JP2017214833A - 内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】ＥＧＲクーラでのＥＧＲガスの冷却に伴う凝縮水の発生を抑えつつ、内燃機関の吸気を冷やすための水を確保することのできる新たな技術を提供する。
【解決手段】内燃機関１は、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３４，３６を備えている。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。吸引通路３８には、吸引通路３８を流れる水蒸気を凝縮するコンデンサ５４が設けられている。コンデンサ５４よりも下流側には、コンデンサ５４から排出された凝縮水を一時的に貯留する水タンク５６が設けられている。水タンク５６は、各気筒の吸気ポートまたは各気筒内に、水タンク５６からの水を噴射するインジェクタ６０に接続されている。
【選択図】図１

Description

この発明は内燃機関に関し、より詳しくは、排気通路を流れる排気を吸気通路に還流させるＥＧＲシステムを備える内燃機関に関する。

従来、ＥＧＲ通路を介して排気通路から吸気通路に排気を導入するＥＧＲシステムを備える内燃機関が公知である。ＥＧＲシステムを備える内燃機関に関し、例えば特開２０１１−１１１８９７号公報には、ＥＧＲ通路上に設けられたＥＧＲクーラと、当該ＥＧＲクーラの凝縮水を回収する水タンクと、当該水タンク内の凝縮水を吸気ダクト内に添加する添加装置と、を備える内燃機関が開示されている。ＥＧＲクーラの凝縮水は、ＥＧＲ通路を流れる排気（ＥＧＲガス）中の水蒸気がＥＧＲクーラにおいて冷やされることで発生する。ＥＧＲクーラの凝縮水を水タンクに回収して吸気ダクト内に添加すれば、凝縮水の気化潜熱によって吸気ダクト内の吸気を冷やすことができる。

特開２０１１−１１１８９７号公報

しかし、ＥＧＲガスにはＳＯｘやＮＯｘ由来の酸性成分が含まれているので、上記公報の内燃機関においてＥＧＲガスの酸性成分がＥＧＲクーラの凝縮水に取り込まれた場合には、ＥＧＲクーラの凝縮水が酸性化する。酸性化したＥＧＲクーラの凝縮水は、ＥＧＲクーラから水タンクまでの経路、水タンクから添加装置までの経路や、添加装置内の経路を腐食する原因となる。故に、吸気ダクト内の吸気を冷やすための水とはいえ、ＥＧＲクーラにおいて積極的に凝縮水を発生させるのは望ましいことではない。そのため、ＥＧＲクーラにおいて凝縮水が発生するのを抑えつつ、吸気ダクト内の吸気を冷やすための水を確保することのできる新たな技術の開発が望まれている。

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、ＥＧＲクーラでのＥＧＲガスの冷却に伴う凝縮水の発生を抑えつつ、内燃機関の吸気を冷やすための水を確保することのできる新たな技術を提供することにある。

本発明に係る内燃機関は、ガス通路と、冷却部と、水蒸気分離部と、減圧部と、水蒸気凝縮部と、水噴射部と、を備えている。前記冷却部は、前記ガス通路に設けられて前記筒内に流入するガスを冷却する。前記水蒸気分離部は、前記冷却部よりもガス流れ方向の上流側において前記ガス通路の一部を構成するものであり、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ている。前記減圧部は、前記ガス通路から前記水蒸気分離部に流入したガスが流れる前記水蒸気透過膜の内側の空間と、前記水蒸気透過膜によって前記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、前記外側の空間の水蒸気分圧を減圧する。前記水蒸気凝縮部は、前記減圧部に接続されて前記内側の空間から前記外側の空間に移動した水蒸気を凝縮する。前記水噴射部は、前記水蒸気凝縮部に接続されて前記水蒸気凝縮部で生じた凝縮水を前記筒内または吸気ポートに噴射する。

前記水蒸気透過膜の内側の空間と、前記水蒸気透過膜によって前記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、前記外側の空間の水蒸気分圧を減圧することで、筒内に流入するガスに含まれる水蒸気が前記内側の空間から前記外側の空間に向かって移動する。つまり、前記冷却部での冷却に先駆けて、筒内に流入するガスから水蒸気を取り除かれる。また、前記内側の空間から前記外側の空間に移動した水蒸気を凝縮すれば、凝縮水が生じる。そして、生じた凝縮水を前記筒内または吸気ポートに噴射すれば、凝縮水の気化潜熱によって前記筒内または吸気ポート内のガスが冷やされる。

本発明に係る内燃機関は、減圧量調整部を更に備えていてもよい。前記減圧量調整部は、前記ガス通路の前記冷却部よりもガス流れ方向の下流側における水蒸気分圧が飽和水蒸気圧を下回るように、前記減圧部によって減圧する前記外側の空間の水蒸気分圧の減圧量を調整する。

前記ガス通路の前記冷却部よりもガス流れ方向の下流側における水蒸気分圧が飽和水蒸気圧を下回るように、前記減圧部によって減圧する前記外側の空間の水蒸気分圧の減圧量を調整すれば、前記冷却部でのガスの冷却に伴う凝縮水の発生が抑えられる。

本発明に係る内燃機関は、凝縮水貯留部を更に備えていてもよい。前記凝縮水貯留部は、前記水蒸気凝縮部と前記水噴射部の間に設けられて前記水蒸気凝縮部で生じた凝縮水を貯留する。この場合、前記減圧量調整部が、前記内側の空間から前記外側の空間に移動させる水蒸気量の目標値に基づいて前記減圧量の目標値を算出し、前記水噴射部によって前記筒内または前記吸気ポートに噴射する水量の目標値が前記水蒸気量の目標値よりも多い場合は例外的に、前記水量の目標値に基づいて前記減圧量の目標値を算出してもよい。

前記内側の空間から前記外側の空間に移動させる水蒸気量の目標値に基づいて前記減圧量の目標値を算出すれば、前記冷却部でのガスの冷却に伴う凝縮水の発生が抑えられる。また、前記水噴射部によって前記筒内または前記吸気ポートに噴射する水量の目標値が前記水蒸気量の目標値よりも多い場合は例外的に、前記水量の目標値に基づいて前記減圧量の目標値を算出すれば、前記水噴射部による水噴射によって前記凝縮水貯留部内の凝縮水量が減少し続ける状況が回避される。

