(57)【要約】【課題】蒸発燃料パージ制御に関係する制御弁やセンサの特性に起因する空燃比のばらつきを考慮して、蒸発燃料の濃度を学習することで、蒸発燃料のパージ量を適切に補正する。【解決手段】蒸発燃料処理装置は、パージ通路６６、キャニスタ６４、パージ弁６７、及びＥＣＵ１０を有し、ＥＣＵ１０は、空燃比センサＳＷ８により検出された実空燃比と設定すべき目標空燃比との差に基づき、燃料噴射弁６の燃料噴射量を空燃比フィードバック制御において補正するためのフィードバック補正量を求め、蒸発燃料パージ制御に関係する１つ以上の制御弁及び１つ以上のセンサのうちの少なくとも１つ以上の特性に起因して生じる、空燃比のばらつきの程度を示すばらつき量を求め、フィードバック補正量及びばらつき量に基づき蒸発燃料濃度学習値を求め、蒸発燃料濃度学習値の信頼度に基づき蒸発燃料のパージ量を補正する。【選択図】図８
2020190216.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸発燃料処理装置であって、
燃料タンクからエンジンの吸気通路に向けて延び、前記燃料タンク内の蒸発燃料を前記吸気通路にパージするためのパージ通路と、
前記パージ通路上に設けられ、前記燃料タンクからの蒸発燃料を吸着して蓄積するキャニスタと、
前記キャニスタの下流側の前記パージ通路上に設けられ、当該パージ通路を開閉するパージ弁と、
少なくとも前記パージ弁を制御して、前記蒸発燃料を前記吸気通路にパージするための蒸発燃料パージ制御を実行するよう構成された制御器と、
を有し、
前記制御器は、
前記エンジンの排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサによって検出された実空燃比と設定すべき目標空燃比との差に基づき、前記エンジンの燃料噴射弁の燃料噴射量を空燃比フィードバック制御において補正するためのフィードバック補正量を求め、
前記蒸発燃料パージ制御に関係する１つ以上の制御弁及び１つ以上のセンサのうちの少なくとも１つ以上の特性に起因して生じる、空燃比のばらつきの程度を示すばらつき量を求め、
前記フィードバック補正量及び前記ばらつき量に基づき、前記吸気通路にパージされるガスに含まれる前記蒸発燃料の濃度を学習するための蒸発燃料濃度学習値を求め、
前記蒸発燃料濃度学習値に含まれる前記ばらつき量に応じた当該蒸発燃料濃度学習値の信頼度に基づき、前記吸気通路にパージされる蒸発燃料を含むガスのパージ量を補正し、この補正後のパージ量に基づき前記パージ弁を制御する、
よう構成されている、ことを特徴とする蒸発燃料処理装置。
【請求項２】
前記制御器は、前記蒸発燃料のパージを開始するときに前記パージ量を漸増させるように前記パージ弁を制御し、漸増させるパージ量を前記蒸発燃料濃度学習値の前記信頼度に基づき補正するよう構成されている、請求項１に記載の蒸発燃料処理装置。
【請求項３】
前記制御器は、前記蒸発燃料濃度学習値の前記信頼度が高いほど、前記パージ量の変化速度を高くする補正を行うように構成されている、請求項１又は２に記載の蒸発燃料処理装置。
【請求項４】
前記制御器は、
前記ばらつき量及び前記蒸発燃料濃度学習値を所定の周期で繰り返し求め、
今回求められた前記ばらつき量に基づき、今回求めるべき前記蒸発燃料濃度学習値の候補となる蒸発燃料濃度学習候補値を求め、
前回求められた前記蒸発燃料濃度学習値に対して、今回求められた前記蒸発燃料濃度学習候補値を重み付け加算することで、今回の前記蒸発燃料濃度学習値を求め、
前回求められた前記蒸発燃料濃度学習値に含まれる前記ばらつき量に応じた当該蒸発燃料濃度学習値の信頼度と、今回求められた前記蒸発燃料濃度学習候補値に含まれる前記ばらつき量に応じた当該蒸発燃料濃度学習候補値の信頼度との差に基づき、前記重み付け加算において今回求められた前記蒸発燃料濃度学習候補値に適用する重み付け係数を求める、
よう構成されている、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の蒸発燃料処理装置。
【請求項５】
前記制御器は、今回求められた前記蒸発燃料濃度学習候補値の前記信頼度が前回求められた前記蒸発燃料濃度学習値の前記信頼度よりも高い場合には、今回求められた前記蒸発燃料濃度学習候補値の前記信頼度が前回求められた前記蒸発燃料濃度学習値の前記信頼度よりも低い場合よりも、前記重み付け係数を大きくするよう構成されている、請求項４に記載の蒸発燃料処理装置。
【請求項６】
前記制御器は、２つ以上の前記ばらつき量を用い、この２つ以上のばらつき量のそれぞれを前記フィードバック補正量の単位に合わせるように変換して、この変換後の２つ以上のばらつき量を合算処理した量及び前記フィードバック補正量に基づき、前記蒸発燃料濃度学習値を求めるように構成されている、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の蒸発燃料処理装置。
【請求項７】
前記制御器は、前記パージ弁の特性に起因する前記ばらつき量を用い、前記パージ弁に対するデューティ制御において適用するデューティ比が小さいほど、前記パージ弁に関する前記ばらつき量として大きな量を求めるよう構成されている、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の蒸発燃料処理装置。
【請求項８】
前記制御器は、前記燃料噴射弁の特性に起因する前記ばらつき量を用い、前記燃料噴射弁に対して出力する制御信号のパルス幅が小さいほど、前記燃料噴射弁に関する前記ばらつき量として大きな量を求めるよう構成されている、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の蒸発燃料処理装置。
【請求項９】
前記制御器は、前記空燃比センサの特性に起因する前記ばらつき量を用い、前記空燃比センサの出力信号の変動度合いが大きいほど、前記空燃比センサに関する前記ばらつき量として大きな量を求めるよう構成されている、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の蒸発燃料処理装置。
【請求項１０】
前記制御器は、前記吸気通路に設けられた吸気圧センサの特性に起因する前記ばらつき量を用い、前記吸気圧センサにより検出される吸気圧が小さいほど、前記吸気圧センサに関する前記ばらつき量として大きな量を求めるよう構成されている、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の蒸発燃料処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料タンク内の蒸発燃料をエンジンの吸気通路に放出するための蒸発燃料処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、燃料タンク内に発生した蒸発燃料（エバポガス）をキャニスタに一旦吸着させ、キャニスタに吸着された蒸発燃料を、パージ通路に設けられたパージ弁を開弁することで、当該パージ通路からエンジンの吸気通路へとパージ（放出）する蒸発燃料パージ制御を実行する蒸発燃料処理装置が知られている。
【０００３】
また、上記のような蒸発燃料パージ制御の実行に起因する空燃比のずれ（詳しくは、実空燃比を目標空燃比に設定するための空燃比フィードバック制御において生じるずれ）を抑制するために、蒸発燃料パージ制御中に、吸気通路にパージされるガスに含まれる蒸発燃料の濃度に関する学習（蒸発燃料濃度学習）が行われている。そして、この学習された蒸発燃料濃度（蒸発燃料濃度学習値）に基づき、燃料噴射量の補正や蒸発燃料パージ制御が行われている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、エンジン停止時間や外気温や燃温などに基づいて、エンジン停止期間中の蒸発燃料濃度の変化量を推定し、この変化量に基づいて、エンジン停止前に学習した蒸発燃料濃度の学習値を補正する技術が開示されている。この技術では、エンジン停止期間中の蒸発燃料濃度の変化に起因するエンジン始動後のパージ開始時における空燃比ずれの抑制を図っている。その他にも、本発明に関連する技術が特許文献２及び３に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２９９６２７号公報
【特許文献２】特開平８−１７７５４６号公報
【特許文献３】特開平５−３３２２０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、蒸発燃料パージ制御に関係する制御弁やセンサの特性、具体的には制御弁の制御誤差やセンサの検出誤差や応答遅れなどの特性（誤差特性）が、蒸発燃料濃度学習に対して外乱として作用することがある。このような外乱の影響度合いが大きい状況では、例えば制御弁の制御誤差やセンサの検出誤差などが大きくなるような状況では、蒸発燃料濃度学習の精度が低下する傾向にあるため、従来技術では、当該状況において蒸発燃料濃度学習の実行を制限していた。しかしながら、蒸発燃料濃度学習の実行を制限すると、蒸発燃料濃度学習値の精度が確保されるまで時間がかかる、換言すると蒸発燃料濃度学習値の信頼性が確保されるまで時間がかかる。蒸発燃料濃度学習値の信頼性が確保されていない間は、どれくらいの濃度の蒸発燃料がエンジンに導入されるか精度良く推定できないので、蒸発燃料のパージに起因する空燃比のずれを抑制するように燃料噴射量を的確に補正できない。そのため、蒸発燃料のパージ量が制限されることにより、蒸発燃料を速やかに処理できなくなる。
【０００７】
