JP2017194012A - 異常診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】水蒸気透過膜を有する水蒸気分離部を備えると共に、水蒸気透過膜を隔てた内側と外側の空間の水蒸気分圧を減圧するシステムにおいて、水蒸気分離部の分離機能の低下を診断する。【解決手段】各モジュールでの水蒸気の目標分離量と、各モジュールでの実際の水蒸気分離量との差が、所定値未満であるか否かが判定される（ステップＳ１０８）。本ステップにおいてはモジュール３４に対する判定と、モジュール３６に対する判定とが別々に行われる。その結果、水蒸気の目標分離量と実際の水蒸気分離量の差が所定値未満であると判定されたモジュールがある場合、そのモジュールの分離機能が正常であると判定される（ステップＳ１１０）。そうでないと判定されたモジュールがある場合、そのモジュールの分離機能が異常であると判定される（ステップＳ１１２）。【選択図】図７

Description

この発明は異常診断装置に関する。

従来、ＥＧＲ通路を介して過給機のタービンよりも下流側の排気通路に流す排気の一部を、当該過給機のコンプレッサよりも上流側の吸気通路に還流させるＥＧＲシステムを備える内燃機関が公知である。このようなＥＧＲシステムは、ＥＧＲ通路を介してタービンよりも上流側の排気通路に流す排気の一部を、コンプレッサよりも下流側の吸気通路に還流させるＥＧＲシステムと区別して、ＬＰＬ−ＥＧＲシステムと称される。

ＬＰＬ−ＥＧＲシステムを備える内燃機関に関し、例えば特開２０１５−２０９７８２号公報には、コンプレッサよりも下流側の吸気通路に設けられて当該コンプレッサで圧縮したガス（新気または新気とＥＧＲガスの混合ガス）を冷却するインタークーラと、当該インタークーラの直下流であって重力方向下側の吸気通路の内壁面に形成された溝と、を備える内燃機関が開示されている。インタークーラを通過することでガス中の水蒸気が露点以下まで冷やされると凝縮水が発生する。この点、上記公報の機関構成によれば、インタークーラでの冷却に伴い発生した凝縮水を上記溝内に一時的に捕集することができる。

特開２０１５−２０９７８２号公報

ところで上記公報では、上述した機関構成において、ＥＧＲガスの還流中に車両を減速させる場合であって、ＥＧＲガスと凝縮水の両者が筒内に流入することが予測されたときに、ＥＧＲガスの吸気通路への還流を制限する制御を行っている。この制御自体は、車両減速時にＥＧＲガスと凝縮水の両者が筒内に流入することで起こる燃焼悪化への対策として有効である。しかし、上記溝の構成が凝縮水を一時的に捕集する構成であり、また、上記溝の容量にも上限があることから、上記溝から溢れ出た凝縮水が意図しないタイミングで筒内に流入して失火を引き起こす可能性が少なくない。

また、ＬＰＬ−ＥＧＲシステムでは、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラをＥＧＲ通路に設けることが一般的であり、当該ＥＧＲクーラでは上述したインタークーラでの現象と同様の現象が認められる。すなわち、ＥＧＲクーラを通過することでＥＧＲガス中の水蒸気が露点以下まで冷やされると凝縮水が発生する。そして、上記公報では言及されていないが、ＥＧＲクーラでの冷却に伴い発生した凝縮水にＥＧＲガス中の成分が溶解すると凝縮水が酸性化し、ＥＧＲクーラを通過したＥＧＲガスの経路上に、すなわち吸気通路上に位置するコンプレッサやインタークーラを腐食する原因となる。

しかし、上記公報にはＥＧＲクーラが開示されていないことから、上記公報の機関構成ではＥＧＲクーラでのＥＧＲガスの冷却に伴う凝縮水の酸性化を抑えることができるかどうかがそもそも不明である。また、このような酸性化は、上記溝に一時的に捕集した凝縮水においても同様に起こり得る。しかし、上記公報の機関構成はインタークーラでのガスの冷却に伴う凝縮水の発生を許容するものである。従って上記公報の機関構成では、インタークーラでのガスの冷却に伴う凝縮水の酸性化を抑えることもできない。

このような問題への対策として、本発明者は、吸気通路のうちのＥＧＲ通路との接続部よりもガス流れ方向の上流側と、ＥＧＲ通路のうちのＥＧＲクーラよりもガス流れ方向の上流側とに、水蒸気分圧の異なる２つの空間を隔てるように設置された場合に水蒸気分圧が高い空間から水蒸気分圧の低い空間に向かって水蒸気を透過させる水蒸気透過膜を備える水蒸気分離部を設け、更に、吸気通路またはＥＧＲ通路を流れるガスが流れる水蒸気透過膜の内側の空間と、水蒸気透過膜によって当該内側の空間と隔てられる外側の空間との間に水蒸気分圧の差が生じるように、当該外側の空間の水蒸気分圧を減圧するシステムを検討・開発しているところである。

上記システムに使用される水蒸気透過膜は、水蒸気以外のガスが透過し難い構成とされているので、水蒸気透過膜の外側の空間の水蒸気分圧を減圧することで、インタークーラやＥＧＲクーラに流入する前のガスから、水蒸気を選択的に取り除くことができる。よって、上記システムによれば、インタークーラやＥＧＲクーラでの凝縮水の発生自体を抑えることができる。しかし、このシステムには改善の余地がある。何故なら、使用環境によってはオイル等の異物が水蒸気分離部に流入することがあり、この異物が原因で水蒸気透過膜の表面の目詰りや汚損が生じると、水蒸気分離部の分離機能を低下させるおそれがあるからである。

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、水蒸気透過膜を有する水蒸気分離部を備えると共に、水蒸気透過膜を隔てた内側と外側の空間の水蒸気分圧を減圧するシステムにおいて、水蒸気分離部の分離機能の低下を診断する異常診断装置を提供することにある。

本発明に係る異常診断装置は、ＬＰＬ−ＥＧＲシステムを構成する過給機のコンプレッサよりも上流側の吸気通路に設けられて前記吸気通路内を流れるガスを冷却するインタークーラと、前記ＬＰＬ−ＥＧＲシステムを構成するＥＧＲ通路に設けられて前記ＥＧＲ通路内を流れるＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラと、新気用水蒸気分離部と、ＥＧＲガス用水蒸気分離部と、第１減圧部と、第２減圧部と、第１減圧量調整部と、第２減圧量調整部と、第１判定部と、第２判定部とを備えている。前記新気用水蒸気分離部は、前記吸気通路の前記ＥＧＲ通路との接続部よりも上流側において前記吸気通路の一部を構成する新気用水蒸気分離部であって、水蒸気分圧の異なる２つの空間を隔てるように設置された場合に水蒸気分圧が高い空間から水蒸気分圧の低い空間に向かって水蒸気を透過させる第１水蒸気透過膜を備えている。前記ＥＧＲガス用水蒸気分離部は、前記ＥＧＲ通路の前記ＥＧＲクーラよりも上流側において前記ＥＧＲ通路の一部を構成するＥＧＲガス用水蒸気分離部であって、前記第１水蒸気透過膜と同一の構成の第２水蒸気透過膜を備えている。前記第１減圧部は、前記吸気通路から前記新気用水蒸気分離部に流入した新気が流れる前記第１水蒸気透過膜の内側の空間と、前記第１水蒸気透過膜によって前記第１水蒸気透過膜の内側の空間と隔てられた外側の空間との間に水蒸気分圧の差が生じるように、前記第１水蒸気透過膜の外側の空間の水蒸気分圧を減圧する。前記第２減圧部は、前記ＥＧＲ通路から前記ＥＧＲガス用水蒸気分離部に流入したＥＧＲガスが流れる前記第２水蒸気透過膜の内側の空間と、前記第２水蒸気透過膜によって前記第２水蒸気透過膜の内側の空間と隔てられた外側の空間との間に水蒸気分圧の差が生じるように、前記第２水蒸気透過膜の外側の空間の水蒸気分圧を減圧する。前記第１減圧量調整部は、前記インタークーラの下流におけるガス中の水蒸気分圧が前記インタークーラの下流における飽和水蒸気圧よりも高い場合、前記インタークーラの下流におけるガス中の水蒸気分圧が前記インタークーラの下流における飽和水蒸気圧よりも低くなるように、前記新気用水蒸気分離部での水蒸気の目標分離量に基づいて、前記第１減圧部によって減圧する前記第１水蒸気透過膜の外側の空間の水蒸気分圧の量を調整する。前記第２減圧量調整部は、前記インタークーラの下流におけるガス中の水蒸気分圧が前記インタークーラの下流における飽和水蒸気圧よりも低い場合であって、前記ＥＧＲクーラにおけるガス中の水蒸気分圧が前記ＥＧＲクーラの下流における飽和水蒸気圧よりも高いときに、前記ＥＧＲクーラにおけるガス中の水蒸気分圧が前記ＥＧＲクーラの下流における飽和水蒸気圧よりも低くなるように、前記ＥＧＲガス用水蒸気分離部での水蒸気の目標分離量に基づいて、前記第２減圧部によって減圧する前記第２水蒸気透過膜の外側の空間の水蒸気分圧の量を調整する。前記第１判定部は、前記新気用水蒸気分離部での水蒸気の目標分離量と、前記新気用水蒸気分離部において実際に分離される水蒸気の実分離量との差が第１所定値よりも大きい場合に、前記第１水蒸気透過膜に異常が発生していると判定する。前記第２判定部は、前記ＥＧＲガス用水蒸気分離部での水蒸気の目標分離量と、前記ＥＧＲガス用水蒸気分離部において空間に実際に分離される水蒸気の実分離量との差が第２所定値よりも大きい場合に、前記第２水蒸気透過膜に異常が発生していると判定する。

