(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料供給系内に発生する蒸発燃料をキャニスタに吸着し、その吸着された蒸発燃料を空気とともに吸気系にパージする蒸発燃料処理機構を備え同吸気系にパージされるパージガスの流量が機関運転状態に応じて許容される範囲内で制御される内燃機関に適用され、その燃焼形態を成層燃焼と均質燃焼との間で切替制御する内燃機関の燃焼制御装置において、
前記パージガスの流量制御に基づいて前記蒸発燃料処理機構のパージを行う処理能力を推定し該推定処理能力が前記燃料供給系における蒸発燃料の発生量に応じて設定されるパージを行う要求処理能力よりも低いときに成層燃焼を禁止して均質燃焼を実行する成層燃焼禁止手段を備える
ことを特徴とする内燃機関の燃焼制御装置。
【請求項２】
前記成層燃焼禁止手段は、前記パージガス流量の所定期間における積算値又は平均値を算出し該算出結果が前記燃料供給系での蒸発燃料の発生量に応じて設定される判定値よりも小さいときに成層燃焼を禁止して均質燃焼を実行するものである
請求項１に記載の内燃機関の燃焼制御装置。
【請求項３】
前記成層燃焼禁止手段は、前記判定値を外気温度に基づいて設定するものである
請求項２に記載の内燃機関の燃焼制御装置。
【請求項４】
前記成層燃焼禁止手段は、前記判定値を機関運転状態に基づいて設定するものである
請求項２に記載の内燃機関の燃焼制御装置。
【請求項５】
前記成層燃焼禁止手段は、前記判定値を大気圧に基づいて設定するものである
請求項３又は４に記載の内燃機関の燃焼制御装置。
【請求項６】
前記成層燃焼禁止手段は、前記所定期間としての第１の所定期間並びに同第１の所定期間よりも短く設定された第２の所定期間におけるパージガス流量の積算値又は平均値をそれぞれ算出するとともに、外気温度に基づく第１の判定値並びに機関運転状態に基づく第２の判定値を前記判定値として設定し、
前記算出される第１の所定期間での前記積算値又は平均値が前記第１の判定値よりも小さいと判定されるとき、若しくは前記算出される第２の所定期間での前記積算値又は平均値が前記第２の判定値よりも小さいと判定されるときに、成層燃焼を禁止して均質燃焼を実行するものである
請求項２に記載の内燃機関の燃焼制御装置。
【請求項７】
前記蒸発燃料処理機構は、前記キャニスタと前記吸気系を接続するパージ通路に設けられた制御弁の開度に基づいて前記パージガスの流量を調節するものであり、
前記成層燃焼禁止手段は、前記吸気系内の圧力を検出するとともに該検出される吸気系内圧、大気圧、並びに前記制御弁の開度指令値に基づいて前記所定期間におけるパージガス流量の積算値又は平均値を算出するものである
請求項２乃至６のいずれかに記載の内燃機関の燃焼制御装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載の内燃機関の燃焼制御装置において、
前記成層燃焼禁止手段により成層燃焼の実行が禁止されてから所定の禁止期間が経過した後に成層燃焼の実行を許可する成層燃焼許可手段を更に備える
ことを特徴とする内燃機関の燃焼制御装置。
【請求項９】
前記成層燃焼許可手段は、前記成層燃焼禁止手段による成層燃焼の実行禁止の後における前記キャニスタの燃料吸着量を推定し該燃料吸着量が少ない旨の推定結果に基づいて成層燃焼の実行を許可するものである
請求項８に記載の内燃機関の燃焼制御装置。
【請求項１０】
前記成層燃焼許可手段は、前記推定される燃料吸着量が所定量よりも少ないときに成層燃焼の実行を許可するものである
請求項９に記載の内燃機関の燃焼制御装置。
【請求項１１】
前記成層燃焼許可手段は、均質燃焼時の空燃比フィードバック制御を通じて求められる実空燃比と理論空燃比との間のずれ傾向に基づいて前記パージガスの燃料濃度を算出し該算出される燃料濃度が所定値よりも低いときに成層燃焼の実行を許可するものである
請求項９又は１０に記載の内燃機関の燃焼制御装置。
【請求項１２】
前記成層燃焼許可手段は、成層燃焼の実行を許可してから所定の許可期間が経過するまで前記成層燃焼禁止手段による成層燃焼から均質燃焼への燃焼形態の切り替えを禁止するものである
請求項８乃至１１のいずれかに記載の内燃機関の燃焼制御装置。
【請求項１３】
前記成層燃焼許可手段は、前記許可期間を外気温度及び機関運転状態の少なくとも一方に基づいて設定するものである
請求項１２に記載の内燃機関の燃焼制御装置。
【請求項１４】
前記成層燃焼許可手段は、前記成層燃焼禁止手段により成層燃焼の実行が禁止された時点での前記キャニスタの燃料吸着量を推定し該推定結果に基づいて前記許可期間を設定するものである
請求項１２又は１３に記載の内燃機関の燃焼制御装置。
【請求項１５】
前記成層燃焼許可手段は、均質燃焼時の空燃比フィードバック制御を通じて求められる実空燃比と理論空燃比との間のずれ傾向に基づいて前記パージガスの燃料濃度を算出するとともに、前記成層燃焼禁止手段により成層燃焼の実行が禁止されてから前記算出されるパージガスの燃料濃度が所定値よりも低くなるまでのパージガス流量の積算値又は平均値を算出し該算出結果に基づいて前記許可期間を設定するものである
請求項１４に記載の内燃機関の燃焼制御装置。
【請求項１６】
前記成層燃焼許可手段は、均質燃焼時の空燃比フィードバック制御を通じて求められる実空燃比と理論空燃比との間のずれ傾向に基づいて前記成層燃焼禁止手段による成層燃焼の実行禁止の後における前記パージガスの燃料濃度の最大値を算出し該算出結果に基づいて前記許可期間を設定するものである
請求項１４に記載の内燃機関の燃焼制御装置。
【請求項１７】
前記成層燃焼許可手段は、前記成層燃焼禁止手段により燃焼形態が均質燃焼に切り替えられた際に前記吸気系へのパージガスのパージを一時的に停止した状態で実空燃比と理論空燃比との間のずれを前記空燃比フィードバック制御を通じて補償し、該補償後においてパージの開始に伴って生じる実空燃比と理論空燃比との間のずれ傾向の変化に基づいて前記パージガスの燃料濃度を算出するものである
請求項１５又は１６に記載の内燃機関の燃焼制御装置。
【請求項１８】
請求項１５乃至１７のいずれかに記載の内燃機関の燃焼制御装置において、
前記実空燃比の理論空燃比近傍における安定度を判断し安定していないと判断されるときに前記成層燃焼許可手段による成層燃焼の実行許可を無効化して均質燃焼を継続させる均質燃焼継続手段を更に備える
ことを特徴とする内燃機関の燃焼制御装置。
【請求項１９】
請求項１２乃至１８のいずれかに記載の内燃機関の燃焼制御装置において、
前記許可期間での前記パージガスの流量制御に基づく前記蒸発燃料処理機構の処理能力を推定し該推定処理能力が前記燃料供給系における蒸発燃料の発生量に応じて設定される要求処理能力よりも大きいときに前記許可期間を延長する延長手段を更に備える
ことを特徴とする内燃機関の燃焼制御装置。
【請求項２０】