本発明に係る内燃機関において、前記ガス通路は、吸気通路と排気通路を接続するＥＧＲ通路であってもよい。この場合、前記冷却部は、前記ＥＧＲ通路内を流れるＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラであり、前記水蒸気分離部は、前記ＥＧＲ通路のうちの前記ＥＧＲクーラよりもガス流れ方向の上流側において前記ＥＧＲ通路の一部を構成する。

本発明に係る内燃機関において、前記ガス通路は、過給機のコンプレッサが設けられた吸気通路であってもよい。この場合、前記冷却部は、前記コンプレッサで圧縮されたガスを冷却するインタークーラであり、前記水蒸気分離部は、前記吸気通路のうちの前記コンプレッサよりもガス流れ方向の上流側において前記吸気通路の一部を構成する。

本発明に係る内燃機関によれば、ＥＧＲクーラやインタークーラといった冷却部でのガスの冷却に伴う凝縮水の発生を抑えつつ、筒内に流入するガスを冷やすための水を確保することができる。

本発明の実施の形態１に係る内燃機関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に係る内燃機関の構成による効果を説明する図である。 本発明の実施の形態１に係る内燃機関の構成による効果を説明する図である。 本発明の実施の形態１に係る内燃機関の構成による効果を説明する図である。 本発明の実施の形態１に係る内燃機関の構成による効果を説明する図である。 外壁面４８ｂを囲む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に係る内燃機関の全体構成を示す概略図である。 新気やＥＧＲガスの湿度が高い場合において、減圧ポンプ４０，４４よりも下流側の吸引通路３８，４２に送り出すガス量を固定したときの問題点を説明する図である。 本発明の実施の形態２におけるバルブ制御を説明する図である。 本発明の実施の形態２において、ＥＣＵ８０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。 本発明の実施の形態２において、ＥＣＵ８０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。 本発明の実施の形態２において、ＥＣＵ８０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。 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、ＥＣＵ８０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。

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。

［実施の形態１に係る内燃機関の構成の説明］
図１は、本発明の実施の形態１に係る内燃機関の全体構成を示す概略図である。図１に示す内燃機関１は、車両動力源としての直列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。コンプレッサ１８ａとスロットルバルブ２０の間の吸気通路１２には、吸気通路１２を流れるガスを冷却するインタークーラ２４が設けられている。

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が開かれることで、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に流入する。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およびＥＧＲクーラ３２は、ＥＧＲ通路２８を介してタービン１８ｂよりも下流側の排気通路１４に流す排気の一部を、コンプレッサ１８ａよりも上流側の吸気通路１２に還流させるＥＧＲシステム（所謂ＬＰＬ−ＥＧＲシステム）を構成する。図１に示す内燃機関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に流入した新気、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、本実施の形態に係る内燃機関の構成の説明を続ける。減圧ポンプ４４よりも下流側（水蒸気の流れ方向の下流側）の吸引通路４２は、減圧ポンプ４０よりも下流側（水蒸気の流れ方向の下流側）の吸引通路３８と合流している。吸引通路４２との合流部よりも下流側の吸引通路３８には、吸引通路３８を流れる水蒸気を凝縮するコンデンサ５４が設けられている。コンデンサ５４よりも下流側の吸引通路３８には、コンデンサ５４から排出された凝縮水を一時的に貯留する水タンク５６が設けられている。水タンク５６は供給通路５８を介して、各気筒の吸気ポートまたは各気筒内に水タンク５６からの水を噴射するインジェクタ６０に接続されている。水タンク５６とインジェクタ６０の間には、水タンク５６内の水をインジェクタ６０に送り出す送液ポンプ６２が設けられている。

また、吸引通路４２との合流部よりも下流側、かつ、コンデンサ５４よりも上流側の吸引通路３８には、排水通路６４が接続されている。排水通路６４には常閉（ノーマル・クローズ）のリリーフバルブ６６が設けられている。図示省略するが水タンク５６には、水タンク５６内の水量を検出する水量検出手段（一例としてフロート）が取り付けられており、水タンク５６内の水量が所定量を超えたときにリリーフバルブ６６が開かれる。リリーフバルブ６６が開かれると、吸引通路３８を流れる水蒸気がコンデンサ５４に向かう途中で排水通路６４に流入し、ここから内燃機関１の外部に排出される。

図１に示す内燃機関１は更に、制御装置としてのＥＣＵ（Electronic Control Unit）８０を備えている。ＥＣＵ８０は、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を備えている。ＥＣＵ８０は、車両に搭載された各種センサの信号を取り込んで処理する。ＥＣＵ８０が信号を取り込む各種センサには、上述した水量検出手段が少なくとも含まれている。ＥＣＵ８０は、取り込んだ各センサの信号を処理して所定の制御プログラムに従って各種アクチュエータを操作する。ＥＣＵ８０によって操作されるアクチュエータには、上述したスロットルバルブ２０、ＥＧＲバルブ３０、減圧ポンプ４０，４４、インジェクタ６０、送液ポンプ６２およびリリーフバルブ６６が少なくとも含まれている。

［実施の形態１における水蒸気分離］
本実施の形態に係る内燃機関では、図１に示した減圧ポンプ４０，４４がＥＣＵ８０によって駆動されており、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。従って、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）よりも下流側に送り出されてコンデンサ５４に向かう。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。

図５は、凝縮水の発生原理を示した図である。この図に「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。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。）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、ＥＣＵ８０によって減圧ポンプ４０，４４を駆動することで、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に係る内燃機関の構成による効果を説明する図である。図５と図６を比較すると分かるように、本実施の形態に係る内燃機関によれば、冷却後に凝縮水が発生しそうな状態にある「冷却前」のガス中の水蒸気分圧を予め下げておくことが可能となる。従って、図１に示したインタークーラ２４での冷却や、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。