本発明に係る異常診断装置によれば、水蒸気透過膜に異常が発生していることを判定することができる。つまり、水蒸気分離部の分離機能の低下を診断することができる。

本発明の実施の形態１に係る異常診断装置の全体構成を示す概略図である。 モジュール３４，３６の構成を示す概略図である。 モジュール３４，３６に流入したガスの流れを説明する図である。 管状膜４８における水蒸気の透過原理を説明する図である。 凝縮水の発生原理を示した図である。 本発明の実施の形態１の水蒸気分離による水蒸気分圧の変化を示す図である。 本発明の実施の形態１においてＥＣＵ６０が実行する処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１においてＥＣＵ６０が実行する処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１の変形例においてＥＣＵ６０が実行する処理の一例を示すフローチャートである。 外壁面４８ｂによって囲まれる空間の水蒸気分圧を相対的に低くする他の手段を説明する図である。 本発明の実施の形態２に係る異常診断装置の全体構成を示す概略図である。 管状膜４８の内部を移動する水蒸気の移動方向を示した図である。 本発明の実施の形態２において、ＥＣＵ６０が実行する処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態２において、ＥＣＵ６０が実行する処理の一例を示すフローチャートである。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。また、以下の実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
先ず、図１乃至図１０を参照して、本発明の実施の形態１について説明する。

［異常診断装置の構成の説明］
図１は、本発明の実施の形態１に係る異常診断装置の全体構成を示す概略図である。図１に示す異常診断装置１は、車両に搭載されるＬＰＬ−ＥＧＲシステム付きの内燃機関に適用される。異常診断装置１は、直列４気筒型のエンジン本体１０を備えている。但し、エンジン本体１０の気筒数および気筒配列はこれに限定されない。エンジン本体１０の各気筒には、吸気通路１２および排気通路１４が接続されている。

吸気通路１２の入口近傍には、エアクリーナ１６が取り付けられている。エアクリーナ１６の下流には、過給機１８のコンプレッサ１８ａが設置されている。コンプレッサ１８ａは、排気通路１４に配置されたタービン１８ｂの回転により駆動される。コンプレッサ１８ａよりも下流側の吸気通路１２には、電子制御式のスロットルバルブ２０が設けられている。スロットルバルブ２０よりも下流側の吸気通路１２は、各気筒の吸気ポート（図示省略）に接続されるサージタンク２２が設けられている。サージタンク２２には、コンプレッサ１８ａで圧縮されたガスを冷却するインタークーラ２４が内蔵されている。

排気通路１４のタービン１８ｂよりも下流側には、エンジン本体１０の各気筒からの排気を浄化する触媒（一例として三元触媒）２６が備えられている。触媒２６よりも下流側の排気通路１４には、ＥＧＲ通路２８の一端が接続されている。ＥＧＲ通路２８の他端は、コンプレッサ１８ａよりも上流側の吸気通路１２と接続されている。ＥＧＲ通路２８の途中には、ＥＧＲバルブ３０が設けられている。ＥＧＲバルブ３０を開くことで、排気通路１４を流れる排気の一部がＥＧＲガスとして吸気通路１２に導入される。ＥＧＲバルブ３０よりも上流側（ＥＧＲガスの流れ方向の上流側）のＥＧＲ通路２８には、ＥＧＲ通路２８を流れるＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ３２が設けられている。

過給機１８、インタークーラ２４、ＥＧＲ通路２８、ＥＧＲバルブ３０やＥＧＲクーラ３２が、ＬＰＬ−ＥＧＲシステムを構成する。本実施の形態の異常診断装置１は、このようなＬＰＬ−ＥＧＲシステムに加え、新気用とＥＧＲガス用の２つの水蒸気分離膜モジュールを備えている。新気用のモジュール３４は、ＥＧＲ通路２８の接続部とエアクリーナ１６の間の吸気通路１２に設けられている。一方、ＥＧＲガス用のモジュール３６は、ＥＧＲクーラ３２よりも上流側のＥＧＲ通路２８に設けられている。モジュール３４とモジュール３６の基本的な構成は共通しており、モジュール３４は吸引通路３８を介して減圧ポンプ４０と接続され、モジュール３６は吸引通路４２を介して減圧ポンプ４４に接続されている。

［水蒸気分離膜モジュールの構成の説明］
図２は、モジュール３４，３６の構成を示す概略図である。図２に示すように、モジュール３４，３６は、円管状のハウジング４６と、ハウジング４６内に充填された多数の管状膜４８と、を備えている。ハウジング４６は、例えば樹脂から構成され、その側面には、図１に示した吸引通路３８，４２の一端に接続される排出口５０が形成されている。モジュール３４のハウジング４６の側面は吸気通路１２の外壁面と連続し、モジュール３６のハウジング４６の側面はＥＧＲ通路２８の外壁面と連続している。つまり、モジュール３４のハウジング４６の側面は、吸気通路１２の外壁面の一部を構成し、モジュール３６のハウジング４６の側面は、ＥＧＲ通路２８の外壁面の一部を構成している。管状膜４８は、例えば親水性高分子、ゼオライト等から構成された中空糸膜であり、内壁面４８ａと外壁面４８ｂとを備えている。管状膜４８のそれぞれは、ハウジング４６の開口方向（図２中に示す矢印の方向）に沿って互いに平行かつ密に集合すると共に、ハウジング４６に対して一体的に固定されている。

ハウジング４６の一端からモジュール３４流入した新気、または、ハウジング４６の一端からモジュール３６に流入したＥＧＲガスは、ハウジング４６の他端から排出される。図３は、モジュール３４，３６に流入したガスの流れを説明する図であり、この図には図２に示した多数の管状膜４８のうちの１本が描かれている。この図に太い矢印で示すように、管状膜４８に流入したガスは、内壁面４８ａの内側を流れて下流に向かう。また、膜厚方向に細い矢印で示すように、内壁面４８ａの内側を流れるガスに含まれる水蒸気の一部は、内壁面４８ａから外壁面４８ｂに向かって管状膜４８の内部を移動する。

管状膜４８の膜厚方向に水蒸気の一部が移動する理由は、管状膜４８を隔てた２つの空間の水蒸気分圧に差が生じているからである。図４は、管状膜４８における水蒸気の透過原理を説明する図であり、この図には図３に示した管状膜４８の一部が模式的に描かれている。図４に示す管状膜４８の左方空間の水蒸気分圧ｐ_１が右方空間の水蒸気分圧ｐ_２より高い場合、左方空間との界面を形成する管状膜４８の表面に水蒸気が溶解することで膜内に濃度勾配が生じ、この濃度勾配を駆動力として、左方空間側から右方空間側に水蒸気（より正確には水分子）が移動する。この水蒸気の移動は、２つの空間の水蒸気分圧差Δｐ（＝ｐ_１−ｐ_２）が無くなるまで続く。なお、管状膜４８は、水蒸気以外のガスが内部移動し難い構成とされており、故に、基本的には水蒸気のみが管状膜４８を隔てた２つの空間を移動する。

図１に戻り、異常診断装置１の構成の説明を続ける。図１に示す異常診断装置１は、減圧ポンプ４０よりも上流側の吸引通路３８に設けられた制御バルブ５２と、減圧ポンプ４４よりも上流側の吸引通路４２に設けられた制御バルブ５４と、これらの開度を制御するＥＣＵ６０と、を備えている。制御バルブ５２，５４は何れも電子制御式のバルブであり、ＥＣＵ６０の出力側に接続されている。

ＥＣＵ６０の入力側には、各種センサが接続されている。各種センサには、エアクリーナ１６の近傍に取り付けられて新気流量Ｇａを検出するエアフローメータ６１、大気温度Ｔ_０を検出する温度センサ６２、大気圧Ｐ_０を検出する圧力センサ６３、大気湿度ＲＨ_０を検出する湿度センサ６４が含まれる。また、各種センサには、エンジン本体１０の気筒に流入するガス（新気または新気とＥＧＲガスの混合ガスをいう。以下、新気とＥＧＲガスの混合ガスを単に「混合ガス」と称す。また、新気または混合ガスを「ガス（新気または混合ガス）」と称す。）の温度と圧力をそれぞれ検出する複数の温度センサと複数の圧力センサが更に含まれる。

これらのセンサは具体的に次のとおりである。すなわち、コンプレッサ１８ａよりも下流側かつインタークーラ２４の上流側のガスの温度（以下「Ｉ／Ｃ前温度」と称す。）Ｔ_{Ｉ／Ｃｉｎ}を検出する温度センサ６５、コンプレッサ１８ａよりも下流側かつインタークーラ２４の上流側のガスの圧力（以下「Ｉ／Ｃ前圧力」と称す。）Ｐ_{Ｉ／Ｃｉｎ}を検出する圧力センサ６６、インタークーラ２４よりも下流側のガスの温度（以下「Ｉ／Ｃ後温度」と称す。）Ｔ_{Ｉ／Ｃｏｕｔ}を検出する温度センサ６７、ＥＧＲクーラ３２よりも上流側のガスの温度（以下「ＥＧＲ／Ｃ前温度」と称す。）Ｔ_{ＥＧＲ／Ｃｉｎ}を検出する温度センサ６８、ＥＧＲクーラ３２よりも上流側のガスの圧力（以下「ＥＧＲ／Ｃ前圧力」と称す。）Ｐ_{ＥＧＲ／Ｃｉｎ}を検出する圧力センサ６９、および、ＥＧＲクーラ３２よりも下流側のガスの温度（以下「ＥＧＲ／Ｃ後温度」と称す。）Ｔ_{ＥＧＲ／Ｃｏｕｔ}を検出する温度センサ７０である。