前記延長手段は、前記許可期間での前記パージガス流量の積算値又は平均値を算出し該算出結果が前記燃料供給系における蒸発燃料の発生量に応じて設定される判定値よりも大きいときに前記許可期間を延長するものである
請求項１９に記載の内燃機関の燃焼制御装置。
【請求項２１】
前記延長手段は、前記許可期間を延長する際の延長期間を同許可期間よりも短く設定するものである
請求項１９又は２０に記載の内燃機関の燃焼制御装置。
【請求項２２】
前記延長手段は、前記許可期間を延長する際の延長期間を外気温度及び機関運転状態の少なくとも一方に基づいて設定するものである
請求項１９乃至２１のいずれかに記載の内燃機関の燃焼制御装置。
【請求項２３】
請求項１乃至２２のいずれかに記載の内燃機関の燃焼制御装置において、
前記成層燃焼禁止手段による成層燃焼の実行禁止が所定の判定期間を超えて行われないときに強制的に均質燃焼を実行する均質燃焼実行手段を更に備える
ことを特徴とする内燃機関の燃焼制御装置。
【請求項２４】
前記均質燃焼実行手段は、前記判定期間を外気温度及び機関運転状態の少なくとも一方に基づいて設定するものである
請求項２３に記載の内燃機関の燃焼制御装置。
【請求項２５】
請求項１乃至２４のいずれかに記載の内燃機関の燃焼制御装置において、
前記キャニスタの燃料吸着量が多い状態での特定の機関始動時であるか否かを判断し、同特定の機関始動時である旨判断されるときに機関始動後の燃焼形態を均質燃焼に設定するとともに前記キャニスタの燃料吸着量を推定し、該燃料吸着量が少ない旨の推定結果が得られるまで燃焼形態を均質燃焼のまま固定する均質燃焼固定手段を更に備える
ことを特徴とする内燃機関の燃焼制御装置。
【請求項２６】
前記均質燃焼固定手段は、高負荷高回転での運転後に前記内燃機関が停止され再び始動されたとき、機関停止時から長期間経過後に機関低温状態ではない状況下で前記内燃機関が始動されたとき、前記成層燃焼禁止手段による成層燃焼禁止中に前記内燃機関が停止され再び始動されたとき、並びに、機関高温状態で前記内燃機関が始動されたとき、の少なくとも１つに該当するときに、前記特定の機関始動時であると判断するものである
請求項２５に記載の内燃機関の燃焼制御装置。
【請求項２７】
前記均質燃焼固定手段は、均質燃焼時に実行される空燃比フィードバック制御を通じて求められる実空燃比と理論空燃比との間のずれ傾向に基づき前記パージガスの燃料濃度を算出し該算出される燃料濃度が所定値よりも低いときに燃焼形態の固定を解除するものである
請求項２５又は２６に記載の内燃機関の燃焼制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、燃焼形態を成層燃焼と均質燃焼との間で切り替えるようにした内燃機関の燃焼制御装置に係り、詳しくは燃料供給系内に発生する蒸発燃料を処理する蒸発燃料処理機構を備える内燃機関の燃焼制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関に備えられる蒸発燃料処理機構では、燃料タンク等の燃料供給系に発生する蒸発燃料をキャニスタに一旦吸着させた後、その吸着されている燃料を空気とともにパージガスとして吸気系に排出させる処理（パージ）が行われる。
【０００３】
ここで、筒内噴射式内燃機関のように、いわゆる成層燃焼を実行する内燃機関にあっては、成層燃焼中に上記パージガスが吸気系へと大量に導入されることがあると、燃焼状態の悪化を招くおそれがある。成層燃焼においては、点火プラグ近傍での燃料濃度変化が燃焼状態に及ぼす影響が大きく、パージガスの導入により点火プラグ近傍での燃料濃度が過度にリッチになると正常な点火を行うことができなくなるからである。
【０００４】
そこで従来では、特開平１１−３６９２１号公報に記載される装置のように、蒸発燃料の発生量が多く、従ってパージガスの導入量を増大させる必要があると判断される場合には、成層燃焼を禁止し、燃焼形態をパージガスの導入による影響が小さい均質燃焼に切り替えるようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
確かに、このように燃焼形態を均質燃焼に切り替えることで、蒸発燃料処理機構の処理能力を高めることができるようになるが、その反面、蒸発燃料の発生量が多いと判断される場合に、一律に燃焼形態が均質燃焼に切り替えられてしまうため、本来、その必要がない場合にも成層燃焼が禁止されてしまうことがある。即ち、成層燃焼時にはパージガスの導入による影響が大きいとはいえ、機関運転状態によっては、ある程度の量のパージガスの導入が許容され、蒸発燃料の発生量が多いと判断されるときでも、それに見合うだけの処理能力が確保されている場合がある。従って、このような場合にも燃焼形態を均質燃焼に切り替えるようにすると、成層燃焼の実行される機会が不必要に制限されることとなり、燃費の悪化が避けきれないものとなる。
【０００６】
この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は成層燃焼の実行される機会を極力確保して燃費の悪化を抑制することのできる内燃機関の燃焼制御装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための手段及びその作用効果について以下に記載する。
請求項１に記載の発明では、燃料供給系内に発生する蒸発燃料をキャニスタに吸着し、その吸着された蒸発燃料を空気とともに吸気系にパージする蒸発燃料処理機構を備え同吸気系にパージされるパージガスの流量が機関運転状態に応じて許容される範囲内で制御される内燃機関に適用され、その燃焼形態を成層燃焼と均質燃焼との間で切替制御する内燃機関の燃焼制御装置において、前記パージガスの流量制御に基づいて前記蒸発燃料処理機構のパージを行う処理能力を推定し該推定処理能力が前記燃料供給系における蒸発燃料の発生量に応じて設定されるのパージを行う要求処理能力よりも低いときに成層燃焼を禁止して均質燃焼を実行する成層燃焼禁止手段を備えるようにしている。
【０００８】
上記構成によれば、パージガスの流量制御を通じて変化する蒸発燃料処理機構の実際のパージを行う処理能力と、蒸発燃料の発生量に応じたパージを行う要求処理能力とが比較され、実際の処理能力が要求処理能力よりも低いときに、成層燃焼の実行が禁止されるようになるため、同成層燃焼の実行される機会が不必要に制限されてしまうことがない。従って、成層燃焼の実行される機会を極力確保することができ、燃費の悪化を抑制することができるようになる。
【０００９】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の内燃機関の燃焼制御装置において、前記成層燃焼禁止手段は、前記パージガス流量の所定期間における積算値又は平均値を算出し該算出結果が前記燃料供給系での蒸発燃料の発生量に応じて設定される判定値よりも小さいときに成層燃焼を禁止して均質燃焼を実行するものであるとしている。
【００１０】
