf in den Modulen 34 und 36 berechnet werden unter Verwendung eines Separierungsgrenzwertes c für das Modul 34 anstatt des Separierungsgrenzwertes d. 12 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel für eine Verarbeitung zeigt, die von dem ESG 70 ausgeführt wird in dem Fall des Berechnens des Sollseparierungsausmaßes für Wasserdampf in den Modulen 34 und 36 unter Verwendung des Separierungsgrenzwertes c.
Die Verarbeitung in Schritten S162 bis S166 und Schritten S170 und S174 bis S182, die 12 gezeigt ist, ist die gleiche wie die Verarbeitung in Schritten S140 bis S144 und Schritten S148 und S152 bis S160, die in 11 gezeigt ist. Ein erster Unterschied zwischen der Verarbeitung in 11 und der Verarbeitung in 12 ist, dass der mit dem Vorhersagewert a in Schritt S168 verglichene Wert der Separierungsgrenzwert c ist. Genauer wird der Separierungsgrenzwert c auf Basis der folgenden Gleichung (16) gesetzt. Separierungsgrenzwert c [g/s] = Durchlässigkeitskoeffizient P_H2O,air [g/(s·m·kPa)] × Folienfläche A_air [m²] × maximaler Differenzdruck ΔP_H2Omax,air [kPa] des Wasserdampfpartialdrucks/Foliendicke δ_air [m] (16)
Es ist zu bemerken, dass der maximale Differenzdruck ΔP_H2Omax,air in Gleichung (16) einer Wasserdampfpartialdruckdifferenz entspricht, die zwischen den beiden Räumen, welche durch die röhrenförmige Folie 48 separiert sind, zu einer Zeit auftritt, zu der die Gasmenge, die von der Druckreduzierungspumpe 40 ausgegeben wird, die Maximalmenge gemacht ist.
Ein zweiter Unterschied zwischen der Verarbeitung in 11 und der Verarbeitung in 12 ist, dass, wenn in Schritt S168 bestimmt wird, dass das Verhältnis a > c eingehalten wird („Ja”), das Sollseparierungsausmaß für Wasserdampf in dem Modul 34 auf einen Wert gesetzt wird, der gleich zu dem Separierungsgrenzwert c ist, und das Sollseparierungsausmaß für Wasserdampf in dem Modul 36 auf einen Wert gesetzt wird, der gleich zu einer Differenz zwischen dem Vorhersagewert a und dem Separierungsgrenzwert c ist.
Wie oben beschrieben, kann das Sollseparierungsausmaß für Wasserdampf in den Modulen 34 und 36 auch berechnet werden durch Kombinieren des Separierungsgrenzwertes c des Moduls 36 mit den Vorhersagewerten a und b anstatt dem Separierungsgrenzwert d. Gemäß der in 11 gezeigten Routine kann ein unzureichendes Ausmaß in dem Modul 34 kompensiert werden während die maximale Feuchtigkeitsmenge in dem Modul 36 entfernt wird. Gemäß der in 12 gezeigten Routine kann ein unzureichendes Ausmaß in dem Modul 36 kompensiert werden während die maximale Feuchtigkeitsmenge in dem Modul 34 entfernt wird.
Das heißt, die Sollseparierungsausmaße für Wasserdampf in den Modulen 34 und 36 können auch berechnet werden durch Kombinieren der Separierungsgrenzwerte c und d. Wenn eine Verarbeitung in Übereinstimmung mit der in 11 (oder 12) gezeigten Routine durchgeführt wird, treten Fälle auf, in denen die maximale Feuchtigkeitsmenge in dem Modul 36 (in dem Modul 34 in dem Fall der in 12 dargestellten Routine) entfernt wird (siehe Schritt S150 in 11 oder Schritt S172 in 12). Weil eine Wasserdampfseparierung mit einem Betreiben der Druckreduzierungspumpen 40 und 44 einhergeht, ist ein Durchführen einer maximalen Feuchtigkeitsentfernung in dem Modul 36 (in dem Modul 34 in dem Fall der in 12 dargestellten Routine) nicht wünschenswert, da sie mit einer Erhöhung im Energieverbrauch verbunden ist. In dieser Hinsicht ist es, da die Konfigurationen der Module 34 und 36 identisch sind, möglich, eine Feuchtigkeitsentfernung durchzuführen, wobei die Gesamtsumme von Betriebsenergie für die Druckreduzierungspumpen 40 und 44 minimiert ist, indem die Separierungsgrenzwerte c und d kombiniert werden und Sollseparierungsausmaße berechnet werden, sodass ein Vorhersagewert a + b, welcher erlangt wird durch Addieren des Vorhersagewerts a, der in Schritt S140 berechnet wurde, und des Vorhersagewerts b, der in Schritt S142 in 11 berechnet wurde, gleichmäßig zwischen den Modulen 34 und 36 geteilt wird.