また、各種センサには、吸引通路３８を流れるガスの流量ＦＲ_３８と湿度ＲＨ_３８をそれぞれ検出するエアフローメータ７１と湿度センサ７２と、吸引通路４２を流れるガスの流量ＦＲ_４２と湿度ＲＨ_４２をそれぞれ検出するエアフローメータ７３と湿度センサ７４が更に含まれる。

［実施の形態１における水蒸気分離］
本実施の形態では、図１に示した減圧ポンプ４０，４４が駆動されており、減圧ポンプ４０，４４よりも下流側の吸引通路３８，４２に送り出されるガス量が所定量に保たれている。そのため、減圧ポンプ４０，４４の駆動中は、図３に示した内壁面４８ａによって囲まれる空間よりも、外壁面４８ｂを囲む空間の方が水蒸気分圧において低くなる。モジュール３４では、内壁面４８ａの内側を流れる新気に含まれる水蒸気の一部が、内壁面４８ａから外壁面４８ｂに向かって移動する。そして、外壁面４８ｂを囲む空間に移動した水蒸気は、排出口５０を介して吸引通路３８に流入する。モジュール３６においても同様である。すなわち、モジュール３６では、内壁面４８ａの内側を流れるＥＧＲガスに含まれる水蒸気の一部が外壁面４８ｂを囲む空間に移動し、排出口５０を介して吸引通路４２に流入する。

内壁面４８ａの内側から吸引通路３８（または吸引通路４２）に流入した水蒸気は、吸引通路３８（または吸引通路４２）の減圧ポンプ４０（または減圧ポンプ４４）よりも下流側にそのまま放出され、または、当該下流側において収集される。一方、吸引通路３８に流入しなかった水蒸気、つまり、モジュール３４の内壁面４８ａから外壁面４８ｂに向かって移動しなかった水蒸気は、新気と共に内壁面４８ａの内側を流れ、モジュール３４の下流に位置するコンプレッサ１８ａに向かう。同様に、吸引通路４２に流入しなかった水蒸気、つまり、モジュール３６の内壁面４８ａから外壁面４８ｂに向かって移動しなかった水蒸気は、ＥＧＲガスと共に内壁面４８ａの内側を流れ、モジュール３６の下流に位置するＥＧＲクーラ３２に向かう。

また、本実施の形態では、ＥＣＵ６０においてインタークーラ２４の下流におけるガス（新気または混合ガス）中の水蒸気分圧と、ＥＧＲクーラ３２の下流におけるＥＧＲガス中の水蒸気分圧とを予測する。そして、予測したインタークーラ２４の下流におけるガス（新気または混合ガス）中の水蒸気分圧が、インタークーラ２４の下流における飽和水蒸気圧よりも高い場合には、当該ガス（新気または混合ガス）中の水蒸気分圧がインタークーラ２４の下流における飽和水蒸気圧よりも低くなるように制御バルブ５２の開度を調整する。また、予測したインタークーラ２４の下流におけるガス（新気または混合ガス）中の水蒸気分圧が、インタークーラ２４の下流における飽和水蒸気圧未満の場合であっても、予測したＥＧＲクーラ３２の下流におけるＥＧＲガス中の水蒸気分圧が、ＥＧＲクーラ３２の下流における飽和水蒸気圧よりも高い場合には、当該ＥＧＲガス中の水蒸気分圧がＥＧＲクーラ３２の下流における飽和水蒸気圧よりも低くなるように制御バルブ５４の開度を調整する。

図５は、凝縮水の発生原理を示した図である。この図に「圧縮、冷却前」として示す相対湿度が１００％未満のガスを等圧条件のもとで冷却した場合において、当該ガスの水蒸気分圧が低下して飽和水蒸気圧を上回ったときに凝縮水が発生する。「圧縮、冷却前」のガスを等温条件のもとで圧縮した場合において、当該ガスの水蒸気分圧が上昇して飽和水蒸気圧を上回ったときにも凝縮水が発生する。この原理に従えば、図１に示したインタークーラ２４での冷却に伴い、ガス（新気または混合ガス）中の水蒸気分圧が飽和水蒸気圧を上回ったときに凝縮水が発生することになる。ＥＧＲクーラ３２での冷却に伴いＥＧＲガス中の水蒸気分圧が飽和水蒸気圧を上回ったとき、および、コンプレッサ１８ａでの圧縮に伴いガス（新気または混合ガス）中の水蒸気分圧が飽和水蒸気圧を上回ったときにも、凝縮水が発生することになる。

この点、図２乃至図３で説明した管状膜４８は、水蒸気以外のガスが透過し難い構成とされているので、上述した制御バルブ５２，５４の開度の調整を行うことで、インタークーラ２４に流入する前のガス（新気または混合ガス）や、ＥＧＲクーラ３２に流入する前のＥＧＲガスから、水蒸気を選択的に取り除くことができる。図６は、本発明の実施の形態１の水蒸気分離による水蒸気分圧の変化を示す図である。図５と図６を比較すると分かるように、本実施の形態の水蒸気分離によれば、圧縮後、または、冷却後に凝縮水が発生しそうな状態にある「圧縮、冷却前」のガス中の水蒸気分圧を予め下げておくことができる。従って、図１に示したコンプレッサ１８ａでの圧縮、インタークーラ２４やＥＧＲクーラ３２での冷却に伴う凝縮水の発生を抑えることができる。

［モジュール３４，３６の異常診断］
ところで、モジュール３４，３６での新気やＥＧＲガスの流路壁面を形成する内壁面４８ａには、これらのガスに含まれる水分子以外の分子が付着することがある。水分子以外の分子が内壁面４８ａに付着することで、管状膜４８の目詰りが発生することがある。モジュール３６では、ＥＧＲガスに含まれるオイル等の異物が内壁面４８ａに付着することで、管状膜４８の汚損が発生することもある。そして、このような目詰まりや汚損が発生すれば、モジュール３４，３６の分離機能が低下するおそれがある。そこで本実施の形態では、制御バルブ５２，５４の開度調整と平行して、モジュール３４，３６の分離機能の低下をＥＣＵ６０において判定している。

図７乃至図８は、本発明の実施の形態１においてＥＣＵ６０が実行する処理の一例を示すフローチャートである。なお、この図に示すルーチンは、所定の制御周期毎に繰り返し実行されるものとする。

図７に示すルーチンでは、外気条件およびエンジン運転状態が検出される（ステップＳ１００）。本ステップにおいてＥＣＵ６０は、外気条件として、温度センサ６２、圧力センサ６３および湿度センサ６４を用いて、大気温度Ｔ_０、大気圧Ｐ_０および大気湿度ＲＨ_０を検出する。また、ＥＣＵ６０は、エンジン運転状態として、新気流量Ｇａ、Ｉ／Ｃ前温度Ｔ_{Ｉ／Ｃｉｎ}、Ｉ／Ｃ前圧力Ｐ_{Ｉ／Ｃｉｎ}、Ｉ／Ｃ後温度Ｔ_{Ｉ／Ｃｏｕｔ}、ＥＧＲ／Ｃ前温度Ｔ_{ＥＧＲ／Ｃｉｎ}、ＥＧＲ／Ｃ前圧力Ｐ_{ＥＧＲ／Ｃｉｎ}、ＥＧＲ／Ｃ後温度Ｔ_{ＥＧＲ／Ｃｏｕｔ}、流量ＦＲ_３８、流量ＦＲ_４２、湿度ＲＨ_３８および湿度ＲＨ_４２を検出する。これらのパラメータは、上述した各種センサから取得される。また、ＥＣＵ６０は、エンジン運転状態として、ＥＧＲ通路２８から吸気通路１２に流入するＥＧＲガス流量Ｇ_ＥＧＲと、筒内に噴射される燃料流量ＧＦを検出する。

ステップＳ１００に続いて、各モジュールでの水蒸気の目標分離量が算出される（ステップＳ１０２）。本ステップにおいてＥＣＵ６０は、先ず、インタークーラ２４での冷却に伴い発生する凝縮水の予測値ａと、ＥＧＲクーラ３２での冷却に伴い発生する凝縮水の予測値ｂとを、下記式（１），（２）に基づいて算出する。
予測値ａ［ｇ／ｓ］
＝（水蒸気流量Ｇ_{Ｈ２０，ａｉｒ}［ｇ／ｓ］＋水蒸気流量Ｇ_{Ｈ２０，ＥＧＲ}［ｇ／ｓ］）−飽和水蒸気流量Ｇ_{Ｈ２０ｍａｘ，Ｉ／Ｃ}［ｇ／ｓ］ ・・・（１）
予測値ｂ［ｇ／ｓ］
＝水蒸気流量Ｇ_{Ｈ２０，ＥＧＲ}［ｇ／ｓ］−飽和水蒸気流量Ｇ_{Ｈ２０ｍａｘ，ＥＧＲ／Ｃ}［ｇ／ｓ］ ・・・（２）