上記構成によれば、パージガス流量の所定期間における積算値又は平均値が上記蒸発燃料処理機構の処理能力に相当するものとして算出される。従って、例えばパージガス流量を上記処理能力に相当するものとして算出するようにした場合とは異なり、機関運転状態に応じてパージガス流量が一時的に変動したような場合でも、その一時的な変動に応じて燃焼形態が頻繁に切り替えられることがなく、過度な燃焼形態の切り替えが行われるのを回避することができるようになる。従って、蒸発燃料処理機構の処理能力をより適切なかたちで推定することができ、請求項１に記載の発明の作用効果をより確実に奏することができるようになる。
【００１１】
請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の内燃機関の燃焼制御装置において、前記成層燃焼禁止手段は、前記判定値を外気温度に基づいて設定するものであるとしている。
【００１２】
また、請求項４に記載の発明では、請求項２に記載の内燃機関の燃焼制御装置において、前記成層燃焼禁止手段は、前記判定値を機関運転状態に基づいて設定するものであるとしている。
【００１３】
燃料供給系内の燃料温度は外気温度に応じて変化するため、蒸発燃料の発生量もこの外気温度に応じて変化するようになる。また、機関運転状態に応じて内燃機関に発生する燃焼熱量が変化するため、その変化に応じて燃料供給系における燃料の温度も変化する。従って、蒸発燃料の発生量は機関運転状態に応じて変化するようになる。
【００１４】
上記請求項３又は４に記載の発明の構成によれば、請求項２に記載の発明の作用効果に加えて、こうした外気温度や機関運転状態によって変化する蒸発燃料の発生量に応じて上記判定値を適切に設定することができるようになる。
【００１５】
また、燃料供給系における燃料の蒸発速度は大気圧に応じて変化するため、蒸発燃料の発生量もこの大気圧に応じて変化するようになる。
そこで、請求項５に記載の発明では、請求項３又は４に記載の内燃機関の燃焼制御装置において、前記成層燃焼禁止手段は、前記判定値を大気圧に基づいて設定するものであるとしている。
【００１６】
上記構成によれば、外気温度や機関運転状態に応じてに設定される上記判定値を更に大気圧に応じて補正することができるようになるため、請求項３又は４に記載の発明の作用効果を一層好適に奏することができるようになる。
【００１７】
請求項６に記載の発明では、請求項２に記載の内燃機関の燃焼制御装置において、前記成層燃焼禁止手段は、前記所定期間としての第１の所定期間並びに同第１の所定期間よりも短く設定された第２の所定期間におけるパージガス流量の積算値又は平均値をそれぞれ算出するとともに、外気温度に基づく第１の判定値並びに機関運転状態に基づく第２の判定値を前記判定値として設定し、前記算出される第１の所定期間での前記積算値又は平均値が前記第１の判定値よりも小さいと判定されるとき、若しくは前記算出される第２の所定期間での前記積算値又は平均値が前記第２の判定値よりも小さいと判定されるときに、成層燃焼を禁止して均質燃焼を実行するものであるとしている。
【００１８】
機関運転状態は外気温度と比較して時間当たりの変化が大きい。従って、機関運転状態に応じた蒸発燃料の発生量の変化は、外気温度に応じた蒸発燃料の発生量の変化よりも大きくなる。
【００１９】
この点、上記構成では、外気温度に基づく第１の判定値と比較されるパージガス流量の積算値又は平均値については、同外気温度が緩やかに変化するのに合わせて、その算出期間、即ち第１の所定期間を相対的に長く設定する一方で、機関運転状態に基づく第２の判定値と比較される積算値又は平均値については、同機関運転状態が時間当たりで大きく変化するのに合わせて、その算出期間、即ち第２の所定期間を相対的に短く設定するようにしている。
【００２０】
従って、請求項６に記載の発明の上記構成によれば、請求項２に記載の発明の作用効果に加えて、推定処理能力と要求処理能力との比較を精度良く行うことができ、その比較結果の信頼性をより高めることができるようになる。
【００２１】
請求項７に記載の発明では、請求項２乃至６のいずれかに記載の内燃機関の燃焼制御装置において、前記蒸発燃料処理機構は、前記キャニスタと前記吸気系を接続するパージ通路に設けられた制御弁の開度に基づいて前記パージガスの流量を調節するものであり、前記成層燃焼禁止手段は、前記吸気系内の圧力を検出するとともに該検出される吸気系内圧、大気圧、並びに前記制御弁の開度指令値に基づいて前記所定期間におけるパージガス流量の積算値又は平均値を算出するものであるとしている。
【００２２】
キャニスタの内圧、即ち大気圧と吸気系の内圧との差圧が大きくなるほど、また、上記制御弁の開度が大きくなるほど、パージ通路におけるパージガスの流量は多くなる。
【００２３】
従って、請求項７に記載の発明の上記構成によれば、請求項２乃至６のいずれかに記載の発明の作用効果に加えて、パージガス流量の積算値又は平均値を、これら吸気系内圧、大気圧、並びに制御弁の開度指令値に基づいてより正確に算出することができるようになる。
【００２４】
請求項８に記載の発明では、請求項１乃至７のいずれかに記載の内燃機関の燃焼制御装置において、前記成層燃焼禁止手段により成層燃焼の実行が禁止されてから所定の禁止期間が経過した後に成層燃焼の実行を許可する成層燃焼許可手段を更に備えるようにしている。
【００２５】
上記構成によれば、請求項１乃至７のいずれかに記載の発明の作用効果に加えて、成層燃焼の実行を許可するに際し成層燃焼の実行が禁止されてから所定の禁止期間が経過したことをその条件にしているため、この禁止期間においてキャニスタにおける燃料吸着量を減少させて、蒸発燃料の大気への放出を抑制することができるようになる。
【００２６】
請求項９に記載の発明では、請求項８に記載の内燃機関の燃焼制御装置において、前記成層燃焼許可手段は、前記成層燃焼禁止手段による成層燃焼の実行禁止の後における前記キャニスタの燃料吸着量を推定し該燃料吸着量が少ない旨の推定結果に基づいて成層燃焼の実行を許可するものであるものであるとしている。
【００２７】
また、請求項１０に記載の発明では、請求項９に記載の内燃機関の燃焼制御装置において、前記成層燃焼許可手段は、前記推定される燃料吸着量が所定量よりも少ないときに成層燃焼の実行を許可するものであるとしている。
【００２８】
これら請求項９又は請求項１０に記載の発明の構成によれば、請求項８に記載の発明の作用効果に加えて、上記禁止期間がキャニスタの燃料吸着量に応じて設定されるようになるため、同燃料吸着量を確実に減少させることができるようになる。
【００２９】
請求項１１に記載の発明では、請求項９又は１０に記載の内燃機関の燃焼制御装置において、前記成層燃焼許可手段は、均質燃焼時の空燃比フィードバック制御を通じて求められる実空燃比と理論空燃比との間のずれ傾向に基づいて前記パージガスの燃料濃度を算出し該算出される燃料濃度が所定値よりも低いときに成層燃焼の実行を許可するものであるとしている。