特に、蒸発燃料のパージ開始時においては、蒸発燃料濃度学習の実行回数が少ないため、蒸発燃料濃度学習値の信頼性が確保されていないので、蒸発燃料のパージ量が制限される傾向にあるが、このパージ開始時に上記のような外乱により蒸発燃料濃度学習の実行が制限されると、蒸発燃料のパージ量がより制限されてしまう。蒸発燃料を速やかに処理するためには、蒸発燃料のパージ開始時から、できるだけ多くの量の蒸発燃料をパージすることが望ましいが、従来技術では、この要求を適切に実現することが困難であった。
【０００８】
本発明は、上述した従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、蒸発燃料パージ制御に関係する制御弁やセンサの特性に起因する空燃比のばらつきを考慮して、蒸発燃料の濃度を学習することで、蒸発燃料のパージ量を適切に補正することができる蒸発燃料処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明は、蒸発燃料処理装置であって、燃料タンクからエンジンの吸気通路に向けて延び、燃料タンク内の蒸発燃料を吸気通路にパージするためのパージ通路と、パージ通路上に設けられ、燃料タンクからの蒸発燃料を吸着して蓄積するキャニスタと、キャニスタの下流側のパージ通路上に設けられ、当該パージ通路を開閉するパージ弁と、少なくともパージ弁を制御して、蒸発燃料を吸気通路にパージするための蒸発燃料パージ制御を実行するよう構成された制御器と、を有し、制御器は、エンジンの排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサによって検出された実空燃比と設定すべき目標空燃比との差に基づき、エンジンの燃料噴射弁の燃料噴射量を空燃比フィードバック制御において補正するためのフィードバック補正量を求め、蒸発燃料パージ制御に関係する１つ以上の制御弁及び１つ以上のセンサのうちの少なくとも１つ以上の特性に起因して生じる、空燃比のばらつきの程度を示すばらつき量を求め、フィードバック補正量及びばらつき量に基づき、吸気通路にパージされるガスに含まれる蒸発燃料の濃度を学習するための蒸発燃料濃度学習値を求め、蒸発燃料濃度学習値に含まれるばらつき量に応じた当該蒸発燃料濃度学習値の信頼度に基づき、吸気通路にパージされる蒸発燃料を含むガスのパージ量を補正し、この補正後のパージ量に基づきパージ弁を制御する、よう構成されている、ことを特徴とする。
【００１０】
このように構成された本発明では、蒸発燃料濃度学習に対して外乱として作用する、蒸発燃料パージ制御に関係する１つ以上の制御弁及び１つ以上のセンサのうちの少なくとも１つ以上の因子（以下では適宜「学習環境因子」と呼ぶ。）の特性に起因して生じる、空燃比のばらつきの程度を示すばらつき量を求め、当該ばらつき量及び空燃比フィードバック制御のフィードバック補正量に基づき蒸発燃料濃度学習値を求める。このように蒸発燃料濃度学習値を求めることで、たとえ蒸発燃料濃度学習に対する外乱の影響度合いが比較的大きい状況であっても、つまり学習環境因子の特性に起因する空燃比のばらつき量が比較的大きい状況であっても、蒸発燃料濃度学習の実行を制限せずに、そのような学習環境因子によるばらつき量を考慮に入れて蒸発燃料濃度学習を適切に実行することができる。すなわち、本発明によれば、学習環境因子によるばらつきが生じていても、このときのばらつき量を適切に加味することで、蒸発燃料濃度学習値を精度良く求めることができる。その結果、本発明によれば、従来技術のように蒸発燃料濃度学習に対する外乱の影響度合いが大きい状況で蒸発燃料濃度学習の実行を制限する場合と比較して、蒸発燃料濃度学習値の精度を速やかに確保することができる、つまり蒸発燃料濃度学習値の信頼性を速やかに確保することができる。よって、本実発明によれば、蒸発燃料のパージ量を早期に増加でき、蒸発燃料を速やかに処理できるようになる。
【００１１】
また、本発明によれば、上述したばらつき量に応じた蒸発燃料濃度学習値の信頼度に基づき、パージ通路から吸気通路へのパージ量を補正する。ここで、典型的な従来技術では、蒸発燃料濃度学習の実行回数（学習回数）によりパージ量を設定している、具体的には学習回数が多い場合にはパージ量を多くする一方で学習回数が少ない場合にはパージ量を少なくしている。このような従来技術では、学習回数が多くても、蒸発燃料濃度学習値の精度が低い場合には、多量のパージガスの導入により大きな空燃比のずれを生じさせることがあり、他方で、学習回数が少なくても、蒸発燃料濃度学習値の精度が高い場合には、多量のパージガスを導入しても問題無いにも関わらず、少量のパージガスしか導入できなかった。これに対して、本発明によれば、蒸発燃料濃度学習値の信頼度に応じてパージ量を補正するので、蒸発燃料濃度学習値の精度が低い場合にはパージ量を比較的少量に適切に設定できるようになり、また、蒸発燃料濃度学習値の精度が高い場合にはパージ量を比較的多量に適切に設定できるようになる。
【００１２】
本発明において、好ましくは、制御器は、蒸発燃料のパージを開始するときにパージ量を漸増させるようにパージ弁を制御し、漸増させるパージ量を蒸発燃料濃度学習値の信頼度に基づき補正するよう構成されている。
このように構成された本発明によれば、蒸発燃料のパージ開始時に漸増させるパージ量を、蒸発燃料濃度学習値の信頼度に応じた量に適切に設定することができるので、例えばパージ開始時において学習値の信頼度が高い場合にはパージ量を大きく設定して蒸発燃料を速やかに処理できるようになる。
【００１３】
本発明において、好ましくは、制御器は、蒸発燃料濃度学習値の信頼度が高いほど、パージ量の変化速度を高くする補正を行うように構成されている。
このように構成された本発明によれば、蒸発燃料濃度学習値の信頼度が高い場合に、パージ量の変化速度を高くするので、蒸発燃料を速やかに処理できるようになる。一方、蒸発燃料濃度学習値の信頼度が低い場合に、パージ量の変化速度を低くするので、パージガスの導入による空燃比のずれを適切に抑制することができる。
【００１４】
本発明において、好ましくは、制御器は、ばらつき量及び蒸発燃料濃度学習値を所定の周期で繰り返し求め、今回求められたばらつき量に基づき、今回求めるべき蒸発燃料濃度学習値の候補となる蒸発燃料濃度学習候補値を求め、前回求められた蒸発燃料濃度学習値に対して、今回求められた蒸発燃料濃度学習候補値を重み付け加算することで、今回の蒸発燃料濃度学習値を求め、前回求められた蒸発燃料濃度学習値に含まれるばらつき量に応じた当該蒸発燃料濃度学習値の信頼度と、今回求められた蒸発燃料濃度学習候補値に含まれるばらつき量に応じた当該蒸発燃料濃度学習候補値の信頼度との差に基づき、重み付け加算において今回求められた蒸発燃料濃度学習候補値に適用する重み付け係数を求める、よう構成されている。
このように構成された本発明によれば、前回の蒸発燃料濃度学習値の信頼度と今回の蒸発燃料濃度学習候補値の信頼度との差に基づき重み付け係数を求め、当該重み付け係数を用いて、前回の蒸発燃料濃度学習値に対して今回の蒸発燃料濃度学習候補値を重み付け加算して、今回の蒸発燃料濃度学習値を求める。これにより、学習環境因子の特性に起因するばらつきが発生している状態においても、その影響をできる限り排除して、精度良く蒸発燃料濃度学習値を求めることができる。
【００１５】
本発明において、好ましくは、制御器は、今回求められた蒸発燃料濃度学習候補値の信頼度が前回求められた蒸発燃料濃度学習値の信頼度よりも高い場合には、今回求められた蒸発燃料濃度学習候補値の信頼度が前回求められた蒸発燃料濃度学習値の信頼度よりも低い場合よりも、重み付け係数を大きくするよう構成されている。
このように構成された本発明によれば、今回の蒸発燃料濃度学習候補値の信頼度と前回の蒸発燃料濃度学習値の信頼度との大小関係に応じて重み付け係数を適切に設定することができる。
【００１６】
本発明において、好ましくは、制御器は、２つ以上のばらつき量を用い、この２つ以上のばらつき量のそれぞれをフィードバック補正量の単位に合わせるように変換して、この変換後の２つ以上のばらつき量を合算処理した量及びフィードバック補正量に基づき、蒸発燃料濃度学習値を求めるように構成されている。
このように構成された本発明によれば、２つ以上の学習環境因子のばらつき量の全てを適切に考慮に入れた蒸発燃料濃度学習値を求めることができる。
【００１７】
本発明において、好ましくは、制御器は、パージ弁の特性に起因するばらつき量を用い、パージ弁に対するデューティ制御において適用するデューティ比が小さいほど、パージ弁に関するばらつき量として大きな量を求めるよう構成されている。
このように構成された本発明によれば、パージ弁の特性に起因する空燃比のばらつき量を適切に求めることができる。
【００１８】
本発明において、好ましくは、制御器は、燃料噴射弁の特性に起因するばらつき量を用い、燃料噴射弁に対して出力する制御信号のパルス幅が小さいほど、燃料噴射弁に関するばらつき量として大きな量を求めるよう構成されている。
このように構成された本発明によれば、燃料噴射弁の特性に起因する空燃比のばらつき量を適切に求めることができる。
【００１９】
本発明において、好ましくは、制御器は、空燃比センサの特性に起因するばらつき量を用い、空燃比センサの出力信号の変動度合いが大きいほど、空燃比センサに関するばらつき量として大きな量を求めるよう構成されている。
このように構成された本発明によれば、空燃比センサの特性に起因する空燃比のばらつき量を適切に求めることができる。
【００２０】
本発明において、好ましくは、制御器は、吸気通路に設けられた吸気圧センサの特性に起因するばらつき量を用い、吸気圧センサにより検出される吸気圧が小さいほど、吸気圧センサに関するばらつき量として大きな量を求めるよう構成されている。