ここで、式（１）中の水蒸気流量Ｇ_{Ｈ２０，ａｉｒ}は、ステップＳ１００での検出値と次式（３）とに基づいて算出される。
水蒸気流量Ｇ_{Ｈ２０，ａｉｒ}［ｇ／ｓ］
＝新気流量Ｇａ［ｇ／ｓ］×（大気の飽和水蒸気圧［ｋＰａ］×大気湿度ＲＨ_０／大気圧力Ｐ_０）×（Ｈ_２Ｏ分子量［ｇ／ｍｏｌ］／新気分子量［ｇ／ｍｏｌ］） ・・・（３）
なお、式（３）中の新気分子量とＨ_２Ｏ分子量は設定値であり、大気の飽和水蒸気圧はステップＳ１００で検出した大気温度Ｔ_０に基づいて別途算出されるものとする。

また、式（１），（２）中の水蒸気流量Ｇ_{Ｈ２０，ＥＧＲ}は、ステップＳ１００での検出値と、次式（４）〜（６）とに基づいて算出される。
水蒸気流量Ｇ_{Ｈ２０，ＥＧＲ}［ｇ／ｓ］
＝ＥＧＲガス流量Ｇ_ＥＧＲ［ｇ／ｓ］×ＥＧＲガス中の水蒸気の割合×（Ｈ_２Ｏ分子量［ｇ／ｍｏｌ］／排気分子量［ｇ／ｍｏｌ］） ・・・（４）
ＥＧＲガス中の水蒸気の割合
＝排気中の水蒸気の割合
＝燃焼ガスの水蒸気流量Ｇ_{Ｈ２０，ＣＧ}［ｇ／ｓ］／（新気流量Ｇａ［ｇ／ｓ］＋燃料流量ＧＦ［ｇ／ｓ］） ・・・（５）
燃焼ガスの水蒸気流量Ｇ_{Ｈ２０，ＣＧ}［ｇ／ｓ］
＝水蒸気流量Ｇ_{Ｈ２０，ａｉｒ}［ｇ／ｓ］＋燃料流量ＧＦ［ｇ／ｓ］×（８×Ｈ_２Ｏ分子量［ｇ／ｍｏｌ］／燃料分子量［ｇ／ｍｏｌ］） ・・・（６）
なお、式（４）中の排気分子量や式（６）中の燃料分子量は、使用燃料がヘプタンであると仮定したときの下記の反応式（７）に基づいて別途計算される設定値であり、式（６）中のＨ_２Ｏ分子量の係数もこの反応式（７）に基づいている。使用燃料に応じて式（４）中の排気分子量や式（６）中の燃料分子量が変わることは言うまでもない。
Ｃ_７Ｈ_１６＋１１Ｏ_２→７ＣＯ_２＋８Ｈ_２Ｏ ・・・（７）

また、式（１）中の飽和水蒸気流量Ｇ_{Ｈ２０ｍａｘ，Ｉ／Ｃ}は、ステップＳ１００での検出値と次式（８）とに基づいて算出される。
飽和水蒸気流量Ｇ_{Ｈ２０ｍａｘ，Ｉ／Ｃ}＝
混合ガスの流量［ｇ／ｓ］×（混合ガスの飽和水蒸気圧［ｋＰａ］／Ｉ／Ｃ前圧力Ｐ_{Ｉ／Ｃｉｎ}［ｋＰａ］）×（Ｈ_２Ｏ分子量［ｇ／ｍｏｌ］／混合ガスの分子量［ｇ／ｍｏｌ］） ・・・（８）
なお、式（８）中の混合ガスの分子量は、新気分子量や式（４）中の排気分子量とから算出される設定値である。また、式（８）中の混合ガスの飽和水蒸気圧は、Ｉ／Ｃ後温度Ｔ_{Ｉ／Ｃｏｕｔ}に基づいて別途算出されるものとする。

また、式（２）中の飽和水蒸気流量Ｇ_{Ｈ２０ｍａｘ，ＥＧＲ／Ｃ}は、ステップＳ１００での検出値と次式（９）とに基づいて算出される。
飽和水蒸気流量Ｇ_{Ｈ２０ｍａｘ，ＥＧＲ／Ｃ}＝
ＥＧＲガスの流量［ｇ／ｓ］×（ＥＧＲガスの飽和水蒸気圧［ｋＰａ］／ＥＧＲ／Ｃ前圧力Ｐ_{ＥＧＲ／Ｃｉｎ}［ｋＰａ］）×（Ｈ_２Ｏ分子量［ｇ／ｍｏｌ］／混合ガスの分子量［ｇ／ｍｏｌ］） ・・・（９）
なお、式（９）中のＥＧＲガスの飽和水蒸気圧は、ＥＧＲ／Ｃ後温度Ｔ_{ＥＧＲ／Ｃｏｕｔ}に基づいて別途算出されるものとする。

ステップＳ１０２において予測値ａ，ｂが算出されたら、ＥＣＵ６０は、図８に示すルーチンに従い、予測値ａ，ｂに関する判定を行う。具体的には先ず、ステップＳ１０２で算出した予測値ａについて、ａ＞０が成立するか否かが判定される（ステップＳ１２０）。その結果、ａ＞０が成立すると判定された場合（“ＹＥＳ”の場合）は、モジュール３４で除湿をしないとインタークーラ２４での冷却に伴い凝縮水が発生すると予測できるので、ステップＳ１２２に進む。そうでないと判定された場合（“ＮＯ”の場合）は、モジュール３４で除湿をしなくてもインタークーラ２４での冷却に伴い凝縮水は発生しないと予測できるので、ステップＳ１２４に進む。

ステップＳ１２２では、ステップＳ１０２で算出した予測値ａについて、ａ＞ｄが成立するか否かが判定される。本ステップにおいて予測値ａと比較されるのは、モジュール３６の分離限界値ｄであり、具体的には次式（１０）に基づいて設定されている。
分離限界値ｄ［ｇ／ｓ］
＝透過係数Ｐ_{Ｈ２０，ＥＧＲ}［ｇ／（ｓ・ｍ・ｋＰａ）］×膜面積Ａ_ＥＧＲ［ｍ^２］×水蒸気分圧の最大差圧ΔＰ_{Ｈ２０ｍａｘ，ＥＧＲ}［ｋＰａ］／膜厚δ_ＥＧＲ［ｍ］ ・・・（１０）
なお、式（１０）における透過係数Ｐ_{Ｈ２０，ＥＧＲ}は、図２で説明した管状膜４８に固有の係数である。また、膜面積Ａ_ＥＧＲおよび膜厚δ_ＥＧＲは、管状膜４８の膜面積と膜厚にそれぞれ相当している。また、最大差圧ΔＰ_{Ｈ２０ｍａｘ，ＥＧＲ}は、減圧ポンプ４４から送り出すガス量を最大としたときに、管状膜４８で隔てられた２つの空間に生じる水蒸気分圧差に相当している。

ステップＳ１２２においてａ＞ｄが成立すると判定された場合（“ＹＥＳ”の場合）は、モジュール３４，３６の両方で除湿が必要と予測できるので、ステップＳ１２６に進み、モジュール３６での水蒸気の目標分離量を分離限界値ｄと等しい値に設定し、モジュール３４での水蒸気の目標分離量を予測値ａと分離限界値ｄの差に等しい値に設定する。そうでないと判定された場合（“ＮＯ”の場合）は、モジュール３６で除湿してしまえば、モジュール３４で除湿をしなくてもインタークーラ２４での除湿に伴い凝縮水は発生しないと予測できるので、ステップＳ１２８に進む。

ステップＳ１２８では、ステップＳ１０２で算出した予測値ａ，ｂについて、ａ＞ｂが成立するか否かが判定される。その結果、ａ＞ｂが成立すると判定された場合（“ＹＥＳ”の場合）は、モジュール３６で予め多めに除湿しておけばインタークーラ２４での除湿に伴い凝縮水は発生しないと予測できるので、ステップＳ１３０に進み、モジュール３６での水蒸気の目標分離量を予測値ａと等しい値に設定すると共に、モジュール３４での水蒸気の目標分離量をゼロに設定する。そうでないと判定された場合（“ＮＯ”の場合）は、ステップＳ１３２に進み、モジュール３６での水蒸気の目標分離量を予測値ｂと等しい値に設定すると共に、モジュール３４での水蒸気の目標分離量をゼロに設定する。

ステップＳ１２４では、ステップＳ１０２で算出した予測値ｂについて、ｂ＞０が成立するか否かが判定される。その結果、ｂ＞０が成立すると判定された場合（“ＹＥＳ”の場合）は、モジュール３６で除湿をしないとＥＧＲクーラ３２での冷却に伴い凝縮水が発生すると予測できるので、ステップＳ１３４に進み、モジュール３６での水蒸気の目標分離量を予測値ｂと等しい値に設定すると共に、モジュール３４での水蒸気の目標分離量をゼロに設定する。そうでないと判定された場合（“ＮＯ”の場合）は、モジュール３６で除湿をしなくてもＥＧＲクーラ３２での冷却に伴い凝縮水は発生しないと予測できるので、ステップＳ１３６に進み、モジュール３４，３６の両方での水蒸気の目標分離量をゼロに設定する。