［実施の形態１における吸気冷却］
また、本実施の形態に係る内燃機関では、図１に示したインジェクタ６０と送液ポンプ６２がＥＣＵ８０によって駆動されている。そのため、インジェクタ６０から噴射された水の気化潜熱によって、各気筒の吸気ポート内のガス（新気または混合ガス）、または、各気筒内のガス（新気または混合ガス）が冷却される。つまり、燃焼前のガス（新気または混合ガス）が冷却される。燃焼前のガス（新気または混合ガス）が冷却されれば、体積効率が上がるので出力が向上する。また、体積効率が上がり、排気温度が下がるので燃費が向上する。また、燃焼温度が下がるのでＮＯｘの排出量が減り、ノッキングの発生が抑制される。

ここで、インジェクタ６０と送液ポンプ６２の駆動は、上述した減圧ポンプ４０，４４の駆動と並行して行われる。減圧ポンプ４０，４４が駆動されず、インジェクタ６０と送液ポンプ６２だけが駆動されれば、水タンク５６内の水量が徐々に減っていく。しかし、インジェクタ６０と送液ポンプ６２の駆動と並行して減圧ポンプ４０，４４が駆動されれば、新気から取り除いた水蒸気、および、ＥＧＲガスから取り除いた水蒸気がコンデンサ５４で凝縮され、水タンク５６に新たな水（凝縮水）が補充されることになる。従って、水タンク５６内の水量が減少し続けるような状況が回避される。

図７乃至図９は、本発明の実施の形態１に係る内燃機関の構成による効果を説明する図である。図７には、図１に示した内燃機関１からモジュール３４，３６、吸引通路３８，４２、減圧ポンプ４０，４４といった除湿装置や、コンデンサ５４を除いた機関構成（以下「第１比較構成」ともいう。）においてインジェクタ６０と送液ポンプ６２を駆動させた場合における、水蒸気分離と吸気冷却に関連した物理量の推移が描かれている。図８には、図１に示した内燃機関１からモジュール３４，３６、吸引通路３８，４２、減圧ポンプ４０，４４といった除湿装置や、コンデンサ５４を除き、その代わりに、ＥＧＲクーラ３２で発生した凝縮水を水タンク５６で回収する機関構成（以下「第２比較構成」ともいう。）においてインジェクタ６０と送液ポンプ６２を駆動させた場合における同物理量の推移が描かれている。図９には、図１に示した機関構成においてインジェクタ６０と送液ポンプ６２を駆動させた場合における同物理量の推移が描かれている。

図７に示すように、第１比較構成では、内燃機関の始動時点（時刻ｔ_０）から、この内燃機関の冷却水温が暖機完了温度（一例として６０℃）に到達する時点（時刻ｔ_１）までの間、ＥＧＲ率が略ゼロに近い値となる。この理由は、内燃機関の始動直後から当該内燃機関にＥＧＲガスを導入すると、ＥＧＲクーラでのＥＧＲガスの冷却に伴って凝縮水が発生してしまうからである。因みに、ＥＧＲクーラで凝縮水を発生させないようにＥＧＲ率を略ゼロに近い値にしているので、当然ながら、ＥＧＲクーラで発生する凝縮水量（凝縮水量（ＥＧＲ／Ｃ））は略ゼロに近い値となる。また、図７に示すように、第１比較構成では、インジェクタの水噴射量を時刻ｔ_０からその目標値（一例として０．５ｇ／ｓ）に設定すると、水タンク内の水の残量が時間の経過に伴い減ることになる。そして、ある時刻ｔ_２の時点で水タンク内の水が全て無くなってしまうと、その後はインジェクタから水噴射を行うことができず、燃料消費率もその目標値（一例として２５０ｇ／ｋＷｈ）を大きく下回ることになる。

第１比較構成とは異なり、第２比較構成は、ＥＧＲクーラで凝縮水を積極的に発生させる機関構成とされている。図８に示すように、第２比較構成では、時刻ｔ_０の時点からＥＧＲ率をその目標値（一例として２０％）に設定することができる。また、ＥＧＲクーラからの新たな水（凝縮水）の補充が期待できるので、インジェクタの水噴射量を時刻ｔ_０からその目標値（一例として０．５ｇ／ｓ）に設定することもできる。しかし、内燃機関の冷却水温の上昇に伴いＥＧＲクーラの冷却水温も上昇するので、ＥＧＲクーラで発生する凝縮水量は徐々に少なくなる。そして、暖機完了温度（一例として６０℃）に到達する時点（時刻ｔ_３）以降は、ＥＧＲクーラで発生する凝縮水量が殆ど無くなるので、インジェクタの水噴射量をその目標値に保とうとすると、水タンク内の水の残量が徐々に減ることになる。そして、ある時刻ｔ_４の時点で水タンク内の水が全て無くなってしまうと、その後はインジェクタから水噴射を行うことができず、燃料消費率もその目標値を大きく下回ることになる。

上述した２つの比較構成とは異なり、図１に示した内燃機関１は、ＥＧＲクーラに流入する前のＥＧＲガスから水蒸気を取り除く機関構成とされている。図９に示すように、図１に示した内燃機関１では、時刻ｔ_０以降もＥＧＲクーラで発生する凝縮水量を略ゼロに近い値にすることができ、故に、時刻ｔ_０の時点からＥＧＲ率をその目標値（一例として２０％）に設定することができる。また、図１に示した内燃機関１は、ＥＧＲガスから取り除いた水蒸気をコンデンサで凝縮して水タンクに補充する構成とされている。図９に示すように、図１に示した内燃機関１では、インジェクタの水噴射量を時刻ｔ_０からその目標値（一例として０．５ｇ／ｓ）に設定したとしても、水タンクの残量をその目標値に保つことができ、暖機完了温度（一例として６０℃）に到達する時点（時刻ｔ_５）以降も同様に、インジェクタの水噴射量をその目標値に設定できる。よって、時刻ｔ_０から時刻ｔ_５までの間は勿論のこと、時刻ｔ_５以降においても燃料消費率をその目標値に保つことができる。