このように構成された本発明によれば、吸気圧センサの特性に起因する空燃比のばらつき量を適切に求めることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明による蒸発燃料処理装置によれば、蒸発燃料パージ制御に関係する制御弁やセンサの特性に起因する空燃比のばらつきを考慮して、蒸発燃料の濃度を学習することで、蒸発燃料のパージ量を適切に補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態によるエンジンの概略構成図である。
【図２】本発明の実施形態によるエンジンの制御系統を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施形態によるエンジンの運転領域についての説明図である。
【図４】学習環境因子の１つであるパージ弁の特性についての説明図である。
【図５】学習環境因子の１つである燃料噴射弁の特性についての説明図である。
【図６】学習環境因子の１つである吸気圧センサの特性についての説明図である。
【図７】学習環境因子の１つである空燃比センサの特性についての説明図である。
【図８】本発明の実施形態による蒸発燃料濃度学習処理を示すフローチャートである。
【図９】本発明の実施形態による蒸発燃料濃度学習処理を実行したときの各種パラメータの変化の一例を示すタイムチャートである。
【図１０】本発明の実施形態によるパージ量変化速度抑制係数を示すマップである。
【図１１】本発明の実施形態によるパージ量変化速度抑制係数を適用したときのパージ量の変化速度の一例を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態による蒸発燃料処理装置について説明する。
【００２４】
＜エンジンの構成＞
まず、図１及び図２を参照して、本発明の実施形態による蒸発燃料処理装置が適用されるエンジンの具体例について説明する。なお、図１及び図２に示すエンジンは、あくまで本発明が適用されるエンジンの一例であり、図１及び図２に示すエンジンに本発明を適用することに限定はされない。
【００２５】
図１は、本発明の実施形態によるエンジンの構成を例示する図である。図２は、本発明の実施形態によるエンジンの制御系統を示すブロック図である。なお、図１における吸気側は紙面左側であり、排気側は紙面右側である。
【００２６】
本実施形態において、エンジン１は、四輪の自動車に搭載された部分圧縮着火燃焼（ＳＰＣＣＩ：SPark Controlled Compression Ignition）を行うガソリンエンジンである。具体的には、エンジン１は、シリンダブロック１２と、その上に載置されるシリンダヘッド１３とを備えている。シリンダブロック１２の内部に複数のシリンダ１１が形成されている。図１では、１つのシリンダ１１のみを示すが、本実施形態においてエンジン１は、多気筒エンジンである。
【００２７】
各シリンダ１１内には、ピストン３が摺動自在に内挿されている。ピストン３は、コネクティングロッド１４を介してクランクシャフト１５に連結されている。ピストン３は、シリンダ１１及びシリンダヘッド１３と共に燃焼室１７を区画する。なお、「燃焼室」は、ピストン３が圧縮上死点に至ったときに形成される空間の意味に限定されない。「燃焼室」の語は広義で用いる場合がある。つまり、「燃焼室」は、ピストン３の位置に関わらず、ピストン３、シリンダ１１及びシリンダヘッド１３によって形成される空間を意味する場合がある。
【００２８】
エンジン１の幾何学的圧縮比は、理論熱効率の向上や、後述するＣＩ（Compression Ignition）燃焼の安定化を目的として高く設定されている。具体的に、エンジン１の幾何学的圧縮比は、１７以上である。幾何学的圧縮比は、例えば１８としてもよい。幾何学的圧縮比は、１７以上２０以下の範囲で、適宜設定すればよい。
【００２９】
シリンダヘッド１３には、シリンダ１１毎に、２つの吸気ポート１８（図１）が形成されている。吸気ポート１８は、燃焼室１７に連通している。吸気ポート１８には、吸気弁２１が配設されている。吸気弁２１は、燃焼室１７と吸気ポート１８との間を開閉する。吸気弁２１は、可変動弁機構である吸気ＶＶＴ（Variable Valve Timing）２３（図２）によって、所定のタイミングで開閉する。吸気ＶＶＴ２３は、吸気カムシャフトの回転位相を所定の角度範囲内で連続的に変更するよう構成されている。それによって、吸気弁２１の開弁時期及び閉弁時期を、連続的に変化させることができる。なお、吸気ＶＶＴ２３は、電動式又は液圧式に駆動されるよう構成される。
【００３０】
シリンダヘッド１３にはまた、シリンダ１１毎に、２つの排気ポート１９（図１）が形成されている。排気ポート１９は、燃焼室１７に連通している。排気ポート１９には、排気弁２２が配設されている。排気弁２２は、燃焼室１７と排気ポート１９との間を開閉する。排気弁２２は、可変動弁機構である排気ＶＶＴ２４（図２）によって、所定のタイミングで開閉する。排気ＶＶＴ２４は、排気カムシャフトの回転位相を所定の角度範囲内で連続的に変更するよう構成されている。それによって、排気弁２２の開弁時期及び閉弁時期を、連続的に変化させることができる。なお、排気ＶＶＴ２４は、電動式又は液圧式に駆動されるよう構成される。
【００３１】
本実施形態において、エンジン１は、吸気ＶＶＴ２３及び排気ＶＶＴ２４によって、吸気弁２１の開弁と排気弁２２の開弁とに係るオーバーラップ期間の長さを調整することができる。これにより、燃焼室１７の中の残留ガスを掃気したり、燃焼室１７の中に熱い既燃ガスを閉じ込めたり（つまり、内部ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）ガスを燃焼室１７の中に導入）することができる。なお、このような内部ＥＧＲガスの導入をＶＶＴによって実現することに限定はされない。
【００３２】
シリンダヘッド１３には、シリンダ１１毎に、燃料噴射弁６が取り付けられている。燃料噴射弁６は、燃焼室１７の中に燃料を直接噴射するように、燃焼室１７の天井面に設けられている。また、燃料噴射弁６は、その噴射軸心が、シリンダ１１の中心軸に沿うように配設されている。なお、燃料噴射弁６の噴射軸心は、シリンダ１１の中心軸と一致していなくてもよい。燃料噴射弁６は、詳細な図示は省略するが、複数の噴口を有する多噴口型の燃料噴射弁によって構成され、燃料噴霧が、燃焼室１７の中央から放射状に広がるように燃料を噴射する。なお、燃料噴射弁６は、多噴口型のインジェクタに限らない。燃料噴射弁６は、外開弁タイプのインジェクタを採用してもよい。
【００３３】
燃料噴射弁６には、図示しない燃料供給路を介して燃料タンク６３から燃料が供給される。この燃料供給路には、図示しない燃料ポンプ及びコモンレールが設けられている。燃料ポンプは、コモンレールに燃料を圧送するように構成されている。コモンレールは、燃料ポンプから圧送された燃料を、高い燃料圧力で蓄えるよう構成されている。燃料噴射弁６が開弁すると、コモンレールに蓄えられていた燃料が、燃料噴射弁６の噴口から燃焼室１７の中に噴射される。例えば、３０ＭＰａ以上の高い圧力（１つの例では最高燃料圧力は１２０ＭＰａ程度）の燃料が燃料噴射弁６に供給される。また、燃料噴射弁６は、パルス駆動され、供給される制御信号のパルス幅が大きくなるほど、噴射する燃料量が多くなる。
【００３４】
シリンダヘッド１３には、シリンダ１１毎に、点火プラグ２５が取り付けられている。点火プラグ２５は、燃焼室１７の中の混合気に強制的に点火をする。点火プラグ２５は、本実施形態においては、シリンダ１１の中心軸を挟んだ吸気側に配設されている。また、点火プラグ２５は、２つの吸気ポート１８の間に位置している。点火プラグ２５は、上方から下方に向かって、燃焼室１７の中央に近づく方向に傾いて、シリンダヘッド１３に取り付けられている。点火プラグ２５の電極は、燃焼室１７の中に臨んでかつ、燃焼室１７の天井面の付近に位置している。
【００３５】
図１に示すように、エンジン１の一側面には吸気通路４０が接続されている。吸気通路４０は、各シリンダ１１の吸気ポート１８に連通している。吸気通路４０は、燃焼室１７に導入するガスが流れる通路である。吸気通路４０の上流端部には、新気を濾過するエアクリーナー４１が配設されている。吸気通路４０の下流端近傍には、サージタンク４２が配設されている。サージタンク４２よりも下流の吸気通路４０は、詳細な図示は省略するが、シリンダ１１毎に分岐する独立通路を構成している。独立通路の下流端が、各シリンダ１１の吸気ポート１８に接続されている。
【００３６】
吸気通路４０におけるエアクリーナー４１とサージタンク４２との間には、スロットル弁４３が配設されている。スロットル弁４３は、弁の開度を調整することによって、燃焼室１７の中への新気の導入量を調整するよう構成されている。
【００３７】
吸気通路４０にはまた、スロットル弁４３の下流に、過給機４４が配設されている。過給機４４は、燃焼室１７に導入するガスを過給するよう構成されている。本実施形態において、過給機４４は、エンジン１によって駆動される機械式の過給機である。機械式の過給機４４は、例えばルーツ式としてもよい。機械式の過給機４４の構成はどのような構成であってもよい。機械式の過給機４４は、リショルム式や遠心式であってもよい。
【００３８】
過給機４４とエンジン１の出力軸との間には、電磁クラッチ４５が介設している。電磁クラッチ４５は、過給機４４とエンジン１との間で、エンジン１から過給機４４へ駆動力を伝達したり、駆動力の伝達を遮断したりする。後述するように、ＥＣＵ１０（図２）が電磁クラッチ４５の接続状態と非接続状態を切り替えることによって、過給機４４はオンとオフとが切り替わる。つまり、このエンジン１は、過給機４４が、燃焼室１７に導入するガスを過給することと、過給機４４が、燃焼室１７に導入するガスを過給しないこととを切り替えることができるよう構成されている。
【００３９】