図７に戻り、ステップＳ１０２に続いて、各制御バルブの開度が調整される（ステップＳ１０４）。本ステップにおいてＥＣＵ６０は、先ず、各モジュールでの目標減圧量を式（１１），（１２）に基づいて算出する。
モジュール３４での目標減圧量［ｋＰａ］
＝モジュール３４での目標水蒸気分圧差［ｋＰａ］−大気圧力Ｐ_０［ｋＰａ］×大気湿度ＲＨ_０ ・・・（１１）
モジュール３６での目標減圧量［ｋＰａ］
＝モジュール３６での目標水蒸気分圧差［ｋＰａ］−ＥＧＲ／Ｃ前圧力Ｐ_{ＥＧＲ／Ｃｉｎ}［ｋＰａ］×ＥＧＲガス中の水蒸気の割合 ・・・（１２）

ここで、式（１１）中のモジュール３４での目標水蒸気分圧差は、図８のステップＳ１２６，Ｓ１３０〜Ｓ１３６の何れかで算出されたモジュール３４での水蒸気の目標分離量と、次式（１３）とに基づいて算出される。
モジュール３４での目標水蒸気分圧差［ｋＰａ］
＝モジュール３４での水蒸気の目標分離量［ｇ／ｓ］×膜厚δ_ａｉｒ［ｍ］／透過係数Ｐ_{Ｈ２０，ａｉｒ}［ｇ／（ｓ・ｍ・ｋＰａ）］／膜面積Ａ_ａｉｒ［ｍ^２］ ・・・（１３）
なお、式（１３）の透過係数Ｐ_{Ｈ２０，ａｉｒ}は、図２で説明した管状膜４８に固有の係数である。また、式（１３）の膜厚δ_ａｉｒおよび膜面積Ａ_ａｉｒは、管状膜４８の膜厚および膜面積にそれぞれ相当している。

また、式（１２）中のモジュール３６での目標水蒸気分圧差は、図８のステップＳ１２６，Ｓ１３０〜Ｓ１３６の何れかで算出されたモジュール３６での水蒸気の目標分離量と、次式（１４）とに基づいて算出される。
モジュール３６での目標水蒸気分圧差［ｋＰａ］
＝モジュール３６での水蒸気の目標分離量［ｇ／ｓ］×膜厚δ_ＥＧＲ［ｍ］／透過係数Ｐ_{Ｈ２０，ＥＧＲ}［ｇ／（ｓ・ｍ・ｋＰａ）］／膜面積Ａ_ＥＧＲ［ｍ^２］ ・・・（１４）

また、式（１２）中のＥＧＲガス中の水蒸気の割合は、式（５）から算出される。

ステップＳ１０４において各モジュールでの目標減圧量が算出されたら、ＥＣＵ６０は、これらの目標減圧量が実現されるように、制御バルブ５２，５４の開度をフィードバック制御によって調整する。

ステップＳ１０４に続いて、各モジュールでの実際の水蒸気分離量が算出される（ステップＳ１０６）。本ステップにおいてＥＣＵ６０は、モジュール３４での実際の水蒸気分離量を、ステップＳ１００で検出した流量ＦＲ_３８および湿度ＲＨ_３８に基づいて算出すると共に、モジュール３６での実際の水蒸気分離量を、ステップＳ１００で検出した流量ＦＲ_４２および湿度ＲＨ_４２に基づいて算出する。

ステップＳ１０６に続いて、図８のステップＳ１２６，Ｓ１３０〜Ｓ１３６の何れかで算出した各モジュールでの水蒸気の目標分離量と、ステップＳ１０６で算出した各モジュールでの実際の水蒸気分離量との差が、所定値未満であるか否かが判定される（ステップＳ１０８）。この所定値は、管状膜４８の透過機能が担保されると判断できる閾値として設定したものであり、基本的にはモジュール３４，３６で共通の値が使用される。但し、目詰りに加えて汚損が生じるモジュール３６の所定値（第２所定値）を、モジュール３４の所定値（第１所定値）と異ならせてもよい。本ステップにおいてはモジュール３４に対する判定と、モジュール３６に対する判定とが別々に行われる。その結果、水蒸気の目標分離量と実際の水蒸気分離量の差が所定値未満であると判定されたモジュールがある場合（“ＹＥＳ”の場合）、そのモジュールの分離機能が正常であると判定される（ステップＳ１１０）。そうでないと判定されたモジュールがある場合（“ＮＯ”の場合）、そのモジュールの分離機能が異常であると判定される（ステップＳ１１２）。

以上、図７乃至図８に示したルーチンによれば、インタークーラ２４の下流におけるガス（新気または混合ガス）中の水蒸気分圧が、Ｉ／Ｃ前温度Ｔ_{Ｉ／Ｃｉｎ}での飽和水蒸気圧よりも高い場合に、当該ガス（新気または混合ガス）中の水蒸気分圧を、Ｉ／Ｃ前温度Ｔ_{Ｉ／Ｃｉｎ}での飽和水蒸気圧と等しくすることができる。Ｉ／Ｃ後温度Ｔ_{Ｉ／Ｃｏｕｔ}はＩ／Ｃ前温度Ｔ_{Ｉ／Ｃｉｎ}よりも低いので、Ｉ／Ｃ後温度Ｔ_{Ｉ／Ｃｏｕｔ}での飽和水蒸気圧はＩ／Ｃ前温度Ｔ_{Ｉ／Ｃｉｎ}での飽和水蒸気圧よりも低くなる。従って、インタークーラ２４の下流におけるガス（新気または混合ガス）中の水蒸気分圧をＩ／Ｃ前温度Ｔ_{Ｉ／Ｃｉｎ}での飽和水蒸気圧と等しくした場合には、当該水蒸気分圧は、Ｉ／Ｃ後温度Ｔ_{Ｉ／Ｃｏｕｔ}での飽和水蒸気圧よりも低くなる。以上のことから、図７乃至図８に示したルーチンによれば、インタークーラ２４の下流におけるガス（新気または混合ガス）中の水蒸気分圧が、Ｉ／Ｃ後温度Ｔ_{Ｉ／Ｃｏｕｔ}での飽和水蒸気圧よりも高い場合に、当該ガス（新気または混合ガス）中の水蒸気分圧を、Ｉ／Ｃ後温度Ｔ_{Ｉ／Ｃｏｕｔ}での飽和水蒸気圧よりも低くすることができる。従って、インタークーラ２４での冷却に伴う凝縮水の発生を抑えることができる。

また、図７乃至図８に示したルーチンによれば、インタークーラ２４の下流におけるガス（新気または混合ガス）中の水蒸気分圧がＩ／Ｃ前温度Ｔ_{Ｉ／Ｃｉｎ}での飽和水蒸気圧以下の場合であっても、ＥＧＲクーラ３２の下流におけるＥＧＲガス中の水蒸気分圧がＥＧＲ／Ｃ前温度Ｔ_{ＥＧＲ／Ｃｉｎ}での飽和水蒸気圧よりも高いときには、当該ＥＧＲガス中の水蒸気分圧を、ＥＧＲ／Ｃ前温度Ｔ_{ＥＧＲ／Ｃｉｎ}での飽和水蒸気圧と等しくすることができる。ＥＧＲ／Ｃ後温度Ｔ_{ＥＧＲ／Ｃｏｕｔ}はＥＧＲ／Ｃ前温度Ｔ_{ＥＧＲ／Ｃｉｎ}よりも低いので、ＥＧＲ／Ｃ後温度Ｔ_{ＥＧＲ／Ｃｏｕｔ}での飽和水蒸気圧はＥＧＲ／Ｃ前温度Ｔ_{ＥＧＲ／Ｃｉｎ}での飽和水蒸気圧よりも低くなる。従って、ＥＧＲクーラ３２の下流におけるＥＧＲガス中の水蒸気分圧をＥＧＲ／Ｃ前温度Ｔ_{ＥＧＲ／Ｃｉｎ}での飽和水蒸気圧と等しくした場合には、当該水蒸気分圧は、ＥＧＲ／Ｃ後温度Ｔ_{ＥＧＲ／Ｃｏｕｔ}での飽和水蒸気圧よりも低くなる。以上のことから、図７乃至図８に示したルーチンによれば、インタークーラ２４の下流におけるガス（新気または混合ガス）中の水蒸気分圧がＩ／Ｃ前温度Ｔ_{Ｉ／Ｃｉｎ}での飽和水蒸気圧以下の場合であっても、ＥＧＲクーラ３２の下流におけるＥＧＲガス中の水蒸気分圧がＥＧＲ／Ｃ後温度Ｔ_{ＥＧＲ／Ｃｏｕｔ}での飽和水蒸気圧よりも高いときには、当該ＥＧＲガス中の水蒸気分圧を、ＥＧＲ／Ｃ後温度Ｔ_{ＥＧＲ／Ｃｏｕｔ}での飽和水蒸気圧よりも低くすることができる。従って、ＥＧＲクーラ３２での冷却に伴う凝縮水の発生を抑えることもできる。

また、図７乃至図８に示したルーチンによれば、モジュール３４，３６の分離機能の低下を判定することもできる。以上をまとめると、図７乃至図８に示したルーチンによれば、インタークーラ２４やＥＧＲクーラ３２での冷却に伴う凝縮水の発生を抑え、尚且つ、モジュール３４，３６の分離機能の低下を判定できる。