なお、上記実施の形態１においては、図１に示した吸気通路１２およびＥＧＲ通路２８が本発明の「ガス通路」に、図１に示したインタークーラ２４およびＥＧＲクーラ３２が本発明の「冷却部」に、図２乃至図３に示した管状膜４８が本発明の「水蒸気透過膜」に、図２に示したモジュール３４，３６が本発明の「水蒸気分離部」に、図１に示した吸引通路３８，４２およびＥＣＵ８０によって駆動される減圧ポンプ４０，４４が本発明の「減圧部」に、コンデンサ５４が本発明の「水蒸気凝縮部」に、水タンク５６、供給通路５８、および、ＥＣＵ８０によって駆動されるインジェクタ６０と送液ポンプ６２が本発明の「水噴射部」に、それぞれ相当している。

［減圧部の他の構成例］
ところで、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を囲む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を囲む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を囲む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６８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に備え付けることのできるものであり、その側面には、供給口７０と排出口７２が形成されている。供給口７０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７２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内部移動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７０からハウジング６８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７２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を囲む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を囲む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。

［内燃機関の他の構成例］
また、上記実施の形態１では、ＬＰＬ−ＥＧＲシステムを前提として説明した。しかし本発明は、ＬＰＬ−ＥＧＲシステムから図１に示したＥＧＲ通路２８、ＥＧＲクーラ３２等を除いた非ＥＧＲ−過給システムにも適用することができ、また、ＬＰＬ−ＥＧＲシステムから図１に示した過給機１８やインタークーラ２４等を除いた非過給−ＥＧＲシステムにも適用することができる。
具体的に、非ＥＧＲ−過給システムを前提とする場合は、モジュール３６の無いモジュール３４のみを備える機関構成となる。この場合は、モジュール３４と組み合わせた減圧ポンプ４０の駆動によって、図１に示したコンプレッサ１８ａでの圧縮やインタークーラ２４での冷却に伴う凝縮水の発生を抑えつつ、インジェクタ６０と送液ポンプ６２の駆動によって各気筒の吸気ポート内のガス（新気または混合ガス）、または、各気筒内のガス（新気または混合ガス）を冷却して上述した各種の効果を得ることができる。
一方、非過給−ＥＧＲシステムを前提とする場合には、上記実施の形態１に係る内燃機関と同様にモジュール３４，３６を備える機関構成、または、モジュール３６のみを備える機関構成となる。
モジュール３４，３６を備える機関構成の場合は、上記実施の形態１に係る内燃機関と同様に、両モジュールと組み合わせた減圧ポンプ４０，４４の駆動によってＥＧＲクーラ３２での冷却に伴う凝縮水の発生を抑えつつ、インジェクタ６０と送液ポンプ６２の駆動によって各気筒の吸気ポート内のガス（新気または混合ガス）、または、各気筒内のガス（新気または混合ガス）を冷却して上述した各種の効果を得ることができる。
モジュール３６のみを備える機関構成の場合は、モジュール３６と組み合わせた減圧ポンプ４４の駆動によって、ＥＧＲクーラ３２での冷却に伴う凝縮水の発生を抑えつつ、インジェクタ６０と送液ポンプ６２の駆動によって各気筒の吸気ポート内のガス（新気または混合ガス）、または、各気筒内のガス（新気または混合ガス）を冷却して上述した各種の効果を得ることができる。

実施の形態２．
次に、図１１乃至図１７を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。

［実施の形態２に係る内燃機関の構成の説明］
図１１は、本発明の実施の形態２に係る内燃機関の全体構成を示す概略図である。図１１に示す内燃機関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に示した内燃機関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に示す内燃機関２は、制御バルブ７４，７６を備えている。制御バルブ７４は減圧ポンプ４０よりも上流側の吸引通路３８に設けられており、制御バルブ７６は減圧ポンプ４４よりも上流側の吸引通路４２に設けられている。制御バルブ７４，７６は何れも電子制御式のバルブであり、ＥＣＵ８０の出力側に接続されている。

図１１に示す内燃機関２は、図１１に示したＥＣＵ８０の入力側に接続された各種センサを備えている。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８１、大気温度Ｔ_０を検出する温度センサ８２、大気圧力Ｐ_０を検出する圧力センサ８３、大気湿度ＲＨを検出する湿度センサ８４、エンジン回転速度Ｎｅを検出するクランク角センサ８５、車両の運転者によるアクセルペダルの踏み込み量Ａｃを検出するアクセル開度センサ８６、エンジン冷却水温Ｔｗを検出する温度センサ８７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（新気または混合ガス）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８８、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８９、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９０、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９１、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９２、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９３である。

［実施の形態２における水蒸気分離および吸気冷却］
本実施の形態に係る内燃機関では、上記実施の形態１に係る内燃機関と同様に、図１１に示した減圧ポンプ４０，４４がＥＣＵ８０によって駆動される。また、制御バルブ７４，７６は基本的に、ＥＣＵ８０によって開状態に制御される。従って、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は通常、上記実施の形態１に係る内燃機関と同様に、所定量に保たれる。また、本実施の形態に係る内燃機関では、上記実施の形態１に係る内燃機関と同様に、インジェクタ６０と送液ポンプ６２が図１に示したＥＣＵ８０によって駆動される。また、インジェクタ６０と送液ポンプ６２の駆動は、上述した減圧ポンプ４０，４４の駆動と並行して行われる。

但し、上記実施の形態１に係る内燃機関とは異なり、本実施の形態に係る内燃機関では、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の値（つまり、上記所定量の値）が、インジェクタ６０から噴射する水量の目標値（以下「水噴射量要求値」ともいう。）に基づいて設定される。水噴射量要求値は、エンジン本体１０の運転状態（例えば、エンジン回転速度Ｎｅ、エンジン負荷、ＥＧＲ率、大気湿度ＲＨ、エンジン冷却水温Ｔｗ）に基づいて算出されるものである。本実施の形態では、水噴射量要求値が、事前のシミュレーション等によって作成され、ＥＣＵ８０のＲＯＭに記憶されたマップに基づいて算出されるものとする。