吸気通路４０における過給機４４の下流には、インタークーラー４６が配設されている。インタークーラー４６は、過給機４４において圧縮されたガスを冷却するよう構成されている。インタークーラー４６は、例えば水冷式に構成すればよい。
【００４０】
吸気通路４０には、バイパス通路４７が接続されている。バイパス通路４７は、過給機４４及びインタークーラー４６をバイパスするよう、吸気通路４０における過給機４４の上流部とインタークーラー４６の下流部とを互いに接続する。バイパス通路４７には、バイパス制御弁であるエアバイパス弁４８が配設されている。エアバイパス弁４８は、バイパス通路４７を流れるガスの流量を調整する。
【００４１】
過給機４４をオフにしたとき（つまり、電磁クラッチ４５を遮断したとき）には、エアバイパス弁４８を全開にする。これにより、吸気通路４０を流れるガスは、過給機４４をバイパスして、エンジン１の燃焼室１７に導入される。エンジン１は、非過給、つまり自然吸気の状態で運転する。一方で、過給機４４をオンにしたとき（つまり、電磁クラッチ４５を接続したとき）には、過給機４４を通過したガスの一部は、バイパス通路４７を通って過給機の上流に逆流する。エアバイパス弁４８の開度を調整することによって、逆流量を調整することができるから、燃焼室１７に導入するガスの過給圧を調整することができる。この構成例においては、過給機４４とバイパス通路４７とエアバイパス弁４８とによって、過給システム４９が構成されている。
【００４２】
また、吸気通路４０には、燃焼室１７内の吸気流動を強化するためのスワール制御弁（不図示）が設けられている。エンジン１の各燃焼室１７に接続された吸気通路４０は、平行に延びる２本の通路から構成され、このうちの一方の吸気通路４０は、エンジン１のフロント側に設けられて、２つの吸気ポート１８の一方に接続され、他方の吸気通路４０は、エンジン１のリヤ側に設けられて、２つの吸気ポート１８の他方に接続される。スワール制御弁は、フロント側にある吸気通路４０内に設けられる。スワール制御弁の開度が小さいと、一方の吸気ポート１８から燃焼室１７に流入する吸気流量が相対的に減り、且つ他方の吸気ポート１８から燃焼室１７に流入する吸気流量が相対的に増えるため、燃焼室１７内のスワール流が強くなる。これに対して、スワール制御弁の開度が大きいと、２つの吸気ポート１８のそれぞれから燃焼室１７に流入する吸気流量が略均等になり、燃焼室１７内のスワール流が弱くなる。このようなスワール制御弁も、ＥＣＵ１０（図２）により制御される。
【００４３】
エンジン１の他側面には、排気通路５０が接続されている。排気通路５０は、各シリンダ１１の排気ポート１９に連通している。排気通路５０は、燃焼室１７から排出された排気ガスが流れる通路である。排気通路５０の上流部分は、詳細な図示は省略するが、シリンダ１１毎に分岐する独立通路を構成している。独立通路の上流端が、各シリンダ１１の排気ポート１９に接続されている。排気通路５０には、１つ以上の触媒コンバーター５１を有する排気ガス浄化システムが配設されている。触媒コンバーター５１は、三元触媒を含んで構成されている。なお、排気ガス浄化システムは、三元触媒のみを含むものに限らない。
【００４４】
吸気通路４０と排気通路５０との間には、外部ＥＧＲシステムを構成するＥＧＲ通路５２が接続されている。ＥＧＲ通路５２は、既燃ガスの一部を吸気通路４０に還流させるための通路である。ＥＧＲ通路５２の上流端は、排気通路５０における触媒コンバーター５１の下流に接続されている。ＥＧＲ通路５２の下流端は、吸気通路４０における過給機４４の上流に接続されている。
【００４５】
ＥＧＲ通路５２には、水冷式のＥＧＲクーラー５３が配設されている。ＥＧＲクーラー５３は、既燃ガスを冷却するよう構成されている。ＥＧＲ通路５２にはまた、ＥＧＲ弁５４が配設されている。ＥＧＲ弁５４は、ＥＧＲ通路５２を流れる既燃ガスの流量を調整するよう構成されている。ＥＧＲ弁５４の開度を調整することによって、冷却した既燃ガス、つまり外部ＥＧＲガスの還流量を調整することができる。
【００４６】
本実施形態において、ＥＧＲシステム５５は、ＥＧＲ通路５２及びＥＧＲ弁５４を含んで構成されている外部ＥＧＲシステムと、前述した吸気ＶＶＴ２３及び排気ＶＶＴ２４を含んで構成されている内部ＥＧＲシステムとによって構成されている。
【００４７】
また、図１に示すように、エンジン１には、燃料タンク６３内で発生した蒸発燃料を吸気通路４０にパージするためのパージシステム６１が設けられている。具体的には、パージシステム６１は、燃料タンク６３内で蒸発した蒸発燃料が供給され、この蒸発燃料を吸着するキャニスタ６４と、キャニスタ６４に空気を導入する大気開放通路６５と、燃料タンク６３と吸気通路４０とをキャニスタ６４を介して連結するパージ通路６６と、を有する。パージ通路６６は、スロットル弁４３と過給機４４との間の吸気通路４０上の位置に接続されている。
【００４８】
キャニスタ６４に吸着された蒸発燃料は、大気開放通路６５から導入された空気によって、キャニスタ６４から脱離される。キャニスタ６４から脱離された蒸発燃料は、空気と共にパージ通路６６を通って吸気通路４０にパージされる。以下では、パージ通路６６から吸気通路４０にパージされる蒸発燃料と空気とを含むガスを「パージガス」と呼ぶことがある。
【００４９】
キャニスタ６４の下流側のパージ通路６６上には、当該パージ通路６６を開閉するパージ弁６７が設けられている。パージ弁６７は、デューティ制御弁であり、開閉を繰り返して、１回の開弁期間と閉弁期間とを合わせた単位期間に対する開弁期間の割合であるデューティ比が変更されることでその開度が変更されるようになっている。パージ弁６７は、電磁式バルブであり、デューティ比は、１回の通電期間と１回の非通電期間とを合わせた単位期間に対する通電期間の割合である。パージ弁６７は、デューティ比が０％で全閉となり、１００％で全開となる。
【００５０】
次に、図２に示すように、エンジン１は、これを運転するためのＥＣＵ（Power-train Control Module）１０を備えている。ＥＣＵ１０は、周知のマイクロコンピュータをベースとするコントローラであって、プログラムを実行する中央演算処理装置（Central Processing Unit：ＣＰＵ）としてのマイクロプロセッサ１０ａと、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）により構成されてプログラム及びデータを格納するメモリ１０ｂと、電気信号の入出力をする入出力バス等を備えている。ＥＣＵ１０は、制御器の一例である。
【００５１】
ＥＣＵ１０には、図１及び図２に示すように、各種のセンサＳＷ１〜ＳＷ１５が接続されている。センサＳＷ１〜ＳＷ１５は、検知信号をＥＣＵ１０に出力する。センサには、以下のセンサが含まれる。
【００５２】
すなわち、吸気通路４０におけるエアクリーナー４１の下流に配置されかつ、吸気通路４０を流れる新気の流量を検知するエアフローセンサＳＷ１、及び、新気の温度を検知する第１吸気温度センサＳＷ２、吸気通路４０におけるＥＧＲ通路５２の接続位置よりも下流でかつ、過給機４４の上流に配置されかつ、過給機４４に流入するガスの圧力を検知する第１圧力センサＳＷ３（本発明における「吸気圧センサ」に相当し、以下では適宜「吸気圧センサＳＷ３」と言い換える）、吸気通路４０における過給機４４の下流でかつ、バイパス通路４７の接続位置よりも上流に配置されかつ、過給機４４から流出したガスの温度を検知する第２吸気温度センサＳＷ４、サージタンク４２に取り付けられかつ、過給機４４の下流のガスの圧力（過給圧）を検知する第２圧力センサＳＷ５、各シリンダ１１に対応してシリンダヘッド１３に取り付けられかつ、各燃焼室１７内の圧力（筒内圧）を検知する指圧センサＳＷ６、排気通路５０に配置されかつ、燃焼室１７から排出した排気ガスの温度を検知する排気温度センサＳＷ７、燃焼室１７から排出された排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサＳＷ８（より詳しくは、当該センサＳＷ８は排気ガスに含まれる酸素濃度を検出するリニアＯ2センサ（リニアＡ／Ｆセンサ：ＬＡＦＳ）に相当する）、エンジン１の出力軸近傍に配置されかつ、出力軸の回転数を検出するエンジン回転数センサＳＷ９、エンジン１に取り付けられかつ、冷却水の温度を検知する水温センサＳＷ１０、エンジン１に取り付けられかつ、クランクシャフト１５の回転角を検知するクランク角センサＳＷ１１、アクセルペダル機構に取り付けられかつ、アクセルペダルの操作量に対応したアクセル開度を検知するアクセル開度センサＳＷ１２、エンジン１に取り付けられかつ、吸気カムシャフトの回転角を検知する吸気カム角センサＳＷ１３、エンジン１に取り付けられかつ、排気カムシャフトの回転角を検知する排気カム角センサＳＷ１４、ＥＧＲ通路５２に配置されかつ、ＥＧＲ弁５４の上流及び下流の差圧を検知するＥＧＲ差圧センサＳＷ１５である。
【００５３】
ＥＣＵ１０は、これらの検知信号に基づいて、エンジン１の運転状態を判断すると共に、各デバイスの制御量を計算する。ＥＣＵ１０は、計算をした制御量に係る制御信号を、燃料噴射弁６、点火プラグ２５、吸気ＶＶＴ２３、排気ＶＶＴ２４、スロットル弁４３、ＥＧＲ弁５４、過給機４４の電磁クラッチ４５、エアバイパス弁４８、及び、パージ弁６７に出力して、エンジン１を制御する。例えば、ＥＣＵ１０は、第１圧力センサＳＷ３及び第２圧力センサＳＷ５の検知信号から得られる過給機４４の前後差圧に基づいてエアバイパス弁４８の開度を調整することにより、過給圧を調整する。また、ＥＣＵ１０は、ＥＧＲ差圧センサＳＷ１５の検知信号から得られるＥＧＲ弁５４の前後差圧に基づいてＥＧＲ弁５４の開度を調整することにより、燃焼室１７の中に導入する外部ＥＧＲガス量を調整する。
【００５４】
なお、本実施形態においては、主に、パージ通路６６、キャニスタ６４、パージ弁６７、及びＥＣＵ１０が、本発明に係る「蒸発燃料処理装置」を構成する。