なお、上記実施の形態１においては、図３に示した管状膜４８が本発明の「第１水蒸気透過膜」および「第２水蒸気透過膜」に、図２に示したモジュール３４が本発明の「新気用水蒸気分離部」に、図２に示したモジュール３６が本発明の「ＥＧＲガス用水蒸気分離部」に、図１に示した吸引通路３８および減圧ポンプ４０が本発明の「第１減圧部」に、図１に示した吸引通路４２および減圧ポンプ４４が本発明の「第２減圧部」に、それぞれ相当している。
また、図１に示したＥＣＵ６０が図７のステップＳ１００〜Ｓ１０４の処理を実行することにより本発明の「第１減圧量調整部」および「第２減圧量調整部」が、ステップＳ１０６〜Ｓ１１２の処理を実行することにより本発明の「第１判定部」および「第２判定部」が、それぞれ実現されている。

［各モジュールでの水蒸気の目標分離量の他の算出例］
ところで、上記実施の形態１では、図８に示したルーチンにおいて、予測値ａ，ｂにモジュール３６の分離限界値ｄを組み合わせてモジュール３４，３６での水蒸気の目標分離量を算出した。しかし、分離限界値ｄの代わりにモジュール３４の分離限界値ｃを使用してモジュール３４，３６での水蒸気の目標分離量を算出してもよい。図９は、分離限界値ｃを使用してモジュール３４，３６での水蒸気の目標分離量を算出する場合において、ＥＣＵ６０により実行される処理の一例を示すフローチャートである。

図９に示すステップＳ１４０およびステップＳ１４４，Ｓ１４８〜Ｓ１５６の処理は、図８に示したステップＳ１２０およびステップＳ１２４，Ｓ１２８〜Ｓ１３６の処理と同じである。図８と図９の処理における第１の違いは、ステップＳ１４２において予測値ａと比較されるのが分離限界値ｃである点である。分離限界値ｃは具体的には次式（１５）に基づいて設定されている。
分離限界値ｃ［ｇ／ｓ］
＝透過係数Ｐ_{Ｈ２０，ａｉｒ}［ｇ／（ｓ・ｍ・ｋＰａ）］×膜面積Ａ_ａｉｒ［ｍ^２］×水蒸気分圧の最大差圧ΔＰ_{Ｈ２０ｍａｘ，ａｉｒ}［ｋＰａ］／膜厚δ_ａｉｒ［ｍ］ ・・・（１５）
なお、式（１５）における最大差圧ΔＰ_{Ｈ２０ｍａｘ，ａｉｒ}は、減圧ポンプ４０から送り出すガス量を最大としたときに、管状膜４８で隔てられた２つの空間に生じる水蒸気分圧差に相当している。

図８と図９の処理における第２の違いは、ステップＳ１４２においてａ＞ｃが成立すると判定された場合（“ＹＥＳ”の場合）に、モジュール３４での水蒸気の目標分離量を分離限界値ｃと等しい値に設定し、モジュール３６での水蒸気の目標分離量を予測値ａと分離限界値ｃの差に等しい値に設定する点である。

以上説明したように、分離限界値ｄの代わりに、予測値ａ，ｂにモジュール３６の分離限界値ｃを組み合わせてモジュール３４，３６での水蒸気の目標分離量を算出することもできる。図８に示したルーチンによれば、モジュール３６で最大限除湿しつつモジュール３４で不足分を補うことができる。図９に示したルーチンによれば、モジュール３４で最大限除湿しつつモジュール３６で不足分を補うことができる。

［減圧部の他の構成例］
また、上記実施の形態１では、モジュール３４，３６と組み合わせた減圧ポンプ４０，４４の駆動によって、内壁面４８ａで囲まれる空間よりも外壁面４８ｂによって囲まれる空間の水蒸気分圧を低くした。しかし、減圧ポンプ４０，４４とは異なる手段によって外壁面４８ｂによって囲まれる空間の水蒸気分圧を相対的に低くしてもよい。図１０は、外壁面４８ｂによって囲まれる空間の水蒸気分圧を相対的に低くする他の手段を説明する図である。この図に示すハウジング７８は、図２に示したハウジング４６の代わりにモジュール３４，３６に備え付けられるものであり、その側面には、供給口８０と排出口８２が形成されている。供給口８０は乾燥ガス（パージガス）を送り出すガス供給装置（図示しない）に接続されており、排出口８２は大気開放されている。モジュール３４，３６が備える管状膜４８の構成については、図３の説明の際に述べたとおりである。

図４の説明の際に述べたように、管状膜４８は水蒸気以外のガスが通過し難い膜構成とされていることから、ガス供給装置の駆動によって供給口８０からハウジング７８の内部に流入した乾燥ガスは、管状膜４８の内部を移動することなく外壁面４８ｂに沿って流れ、排出口８２に向かう。乾燥ガスが外壁面４８ｂに沿って流れることで、外壁面４８ｂによって囲まれる空間の水蒸気分圧が内壁面４８ａによって囲まれる空間の水蒸気分圧よりも低くなるので、図４で説明した水蒸気の移動が起こることになる。このように、モジュール３４，３６と組み合わせたガス供給装置の駆動によっても、外壁面４８ｂによって囲まれる空間の水蒸気分圧を相対的に低くできる。

［モジュールの他の構成例］
また、上記実施の形態１では、モジュール３４，３６が多数の管状膜４８を備える中空糸タイプであることを前提として説明した。しかし、中空糸タイプのモジュール構造に代えて、ハニカムモノリスタイプのモジュール構造、平膜タイプのモジュール構造、または、シェルアンドチューブタイプのモジュール構造を採用することができる。中空糸タイプのモジュール構造と同様に、新気やＥＧＲガスから水蒸気のみを分離できる機能を有する限りにおいて、モジュール構造は各種の変形が可能である。

実施の形態２．
次に、図１１乃至図１４を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。

［異常診断装置の構成の説明］
図１１は、本発明の実施の形態２に係る異常診断装置の全体構成を示す概略図である。図１１に示す異常診断装置２は、ＬＰＬ−ＥＧＲシステムと、新気用とＥＧＲガス用の２つの水蒸気分離膜モジュール（つまり、モジュール３４，３６）を備える構成において図１に示した異常診断装置１と共通する。従って、これらの構成の説明については省略する。

図１１に示す異常診断装置２は、触媒２６よりも下流側の排気通路１４に設けられたＮＳＲ触媒５６と、ＳＣＲ触媒５８とを備えている。ＮＳＲ触媒５６は、ＮＳＲ触媒５６に流入する排気の酸素濃度が高いときは排気中のＮＯｘを吸蔵（または吸着）し、ＮＳＲ触媒５６に流入する排気の酸素濃度が低下し、尚且つ、還元剤が存在するときは吸蔵（または吸着）していたＮＯｘを還元する吸蔵還元型ＮＯｘ触媒である。ＳＣＲ触媒５８は、還元剤を含む排気が流入したときに還元剤を吸着し、ＮＯｘを含む排気がＳＣＲ触媒５８に流入したときに、吸着していた還元剤を利用してＮＯｘを還元する選択還元型ＮＯｘ触媒である。

ＳＣＲ触媒５８よりも下流側の排気通路１４には、接続通路８４の一端が接続されている。接続通路８４の他端はモジュール３４に接続されている。接続通路８４の途中には、制御バルブ８６が設けられている。制御バルブ８６は常閉（ノーマル・クローズ）の電磁弁であり、ＥＣＵ６０の出力側に接続されている。排気通路１４には、接続通路８４および制御バルブ８６と同様の接続通路および制御バルブの組み合わせが更に２つ設けられている。具体的に述べると、タービン１８ｂよりも上流側の排気通路１４には接続通路８８の一端が接続されており、タービン１８ｂと触媒２６の間の排気通路１４には接続通路９２の一端が接続されている。接続通路８８，９２の他端は何れもモジュール３６に接続されている。接続通路８８，９２の途中には、制御バルブ９０，９４がそれぞれ設けられている。制御バルブ９０，９４は常閉の電磁弁であり、ＥＣＵ６０の出力側に接続されている。但し、制御バルブ９０の開度は調整可能に構成されている。

［モジュールの分離機能に異常があると判定された場合の対策］
上記実施の形態１においては、モジュール３４，３６の分離機能の異常を判定した。本実施の形態では、モジュール３４，３６の分離機能に異常であると判定された場合に、凝縮水が発生しないようにエンジン運転状態を制御し、尚且つ、異常と判定されたモジュールの内壁面４８ａによって囲まれる空間の水蒸気分圧よりも外壁面４８ｂによって囲まれる空間の水蒸気分圧の方が高くなるように、制御バルブ８６，９０，９４を制御する。

図１２は、管状膜４８の内部を移動する水蒸気の移動方向を示した図である。図１２に示す３つの管状膜４８は何れも、図２に示した多数の管状膜４８のうちの１本に相当している。図１２の上段は、管状膜４８の透過機能が正常である場合に相当している。この場合は、図３で説明したように、内壁面４８ａの内側を流れるガスに含まれる水蒸気の一部が、内壁面４８ａから外壁面４８ｂに向かって管状膜４８の内部を移動することになる。図１２の中段は、管状膜４８の透過機能が異常である場合に相当している。この場合は、管状膜４８の内部を移動する水蒸気の量が減少する。そして、図１２の下段は、制御バルブ８６，９０，９４を制御した場合に相当している。この場合は、図１２の上段に示した場合と水蒸気分圧の高低関係が逆転するので、外壁面４８ｂによって囲まれる空間に存在する水蒸気の一部が、外壁面４８ｂから内壁面４８ａに向かって管状膜４８の内部を移動することになる。