【００３０】
上記構成によれば、請求項１０又は１１に記載の発明の作用効果に加えて、パージガスの燃料濃度に基づいて燃料吸着量を推定することができ、同燃料吸着量を推定するための新たなセンサを別途設けることなくその推定を行うことができるようになる。
【００３１】
請求項１２に記載の発明では、請求項８乃至１１のいずれかに記載の内燃機関の燃焼制御装置において、前記成層燃焼許可手段は、成層燃焼の実行を許可してから所定の許可期間が経過するまで前記成層燃焼禁止手段による成層燃焼から均質燃焼への燃焼形態の切り替えを禁止するものであるとしている。
【００３２】
上記構成によれば、均質燃焼の実行中にキャニスタ内の蒸発燃料が吸気系にパージされることで、同キャニスタの燃料吸着能力が十分に確保されているとみなせる期間は、成層燃焼から均質燃焼への燃焼形態の切り替えが禁止されるようになる。従って、請求項８乃至１１のいずれかに記載の発明の作用効果に加えて、燃焼形態が不必要に均質燃焼に切り替えられてしまうのを抑制することができ、燃費の悪化を更に確実に抑制することができるようになる。
【００３３】
請求項１３に記載の発明では、請求項１２に記載の内燃機関の燃焼制御装置において、前記成層燃焼許可手段は、前記許可期間を外気温度及び機関運転状態の少なくとも一方に基づいて設定するものであるとしている。
【００３４】
上記許可期間を相対的に長く設定すると、燃焼形態が不必要に均質燃焼に切り替えられるのを確実に抑制して燃費の悪化を抑えることができるようになる反面、キャニスタの燃料吸着量がその限界量に達して蒸発燃料が同キャニスタから大気に放出される可能性が増大するようになる。
【００３５】
この点、上記構成によれば、蒸発燃料の発生量に影響を及ぼす外気温度や機関運転状態に応じて上記許可期間が設定されるようになるため、蒸発燃料の大気への放出を抑えつつ、燃焼形態が不必要に均質燃焼に切り替えられるのを確実に抑制して燃費の悪化を抑えることができるようになる。
【００３６】
請求項１４に記載の発明では、請求項１２又は１３に記載の内燃機関の燃焼制御装置において、前記成層燃焼許可手段は、前記成層燃焼禁止手段により成層燃焼の実行が禁止された時点での前記キャニスタの燃料吸着量を推定し該推定結果に基づいて前記許可期間を設定するものであるとしている。
【００３７】
成層燃焼禁止手段による成層燃焼の実行禁止がなされた時点でのキャニスタの燃料吸着量が相対的に多い場合、同キャニスタの燃料吸着能力に余裕がなく、蒸発燃料の大気への放出が発生し易い状況にある。従って、この場合には、成層燃焼の実行を禁止して燃焼形態を均質燃焼に切り替えた時期が遅れ気味にあるといえる。一方、その時点でのキャニスタの燃料吸着量が相対的に少ない場合には、同キャニスタの燃料吸着能力に余裕があるため、蒸発燃料の大気への放出が発生し難い状況にある。従って、この場合には、成層燃焼の実行を禁止して燃焼形態を均質燃焼に切り替えた時期が早すぎた傾向にあるといえる。
【００３８】
上記構成によれば、こうしたキャニスタにおける燃料吸着能力の余裕度に合わせるかたちで上記許可期間を設定することができるため、蒸発燃料の大気への放出を抑えつつ、燃焼形態が不必要に均質燃焼に切り替えられるのを確実に抑制して燃費の悪化を抑えることができるようになる。
【００３９】
請求項１５に記載の発明では、請求項１４に記載の内燃機関の燃焼制御装置において、前記成層燃焼許可手段は、均質燃焼時の空燃比フィードバック制御を通じて求められる実空燃比と理論空燃比との間のずれ傾向に基づいて前記パージガスの燃料濃度を算出するとともに、前記成層燃焼禁止手段により成層燃焼の実行が禁止されてから前記算出されるパージガスの燃料濃度が所定値よりも低くなるまでのパージガス流量の積算値又は平均値を算出し該算出結果に基づいて前記許可期間を設定するものであるとしている。
【００４０】
また、請求項１６に記載の発明では、請求項１４に記載の内燃機関の燃焼制御装置において、前記成層燃焼許可手段は、均質燃焼時の空燃比フィードバック制御を通じて求められる実空燃比と理論空燃比との間のずれ傾向に基づいて前記成層燃焼禁止手段による成層燃焼の実行禁止の後における前記パージガスの燃料濃度の最大値を算出し該算出結果に基づいて前記許可期間を設定するものであるとしている。
【００４１】
成層燃焼が禁止されて燃焼形態が均質燃焼に切り替えられ、パージが実行されると、キャニスタの燃料吸着量は徐々に減少するとともに、その減少に伴ってパージガスの燃料濃度も低下するようになる。ここで、成層燃焼の実行禁止がなされた時点でのキャニスタの燃料吸着量が多いときほど、パージガスの燃料濃度の最大値は高くなり、また、パージガスの燃料濃度が所定値よりも低くなるまでのパージガス流量の積算値又は平均値も多くなる。
【００４２】
請求項１５又は１６に記載した発明の上記構成によれば、こうしたキャニスタの燃料吸着量とパージガスの流量の積算値又は平均値との関係、或いは同燃料吸着量とパージガスの燃料濃度の最大値との関係に基づいて、成層燃焼の実行禁止がなされた時点でのキャニスタの燃料吸着量を適切に推定することができるようになる。
【００４３】
請求項１７に記載の発明では、請求項１５又は１６に記載の内燃機関の燃焼制御装置において、前記成層燃焼許可手段は、前記成層燃焼禁止手段により燃焼形態が均質燃焼に切り替えられた際に前記吸気系へのパージガスのパージを一時的に停止した状態で実空燃比と理論空燃比との間のずれを前記空燃比フィードバック制御を通じて補償し、該補償後においてパージの開始に伴って生じる実空燃比と理論空燃比との間のずれ傾向の変化に基づいて前記パージガスの燃料濃度を算出するものであるとしている。
【００４４】
上記構成によれば、請求項１５又は１６に記載の発明の作用効果に加えて、パージガスの燃料濃度をより正確に求めることができるようになる。
請求項１８に記載の発明では、請求項１５乃至１７のいずれかに記載の内燃機関の燃焼制御装置において、前記実空燃比の理論空燃比近傍における安定度を判断し安定していないと判断されるときに前記成層燃焼許可手段による成層燃焼の実行許可を無効化して均質燃焼を継続させる均質燃焼継続手段を更に備えるようにしている。
【００４５】
上記構成によれば、請求項１５乃至１７のいずれかに記載の発明の作用効果に加えて、パージガスの燃料濃度が誤って算出されて成層燃焼が許可されるのを極力回避することができるようになる。
【００４６】
請求項１９に記載の発明では、請求項１２乃至１８のいずれかに記載の内燃機関の燃焼制御装置において、前記許可期間での前記パージガスの流量制御に基づく前記蒸発燃料処理機構の処理能力を推定し該推定処理能力が前記燃料供給系における蒸発燃料の発生量に応じて設定される要求処理能力よりも大きいときに前記許可期間を延長する延長手段を更に備えるようにしている。
【００４７】