【００５５】
＜運転領域＞
次に、図３を参照して、本発明の実施形態によるエンジン１の運転領域について説明する。図３は、エンジン１の暖機が完了した温間時（例えば「エンジン水温≧８０℃」又は「吸気温≧５０℃」のとき）に適用される運転マップを示している。
【００５６】
図３に示すように、エンジン回転数が比較的低い領域Ｒ１及びエンジン回転数が比較的高い領域Ｒ２では、一般的なＳＩ（Spark Ignition）燃焼が実行される。ＳＩ燃焼とは、点火プラグ２５を用いた火花点火により混合気に点火し、その点火点から周囲へと燃焼領域を拡げていく火炎伝播により混合気を強制的に燃焼させる形態のことである。このようなＳＩ燃焼の実現のために、エンジン１の主な構成部は、ＥＣＵ１０によって次のように制御される。燃料噴射弁６は、少なくとも吸気行程と重複する所定の期間にわたって噴射を噴射する。例えば、燃料噴射弁６は、吸気行程から圧縮行程にかけた一連の期間にわたって燃料を噴射する。また、点火プラグ２５は、圧縮上死点の近傍で混合気に点火する。例えば、点火プラグ２５は、圧縮上死点よりもやや進角側のタイミングで混合気に点火する。そして、この点火をきっかけにＳＩ燃焼が開始され、燃焼室１７内の混合気の全てが火炎伝播により燃焼する。ＥＧＲ弁５４は、燃焼室１７内の空気量と燃料量との割合である空燃比がほぼ理論空燃比（１４．７）となるように、その開度が制御される。
【００５７】
一方、エンジン回転数に関して上記の領域Ｒ１と領域Ｒ２との間に挟まれた領域Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５では、ＳＩ燃焼とＣＩ燃焼とをミックスした部分圧縮着火燃焼（ＳＰＣＣＩ燃焼）が実行される。ＣＩ燃焼とは、ピストン３の圧縮により高温・高圧化された環境下で混合気を自着火により燃焼させる形態のことである。そして、ＳＩ燃焼とＣＩ燃焼とをミックスしたＳＰＣＣＩ燃焼とは、混合気が自着火する寸前の環境下で行われる火花点火により燃焼室１７内の混合気の一部をＳＩ燃焼させ、当該ＳＩ燃焼の後に（ＳＩ燃焼に伴うさらなる高温・高圧化により）燃焼室１７内の残りの混合気を自着火によりＣＩ燃焼させる、という燃焼形態のことである。
【００５８】
ＳＰＣＣＩ燃焼は、ＳＩ燃焼時の熱発生よりもＣＩ燃焼時の熱発生の方が急峻になるという性質がある。例えば、ＳＰＣＣＩ燃焼による熱発生率の波形は、ＳＩ燃焼に対応する燃焼初期の立ち上がりの傾きが、その後のＣＩ燃焼に対応して生じる立ち上がりの傾きよりも小さくなる。言い換えると、ＳＰＣＣＩ燃焼時の熱発生率の波形は、ＳＩ燃焼によって形成された相対的に立ち上がりの傾きが小さい熱発生率部と、ＣＩ燃焼によって形成された相対的に立ち上がりの傾きが大きい熱発生部とが、この順に連続するように形成される。また、このような熱発生率の傾向に対応して、ＳＰＣＣＩ燃焼では、ＳＩ燃焼時に生じる燃焼室１７内の圧力上昇率（ｄｐ／ｄθ）がＣＩ燃焼時のそれよりも小さくなる。
【００５９】
ＳＩ燃焼によって、燃焼室１７内の温度及び圧力が高まると、これに伴い未燃混合気が自着火し、ＣＩ燃焼が開始される。この自着火のタイミング（つまりＣＩ燃焼が開始するタイミング）で、熱発生率の波形の傾きが小から大へと変化する。すなわち、ＳＰＣＣＩ燃焼における熱発生率の波形は、ＣＩ燃焼が開始するタイミングで現れる変曲点を有している。
【００６０】
ＣＩ燃焼の開始後は、ＳＩ燃焼とＣＩ燃焼とが並行して行われる。ＣＩ燃焼は、ＳＩ燃焼よりも混合気の燃焼速度が速いため、熱発生率は相対的に大きくなる。ただし、ＣＩ燃焼は、圧縮上死点の後に行われるため、熱発生率の波形の傾きが過大になることはない。すなわち、圧縮上死点を過ぎるとピストン３の下降によりモータリング圧力が低下するので、このことが熱発生率の上昇を抑制する結果、ＣＩ燃焼時のｄｐ／ｄθが過大になることが回避される。このように、ＳＰＣＣＩ燃焼では、ＳＩ燃焼の後にＣＩ燃焼が行われるという性質上、燃焼騒音の指標となるｄｐ／ｄθが過大になり難く、単純なＣＩ燃焼（全ての燃料をＣＩ燃焼させた場合）に比べて燃焼騒音を抑制することができる。
【００６１】
ＣＩ燃焼の終了に伴いＳＰＣＣＩ燃焼も終了する。ＣＩ燃焼はＳＩ燃焼に比べて燃焼速度が速いので、単純なＳＩ燃焼（全ての燃料をＳＩ燃焼させた場合）に比べて燃焼終了時期を早めることができる。言い換えると、ＳＰＣＣＩ燃焼では、燃焼終了時期を膨張行程内において圧縮上死点に近づけることができる。これにより、ＳＰＣＣＩ燃焼では、単純なＳＩ燃焼に比べて燃費性能を向上させることができる。
【００６２】
ここで、領域Ｒ３、Ｒ４では、燃焼室１７内の空燃比をほぼ理論空燃比（１４．７）又は理論空燃比よりもやや小さい値に設定して、ＳＰＣＣＩ燃焼が行われる。言い換えると、領域Ｒ３、Ｒ４では、空気過剰率λ（実空燃比を理論空燃比で割った値）がほぼ１又は１よりもやや小さい空燃比リッチな環境下（λ≒１又はλ≦１）でＳＰＣＣＩ燃焼が行われる。このような領域Ｒ３、Ｒ４では、エンジン１の主な構成部は、ＥＣＵ１０によって次のように制御される。燃料噴射弁６は、少なくとも一部の燃料の噴射時期を吸気行程にまで早める。例えば、燃料噴射弁６は、１回目の燃料噴射を吸気行程中に実行するとともに、２回目の燃料噴射を圧縮行程中に実行する。点火プラグ２５は、圧縮上死点の近傍で混合気に点火する。例えば、点火プラグ２５は、圧縮上死点よりもやや進角側のタイミングで混合気に点火する。そして、この点火をきっかけにＳＰＣＣＩ燃焼が開始され、燃焼室１７内の一部の混合気が火炎伝播により燃焼（ＳＩ燃焼）し、その後に残りの混合気が自着火により燃焼（ＣＩ燃焼）する。
【００６３】
吸気ＶＶＴ２３及び排気ＶＶＴ２４は、吸気弁２１及び排気弁２２のバルブタイミングを、内部ＥＧＲを行うためのタイミング、つまり、吸気弁２１及び排気弁２２の双方が排気上死点を跨いで開弁されるバルブオーバーラップ期間が十分に形成されるようなタイミングに設定する。これにより、燃焼室１７に既燃ガスを残留させる内部ＥＧＲが実現され、燃焼室１７の温度（圧縮前の初期温度）が高められる。具体的には、領域Ｒ３、Ｒ４では、吸気ＶＶＴ２３は、ＳＩ燃焼よりも早いタイミングで吸気弁２１を閉じ、排気ＶＶＴ２４は、ＳＩ燃焼よりも遅いタイミングで排気弁２２を閉じる。スロットル弁４３は、所定の中間開度まで閉じられ、燃焼室１７内の全体の空燃比がほぼ理論空燃比又は理論空燃比よりもやや小さい値に設定される。
【００６４】
ＥＧＲ弁５４は、燃焼室１７内の全体の空燃比が目標空燃比となるように、その開度が制御される。基本的には、ＥＧＲ弁５４は、燃焼室１７に導入される全ガス量から、目標空燃比に相当する空気量と、内部ＥＧＲにより燃焼室１７に残留させられる既燃ガスの量とを除いた分のガスが、外部ＥＧＲガスとしてＥＧＲ通路５２から燃焼室１７に還流されるように、ＥＧＲ通路５２内の流量を調整する。
【００６５】
また、領域Ｒ３、Ｒ４のうちで高負荷側の領域Ｒ３では、電磁クラッチ４５が締結されて過給機４４とエンジン１とが連結されることにより、過給機４４による過給が行われる。このとき、第２圧力センサＳＷ５により検出される過給圧が、運転条件（回転速度／負荷）ごとに予め定められた目標圧力に一致するように、エアバイパス弁４８の開度が制御される。例えば、エアバイパス弁４８の開度が大きくなるほど、バイパス通路４７を通じて過給機４４の上流側に逆流する吸気の流量が多くなる結果、サージタンク４２に導入される吸気の圧力つまり過給圧が低くなる。エアバイパス弁４８は、このように吸気の逆流量を調整することにより、過給圧を目標圧力に制御する。一方、低負荷側の領域Ｒ４では、電磁クラッチ４５が解放されて過給機４４とエンジン１との連結が解除されるとともに、エアバイパス弁４８が全開とされることにより、過給機４４による過給が停止される。
【００６６】
他方で、領域Ｒ４における低回転側且つ低負荷側にある領域Ｒ５では、燃焼室１７内の空燃比を理論空燃比（１４．７）よりも大きい値に設定して、ＳＰＣＣＩ燃焼が行われる。言い換えると、領域Ｒ５では、空気過剰率λが１より大きくなる空燃比リーンな環境下（λ＞１）でＳＰＣＣＩ燃焼が行われる。１つの例では、空気過剰率λが２以上に設定される。このような領域Ｒ５では、エンジン１の主な構成部は、ＥＣＵ１０によって次のように制御される。燃料噴射弁６は、１サイクル中に噴射すべき燃料の全量または大半を圧縮行程中に噴射する。例えば、燃料噴射弁６は、圧縮行程の中期から後期にかけた２回に分けて燃料を噴射する。点火プラグ２５は、圧縮上死点の近傍で混合気に点火する。例えば、点火プラグ２５は、圧縮上死点よりもやや進角側のタイミングで混合気に点火する。そして、この点火をきっかけにＳＰＣＣＩ燃焼が開始され、燃焼室１７内の一部の混合気が火炎伝播により燃焼（ＳＩ燃焼）し、その後に残りの混合気が自着火により燃焼（ＣＩ燃焼）する。
【００６７】
吸気ＶＶＴ２３及び排気ＶＶＴ２４は、吸気弁２１及び排気弁２２のバルブタイミングを内部ＥＧＲを行うためのタイミング、つまり、吸気弁２１及び排気弁２２の双方が排気上死点を跨いで開弁されるバルブオーバーラップ期間が十分に形成されるようなタイミングに設定する。これにより、燃焼室１７に既燃ガスを残留させる内部ＥＧＲが実現され、燃焼室１７の温度（圧縮前の初期温度）が高められる。具体的には、領域Ｒ５では、吸気ＶＶＴ２３は、ＳＩ燃焼よりも早いタイミングで吸気弁２１を閉じ、排気ＶＶＴ２４は、ＳＩ燃焼よりも遅いタイミングで排気弁２２を閉じる。スロットル弁４３は、全開相当の開度まで開かれ、燃焼室１７内の全体の空燃比が３０〜４０に設定される。また、領域Ｒ５では、電磁クラッチ４５が解放されて過給機４４とエンジン１との連結が解除されるとともに、エアバイパス弁４８が全開とされることにより、過給機４４による過給が停止される。
【００６８】
＜蒸発燃料濃度学習＞