［実施の形態２に係る内燃機関の問題点］
図１２は、新気やＥＧＲガスの湿度が高い場合において、減圧ポンプ４０，４４よりも下流側の吸引通路３８，４２に送り出すガス量を固定したときの問題点を説明する図である。この図には、図１１に示した機関構成においてインジェクタ６０と送液ポンプ６２を駆動させた場合における、水蒸気分離と吸気冷却に関連した物理量の推移が描かれている。なお、図９と図１２を比較すると分かるように、図１２には、水蒸気分離量が追加されている。この水蒸気分離量は、減圧ポンプ４０，４４よりも下流側の吸引通路３８，４２に送り出す水蒸気量の目標値（以下「水噴射制約目標値」ともいう。）であり、水噴射量要求値に基づいて設定される。本実施の形態では、水タンク５６内の水量を一定に保つため、水噴射制約目標値が水噴射量要求値と等しい値（一例として０．５ｇ／ｓ）に設定されている。

図９と図１２の凝縮水量を比較すると分かるように、図１２では、時刻ｔ_０から時刻ｔ_６までの間にＥＧＲクーラで凝縮水が発生する。この理由は、新気およびＥＧＲガスの湿度がそれほど高くない図９ではモジュール３４，３６での水蒸気分離が問題なく行われるのに対し、新気およびＥＧＲガスの湿度が高い図１２では、各モジュールでの水蒸気分離が不十分となるからである。

このような事態を避けるため、本実施の形態では、インタークーラ２４またはＥＧＲクーラ３２での凝縮水の発生を回避可能な水蒸気量の目標値（以下「凝縮水制約目標値」ともいう。）と、水噴射制約目標値とを比較して、より多い方の目標値に水蒸気分離量を合わせるように制御バルブ７４，７６の開度を調整する。図１３には、水噴射制約目標値と凝縮水制約目標値のうちの多い方に水蒸気分離量を合わせた場合における、水蒸気分離と吸気冷却に関連した物理量の推移が描かれている。図１３に示すように、水蒸気分離量を、時刻ｔ_０から時刻ｔ_６までの間は凝縮水制約目標値に合わせ、時刻ｔ_６以降は水噴射制約目標値に合わせれば、インタークーラやＥＧＲクーラで発生する凝縮水量を略ゼロに近い値にすることができる。因みに、水タンク５６内の残量が目標値に保たれている理由は、時刻ｔ_０から時刻ｔ_６までの間は、時刻ｔ_６以降よりも多い水蒸気が分離されることになるが、水タンク５６内の水量が所定量を超えることで図１１に示したリリーフバルブ６６が開かれるためである。

ここで、凝縮水制約目標値は、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に基づいて設定される。インタークーラ２４で凝縮水が発生するのは、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くなる場合である。また、ＥＧＲクーラ３２で凝縮水が発生するのは、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くなる場合である。よって本実施の形態では、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り、尚且つ、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低くなるような凝縮水制約目標値が設定される。

［具体的処理］
制御バルブ７４，７６の開度を調整するバルブ制御の具体例について、図１４乃至図１６を参照して説明する。図１４乃至図１６は、本発明の実施の形態２において、ＥＣＵ８０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。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１４乃至図１５に示すルーチンでは、先ず、外気条件が検出される（ステップＳ１００）。本ステップにおいてＥＣＵ８０は、温度センサ８２、圧力センサ８３および湿度センサ８４を用いて、大気温度Ｔ_０、大気圧力Ｐ_０および大気湿度ＲＨを検出する。

続いて、エンジン運転状態が検出される（ステップＳ１０２）。本ステップにおいてＥＣＵ８０は、水噴射制約目標値および凝縮水制約目標値の算出に必要な情報を検出する。具体的に、ＥＣＵ８０は、エンジン回転速度Ｎｅ、アクセルペダルの踏み込み量Ａｃ、エンジン冷却水温Ｔｗ、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}およびＥＧＲ／Ｃ後温度Ｔ_{ＥＧＲ／Ｃｏｕｔ}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、ＥＣＵ８０は、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。また、ＥＣＵ８０は、アクセルペダルの踏み込み量Ａｃからエンジン負荷を算出すると共に、ＥＧＲガス流量Ｇ_ＥＧＲと新気流量Ｇａとを用いてＥＧＲ率を算出する。

続いて、水噴射量要求値が算出される（ステップＳ１０４）。本ステップにおいてＥＣＵ８０は、ステップＳ１００またはステップＳ１０２での検出値または算出値と、上述したマップとに基づいて、水噴射量要求値（つまり、水噴射制約目標値）を算出する。

続いて、新気中の水蒸気流量Ｇ_{Ｈ２０，ａｉｒ}が算出される（ステップＳ１０６）。水蒸気流量Ｇ_{Ｈ２０，ａｉｒ}はモジュール３４よりも上流側の吸気通路１２を流れる新気に含まれる水蒸気の流量である。本ステップにおいてＥＣＵ８０は、ステップＳ１００またはステップＳ１０２での検出値と次式（１）とに基づいて、水蒸気流量Ｇ_{Ｈ２０，ａｉｒ}を算出する。
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／大気圧力Ｐ_０）×（Ｈ_２Ｏ分子量［ｇ／ｍｏｌ］／新気分子量［ｇ／ｍｏｌ］） ・・・（１）
なお、式（１）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。

続いて、ＥＧＲガスが導入中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ＥＣＵ８０は、ステップＳ１００またはステップＳ１０２での検出値または算出値（例えばエンジン回転速度Ｎｅとエンジン負荷、または、ＥＧＲ率）に基づいて、ＥＧＲ通路２８から吸気通路１２にＥＧＲガスが導入されているか否かを判定する。その結果、ＥＧＲガスが導入されていると判定された場合（“ＹＥＳ”の場合）にはステップＳ１１０に進み、そうでないと判定された場合（“ＮＯ”の場合）にはステップＳ１１８に進む。