また、請求項２０に記載の発明では、請求項１９に記載の内燃機関の燃焼制御装置において、前記延長手段は、前記許可期間での前記パージガス流量の積算値又は平均値を算出し該算出結果が前記燃料供給系における蒸発燃料の発生量に応じて設定される判定値よりも大きいときに前記許可期間を延長するものであるとしている。
【００４８】
上記請求項１９又は２０に記載した発明の各構成によれば、請求項１２乃至１８のいずれかに記載の発明の作用効果に加えて、許可期間において蒸発燃料処理機構の処理能力が蒸発燃料の発生量に見合う大きさに確保され、キャニスタの燃料吸着能力に未だ余裕があると判断できるときには、同許可期間が延長されるようになるため、蒸発燃料の大気への放出を抑えつつ、燃焼形態が不必要に均質燃焼に切り替えられるのを確実に抑制して燃費の悪化を抑えることができるようになる。
【００４９】
請求項２１に記載の発明では、請求項１９又は２０に記載の内燃機関の燃焼制御装置において、前記延長手段は、前記許可期間を延長する際の延長期間を同許可期間よりも短く設定するものであるとしている。
【００５０】
上記構成によれば、請求項１９又は２０に記載の発明の作用効果に加えて、延長された許可期間にキャニスタの燃料吸着量が限界量を超えてしまうのを回避して、同キャニスタから大気への蒸発燃料の放出を抑制することができるようになる。
【００５１】
請求項２２に記載の発明では、請求項１９乃至２１のいずれかに記載の内燃機関の燃焼制御装置において、前記延長手段は、前記許可期間を延長する際の延長期間を外気温度及び機関運転状態の少なくとも一方に基づいて設定するものであるとしている。
【００５２】
上記構成によれば、請求項１９乃至２１のいずれかに記載の発明の作用効果に加えて、上記許可期間を延長するに際し、燃料供給系における蒸発燃料の発生量に影響を及ぼす外気温度や機関運転状態に応じてその延長期間が設定されるようになるため、蒸発燃料の大気への放出を抑えつつ、燃焼形態が不必要に均質燃焼に切り替えられるのを確実に抑制して燃費の悪化を抑えることができるようになる。
【００５３】
請求項２３に記載の発明では、請求項１乃至２２のいずれかに記載の内燃機関の燃焼制御装置において、前記成層燃焼禁止手段による成層燃焼の実行禁止が所定の判定期間を超えて行われないときに強制的に均質燃焼を実行する均質燃焼実行手段を更に備えるようにしている。
【００５４】
上記構成によれば、請求項１乃至２２のいずれかに記載した発明の作用効果に加えて、蒸発燃料処理機構の処理能力が誤って過大に推定されることで成層燃焼禁止手段による成層燃焼の実行禁止が長期間にわたって行われないような場合でも、上記判定期間が経過すれば燃焼形態が強制的に切り替えられて均質燃焼が実行されるようになるため、蒸発燃料の大気への放出を確実に抑制することができるようになる。
【００５５】
請求項２４に記載の発明では、請求項２３に記載の内燃機関の燃焼制御装置において、前記均質燃焼実行手段は、前記判定期間を外気温度及び機関運転状態の少なくとも一方に基づいて設定するものであるとしている。
【００５６】
上記構成によれば、請求項２３に記載の発明の作用効果に加えて、燃料供給系における蒸発燃料の発生量に影響を及ぼす外気温度や機関運転状態に応じて上記判定期間が設定されるため、蒸発燃料の大気への放出を抑えつつ、燃焼形態が不必要に均質燃焼に切り替えられるのを極力抑制することができるようになる。
【００５７】
請求項２５に記載の発明では、請求項１乃至２４のいずれかに記載の内燃機関の燃焼制御装置において、前記キャニスタの燃料吸着量が多い状態での特定の機関始動時であるか否かを判断し、同特定の機関始動時である旨判断されるときに機関始動後の燃焼形態を均質燃焼に設定するとともに前記キャニスタの燃料吸着量を推定し、該燃料吸着量が少ない旨の推定結果が得られるまで燃焼形態を均質燃焼のまま固定する均質燃焼固定手段を更に備えるにしている。
【００５８】
上記構成によれば、請求項１乃至２４のいずれかに記載の発明の作用効果に加えて、機関始動のときに既にキャニスタにおける燃料吸着量が多い状態となっている特定の機関始動時であっても、この燃料吸着量を速やかに且つ確実に減少させることができ、キャニスタから大気への蒸発燃料の放出を抑制することができるようになる。
【００５９】
請求項２６に記載の発明では、請求項２５に記載の内燃機関の燃焼制御装置において、前記均質燃焼固定手段は、高負荷高回転での運転後に前記内燃機関が停止され再び始動されたとき、機関停止時から長期間経過後に機関低温状態ではない状況下で前記内燃機関が始動されたとき、前記成層燃焼禁止手段による成層燃焼禁止中に前記内燃機関が停止され再び始動されたとき、並びに、機関高温状態で前記内燃機関が始動されたとき、の少なくとも１つに該当するときに、前記特定の機関始動時であると判断するものであるとしている。
【００６０】
上記構成によれば、上記特定の機関始動時としての、高負荷高回転での運転後に内燃機関が停止され再び始動されたとき、機関停止時から長期間経過後に機関低温状態ではない状況下で始動されたとき、上記成層燃焼禁止手段による成層燃焼禁止中に内燃機関が停止され再び始動されたとき、並びに、機関高温状態で前記内燃機関が始動されたとき、において、キャニスタの燃料吸着量を速やかに且つ確実に減少させることができ、キャニスタから大気への蒸発燃料の放出を抑制することができるようになる。
【００６１】
請求項２７に記載の発明では、請求項２５又は２６に記載の内燃機関の燃焼制御装置において、前記均質燃焼固定手段は、均質燃焼時に実行される空燃比フィードバック制御を通じて求められる実空燃比と理論空燃比との間のずれ傾向に基づき前記パージガスの燃料濃度を算出し該算出される燃料濃度が所定値よりも低いときに燃焼形態の固定を解除するものであるとしている。
【００６２】
上記構成によれば、請求項２５又は請求項２６に記載の発明の作用効果に加えて、パージガスの燃料濃度に基づいて燃料吸着量を推定することができ、同燃料吸着量を推定するための新たなセンサを別途設けることなくその推定を行うことができるようになる。
【００６３】
【発明の実施の形態】
［第１の実施形態］
以下、本発明の第１の実施形態について図１〜図７を参照して説明する。
【００６４】
図１は本実施形態にかかる燃焼制御装置及び同装置が適用される車両用エンジン１０の概略構成を示している。
同図１に示されるように、エンジン１０には、その燃焼室１１に燃料を直接噴射するインジェクタ１２と、この噴射された燃料の点火を行う点火プラグ１３とがそれぞれ設けられている。また、燃焼室１１には、吸気系の一部を構成する吸気通路１４及び排気系の一部を構成する排気通路１５がそれぞれ接続されている。この吸気通路１４の途中には、サージタンク１６が設けられており、更にその上流側には、吸入空気量を調節するスロットル弁１７が設けられている。
【００６５】