次に、本発明の実施形態による蒸発燃料濃度学習について説明する。この蒸発燃料濃度学習は、蒸発燃料のパージに起因する空燃比のずれ（詳しくは、実空燃比を目標空燃比に設定するための空燃比フィードバック制御に生じるずれ）を抑制するために、蒸発燃料パージ制御中に、吸気通路４０にパージされるパージガスに含まれる蒸発燃料の濃度を学習するものである。こうして学習された蒸発燃料の濃度（蒸発燃料濃度学習値）に基づき、燃料噴射量の補正や蒸発燃料パージ制御が行われる。
【００６９】
ここで、蒸発燃料パージ制御に関係する制御弁やセンサの特性、具体的には制御弁の制御誤差やセンサの検出誤差や応答遅れなどの特性（誤差特性）が、蒸発燃料濃度学習に対して外乱として作用することがある。当然、蒸発燃料濃度学習に基づいてなされる空燃比フィードバック制御にとっても外乱となる。このような外乱の影響度合いが大きい状況では、例えば制御弁の制御誤差やセンサの検出誤差などが大きくなるような状況では、この外乱を何も考慮に入れないと、蒸発燃料濃度学習の精度が低下する傾向にある。そのため、従来技術では、外乱の影響度合いが大きい状況において、蒸発燃料濃度学習の実行を制限（例えば禁止）していたが、そうすると、蒸発燃料濃度学習値の精度が確保されるまで時間がかかる。蒸発燃料濃度学習値の精度が確保されていない間は、どれくらいの濃度の蒸発燃料がエンジン１に導入されるか精度良く推定できないので、蒸発燃料のパージに起因する空燃比のずれを抑制するように燃料噴射量を的確に補正できない。そのため、蒸発燃料のパージ量が制限されることにより、燃料タンク６３及びパージシステム６１内の蒸発燃料を速やかに処理できなくなる。
【００７０】
したがって、本実施形態では、上記のような問題に対して対処すべく、蒸発燃料濃度学習に対する外乱の影響度合いが大きい状況でも、蒸発燃料濃度学習の実行を制限せずに、この外乱の影響度合いを考慮に入れて蒸発燃料濃度学習を行うようにする。具体的には、ＥＣＵ１０は、蒸発燃料濃度学習に対して外乱として作用する制御弁やセンサなどの因子（学習環境因子）の特性に起因するばらつきの程度を示すばらつき量（確率分布特性に相当する）を求め、このばらつき量に基づき蒸発燃料濃度学習を行う。学習環境因子によるばらつき量は、空燃比のばらつき（つまり空燃比フィードバック制御で適用する目標空燃比に対するずれ）を生じさせる。
【００７１】
次に、図４乃至図７を参照して、学習環境因子について具体的に説明する。図４は、学習環境因子の１つであるパージ弁６７の特性についての説明図であり、図５は、学習環境因子の１つである燃料噴射弁６の特性についての説明図であり、図６は、学習環境因子の１つである吸気圧センサＳＷ３の特性についての説明図であり、図７は、学習環境因子の１つである空燃比センサＳＷ８の特性についての説明図である。
【００７２】
図４は、横軸に、パージ弁６７のデューティ制御に適用されるデューティ比を示し、縦軸に、パージ通路６６から吸気通路４０にパージされるパージガスの流量誤差を示している。図４に示すように、パージ弁６７には、デューティ比が小さくなるほど（例えばデューティ比が１０％以下となる領域）、パージガスの流量誤差が大きくなるという特性、つまりパージガスの流量のばらつきが大きくなるという特性がある。このようなパージ弁６７の特性により生じるばらつきは、蒸発燃料濃度学習に対して外乱として作用する。したがって、本実施形態では、ＥＣＵ１０は、パージ弁６７の特性により生じるばらつきを考慮に入れて、蒸発燃料濃度学習を行うようにする。具体的には、ＥＣＵ１０は、パージ弁６７に適用するデューティ比が小さいほど、パージ弁６７に関するばらつきの程度を示すばらつき量を大きく設定して、このばらつき量に基づき蒸発燃料濃度学習値を求める。
【００７３】
図５は、横軸に、パルス駆動において燃料噴射弁６に供給される制御信号のパルス幅（燃料噴射弁６からの燃料噴射量に相当する）を示し、縦軸に、燃料噴射弁６からの噴射量誤差を示している。図５に示すように、燃料噴射弁６には、制御信号のパルス幅が小さくなるほど、換言すると燃料噴射弁６からの燃料噴射量が小さくなるほど（例えば燃料噴射量が６ｍｇ以下となる領域）、燃料噴射弁６からの噴射量誤差が大きくなるという特性、つまり燃料噴射量のばらつきが大きくなるという特性がある。このような燃料噴射弁６の特性により生じるばらつきは、蒸発燃料濃度学習に対して外乱として作用する。したがって、本実施形態では、ＥＣＵ１０は、燃料噴射弁６の特性により生じるばらつきを考慮に入れて、蒸発燃料濃度学習を行うようにする。具体的には、ＥＣＵ１０は、燃料噴射弁６に出力する制御信号のパルス幅が小さいほど、燃料噴射弁６に関するばらつきの程度を示すばらつき量を大きく設定して、このばらつき量に基づき蒸発燃料濃度学習値を求める。
【００７４】
図６は、横軸に、吸気圧センサＳＷ３により検出される吸気圧（スロットル弁４３と過給機４４との間の吸気通路４０内の圧力であり、パージ通路６６から吸気通路４０にパージガスを導入するための負圧に相当する）を示し、縦軸に、吸気圧センサＳＷ３により検出される吸気圧に基づき実行される蒸発燃料パージ制御により吸気通路４０にパージされるパージガスの流量誤差を示している。図６に示すように、吸気圧が小さくなるほど、換言すると負圧が小さくなるほど（例えば負圧が５ｋＰａ以下となる領域）、蒸発燃料パージ制御によるパージガスの流量誤差が大きくなる、つまりパージガスの流量のばらつきが大きくなる。これは、吸気圧センサＳＷ３には、吸気圧（負圧）が小さくなるほど、当該吸気圧センサＳＷ３の検出誤差が大きくなるという特性があるからである。このような吸気圧センサＳＷ３の特性により生じるばらつきは、蒸発燃料濃度学習に対して外乱として作用する。したがって、本実施形態では、ＥＣＵ１０は、吸気圧センサＳＷ３の特性により生じるばらつきを考慮に入れて、蒸発燃料濃度学習を行うようにする。具体的には、ＥＣＵ１０は、吸気圧センサＳＷ３により検出される吸気圧が小さいほど、吸気圧センサＳＷ３に関するばらつきの程度を示すばらつき量を大きく設定して、このばらつき量に基づき蒸発燃料濃度学習値を求める。
【００７５】
図７は、上段に、空燃比センサＳＷ８の検出に対する外乱（例えばパージシステム６１によるパージガスの導入など）の影響を模式的に表したグラフを示し、中段に、空燃比センサＳＷ８の出力信号（つまり空燃比センサＳＷ８により検出される空燃比）を模式的に表したグラフを示し、下段に、空燃比フィードバック制御において燃料噴射弁６の燃料噴射量を補正するために用いられるフィードバック補正量を模式的に表したグラフを示している。空燃比フィードバック制御は、空燃比センサＳＷ８により検出された空燃比（実空燃比）に基づき、目標空燃比（典型的には理論空燃比）を実現するように、燃料噴射弁６の燃料噴射量をフィードバック制御するものであり、フィードバック補正量は、この空燃比フィードバック制御において燃料噴射量を補正するために用いられ、基本的には目標空燃比に対する実空燃比のずれに相当する量（例えば、目標空燃比と実空燃比との差の目標空燃比に対する割合で表される）である。
【００７６】
図７に示すように、時刻ｔ１１の手前において、アクセルペダルの踏み込み（燃料噴射量の増加）やパージガスの導入開始などの外乱が生じると、空燃比センサＳＷ８の出力信号がリッチ側に大きく変動すると共に（矢印Ａ１１参照）、フィードバック補正量も大きく変動する（矢印Ａ１２参照）。そして、時刻ｔ１１の後に、空燃比センサＳＷ８の出力信号が一定となって安定し（具体的には目標空燃比となる）、また、フィードバック補正量も一定となって安定する。このようなことから、時刻ｔ１１までは、空燃比が目標空燃比に収束しておらず、フィードバック補正量が正確なものではない可能性がある一方で、時刻ｔ１１以降では、空燃比が目標空燃比に収束しており、フィードバック補正量が正確であると言える。
【００７７】
このように空燃比が目標空燃比に収束していない状態、つまり空燃比センサＳＷ８の出力信号の変動度合いが大きい状態は、空燃比センサＳＷ８の応答遅れなどの特性に起因して発生している。そして、空燃比センサＳＷ８の出力信号の変動度合いが大きいほど、フィードバック補正量のばらつきも大きくなる。よって、空燃比センサＳＷ８の特性により生じるばらつきは、蒸発燃料濃度学習に対して外乱として作用する。したがって、本実施形態では、ＥＣＵ１０は、空燃比センサＳＷ８の特性により生じるばらつきを考慮に入れて、蒸発燃料濃度学習を行うようにする。具体的には、ＥＣＵ１０は、空燃比センサＳＷ８の出力信号の変動度合いが大きいほど、空燃比センサＳＷ８に関するばらつきの程度を示すばらつき量を大きく設定して、このばらつき量に基づき蒸発燃料濃度学習値を求める。
【００７８】
なお、ＥＣＵ１０は、上記のような４つの学習環境因子の少なくともいずれか１つ以上のばらつき量を用いて蒸発燃料濃度学習を行う。つまり、４つの学習環境因子全てのばらつき量を用いてもよいし、２つ又は３つの学習環境因子のばらつき量を用いてもよいし、１つの学習環境因子のみのばらつき量を用いてもよい。ここで、２つ以上の学習環境因子のばらつき量を用いる場合には、ＥＣＵ１０は、この２つ以上のばらつき量のそれぞれをフィードバック補正量の単位（例えば目標空燃比からのずれを表す割合）に合わせるように変換して、この変換後の２つ以上のばらつき量を合算処理した量を用いて蒸発燃料濃度学習を行う。
【００７９】
次に、図８乃至図１１を参照して、本発明の実施形態による蒸発燃料濃度学習について具体的に説明する。図８は、本発明の実施形態による蒸発燃料濃度学習処理を示すフローチャートである。この蒸発燃料濃度学習処理は、ＥＣＵ１０によって所定の周期で繰り返し実行される。また、図９は、この本発明の実施形態による蒸発燃料濃度学習処理を実行したときの各種パラメータの変化の一例を示すタイムチャートである。また、図１０は、本発明の実施形態においてパージ量の変化速度を抑制するための係数（パージ量変化速度抑制係数）を示すマップであり、図１１は、この本発明の実施形態によるパージ量変化速度抑制係数を適用したときのパージ量の変化速度の一例を示すタイムチャートである。