図１２の下段に示した水蒸気移動を生じさせることで、内壁面４８ａに付着した異物を剥離させることができる。従って、異常と判定されたモジュールの分離機能を回復させることができる。但し、このような水蒸気移動は、各モジュールにおいて、内壁面４８ａの内側を流れるガス中の水蒸気分圧よりも、外壁面４８ｂによって囲まれる空間の水蒸気分圧の方が高くなければ成立しない。そのため、本実施の形態では、新気よりも水蒸気分圧の高い排気を接続通路８４からモジュール３４に導入している。同様の理由により、ＥＧＲガスよりも水蒸気分圧の高い排気を接続通路８８からモジュール３６に導入している。なお、接続通路８４からモジュール３４に導入した排気は、外壁面４８ｂによって囲まれる空間を流れて吸引通路３８に流入する。また、接続通路８８からモジュール３６に導入した排気は、外壁面４８ｂによって囲まれる空間を流れ、接続通路９２を経由して触媒２６よりも上流側の排気通路１４に戻される。

［具体的処理］
図１３乃至図１４は、本発明の実施の形態２において、ＥＣＵ６０が実行する処理の一例を示すフローチャートである。なお、図１３のフローチャートはモジュール３４に対応したものであり、図１４のフローチャートはモジュール３６に対応したものである。また、これらの図に示すルーチンは、所定の制御周期毎に繰り返し実行されるものとする。

図１３に示すルーチンでは、先ず、モジュール３４の異常検出がなされたか否かが判定される（ステップＳ１６０）。本ステップにおいてＥＣＵ６０は、図７のルーチンのステップＳ１１２の処理においてモジュール３４の分離機能が異常であると判定された場合に、モジュール３４の異常検出がなされたと判定する。そして、モジュール３４の異常検出がなされたと判定された場合には、制御バルブ５２を全閉に制御する（ステップＳ１６２）。制御バルブ５２を全閉に制御することで、内壁面４８ａから外壁面４８ｂに向かう水蒸気の移動が止まる。

ステップＳ１６２に続いて、インタークーラ２４の下流における凝縮水の発生量が推定される（ステップＳ１６４）。本ステップにおいてＥＣＵ６０は、図７のステップＳ１００と同様に外気条件およびエンジン運転状態を検出すると共に、検出したパラメータと式（１）とに基づいてインタークーラ２４の下流における凝縮水の発生量（つまり、インタークーラ２４での冷却に伴い発生する凝縮水の予測値ａ）を算出する。

ステップＳ１６４に続いて、ステップＳ１６４で算出した予測値ａについて、ａ＜０が成立するか否かが判定される（ステップＳ１６６）。その結果、ａ＜０が成立すると判定された場合（“ＹＥＳ”の場合）は、モジュール３４で除湿をしなくてもインタークーラ２４での冷却に伴い凝縮水は発生しないと予測できるので、ステップＳ１６８に進む。そうでないと判定された場合（“ＮＯ”の場合）は、インタークーラ２４での冷却に伴い凝縮水が発生すると予測できるので、ステップＳ１７０に進み、インタークーラ２４の下流におけるガス（新気または混合ガス）の露点を下げる、または、インタークーラ２４の下流におけるガス（新気または混合ガス）中の飽和水蒸気圧を上げるように、エンジン運転状態を制御する（例えば、過給圧が下がるようにタービン１８ｂの可変ノズルベーンの開度を制御する、インタークーラ２４の下流におけるガス（新気または混合ガス）の温度が上がるようインタークーラ２４の内部に流す冷却水の流量を減らす、スロットルバルブ２０を閉じ側に制御して筒内に流入するガス（新気または混合ガス）の量を減らす等）。

ステップＳ１６８では、モジュール３４での水蒸気の目標富化量が算出される。本ステップにおいてＥＣＵ６０は、ステップＳ１６４において検出したパラメータと、式（１６）とに基づいて、モジュール３４での水蒸気の目標富化量を算出する。
モジュール３４での水蒸気の目標富化量
＝飽和水蒸気流量Ｇ_{Ｈ２０ｍａｘ，Ｉ／Ｃ}［ｇ／ｓ］−水蒸気流量Ｇ_{Ｈ２０，ａｉｒ}［ｇ／ｓ］ ・・・（１６）
なお、式（１６）中の飽和水蒸気流量Ｇ_{Ｈ２０ｍａｘ，Ｉ／Ｃ}は式（８）により算出され、水蒸気流量Ｇ_{Ｈ２０，ａｉｒ}は式（３）により算出される。

ステップＳ１６８に続いて、モジュール３４での目標減圧量が算出される（ステップＳ１７２）。本ステップにおいてＥＣＵ６０は、ステップＳ１６８で算出されたモジュール３４での水蒸気の目標富化量に基づいて、モジュール３４での目標減圧量を算出する。なお、モジュール３４での目標減圧量の算出に、別途検出した接続通路８４の接続部よりも上流側かつＳＣＲ触媒５８よりも下流側の排気の圧力を用いると、当該目標減圧量の精度が高まるので望ましい。

ステップＳ１７２に続いて、制御バルブ５２，８６が開かれると共に、制御バルブ５２の開度が調整される（ステップＳ１７４）。本ステップにおいてＥＣＵ６０は、ステップＳ１７２で算出した目標減圧量に到達するまで、制御バルブ５２の開度をフィードバック制御によって調整する。

ステップＳ１７４に続いて、モジュール３４での実際の水蒸気富化量が算出される（ステップＳ１７６）。本ステップにおいてＥＣＵ６０は、モジュール３４での実際の水蒸気富化量を、ステップＳ１６４での検出値（具体的には流量ＦＲ_３８と湿度ＲＨ_３８）に基づいて算出する。

ステップＳ１７６に続いて、ステップＳ１７２で算出された水蒸気の目標富化量と、ステップＳ１７６で算出された実際の水蒸気富化量が等しいか否かが判定される（ステップＳ１７８）。その結果、目標富化量と実際の水蒸気富化量が等しいと判定された場合（“ＹＥＳ”の場合）は、内壁面４８ａに付着した異物が剥離したと判断できるので、制御バルブ８６を全閉状態に戻し、通常のバルブ制御（つまり、制御バルブ５２の開度調整による水蒸気分離制御）に移行する（ステップＳ１８０）。ステップＳ１７８において目標富化量と実際の水蒸気富化量が等しくないと判定された場合（“ＮＯ”の場合）は、ステップＳ１８２に進む。

ステップＳ１８２では、ステップＳ１７２で算出された水蒸気の目標富化量が、ステップＳ１７６で算出された実際の水蒸気富化量よりも小さいか否かが判定される。その結果、水蒸気の目標富化量が実際の水蒸気富化量よりも大きいと判定された場合（“ＮＯ”の場合）は、モジュール３４の異常の原因が管状膜４８の目詰りまたは汚損にあり、制御バルブ５２の開度の調整にも関わらず依然としてこの原因が解消していないと判定される（ステップＳ１８４）。そのため、ステップＳ１６４に戻り、インタークーラ２４の下流における凝縮水の発生量が推定される。ステップＳ１８２において水蒸気の目標富化量が実際の水蒸気富化量よりも小さいと判定された場合（“ＹＥＳ”の場合）は、モジュール３４の異常が管状膜４８の破損に起因したものであると判定される（ステップＳ１８６）。そのため、制御バルブ５２の開度の調整自体が中止され（ステップＳ１８８）、車両のインストルメントパネルに配置されたＭＩＬ（Malfunction Indication Lamp）が点灯される（ステップＳ１９０）。

図１４に示すルーチンでは、先ず、モジュール３６の異常検出がなされたか否かが判定される（ステップＳ２００）。本ステップにおいてＥＣＵ６０は、図７のルーチンのステップＳ１１２の処理においてモジュール３６の分離機能が異常であると判定された場合に、モジュール３６の異常検出がなされたと判定する。そして、モジュール３６の異常検出がなされたと判定された場合には、制御バルブ５４を全閉に制御する（ステップＳ２０２）。制御バルブ５４を全閉に制御することで、内壁面４８ａから外壁面４８ｂに向かう水蒸気の移動が止まる。

ステップＳ２０２に続いて、ＥＧＲクーラ３２の下流における凝縮水の発生量が推定される（ステップＳ２０４）。本ステップにおいてＥＣＵ６０は、図７のステップＳ１００と同様に外気条件およびエンジン運転状態を検出すると共に、検出したパラメータと式（２）とに基づいてＥＧＲクーラ３２の下流における凝縮水の発生量（つまり、ＥＧＲクーラ３２での冷却に伴い発生する凝縮水の予測値ｂ）を算出する。