インジェクタ１２は、デリバリパイプ２５を介して、エンジン１０の近傍に設けられた高圧ポンプ２４に接続されている。燃料タンク２１内の燃料は、低圧ポンプ２２から燃料供給通路２３を通じて高圧ポンプ２４に供給される。更に、燃料は、高圧ポンプ２４によって高圧に加圧された後、デリバリパイプ２５に圧送され、同デリバリパイプ２５からインジェクタ１２に供給される。また、低圧ポンプ２２から高圧ポンプ２４に供給される燃料のうち、デリバリパイプ２５に圧送されない余剰の燃料は、燃料リターン通路２６を通じて燃料タンク２１に戻される。
【００６６】
これら燃料タンク２１、各ポンプ２２，２４、燃料供給通路２３、燃料リターン通路２６、デリバリパイプ２５、及びインジェクタ１２により、エンジン１０に燃料を供給するための燃料供給系が構成されている。
【００６７】
また、このエンジンシステムには、燃料供給系に発生する蒸発燃料を捕集して大気中に放出することなくこれを処理する蒸発燃料処理機構３０や、ＥＧＲ機構（図示略）が設けられている。
【００６８】
ＥＧＲ機構は、周知のように、排気通路１５を流れる排気の一部をＥＧＲ通路（図示略）を通じて吸気通路１４（サージタンク１６）に戻すことにより、燃焼温度を低下させて排気中に含まれるＮＯｘ（窒素酸化物）の低減を図るための機構である。
【００６９】
一方、蒸発燃料処理機構３０は、ベーパ通路３２を介して燃料タンク２１に接続されたキャニスタ３１、このキャニスタ３１とサージタンク１６とを接続するパージ通路３３、キャニスタ３１内に大気を導入する大気導入通路３４、並びにパージ通路３３を開閉するパージ制御弁３５を備えて構成されている。
【００７０】
燃料供給系に発生する蒸発燃料（その大部分は燃料タンク２１において発生する）は、燃料タンク２１からベーパ通路３２を通じてキャニスタ３１内に導入され、その内部に設けられた吸着材によって一旦吸着される。
【００７１】
パージ制御弁３５が開かれると、キャニスタ３１内には大気導入通路３４を通じて大気が導入されるようになる。従って、キャニスタ３１に吸着されている燃料は、この大気とともにベーパ通路３２を通じてサージタンク１６内にパージガスとして排出される（パージされる）。このパージガスに含まれる燃料は、インジェクタ１２から噴射される燃料とともに、燃焼室１１において燃焼される。また、このようにして吸気系（サージタンク１６）にパージされるパージガスの流量は、パージ制御弁３５の開度に基づいて調節される。
【００７２】
本実施形態のエンジン１０では、上記インジェクタ１２の燃料噴射形態が変更されることにより、その燃焼形態が成層燃焼と均質燃焼の間で切り替えられる。例えば、成層燃焼時においては、燃料噴射時期は圧縮行程後期に設定される。その結果、点火プラグ１３の近傍にのみ燃料濃度の高い混合気の層が形成されて点火が行われるようになる。また、混合気の平均的な空燃比（Ａ／Ｆ）は、理論空燃比（Ａ／Ｆ＝１４．５）よりもリーン（例えばＡ／Ｆ＝２５〜５０）に設定される。
【００７３】
一方、均質燃焼時には、燃料噴射時期は吸気行程中に設定される。従って、燃焼室内には、燃料濃度の略均一な混合気の層が形成されて点火が行われるようになる。また、空燃比は理論空燃比と等しくなるように設定される。
【００７４】
これら成層燃焼と均質燃焼との間における燃焼形態の切り替えは、機関負荷及び機関回転速度といったエンジン１０の運転状態に基づいて行われ、例えば低負荷低回転域では燃焼形態が成層燃焼に、高負荷高回転域では燃焼形態が均質燃焼にそれぞれ設定される。
【００７５】
こうした燃焼形態の切り替えは、エンジン１０の各種制御を統括する電子制御装置４０によって行われる。この電子制御装置４０には、こうした各種制御を実行するために、エンジン１０の運転状態等を検出する各種センサが接続されており、これらセンサからの検出信号が適宜取り込まれる。
【００７６】
例えば、電子制御装置４０には、サージタンク１６内の圧力（吸気圧）の大きさを検出する吸気圧センサ５１、排気中の酸素濃度を検出する空燃比センサ５２、機関回転速度を検出するための回転速度センサ５３、アクセルペダル（図示略）の踏込量（アクセル開度）を検出するアクセルセンサ５４、エンジン１０の冷却水の温度（冷却水温度）を検出する水温センサ５５、車両の走行速度（車両速度）を検出する車両速度センサ５６、並びに外気温度を検出する外気温センサ５７の検出信号がそれぞれ入力されている。
【００７７】
これらセンサ５１〜５７等によって検出されるエンジン１０の運転状態や車両の走行状態に基づいて、燃料形態の切替制御やパージガスの流量制御、均質燃焼時における空燃比フィードバック制御といった各種制御が電子制御装置４０によって実行される。また、電子制御装置４０は、こうした各種制御を実行するためのプログラムや演算用マップ、制御の実行に際して算出される各種データ等を記憶するメモリ４１を備えている。
【００７８】
次に、本実施形態の燃焼制御装置により実行される燃焼形態の切替制御について説明する。
この燃焼形態の切替制御では、蒸発燃料処理機構３０によって吸気系にパージされているパージガスの流量を監視し、その流量が燃料供給系に発生している蒸発燃料を処理するのに十分ではないと判断されるときに、成層燃焼を禁止して燃焼形態を強制的に均質燃焼に切り替えるようにしている。
【００７９】
そして、このように成層燃焼を禁止した後は、パージガスの燃料濃度に基づいてキャニスタ３１の燃料吸着量を推定し、この燃料吸着量が所定量以下にまで減少したと推定できるときに、再び成層燃焼の実行を許可するようにしている。
【００８０】
以下、この燃焼形態の切替制御の詳細について図２〜図７を併せ参照して説明する。
図２は、上記のように成層燃焼を禁止する際の処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示される一連の処理は、電子制御装置４０により所定時間毎の割込処理として実行される。
【００８１】
この処理に際しては、まず、禁止フラグＸＰＧＳＪが「ＯＦＦ」に設定されているか否かが判断される（ステップ１０５）。
この禁止フラグＸＰＧＳＪは、蒸発燃料処理機構３０の処理能力が要求処理能力を下回っているために、成層燃焼が禁止されて燃焼形態が強制的に均質燃焼に切り替えられているときに「ＯＮ」に設定され、この均質燃焼の実行によりキャニスタ３１の燃料吸着量が所定量以下にまで減少したと推定されるときに「ＯＦＦ」に設定されるフラグである。尚、この禁止フラグＸＰＧＳＪの内容は、電子制御装置４０のメモリ４１に記憶されており、エンジン１０の運転が停止された後も、その記憶内容は保持されている。
【００８２】
ここで、禁止フラグＸＰＧＳＪが「ＯＮ」に設定されていると判断された場合には（ステップ１０５：ＮＯ）、一連の処理は一旦終了される。
一方、禁止フラグＸＰＧＳＪが「ＯＦＦ」に設定されていると判断された場合には（ステップ１０５：ＹＥＳ）、次式［１］に従ってパージガス流量の積算値（流量積算値）ＳＰ（０）が算出される（ステップ１１０）。
【００８３】
ＳＰ（０）←［現在のＳＰ（０）］＋［パージガス流量ＰＱ］・・・［１］