【００８０】
図８に示す蒸発燃料濃度学習処理が開始されると、ステップＳ１において、ＥＣＵ１０は、パージ弁６７を開弁して、パージ通路６６から吸気通路４０へのパージガスの導入を開始する。
【００８１】
次いで、ステップＳ２において、ＥＣＵ１０は、蒸発燃料濃度学習の実行を許可する条件（学習許可条件）が成立したか否かを判定する。ここでは、ＥＣＵ１０は、エンジン１の現在の運転状態が蒸発燃料濃度学習を精度良く行うことが可能な状態にあるか否かを判定する。具体的には、ＥＣＵ１０は、エンジン１の吸入空気量に対するパージガスのパージ量の比率（パージガス導入比率）が所定値以上であるか否か、及び／又は、吸気圧センサＳＷ３により検出された吸気圧（吸気通路４０の負圧）が所定圧力以下であるか否かを判定する。ＥＣＵ１０は、エアフローセンサＳＷ１により検出された流量や、パージ弁６７の開度や、吸気通路４０の負圧や、スロットル弁４３の開度や、大気圧などに基づき、パージガス導入比率を求める。ＥＣＵ１０は、そのようなパージガス導入比率が所定値以上である場合や、吸気圧センサＳＷ３により検出された吸気圧が所定圧力以下である場合に、エンジン１の現在の運転状態が蒸発燃料濃度学習を精度良く行うことが可能な状態にある、つまり学習許可条件が成立したと判定する（ステップＳ２：Ｙｅｓ）。この場合、ＥＣＵ１０は、ステップＳ３に進む。一方、ＥＣＵ１０は、学習許可条件が成立していないと判定した場合（ステップＳ２：Ｎｏ）、本フローチャートに示す一連のルーチンを抜ける。
【００８２】
次いで、ステップＳ３において、ＥＣＵ１０は、空燃比フィードバック制御のフィードバック補正量（図９のグラフＧ７参照）を取得すると共に、蒸発燃料濃度学習に対して外乱として作用する学習環境因子（図９のグラフＧ１、Ｇ２参照）を取得する。この場合、ＥＣＵ１０は、空燃比センサＳＷ８により検出された空燃比（実空燃比）と空燃比フィードバック制御における目標空燃比（典型的には理論空燃比）との差に基づき、フィードバック補正量を求める。例えば、ＥＣＵ１０は、目標空燃比と実空燃比との差の目標空燃比に対する割合を、フィードバック補正量として求める。また、ＥＣＵ１０は、パージ弁６７に適用しているデューティ比、燃料噴射弁６に出力している制御信号のパルス幅、吸気圧センサＳＷ３により検出された吸気圧、及び空燃比センサＳＷ８の出力信号の変動度合い、のうちの少なくともいずれか１つ以上を、学習環境因子として取得する。図９では、２つの学習環境因子１、２の値を取得する場合を例示している。図９に示す学習環境因子１、２の値は、ノイズを含む生データを平均した値である。
【００８３】
次いで、ステップＳ４において、ＥＣＵ１０は、ステップＳ３で取得した学習環境因子の確率分布特性としてのばらつき量（図９のグラフＧ３、Ｇ４参照）を算出する。具体的には、ＥＣＵ１０は、図４乃至図７に示したような各学習環境因子の特性（誤差特性）に基づき、各学習環境因子ごとにばらつき量を求める。例えば、ＥＣＵ１０は、パージ弁６７に適用しているデューティ比が小さいほど、パージ弁６７のばらつき量として大きな量を求める。また、ＥＣＵ１０は、燃料噴射弁６に出力している制御信号のパルス幅が小さいほど、燃料噴射弁６のばらつき量として大きな量を求める。また、ＥＣＵ１０は、吸気圧センサＳＷ３により検出された吸気圧が小さいほど、吸気圧センサＳＷ３のばらつき量として大きな量を求める。また、ＥＣＵ１０は、空燃比センサＳＷ８の出力信号の変動度合いが大きいほど、空燃比センサＳＷ８のばらつき量として大きな量を求める。そして、ＥＣＵ１０は、このように求められた各学習環境因子ごとのばらつき量をフィードバック補正量の単位（例えば割合）に合わせるように変換する。１つの例では、ＥＣＵ１０は、各学習環境因子のばらつき量により生じる、目標空燃比からの空燃比のずれを、所定の演算式やマップなどから求め、当該ずれの目標空燃比に対する割合を用いる。
【００８４】
次いで、ステップＳ５において、ＥＣＵ１０は、今回の学習環境における１つのばらつき量を得るべく、ステップＳ４で算出された、フィードバック補正量の単位で表された学習環境因子のばらつき量を合算処理して、学習環境因子の総合ばらつき量（図９のグラフＧ５参照）を求める。例えば、ＥＣＵ１０は、複数の学習環境因子のばらつき量の二乗和平方根を求めることで、総合ばらつき量を得る。
【００８５】
次いで、ステップＳ６において、ＥＣＵ１０は、ステップＳ５で算出された学習環境因子の総合ばらつき量（図９のグラフＧ５参照）、ステップＳ２で用いられたパージガス導入比率（図９のグラフＧ６参照）、及びステップＳ３で取得されたフィードバック補正量（図９のグラフＧ７参照）に基づき、今回求めるべき蒸発燃料濃度学習値の候補となる蒸発燃料濃度学習候補値（図９のグラフＧ８参照）、及び当該蒸発燃料濃度学習候補値のばらつき量である学習候補値ばらつき量（図９のグラフＧ９参照）を求める。具体的には、ＥＣＵ１０は、学習環境因子の総合ばらつき量及びフィードバック補正量に応じた、目標空燃比に対する空燃比のずれに基づき、現在のパージガス導入比率に応じた量のパージガスに含まれる蒸発燃料の濃度を推定し、この濃度を蒸発燃料濃度学習候補値として用いる。そして、ＥＣＵ１０は、この蒸発燃料濃度学習候補値に含まれるばらつき量（学習候補値ばらつき量）を、パージガス導入比率を加味した上で学習環境因子の総合ばらつき量及びフィードバック補正量に基づき求める。この学習候補値ばらつき量は、蒸発燃料濃度学習候補値の信頼度を示すものとなる。すなわち、学習候補値ばらつき量が大きくなるほど、蒸発燃料濃度学習候補値の信頼度が低くなり、学習候補値ばらつき量が小さくなるほど、蒸発燃料濃度学習候補値の信頼度が高くなる。
【００８６】
次いで、ステップＳ７において、ＥＣＵ１０は、前回の蒸発燃料濃度学習値における学習値ばらつき量（図９のグラフＧ１０参照）と、今回の蒸発燃料濃度学習候補値における学習候補値ばらつき量（図９のグラフＧ１１（グラフＧ９と同一）参照）とを比較して、今回の発燃料濃度学習値を求めるための重み付け加算において今回の蒸発燃料濃度学習候補値に適用する重み付け係数（図９のグラフＧ１２参照）を求める。この重み付け係数は、前回の蒸発燃料濃度学習値に対して今回の蒸発燃料濃度学習候補値を重み付け加算するときに用いられる係数、換言すると前回の蒸発燃料濃度学習値に対して今回の蒸発燃料濃度学習候補値を反映させる度合い（反映率）である。また、前回の学習値ばらつき量は、前回の学習時において蒸発燃料濃度学習値が求められたときに一緒に求められるものであり、当該蒸発燃料濃度学習値の信頼度を示すものとなる。すなわち、学習値ばらつき量が大きくなるほど、蒸発燃料濃度学習値の信頼度が低くなり、学習値ばらつき量が小さくなるほど、蒸発燃料濃度学習値の信頼度が高くなる。
【００８７】
図９に示す例では、矢印Ａ２１に示すように、今回の学習候補値ばらつき量が前回の学習値ばらつき量よりも比較的小さい場合には、つまり今回の学習候補値の信頼度が前回の学習値の信頼度よりも比較的高い場合には、ＥＣＵ１０は、今回の蒸発燃料濃度学習値を求めるに当たって蒸発燃料濃度学習候補値を比較的大きく反映させるように、例えば重み付け係数を５０％に設定する（グラフＧ１２参照）。また、矢印Ａ２２に示すように、前回の学習値ばらつき量がある程度の量である一方で、今回の学習候補値ばらつき量が０である場合には、つまり今回の学習候補値の信頼度が非常に高い場合には、ＥＣＵ１０は、今回の蒸発燃料濃度学習値を求めるに当たって蒸発燃料濃度学習候補値の全てを反映させるように、換言すると前回の蒸発燃料濃度学習値を全く反映させないように、重み付け係数を１００％に設定する（グラフＧ１２参照）。また、矢印Ａ２３に示すように、今回の学習候補値ばらつき量がある程度の量である一方で、前回の学習値ばらつき量が０付近にある場合には、つまり前回の学習値の信頼度が非常に高い場合には、ＥＣＵ１０は、今回の蒸発燃料濃度学習値を求めるに当たって前回の蒸発燃料濃度学習値をかなり大きく反映させるように、換言すると今回の蒸発燃料濃度学習候補値をほとんど反映させないように、例えば重み付け係数を５％に設定する（グラフＧ１２参照）。
【００８８】
次いで、ステップＳ８において、ＥＣＵ１０は、ステップＳ７で求められた重み付け係数（図９のグラフＧ１２参照）に基づき今回の蒸発燃料濃度学習候補値（図９のグラフＧ１４（グラフＧ８と同一）参照）を重み付け加算することで、今回の蒸発燃料濃度学習値（図９のグラフＧ１３参照）を求めると共に、当該蒸発燃料濃度学習値の学習値ばらつき量（つまり信頼度）を求める。図９に示す例では、ＥＣＵ１０は、重み付け係数が５０％に設定されている間は、前回の蒸発燃料濃度学習値の５０％と今回の蒸発燃料濃度学習候補値の５０％とを加算した値を、今回の蒸発燃料濃度学習値として求める。また、ＥＣＵ１０は、重み付け係数が１００％に設定されている間は、今回の蒸発燃料濃度学習候補値を今回の蒸発燃料濃度学習値としてそのまま適用する。また、ＥＣＵ１０は、重み付け係数が５％に設定されている間は、前回の蒸発燃料濃度学習値の９５％と今回の蒸発燃料濃度学習候補値の５％とを加算した値を、今回の蒸発燃料濃度学習値として求める。このように蒸発燃料濃度学習値を求めることで、たとえ蒸発燃料濃度学習に対する外乱の影響度合いが比較的大きい状況であっても、つまり学習環境因子の特性に起因する空燃比のばらつき量が比較的大きい状況であっても、蒸発燃料濃度学習をの実行を制限せずに、そのような学習環境因子によるばらつき量を考慮に入れて蒸発燃料濃度学習を適切に実行することができる。そして、ＥＣＵ１０は、上記のようにして求めた蒸発燃料濃度学習値に含まれるばらつき量（学習値ばらつき量）を求める。例えば、ＥＣＵ１０は、上記と同様の重み付け係数を用いて、前回の学習値ばらつき量に対して今回の学習候補値ばらつき量を重み付け加算することで、今回の学習値ばらつき量を求める。