ステップＳ１１０では、ＥＧＲガス中の水蒸気流量Ｇ_{Ｈ２０，ＥＧＲ}が算出される。水蒸気流量Ｇ_{Ｈ２０，ＥＧＲ}はモジュール３６よりも上流側のＥＧＲ通路２８を流れるＥＧＲガスに含まれる水蒸気の流量である。本ステップにおいてＥＣＵ８０は、ステップＳ１００またはステップＳ１０２での検出値と次式（２）〜（４）とに基づいて、水蒸気流量Ｇ_{Ｈ２０，ＥＧＲ}を算出する。
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］） ・・・（２）
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］＋インジェクタ６０からの水噴射量［ｇ／ｓ］＋燃料流量ＧＦ［ｇ／ｓ］） ・・・（３）
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］＋インジェクタ６０からの水噴射量［ｇ／ｓ］＋燃料流量ＧＦ［ｇ／ｓ］×（８×Ｈ_２Ｏ分子量［ｇ／ｍｏｌ］／燃料分子量［ｇ／ｍｏｌ］） ・・・（４）
なお、式（２）中の排気分子量や式（４）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（５）に基づいて別途計算される設定値であり、式（４）中のＨ_２Ｏ分子量の係数もこの反応式（５）に基づいている。使用燃料に応じて式（２）中の排気分子量や式（４）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 ・・・（５）

続いて、飽和水蒸気流量Ｇ_{Ｈ２０ｍａｘ，Ｉ／Ｃ}と飽和水蒸気流量Ｇ_{Ｈ２０ｍａｘ，ＥＧＲ／Ｃ}が算出される（ステップＳ１１２，Ｓ１１４）。これらのステップにおいてＥＣＵ８０は、ステップＳ１００またはステップＳ１０２での検出値を次式（６），（７）に代入して飽和水蒸気流量Ｇ_{Ｈ２０ｍａｘ，Ｉ／Ｃ}と飽和水蒸気流量Ｇ_{Ｈ２０ｍａｘ，ＥＧＲ／Ｃ}を算出する。
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］） ・・・（６）
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］） ・・・（７）
なお、式（６），（７）中の混合ガスの分子量は、新気分子量や式（２）中の排気分子量とから算出される設定値である。また、式（６）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。同様に、式（７）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。

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Ｓ１１６）。本ステップの処理の詳細について、図１６を参照して説明する。この図に示すルーチンでは、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が算出される（ステップＳ１４０）。本ステップにおいてＥＣＵ８０は、図１４のステップＳ１０６で算出された水蒸気流量Ｇ_{Ｈ２０，ａｉｒ}、ステップＳ１１０で算出された水蒸気流量Ｇ_{Ｈ２０，ＥＧＲ}、および、ステップＳ１１２で算出された飽和水蒸気流量Ｇ_{Ｈ２０ｍａｘ，Ｉ／Ｃ}を次式（８）に代入することで予測値ａを算出する。
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］ ・・・（８）

続いて、ＥＧＲクーラ３２での冷却に伴い発生する凝縮水の予測値ｂが算出される（ステップＳ１４２）。本ステップにおいてＥＣＵ８０は、図１４のステップＳ１１０で算出された水蒸気流量Ｇ_{Ｈ２０，ＥＧＲ}、および、ステップＳ１１４で算出された飽和水蒸気流量Ｇ_{Ｈ２０ｍａｘ，ＥＧＲ／Ｃ}を次式（９）に代入することで予測値ｂを算出する。
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］ ・・・（９）

続いて、ステップＳ１４０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Ｓ１４４）。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Ｓ１４６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Ｓ１４８に進む。

ステップＳ１４６では、ステップＳ１４０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Ｓ１４６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Ｓ１５０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Ｓ１５２に進む。

ステップＳ１５２では、ステップＳ１４０で算出した予測値ａとステップＳ１４２で算出した予測値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Ｓ１５４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Ｓ１５６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Ｓ１４８では、ステップＳ１４２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Ｓ１５８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Ｓ１６０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１４に戻り、ステップＳ１１８〜Ｓ１２２では、吸気通路１２にＥＧＲガスの導入がない場合の各モジュールでの水蒸気の目標分離量が算出される。具体的に、ステップＳ１１８では、ＥＧＲガス用のモジュール、つまり、モジュール３６での水蒸気の目標分離量がゼロに設定される。この理由は単純で、ＥＧＲガスの導入がないからである。続いて、ステップＳ１２０では、飽和水蒸気流量Ｇ_{Ｈ２０ｍａｘ，Ｉ／Ｃ}が算出される。本ステップの処理はステップＳ１１２の処理と同じである。続いて、ステップＳ１２２では、新気用のモジュール、つまり、モジュール３４での水蒸気の目標分離量が、ステップＳ１０６で算出された水蒸気流量Ｇ_{Ｈ２０，Ｉ／Ｃ}、および、ステップＳ１２０で算出された飽和水蒸気流量Ｇ_{Ｈ２０ｍａｘ，Ｉ／Ｃ}を次式（１１）に代入することで算出される。
モジュール３４での水蒸気の目標分離量
＝Ｇ_{Ｈ２０，Ｉ／Ｃ}［ｇ／ｓ］−Ｇ_{Ｈ２０ｍａｘ，Ｉ／Ｃ}［ｇ／ｓ］ ・・・（１１）

ステップＳ１１６またはステップＳ１２２に続いて、水噴射量要求値が各モジュールでの水蒸気の目標分離量の和よりも多いか否かが判定される（ステップＳ１２４）。本ステップにおいてＥＣＵ８０は、ステップＳ１０４で算出された水噴射量要求値と、ステップＳ１１６で算出されたモジュール３４，３６での水蒸気の目標分離量の和とを比較する。または、ＥＣＵ８０は、ステップＳ１０４で算出された水噴射量要求値と、ステップＳ１２２で算出されたモジュール３４での水蒸気の目標分離量とを比較する。

ここで、ステップＳ１０４で算出された水噴射量要求値は、水噴射制約目標値と等しいことは既に述べたとおりである。また、ステップＳ１１６で算出されたモジュール３４，３６での水蒸気の目標分離量の和、または、ステップＳ１２２で算出されたモジュール３４での水蒸気の目標分離量は、凝縮水制約目標値に相当する。つまり、ステップＳ１２４においては、水噴射制約目標値と凝縮水制約目標値が比較される。ステップＳ１２４において両者を比較した結果、水噴射制約目標値が凝縮水制約目標値よりも多いと判定された場合（“ＹＥＳ”の場合）にはステップＳ１２６に進み、そうでないと判定された場合（“ＮＯ”の場合）にはステップＳ１２６をスキップしてＳ１２８に進む。