この流量積算値ＳＰ（０）は、現在の蒸発燃料処理機構３０における蒸発燃料の処理能力を評価するものである。この流量積算値ＳＰ（０）が大きくなるほど、より多くの燃料をキャニスタ３１から吸気系にパージすることができるようになる。
【００８４】
また、上式［１］において、パージガス流量ＰＱは、吸気圧及びキャニスタ３１の内圧に相当する大気圧、並びにパージ制御弁３５の開度指令値ＤＰＧＲに基づいて算出される。
【００８５】
ここで、上記吸気圧は吸気圧センサ５１の検出信号に基いて求められ、大気圧はこの吸気圧をスロットル弁１７の開度及び機関回転速度等に基づき補正することにより求められる。また、パージ制御弁３５の開度指令値ＤＰＧＲは、この処理ルーチンとは別の処理を通じて設定されている。開度指令値ＤＰＧＲは、仮にパージガスの燃料濃度が極めて高くなり、或いはそのパージガスの流量が極めて多くなった場合においても、同パージガスの導入に伴なう燃焼の悪化が発生しないようにアクセル開度や機関回転速度といった機関運転状態に基づいて設定されている。
【００８６】
また、これら吸気圧、大気圧、及び開度指令値ＤＰＧＲとパージガス流量ＰＱとの関係は予め実験に基づいて求められ、電子制御装置４０のメモリ４１に関数マップとして記憶されており、パージガス流量ＰＱの算出に際しては、この関数マップが参照される。因みに、このパージガス流量ＰＱは、吸気圧と大気圧との差圧が大きくなるほど、また、開度指令値ＤＰＧＲが大きくなるほど、大きい値として算出される。
【００８７】
次に、以下の式［２］に従って機関負荷の積算値（負荷積算値）ＳＬが算出される（ステップ１１５）。
ＳＬ←［現在のＳＬ］＋［負荷相当値Ｌ］・・・［２］
この負荷積算値ＳＬは、成層燃焼が許可されている期間に燃料供給系に発生したと推定される蒸発燃料の量を評価するためのものである。即ち、この負荷積算値ＳＬが大きくなるほど、燃料供給系において多量の蒸発燃料が発生していると推定することができる。このようにして負荷積算値ＳＬに基づいて蒸発燃料の発生量を推定することが可能なのは、以下の理由による。
【００８８】
即ち、機関負荷が増大するほど、燃料噴射量が増大して燃焼室１１において発生する燃焼熱の総量も増大するようになる。このため、燃料供給系内の燃料がこの燃焼熱や、それに伴って増大する排気熱により熱せられて温度上昇するようになる。特に、本実施形態における燃料供給系では、エンジン１０の近傍に設けられた高圧ポンプ２４から燃料リターン通路２６を通じて一部の燃料が燃料タンク２１に戻されるため、同タンク２１内の燃料の温度上昇が一層大きなものとなる。
【００８９】
そして、このように燃料供給系の燃料温度が上昇する結果、燃料の蒸発が促進され、蒸発燃料の発生量が増大するようになるため、上記負荷積算値ＳＬに基いて蒸発燃料の発生量を推定することができるようになる。
【００９０】
また、上式［２］において、負荷相当値Ｌは、アクセル開度及び車両速度に基いて設定されており、アクセル開度が大きくなるほど、また車両速度が高くなるほど、大きな値に設定される。従って、負荷積算値ＳＬは、アクセル開度が大きくなるほど或いは車両速度が高くなるほど、より大きな変化速度をもって増大するようになる。尚、この負荷積算値ＳＬの内容は、電子制御装置４０のメモリ４１に記憶されており、エンジン１０の運転が停止された後も、その記憶内容は保持されている。
【００９１】
次に、外気温度及び大気圧に基いて第１の判定値ＮＰが設定される（ステップ１２０）。この第１の判定値ＮＰは、先の流量積算値ＳＰ（０）、即ち蒸発燃料処理機構３０の処理能力が、蒸発燃料の発生状況に見合った大きさの処理能力であるか否かを判定するためのものである。
【００９２】
図３は、この第１の判定値ＮＰと外気温度及び大気圧との関係を示す関数マップである。同図に示されるように、この第１の判定値ＮＰは、外気温度が高くなるほど、また、大気圧が低くなるほど、大きな値に設定される。これは、外気温度が高くなるほど、燃料供給系内の燃料の温度が高くなって、その蒸発が促進され、また、大気圧が低くなるほど、燃料が低圧下におかれることで蒸発し易くなる結果、蒸発燃料の発生量が多くなり、蒸発燃料処理機構３０においてより高い処理能力が要求されるようになるからである。尚、こうした第１の判定値ＮＰと外気温度及び大気圧との関係は予め実験等を通じて求められ、関数データとして電子制御装置４０のメモリ４１に記憶されている。
【００９３】
次に、負荷積算値ＳＬ及び大気圧に基いて第２の判定値ＮＬが設定される（ステップ１２５）。この第２の判定値ＮＬは、第１の判定値ＮＰと同様、蒸発燃料処理機構３０の処理能力が、蒸発燃料の発生状況に見合った大きさの処理能力であるか否かを判定するためのものである。
【００９４】
図４は、この第２の判定値ＮＬと負荷積算値ＳＬ及び大気圧との関係を示す関数マップである。同図に示されるように、この第２の判定値ＮＬは、負荷積算値ＳＬが大きくなるほど、また、大気圧が低くなるほど、大きな値に設定される。これは、前述したように、負荷積算値ＳＬが大きくなるほど、また、大気圧が低くなるほど、蒸発燃料の発生量が多くなり、より高い処理能力が蒸発燃料処理機構３０において要求されるようになるからである。尚、こうした第２の判定値ＮＬと負荷積算値ＳＬ及び大気圧との関係も同様に、予め実験等を通じて求められ、関数データとして電子制御装置４０のメモリ４１に記憶されている。
【００９５】
また、このように蒸発燃料処理機構３０の処理能力が、蒸発燃料の発生状況に見合った大きさの処理能力であるか否かを判定するための判定値として、上記第１の判定値ＮＰ及び第２の判定値ＮＬといった二つの異なる判定値を設定するようにしているのは以下の理由による。
【００９６】
即ち、エンジン１０が比較的高い負荷状態で運転されている場合には、第２の判定値ＮＬが相対的に大きく設定されるようになる。従って、仮にパージガスの流量が十分に確保されていなければ、蒸発燃料処理機構３０における処理能力が要求処理能力に達していないものと判断されるようになる。
【００９７】
但し、その一方で、例えば、外気温度が高いときに車両が停車状態となり、エンジン１０が長期間、アイドル運転されたような場合には、上記第２の判定値ＮＬは相対的に小さく設定されるようになる。ところが、こうした車両停車時においては、燃焼熱による燃料温度の上昇は抑えられるものの、走行風が無くなるため、路面からの熱によって燃料温度は比較的大きく上昇するようになる。
【００９８】
従って、上記第２の判定値ＮＬのみに基づいて、蒸発燃料処理機構３０が要求に見合うだけの処理能力を有しているか否かを判断するようにすると、上記のような場合に誤判断してしまうおそれがある。このため、第２の判定値ＮＬの他、外気温度によってその大きさが変化する第１の判定値ＮＰも上記判断の際に用いるようにしている。
【００９９】
こうして第１の判定値ＮＰ及び第２の判定値ＮＬがそれぞれ設定された後、蒸発燃料処理機構３０の処理能力を判定するタイミングであるか否かが判断される（ステップ１３０）。ここで蒸発燃料処理機構３０の処理能力を判定するタイミングではないと判断された場合には（ステップ１３０：ＮＯ）、一連の処理が一旦終了される。