[Berechnungsbeispiel für Sollseparierungsausmaße für Wasserdampf in Modulen in einem Fall, in dem ein anderes Konfigurationsbeispiel eines Verbrennungsmotors angewendet ist]
In einem Fall des Anwendens der Ventilsteuerung der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform auf das Nicht-EGR-Aufladungssystem, das in der obigen ersten Ausführungsform erwähnt wurde, kann, nach Entfernen der EGR-Passage 28, des EGR-Kühlers 32, des Moduls 36, der Temperatursensoren 78 und 80 und des Drucksensors 79 und dergleichen von der in 8 dargestellten Konfiguration, eine Verarbeitung, welche die gleiche ist, wie wenn kein EGR-Gas in die Einlasspassage 12 eingeleitet wird, durchgeführt werden. Genauer kann das Sollseparierungsausmaß für Wasserdampf in dem Modul 34 berechnet werden durch Überspringen der Verarbeitung in Schritt S106 in 11 und Durchführen der Verarbeitung von Schritten S100 bis S104 und der Verarbeitung von Schritten S116 bis S120.
In dem Fall des Anwendens der Ventilsteuerung der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform auf das Nichtaufladungs-EGR-System, das in der vorhergehenden ersten Ausführungsform erwähnt wurde, kann das Sollseparierungsausmaß für Wasserdampf für die Module in Übereinstimmung mit der Motorkonfiguration berechnet werden. Genauer ist es in dem Fall einer Motorkonfiguration, die mit den Modulen 34 und 36 ausgerüstet ist, nach Entfernen des Turboladers 18, des Zwischenkühlers 24, der Temperatursensoren 75 und 77 und des Drucksensors 76 und dergleichen von der in 8 gezeigten Konfiguration, in der in 10 und 11 dargestellten Verarbeitung ausreichend, die Verarbeitung bezüglich einer Kühlung in dem Zwischenkühler 24 zu überspringen. Genauer ist es ausreichend, Schritte S116, S118 und S120 in 10 und Schritt S140 in 11 zu überspringen und eine Verarbeitung durchzuführen, wobei der Vorhersagewert a mit dem Vorhersagewert b ersetzt wird in der Verarbeitung der Schritte S144, S146 und S150 in 11. Ferner ist es, nach Ersetzen des Vorhersagewerts a mit dem Vorhersagewert b, wenn in Schritt S146 bestimmt wird, dass das Verhältnis b < d eingehalten wird („Nein”), ausreichend, das Sollseparierungsausmaß für Wasserdampf in dem Modul 36 auf einen Wert zu setzen, der gleich zu dem Separierungsgrenzwert d ist, und das Sollseparierungsausmaß für Wasserdampf in dem Modul 34 auf null zu setzen.
Im Gegensatz dazu ist es in dem Fall einer Motorkonfiguration, die nur mit dem Modul 36 ausgerüstet ist, nach Entfernen des Turboladers 18, des Zwischenkühlers 24 des Moduls 34, der Temperatursensoren 75 und 77 und des Drucksensors 76 und dergleichen von der in 8 gezeigten Konfiguration, in der in 10 und 11 dargestellten Verarbeitung ausreichend, die Verarbeitung bezüglich einer Kühlung in dem Zwischenkühler 24 und die Verarbeitung bezüglich einer Berechnung des Sollseparierungsausmaßes für das Modul 34 zu überspringen. Genauer ist es ausreichend, Schritte S110, S118 und S120 in 10 zu streichen und ferner die Verarbeitung anders als die Verarbeitung in Schritt S142 in 11 zu streichen, und wenn EGR-Gas in die Einlasspassage 12 eingeleitet wird (wenn die Bestimmung in Schritt S106 „Ja” ist), den in Schritt S142 in 11 berechneten Vorhersagewert b als das Sollseparierungsausmaß für Wasserdampf in dem Modul 36 zu setzen, und wenn kein EGR-Gas in die Einlasspassage 12 eingeleitet wird (wenn die Bestimmung in Schritt S106 „Nein” ist), das Sollseparierungsausmaß für Wasserdampf in dem Modul 36 auf null zu setzen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2016-084220 [0001]
JP 2015-209782 A [0004, 0004, 0005, 0006, 0007, 0007, 0007, 0007]

Claims

Verbrennungsmotor mit: einer Gaspassage (12, 28), durch welche Gas hindurchströmt, das in einen Zylinder einströmt, einem Kühlabschnitt (24, 32), welcher in der Gaspassage (12, 28) vorgesehen ist und welcher das Gas kühlt, das in den Zylinder einströmt, einem Wasserdampfseparierungsabschnitt (34, 36), der einen Teil der Gaspassage (12, 28) auf einer strömungsaufwärtigen Seite in einer Gasströmungsrichtung in Bezug auf den Kühlabschnitt (24, 32) bildet und der eine wasserdampfdurchlässige Folie (48) aufweist, welche, wenn sie installiert ist, sodass sie zwei Räume separiert, die unterschiedliche Wasserdampfpartialdrücke haben, es Wasserdampf erlaubt, von einem Raum, in dem ein Wasserdampfpartialdruck höher ist, in Richtung zu einem Raum, in dem ein Wasserdampfpartialdruck niedriger ist, hindurchzudringen, und einem Druckreduzierungsabschnitt (38, 40, 42, 44), der einen Wasserdampfpartialdruck eines Außenraums, welcher durch die wasserdampfdurchlässige Folie (48) von einem Innenraum separiert ist, in den Gas aus der Gaspassage (12, 28) einströmt, reduziert, sodass eine Differenz in Wasserdampfpartialdrücken zwischen dem Innenraum und dem Außenraum auftritt.
Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 1, ferner mit einem Druckreduzierungsausmaß-Regulierungsabschnitt (70), der, wenn vorhergesagt wird, dass eine relative Feuchtigkeit auf einer strömungsabwärtigen Seite in der Gasströmungsrichtung in Bezug auf den Kühlabschnitt (24, 32) in der Gaspassage (12, 28) höher als 100% sein wird, ein Druckreduzierungsausmaß des Wasserdampfpartialdrucks in dem Außenraum, welcher durch den Druckreduzierungsabschnitt (38, 40, 42, 44) reduziert wird, reguliert, sodass die relative Feuchtigkeit im Wesentlichen gleich zu 100% wird.
Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 1, wobei ein Druckreduzierungsausmaß des Wasserdampfpartialdrucks in dem Außenraum, welcher durch den Druckreduzierungsabschnitt (38, 40, 42, 44) reduziert wird, erhöht wird wie eine Feuchtigkeit von Frischluft, die in den Zylinder einströmt, ansteigt.
Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 3, wobei das Druckreduzierungsausmaß erhöht wird wie ein Druck auf einer strömungsabwärtigen Seite in der Gasströmungsrichtung in Bezug auf einen Kompressor eines Turboladers, welcher in der Gaspassage (12, 28) vorgesehen ist, ansteigt.
Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 3 oder 4, wobei das Druckreduzierungsausmaß erhöht wird wie sich eine Temperatur vermindert von Kühlwasser, das dazu gebracht wird, in dem Kühlabschnitt (24, 32) Wärme mit Gas auszutauschen, das in den Zylinder einströmt.
Verbrennungsmotor gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei das Druckreduzierungsausmaß erhöht wird wie eine Strömungsrate ansteigt von Kühlwasser, das dazu gebracht wird, in dem Kühlabschnitt (24, 32) Wärme mit Gas auszutauschen, das in den Zylinder einströmt.
Verbrennungsmotor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei: die Gaspassage (12, 28) eine EGR-Passage (28) ist, welche eine Einlasspassage (12) und eine Auslasspassage (14) verbindet, der Kühlabschnitt (24, 32) ein EGR-Kühler (32) ist, der EGR-Gas kühlt, welches durch die EGR-Passage (28) hindurchströmt, und der Wasserdampfseparierungsabschnitt (34, 36) einen Teil der EGR-Passage (28) auf einer strömungsaufwärtigen Seite in der Gasströmungsrichtung in Bezug auf den EGR-Kühler (32) der EGR-Passage (28) bildet.
Verbrennungsmotor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei: die Gaspassage (12, 28) eine Einlasspassage (12) ist, in welcher ein Kompressor (18a) eines Turboladers (18) vorgesehen ist, der Kühlabschnitt (24, 32) ein Zwischenkühler (24) ist, der Gas kühlt, welches durch den Kompressor (18a) komprimiert ist, und der Wasserdampfseparierungsabschnitt (34, 36) einen Teil der Einlasspassage (12) auf einer strömungsaufwärtigen Seite in der Gasströmungsrichtung in Bezug auf den Kompressor (18a) der Einlasspassage (12) bildet.
Verbrennungsmotor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei: die Gaspassage (12, 28) eine Einlasspassage (12), in welcher ein Kompressor (18a) eines Turboladers (18) vorgesehen ist, und eine EGR-Passage (28) ist, welche eine strömungsaufwärtige Seite der Einlasspassage (12) in einer Gasströmungsrichtung in Bezug auf den Kompressor (18a) und eine strömungsabwärtige Seite einer Auslasspassage (14) in einer Gasströmungsrichtung in Bezug auf eine Turbine (18b) des Turboladers (18) verbindet, der Kühlabschnitt (24, 32) ein Zwischenkühler (24), welcher Gas kühlt, das durch den Kompressor (18a) komprimiert ist, und ein EGR-Kühler (32) ist, welcher EGR-Gas kühlt, das in der EGR-Passage (28) strömt, und der Wasserdampfseparierungsabschnitt (34, 36) einen Teil der Einlasspassage (12) aufweist, der sich auf einer strömungsaufwärtigen Seite in der Gasströmungsrichtung in Bezug auf einen Verbindungsabschnitt mit der EGR-Passage (28) der Einlasspassage (12) befindet, und ferner einen Teil der EGR-Passage (28) aufweist, der sich auf einer strömungsaufwärtigen Seite in der Gasströmungsrichtung in Bezug auf den EGR-Kühler (32) der EGR-Passage (28) befindet.