ステップＳ２０４に続いて、ステップＳ２０４で算出した予測値ｂについて、ｂ＜０が成立するか否かが判定される（ステップＳ２０６）。その結果、ｂ＜０が成立すると判定された場合（“ＹＥＳ”の場合）は、モジュール３６で除湿をしなくてもＥＧＲクーラ３２での冷却に伴い凝縮水は発生しないと予測できるので、ステップＳ２０８に進む。そうでないと判定された場合（“ＮＯ”の場合）は、ＥＧＲクーラ３２での冷却に伴い凝縮水が発生すると予測できるので、ステップＳ２１０に進み、ＥＧＲクーラ３２の下流におけるＥＧＲガスの露点を下げる、または、ＥＧＲクーラ３２の下流におけるＥＧＲガス中の飽和水蒸気圧を上げるように、エンジン運転状態を制御する（例えば、モジュール３４での水蒸気の目標分離量を増やす、ＥＧＲクーラ３２の下流におけるＥＧＲガスの温度が上がるようＥＧＲクーラ３２の内部に流す冷却水の流量を減らす、スロットルバルブ２０を閉じ側に制御して筒内に流入するガス（新気または混合ガス）の量を減らす等）。

ステップＳ２０８では、モジュール３６での水蒸気の目標富化量が算出される。本ステップにおいてＥＣＵ６０は、ステップＳ２０４において検出したパラメータと、式（１７）とに基づいて、モジュール３６での水蒸気の目標富化量を算出する。
モジュール３６での水蒸気の目標富化量
＝飽和水蒸気流量Ｇ_{Ｈ２０ｍａｘ，ＥＧＲ／Ｃ}［ｇ／ｓ］−水蒸気流量Ｇ_{Ｈ２０，ＥＧＲ}［ｇ／ｓ］ ・・・（１７）
なお、式（１７）中の飽和水蒸気流量Ｇ_{Ｈ２０ｍａｘ，ＥＧＲ／Ｃ}は式（９）により算出され、水蒸気流量Ｇ_{Ｈ２０，ＥＧＲ}は式（４）により算出される。

ステップＳ２０８に続いて、モジュール３６での目標減圧量が算出される（ステップＳ２１２）。本ステップにおいてＥＣＵ６０は、ステップＳ２０８で算出されたモジュール３６での水蒸気の目標富化量に基づいて、モジュール３６での目標減圧量を算出する。なお、モジュール３６での目標減圧量の算出に、別途検出したタービン１８ｂよりも上流側の排気の圧力を用いると、当該目標減圧量の精度が高まるので望ましい。

ステップＳ２１２に続いて、制御バルブ９０，９４が開かれると共に、制御バルブ９０の開度が調整される（ステップＳ２１４）。本ステップにおいてＥＣＵ６０は、ステップＳ２１２で算出した目標減圧量に到達するまで、制御バルブ９０の開度をフィードバック制御によって調整する。

ステップＳ２１４に続いて、モジュール３６での実際の水蒸気富化量が算出される（ステップＳ２１６）。本ステップにおいてＥＣＵ６０は、モジュール３６での実際の水蒸気富化量を、ステップＳ２０４での検出値（具体的には流量ＦＲ_４２と湿度ＲＨ_４２）に基づいて算出する。

ステップＳ２１６に続いて、ステップＳ２１２で算出された水蒸気の目標富化量と、ステップＳ２１６で算出された実際の水蒸気富化量が等しいか否かが判定される（ステップＳ２１８）。その結果、目標富化量と実際の水蒸気富化量が等しいと判定された場合（“ＹＥＳ”の場合）は、内壁面４８ａに付着した異物が剥離したと判断できるので、制御バルブ９０，９４を全閉状態に戻し、通常のバルブ制御（つまり、制御バルブ５４の開度調整による水蒸気分離制御）に移行する（ステップＳ２２０）。ステップＳ２１８において目標富化量と実際の水蒸気富化量が等しくないと判定された場合（“ＮＯ”の場合）は、ステップＳ２２２に進む。

ステップＳ２２２では、ステップＳ２１２で算出された水蒸気の目標富化量が、ステップＳ２１６で算出された実際の水蒸気富化量よりも小さいか否かが判定される。その結果、水蒸気の目標富化量が実際の水蒸気富化量よりも大きいと判定された場合（“ＮＯ”の場合）は、モジュール３６の異常の原因が管状膜４８の目詰りまたは汚損にあり、制御バルブ９０の開度の調整にも関わらず依然としてこの原因が解消していないと判定される（ステップＳ２２４）。そのため、ステップＳ２０４に戻り、ＥＧＲクーラ３２の下流における凝縮水の発生量が推定される。ステップＳ２２２において水蒸気の目標富化量が実際の水蒸気富化量よりも小さいと判定された場合（“ＹＥＳ”の場合）は、モジュール３６の異常が管状膜４８の破損に起因したものであると判定される（ステップＳ２２６）。そのため、制御バルブ９０の開度の調整自体が中止され（ステップＳ２２８）、ＭＩＬが点灯される（ステップＳ２３０）。

以上、図１３乃至図１４に示したルーチンによれば、モジュール３４，３６の分離機能に異常があると判定された場合において、その異常の原因を特定して最適な対策を講ずることができる。

１，２ 異常診断装置
１０ エンジン本体
１２ 吸気通路
１４ 排気通路
１８ 過給機
１８ａ コンプレッサ
１８ｂ タービン
２２ サージタンク
２４ インタークーラ
２８ ＥＧＲ通路
３２ ＥＧＲクーラ
３４，３６ 水蒸気分離膜モジュール
３８，４２ 吸引通路
４０，４４ 減圧ポンプ
４６，７８ ハウジング
４８ 管状膜
４８ａ 内壁面
４８ｂ 外壁面
５０，８２ 排出口
５２，５４，８６，９０，９４ 制御バルブ
６０ ＥＣＵ
６１，７１，７３ エアフローメータ
６２，６５，６７，６８，７０ 温度センサ
６３，６６，６９ 圧力センサ
６４，７２，７４ 湿度センサ
８０ 供給口

Claims (1)

1. ＬＰＬ−ＥＧＲシステムを構成する過給機のコンプレッサよりも上流側の吸気通路に設けられて前記吸気通路内を流れるガスを冷却するインタークーラと、
   前記ＬＰＬ−ＥＧＲシステムを構成するＥＧＲ通路に設けられて前記ＥＧＲ通路内を流れるＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラと、
   前記吸気通路の前記ＥＧＲ通路との接続部よりも上流側において前記吸気通路の一部を構成する新気用水蒸気分離部であって、水蒸気分圧の異なる２つの空間を隔てるように設置された場合に水蒸気分圧が高い空間から水蒸気分圧の低い空間に向かって水蒸気を透過させる第１水蒸気透過膜を備える新気用水蒸気分離部と、
   前記ＥＧＲ通路の前記ＥＧＲクーラよりも上流側において前記ＥＧＲ通路の一部を構成するＥＧＲガス用水蒸気分離部であって、前記第１水蒸気透過膜と同一の構成の第２水蒸気透過膜を備えるＥＧＲガス用水蒸気分離部と、
   前記吸気通路から前記新気用水蒸気分離部に流入した新気が流れる前記第１水蒸気透過膜の内側の空間と、前記第１水蒸気透過膜によって前記第１水蒸気透過膜の内側の空間と隔てられた外側の空間との間に水蒸気分圧の差が生じるように、前記第１水蒸気透過膜の外側の空間の水蒸気分圧を減圧する第１減圧部と、
   前記ＥＧＲ通路から前記ＥＧＲガス用水蒸気分離部に流入したＥＧＲガスが流れる前記第２水蒸気透過膜の内側の空間と、前記第２水蒸気透過膜によって前記第２水蒸気透過膜の内側の空間と隔てられた外側の空間との間に水蒸気分圧の差が生じるように、前記第２水蒸気透過膜の外側の空間の水蒸気分圧を減圧する第２減圧部と、
   前記インタークーラの下流におけるガス中の水蒸気分圧が前記インタークーラの下流における飽和水蒸気圧よりも高い場合、前記インタークーラの下流におけるガス中の水蒸気分圧が前記インタークーラの下流における飽和水蒸気圧よりも低くなるように、前記新気用水蒸気分離部での水蒸気の目標分離量に基づいて、前記第１減圧部によって減圧する前記第１水蒸気透過膜の外側の空間の水蒸気分圧の量を調整する第１減圧量調整部と、
   前記インタークーラの下流におけるガス中の水蒸気分圧が前記インタークーラの下流における飽和水蒸気圧よりも低い場合であって、前記ＥＧＲクーラにおけるガス中の水蒸気分圧が前記ＥＧＲクーラの下流における飽和水蒸気圧よりも高いときに、前記ＥＧＲクーラにおけるガス中の水蒸気分圧が前記ＥＧＲクーラの下流における飽和水蒸気圧よりも低くなるように、前記ＥＧＲガス用水蒸気分離部での水蒸気の目標分離量に基づいて、前記第２減圧部によって減圧する前記第２水蒸気透過膜の外側の空間の水蒸気分圧の量を調整する第２減圧量調整部と、
   前記新気用水蒸気分離部での水蒸気の目標分離量と、前記新気用水蒸気分離部において実際に分離される水蒸気の実分離量との差が第１所定値よりも大きい場合に、前記第１水蒸気透過膜に異常が発生していると判定する第１判定部と、
   前記ＥＧＲガス用水蒸気分離部での水蒸気の目標分離量と、前記ＥＧＲガス用水蒸気分離部において空間に実際に分離される水蒸気の実分離量との差が第２所定値よりも大きい場合に、前記第２水蒸気透過膜に異常が発生していると判定する第２判定部と、
   を備える異常診断装置。

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