【００８９】
次いで、ステップＳ９において、ＥＣＵ１０は、ステップＳ８で求められた学習値ばらつき量に基づき、蒸発燃料のパージ量の変化速度を設定する。具体的には、ＥＣＵ１０は、図１０に示すようなマップを参照して、今回の学習値ばらつき量（横軸）に対応する、パージ量の変化速度を抑制するためのパージ量変化速度抑制係数（縦軸）を決定し、このパージ量変化速度抑制係数を用いてパージ量の変化速度を補正する。図１０に示すように、学習値ばらつき量が大きくなるほど、パージ量変化速度抑制係数が小さくなる一方で（具体的には０に近付いていく）、学習値ばらつき量が小さくなるほど、パージ量変化速度抑制係数が大きくなる（具体的には１に近付いていく）。このパージ量変化速度抑制係数は、パージ要求などに応じて設定すべきパージ量の変化速度に対して乗算するように用いられる。したがって、パージ量変化速度抑制係数による補正によって、学習値ばらつき量が大きくなるほど、最終的に適用されるパージ量の変化速度が低くなる、換言するとパージ量の変化率が小さくなる。
【００９０】
ここで、図１１は、蒸発燃料のパージ開始時における、学習値ばらつき量に応じたパージ量変化速度抑制係数の時間変化の一例を示している。図１１では、学習値ばらつき量が比較的小さい場合のグラフを実線で示し、学習値ばらつき量が比較的大きい場合のグラフを破線で示している。通常、パージ開始時には、蒸発燃料濃度学習値の信頼性が確保されていないので、蒸発燃料のパージに起因する空燃比のずれを抑制するように燃料噴射量を的確に補正できないため、パージ量を漸増させるようにパージ弁６７が制御される。図１１に示すように、パージ開始時において、学習値ばらつき量が大きい場合には、学習値ばらつき量が小さい場合よりも、このように漸増させるパージ量の変化速度に適用されるパージ量変化速度抑制係数が小さく設定される。その結果、漸増させるパージ量の変化速度が低くなる、つまりパージ量の変化の傾きが緩やかになる。これにより、蒸発燃料濃度学習値の信頼性が確保されていないときには、蒸発燃料のパージに起因する空燃比のずれを抑制するように燃料噴射量を的確に補正できないものとして、パージ量の増加を適切に制限することができる。一方で、パージ開始時において、学習値ばらつき量が小さい場合には、学習値ばらつき量が大きい場合よりも、漸増させるパージ量の変化速度に適用されるパージ量変化速度抑制係数が大きく設定される。その結果、漸増させるパージ量の変化速度が高くなる。これにより、パージ開始時であっても蒸発燃料濃度学習値の信頼性が確保されているときには、パージ量を速やかに増加させることができる。
【００９１】
図８に戻ると、ＥＣＵ１０は、上記のステップＳ９の後、ステップＳ１０に進む。ステップＳ１０において、ＥＣＵ１０は、ステップＳ３で取得されたフィードバック補正量及びステップＳ８で求められた蒸発燃料濃度学習値に基づき、燃料噴射弁６の燃料噴射量を補正する。具体的には、ＥＣＵ１０は、フィードバック補正量に応じた現在の実空燃比と目標空燃比との差、及び、蒸発燃料濃度学習値に応じた濃度の蒸発燃料をエンジン１に導入したときの空燃比の変動に基づき、目標空燃比を実現するために適用すべき燃料噴射量を求める。この後、ＥＣＵ１０は、本フローチャートに示す一連のルーチンを抜ける。
【００９２】
＜作用効果＞
次に、本発明の実施形態による蒸発燃料処理装置による作用及び効果について説明する。
【００９３】
本実施形態によれば、蒸発燃料パージ制御に関係する学習環境因子（１つ以上の制御弁及び１つ以上のセンサのうちの少なくとも１つ以上）の特性に起因して生じる、空燃比のばらつきの程度を示すばらつき量を求め、当該ばらつき量及び空燃比フィードバック制御のフィードバック補正量に基づき蒸発燃料濃度学習値を求める。このように蒸発燃料濃度学習値を求めることで、たとえ蒸発燃料濃度学習に対する外乱の影響度合いが比較的大きい状況であっても、つまり学習環境因子の特性に起因する空燃比のばらつき量が大きい状況であっても、蒸発燃料濃度学習の実行を制限せずに、そのような学習環境因子によるばらつき量を考慮に入れて蒸発燃料濃度学習を適切に実行することができる。すなわち、本実施形態によれば、学習環境因子によるばらつきが生じていても、このときのばらつき量を適切に加味することで、蒸発燃料濃度学習値を精度良く求めることができる。その結果、本実施形態によれば、従来技術のように蒸発燃料濃度学習に対する外乱の影響度合いが大きい状況で蒸発燃料濃度学習の実行を制限する場合と比較して、蒸発燃料濃度学習値の精度を速やかに確保することができる、つまり蒸発燃料濃度学習値の信頼性を速やかに確保することができる。よって、本実施形態によれば、蒸発燃料のパージ量を早期に増加でき、燃料タンク６３及びパージシステム６１内の蒸発燃料を速やかに処理できるようになる。
【００９４】
また、本実施形態によれば、蒸発燃料濃度学習値の信頼度（つまり学習値ばらつき量）に基づき、パージ通路６６から吸気通路４０へのパージ量を補正する。ここで、典型的な従来技術では、蒸発燃料濃度学習の実行回数（学習回数）によりパージ量を設定している、具体的には学習回数が多い場合にはパージ量を多くする一方で学習回数が少ない場合にはパージ量を少なくしている。このような従来技術では、学習回数が多くても、蒸発燃料濃度学習値の精度が低い場合には、多量のパージガスの導入により大きな空燃比のずれを生じさせることがあり、他方で、学習回数が少なくても、蒸発燃料濃度学習値の精度が高い場合には、多量のパージガスを導入しても問題無いにも関わらず、少量のパージガスしか導入できなかった。これに対して、本実施形態によれば、蒸発燃料濃度学習値の信頼度に応じてパージ量を補正するので、蒸発燃料濃度学習値の精度が低い場合にはパージ量を比較的少量に適切に設定することができると共に、蒸発燃料濃度学習値の精度が高い場合にはパージ量を比較的多量に適切に設定することができる。
【００９５】
また、本実施形態によれば、蒸発燃料のパージを開始するときに漸増させるパージ量を、蒸発燃料濃度学習値の信頼度に応じた量に適切に設定することができるので、パージ開始時において学習値の信頼度が高い場合には蒸発燃料を速やかに処理できるようになる。
【００９６】
また、本実施形態によれば、蒸発燃料濃度学習値の信頼度が高い場合に、パージ量の変化速度を高くするので、蒸発燃料を速やかに処理できるようになる。一方、蒸発燃料濃度学習値の信頼度が低い場合に、パージ量の変化速度を低くするので、パージガスの導入による空燃比のずれを適切に抑制することができる。
【００９７】
また、本実施形態によれば、前回の蒸発燃料濃度学習値の信頼度（学習値ばらつき量）と今回の蒸発燃料濃度学習候補値の信頼度（学習候補値ばらつき量）との差に基づき重み付け係数を求め、当該重み付け係数を用いて、前回の蒸発燃料濃度学習値に対して今回の蒸発燃料濃度学習候補値を重み付け加算して今回の蒸発燃料濃度学習値を求める。これにより、学習環境因子の特性に起因するばらつきが発生している状態においても、その影響をできる限り排除して、精度良く蒸発燃料濃度学習値を求めることができる。
【００９８】
また、本実施形態によれば、今回の蒸発燃料濃度学習候補値の信頼度が前回の蒸発燃料濃度学習値の信頼度よりも高い場合には、今回の蒸発燃料濃度学習候補値の信頼度が前回の蒸発燃料濃度学習値の信頼度よりも低い場合よりも重み付け係数を大きくするので、今回の蒸発燃料濃度学習候補値の信頼度と前回の蒸発燃料濃度学習値の信頼度との大小関係に応じて重み付け係数を適切に設定することができる。
【００９９】
また、本実施形態によれば、２つ以上の学習環境因子のばらつき量のそれぞれをフィードバック補正量の単位に合わせるように変換して、この変換後の２つ以上のばらつき量を合算処理した量に基づき蒸発燃料濃度学習値を求めるので、２つ以上の学習環境因子のばらつき量の全てを適切に考慮に入れた蒸発燃料濃度学習値を求めることができる。
【０１００】
また、本実施形態によれば、パージ弁６７のデューティ比が小さいほど、パージ弁６７に関するばらつき量として大きな量を求めるので、パージ弁６７の特性に起因する空燃比のばらつき量を適切に求めることができる。
【０１０１】
また、本実施形態によれば、燃料噴射弁６の制御信号のパルス幅が小さいほど、燃料噴射弁６に関するばらつき量として大きな量を求めるので、燃料噴射弁６の特性に起因する空燃比のばらつき量を適切に求めることができる。
【０１０２】
また、本実施形態によれば、空燃比センサＳＷ８の出力信号の変動度合いが大きいほど、空燃比センサＳＷ８に関するばらつき量として大きな量を求めるので、空燃比センサＳＷ８の特性に起因する空燃比のばらつき量を適切に求めることができる。
【０１０３】
また、本実施形態によれば、吸気圧センサＳＷ３により検出される吸気圧が小さいほど、吸気圧センサＳＷ３に関するばらつき量として大きな量を求めるので、吸気圧センサＳＷ３の特性に起因する空燃比のばらつき量を適切に求めることができる。
【符号の説明】
【０１０４】
１  エンジン
６  燃料噴射弁
１０  ＥＣＵ
１７  燃焼室
２５  点火プラグ
４０  吸気通路
４３  スロットル弁
４４  過給機
５０  排気通路
６１  パージシステム
６３  燃料タンク
６４  キャニスタ
６５  大気開放通路
６６  パージ通路
６７  パージ弁
ＳＷ３  第１圧力センサ（吸気圧センサ）
ＳＷ８  空燃比センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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