ステップＳ１２６では、ＥＧＲガスの導入の有無に応じ、次式（１２）または（１３）に従って各モジュールでの水蒸気の目標分離量が変更される。本ステップにおいてＥＣＵ８０は、ＥＧＲガスの導入がある場合は次式（１２）に従ってモジュール３６での水蒸気の目標分離量を変更し、ＥＧＲガスの導入がない場合は次式（１３）に従ってモジュール３４での水蒸気の目標分離量を変更する。
モジュール３６での水蒸気の目標分離量
＝水噴射量要求値−モジュール３４での水蒸気の目標分離量・・・（１２）
モジュール３４での水蒸気の目標分離量
＝水噴射量要求値 ・・・（１３）

続いて、各モジュールでの目標水蒸気分圧差が算出される（ステップＳ１２８）。本ステップにおいてＥＣＵ８０は、ＥＧＲガスの導入がある場合はステップＳ１１６で算出された目標分離量（またはステップＳ１２６で変更された目標分離量）を次式（１４），（１５）に代入して、各モジュールでの目標水蒸気分圧差を算出する。ＥＧＲガスの導入がない場合、ＥＣＵ８０は、ステップＳ１２２で算出された目標分離量（またはステップＳ１２６で変更された目標分離量）を次式（１６）に代入して、モジュール３４での目標水蒸気分圧差を算出する。
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］ ・・・（１４）
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］ ・・・（１５）
なお、式（１４）における透過係数Ｐ_{Ｈ２０，ａｉｒ}は式（１５）における透過係数Ｐ_{Ｈ２０，ＥＧＲ}と同一の値である。また、式（１４）における膜厚δ_ａｉｒおよび膜面積Ａ_ａｉｒは、式（１５）における膜面積Ａ_ＥＧＲおよび膜厚δ_ＥＧＲとそれぞれ同一の値である。

続いて、各モジュールでの目標減圧量が算出される（ステップＳ１３０）。本ステップにおいてＥＣＵ８０は、ステップＳ１２８で算出された各モジュールでの目標水蒸気分圧差などを次式（１７），（１８）に代入して、各モジュールでの目標減圧量を算出する。
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 ・・・（１７）
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 ・・・（１８）
なお、式（１８）中のＥＧＲガス中の水蒸気の割合は、式（３）から算出される。

続いて、各制御バルブの開度が調整される（ステップＳ１３２）。本ステップにおいてＥＣＵ８０は、ステップＳ１３０で算出された各モジュールでの目標減圧量に到達するまで、制御バルブ７４，７６の開度をフィードバック制御によって調整する。

続いて、水タンク５６が所定量以上か否かが判定される（ステップＳ１３４）。本ステップにおいてＥＣＵ８０は、水量検出手段からの検出値に基づいて水タンク５６内の水量が所定量以上であるか否かを判定する。その結果、水タンク５６内の所定量以上であると判定された場合（“ＹＥＳ”の場合）には、水タンク５６の空き容量が少ないと判断して、リリーフバルブ６６を開放する（ステップＳ１３６）。これにより、吸引通路３８を流れる水蒸気がコンデンサ５４に向かう途中で排水通路６４に流入し、内燃機関１の外部に排出される。

以上、図１４乃至図１６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１４乃至図１６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１４乃至図１６に示したルーチンによれば、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場合に、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１４乃至図１６に示したルーチンによれば、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場合に、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１４乃至図１６に示したルーチンによれば、水噴射制約目標値が凝縮水制約目標値よりも多いと判定された場合には、各モジュールでの水蒸気の目標分離量が変更される。水噴射制約目標値が凝縮水制約目標値よりも多くなると、水タンク５６内の水量は徐々に減少する。この点、図１４乃至図１６に示したルーチンによれば、各モジュールでの水蒸気の目標分離量を変更することができるので、水タンク５６の残量をその目標値に保つこともできる。

なお、上記実施の形態２においては、図１１に示した水タンク５６が本発明の「凝縮水貯留部」に相当している。また、ＥＣＵ８０が図１４乃至図１６のルーチンの処理を実行することにより、本発明の「減圧量調整部」が実現されている。

［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２では、図１６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１７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、ＥＣＵ８０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１７に示すステップＳ１６２〜Ｓ１６６およびステップＳ１７０，Ｓ１７４〜Ｓ１８２の処理は、図１６に示したステップＳ１４０〜Ｓ１４４およびステップＳ１４８，Ｓ１５２〜Ｓ１６０の処理と同じである。図１６と図１７の処理における第１の違いは、ステップＳ１６８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（１９）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］ ・・・（１９）
なお、式（１９）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１６と図１７の処理における第２の違いは、ステップＳ１６８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１６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１７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。

更に言うと、分離限界値ｃ，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することもできる。図１６（または図１７）に示したルーチンに従って処理した場合には、モジュール３６（またはモジュール３４）において最大限の除湿を行うケースが発生する（図１６のステップＳ１５０または図１７のステップＳ１７２参照）。水蒸気分離は減圧ポンプ４０，４４の駆動を伴うことから、モジュール３６（またはモジュール３４）において最大限の除湿を行うことは、消費エネルギの増大に繋がり望ましくない。この点、モジュール３４，３６の構成は同一であることから、分離限界値ｃ，ｄを組み合わせ、図１６のステップＳ１４０で算出した予測値ａと、ステップＳ１４２で算出した予測値ｂとを足し合わせた予測値ａ＋ｂを、モジュール３４，３６で均等に分担するように目標分離量を算出すれば、減圧ポンプ４０，４４の駆動エネルギの総和を最小とした除湿を行うことが可能となる。

［内燃機関の他の構成例を適用した場合におけるモジュールでの水蒸気の目標分離量の算出例］
上記実施の形態２で説明したバルブ制御を上記実施の形態１で述べた非ＥＧＲ−過給システムに適用する場合には、図１１に示した機関構成からＥＧＲ通路２８、ＥＧＲクーラ３２、モジュール３６、温度センサ９１，９３、圧力センサ９２等を除いた上で、吸気通路１２にＥＧＲガスの導入がない場合と同様の処理をすればよい。具体的には、図１４のステップＳ１０８の処理をスキップして、ステップＳ１００〜Ｓ１０６の処理と、ステップＳ１２０，Ｓ１２２の処理とを行って、モジュール３４での水蒸気の目標分離量を算出すればよい。

上記実施の形態２で説明したバルブ制御を上記実施の形態１で述べた非過給−ＥＧＲシステムに適用する場合には、機関構成に応じてモジュールでの水蒸気の目標分離量を算出すればよい。
具体的に、モジュール３４，３６を備える機関構成の場合は、図１１に示した機関構成から過給機１８、インタークーラ２４、温度センサ８８，９０、圧力センサ８９等を除いた上で、図１４乃至図１６の処理において、インタークーラ２４での冷却に関する処理をスキップ等すればよい。具体的には、図１４のステップＳ１１２，Ｓ１２０，Ｓ１２２、および、図１６のステップＳ１４０，１４８，Ｓ１５８をスキップし、尚且つ、図１６のステップＳ１４４，Ｓ１４６，Ｓ１５０の処理において予測値ａを予測値ｂに置き換えた処理を行えばよい。また、予測値ａを予測値ｂに置換した後にステップＳ１４６において、ｂ＜ｄが成立すると判定された場合（“ＮＯ”の場合）に、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ればよい。
一方、モジュール３６のみを備える機関構成の場合は、図１１に示した機関構成から過給機１８、インタークーラ２４、モジュール３４、温度センサ８８，９０、圧力センサ８９等を除いた上で、図１４乃至図１６の処理において、インタークーラ２４での冷却に関する処理と、モジュール３４の目標分離量の算出に関する処理とをスキップ等すればよい。具体的には、図１４のステップＳ１１２，Ｓ１２０，Ｓ１２２をキャンセルすると共に、図１６のステップＳ１４２以外の処理をキャンセルし、吸気通路１２にＥＧＲガスの導入がある場合（ステップＳ１０８の判定が“ＹＥＳ”の場合）には、図１６のステップＳ１４２で算出した予測値ｂをモジュール３６での水蒸気の目標分離量として設定し、そうでない場合（ステップＳ１０８の判定が“ＮＯ”の場合）には、モジュール３６での水蒸気の目標分離量をゼロに設定すればよい。

１，２ 内燃機関
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
２４ インタークーラ
２８ ＥＧＲ通路
３０ ＥＧＲバルブ
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
４６，６８ ハウジング
４８ 管状膜
４８ａ 内壁面
４８ｂ 外壁面
５０，７２ 排出口
５４ コンデンサ
５６ 水タンク
５８ 供給通路
６０ インジェクタ
６２ 送液ポンプ
７４，７６ 制御バルブ
８０ ＥＣＵ
８１ エアフローメータ
８２，８７，８８，９０，９１，９３ 温度センサ
８３，８９，９２ 圧力センサ
８４ 湿度センサ
８５ クランク角センサ
８６ アクセル開度センサ

ステップＳ１４６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Ｓ１５０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Ｓ１５２に進む。

ステップＳ１５２では、ステップＳ１４０で算出した予測値ａとステップＳ１４２で算出した予測値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Ｓ１５４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Ｓ１５６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。

Claims (5)

1. 筒内に流入するガスが流れるガス通路と、
   前記ガス通路に設けられて前記筒内に流入するガスを冷却する冷却部と、
   前記冷却部よりもガス流れ方向の上流側において前記ガス通路の一部を構成する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水蒸気透過膜を備える水蒸気分離部と、
   前記ガス通路から前記水蒸気分離部に流入したガスが流れる前記水蒸気透過膜の内側の空間と、前記水蒸気透過膜によって前記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、前記外側の空間の水蒸気分圧を減圧する減圧部と、
   前記減圧部に接続されて前記内側の空間から前記外側の空間に移動した水蒸気を凝縮する水蒸気凝縮部と、
   前記水蒸気凝縮部に接続されて前記水蒸気凝縮部で生じた凝縮水を前記筒内または吸気ポートに噴射する水噴射部と、
   を備えることを特徴とする内燃機関。
2. 前記ガス通路の前記冷却部よりもガス流れ方向の下流側における水蒸気分圧が飽和水蒸気圧を下回るように、前記減圧部によって減圧する前記外側の空間の水蒸気分圧の減圧量を調整する減圧量調整部を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
3. 前記水蒸気凝縮部と前記水噴射部の間に設けられて前記水蒸気凝縮部で生じた凝縮水を貯留する凝縮水貯留部を更に備え、
   前記減圧量調整部は、前記内側の空間から前記外側の空間に移動させる水蒸気量の目標値に基づいて前記減圧量の目標値を算出し、前記水噴射部によって前記筒内または前記吸気ポートに噴射する水量の目標値が前記水蒸気量の目標値よりも多い場合は例外的に、前記水量の目標値に基づいて前記減圧量の目標値を算出することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関。
4. 前記ガス通路は、吸気通路と排気通路を接続するＥＧＲ通路であり、
   前記冷却部は、前記ＥＧＲ通路内を流れるＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラであり、
   前記水蒸気分離部が、前記ＥＧＲ通路のうちの前記ＥＧＲクーラよりもガス流れ方向の上流側において前記ＥＧＲ通路の一部を構成することを特徴とする請求項１乃至３何れか１項に記載の内燃機関。
5. 前記ガス通路は、過給機のコンプレッサが設けられた吸気通路であり、
   前記冷却部は、前記コンプレッサで圧縮されたガスを冷却するインタークーラであり、
   前記水蒸気分離部が、前記吸気通路のうちの前記コンプレッサよりもガス流れ方向の上流側において前記吸気通路の一部を構成することを特徴とする請求項１乃至４何れか１項に記載の内燃機関。

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