【０１００】
一方、その処理能力を判定するタイミングであると判断されると（ステップ１３０：ＹＥＳ）、次式［３］に従って、現在の流量積算値ＳＰ（０）に対して前回の流量積算値ＳＰ（１）と前々回の流量積算値ＳＰ（２）とがそれぞれ加算され、その加算値ΣＳＰが、実際に上記第１の判定値ＮＰと比較される流量積算値として設定される（ステップ１３５）。
【０１０１】
ΣＳＰ←ＳＰ（０）＋ＳＰ（１）＋ＳＰ（２）・・・［３］
図５は、現在の流量積算値ＳＰ（０）と、過去の２つの流量積算値ＳＰ（１），ＳＰ（２）との関係を示すタイミングチャートである。
【０１０２】
同図に示されるように、蒸発燃料処理機構３０の処理能力を判定するタイミングが、例えば所定期間ａ毎に到来するとした場合、現在の流量積算値ＳＰ（０）は、現在の判定タイミングｔ３と前回の判定タイミングｔ２との間の所定期間ａにおける積算値となる。一方、前回の流量積算値ＳＰ（１）は、前回の判定タイミングｔ２から所定期間ａだけ遡った判定タイミングｔ１までの所定期間ａにおける積算値となり、前々回の流量積算値ＳＰ（２）は、この前々回の判定タイミングｔ１から更に所定期間ａだけ遡った判定タイミングｔ０までの所定期間ａにおける積算値となる。
【０１０３】
因みに、本実施形態において、この所定期間ａは「５分」に設定されている。従って、第１の判定値ＮＰと比較される流量積算値ΣＳＰは、「１５分」におけるパージガス流量の積算値となる。また、第２の判定値ＮＬと比較されるパージガス流量の積算値としては、現在の流量積算値ＳＰ（０）が用いられる。
【０１０４】
尚、このように第１の判定値ＮＰと比較されるパージガス流量の積算値（ΣＳＰ）を、第２の判定値ＮＬと比較されるパージガス流量の積算値（ＳＰ（０））よりも長い積算期間における積算値とするようにしたのは以下の理由による。
【０１０５】
即ち、第１の判定値ＮＰは、外気温度及び大気圧がともに時間的に大きく変化することはなく、それらの変化が緩やかであるため、同判定値ＮＰもそれに合わせて緩やかに変化するようになる。一方、負荷積算値ＳＬがエンジン１０の負荷状態に応じて大きく変化することがあるため、第２の判定値ＮＬもそれに合わせて急速に変化することがある。このため、こうした各判定値ＮＰ，ＮＬの変化特性に合わせて、各判定値ＮＰ，ＮＬと比較されるパージガス流量の積算値（ΣＳＰ，ＳＰ（０））の積算期間を変更するようにしている。
【０１０６】
従って、第１の判定値ＮＰと比較される流量積算値（ΣＳＰ）は、パージガス流量の短時間における変化を反映しないものとなり、長期間でみた同流量の変化傾向のみを反映するものとなる。一方、第２の判定値ＮＬと比較される流量積算値（ＳＰ（０））は、エンジン１０の運転状態の変化に応じてパージガス流量が短時間の間に変化した場合でも、その変化を反映するものとなる。
【０１０７】
次に、以下の２つの条件式［４］，［５］の少なくとも一方が成立しているか否かが判断される（ステップ１４０）。即ちここでは、蒸発燃料処理機構３０の実際の処理能力が要求処理能力を下回っているか否かが判定される。
【０１０８】
ΣＳＰ＜ＮＰ・・・［４］
ＳＰ（０）＜ＮＬ・・・［５］
蒸発燃料処理機構３０の処理能力が要求処理能力を下回っていると判定された場合には（ステップ１４０：ＹＥＳ）、次に禁止フラグＸＰＧＳＪが「ＯＦＦ」に切り替えられてから所定期間（例えば「２０分」）が経過したか否か、換言すれば、成層燃焼の禁止が解除されたときから所定期間が経過したか否かが判断される（ステップ１４５）。
【０１０９】
ここで、所定期間が経過していないと判断される場合には（ステップ１４５：ＮＯ）、均質燃焼が行われなくなってからの時間が短く、キャニスタ３１の燃料吸着量は僅かであると判定することができる。即ち、この場合には、仮に蒸発燃料処理機構３０の処理能力が要求処理能力を下回っていると判断される場合（ステップ１４０：ＹＥＳ）であっても、キャニスタ３１の燃料吸着量が僅かであるため、成層燃焼を禁止して均質燃焼を強制的に実行する必要性は無いことになる。
【０１１０】
一方、成層燃焼の禁止が解除されたときから所定期間が経過していると判断された場合には（ステップ１４５：ＹＥＳ）、成層燃焼の実行に伴ってキャニスタ３１の燃料吸着量が増大しているおそれがあるため、成層燃焼を禁止すべく禁止フラグＸＰＧＳＪが「ＯＮ」に設定された後（ステップ１５０）、更に負荷積算値ＳＬが「０」にリセットされる（ステップ１５５）。
【０１１１】
このように負荷積算値ＳＬがリセットされた後、或いは先の各判断処理（ステップ１４０，１４５）において、蒸発燃料処理機構３０が要求に見合う処理能力を有していると判断された場合（ステップ１４０：ＮＯ）や、成層燃焼の禁止が解除されたときから所定期間が経過していないと判断された場合（ステップ１４５：ＮＯ）にはいずれも、次周期での処理に備え、前回の流量積算値ＳＰ（１）が前々回の流量積算値ＳＰ（２）と、現在の流量積算値ＳＰ（０）が前回の流量積算値ＳＰ（１）として設定されるとともに、現在の流量積算値ＳＰ（０）が「０」にリセットされる（ステップ１６０）。その後、一連の処理が一旦終了される。
【０１１２】
次に、上記禁止フラグＸＰＧＳＪに基づいて燃焼形態を均質燃焼に設定する際の処理手順、並びに同禁止フラグＸＰＧＳＪを「ＯＦＦ」に設定して成層燃焼の実行を再び許可する際の処理手順について、図６及び図７に示すフローチャートを参照して説明する。このフローチャートに示される一連の処理は、電子制御装置４０により所定時間毎の割込処理として実行される。
【０１１３】
この処理に際しては、まず、禁止フラグＸＰＧＳＪが「ＯＮ」に設定されているか否かが判断される（ステップ２１０）。ここで禁止フラグＸＰＧＳＪが「ＯＦＦ」に設定されていると判断された場合には（ステップ２１０：ＮＯ）、蒸発燃料処理機構３０の処理能力が蒸発燃料の発生量に見合う大きさに確保されており、成層燃焼を禁止する必要がないため、エンジン１０の燃焼形態はその運転状態に基づいて設定された後（ステップ２９０）、一連の処理は一旦終了される。
【０１１４】
一方、禁止フラグＸＰＧＳＪが「ＯＮ」に設定されている場合には（ステップ２１０：ＹＥＳ）、蒸発燃料処理機構３０の処理能力が要求処理能力を下回っているため、成層燃焼が禁止され、燃焼形態は強制的に均質燃焼に切り替えられる（ステップ２１５）。
【０１１５】
そして次に、パージ制御弁３５を全閉状態としたときの空燃比学習値ＫＧの更新が空燃比フィードバック制御を通じて行われる（ステップ２２０）。ここで、周知のように、空燃比フィードバック制御は、空燃比（実空燃比）を理論空燃比に一致させるべく、燃料噴射量（燃料噴射時間）を空燃比センサ５２の検出信号に基づいて増減する制御である。また、空燃比学習値ＫＧは、例えばインジェクタ１２における燃料噴射特性の固体差や経時変化等に起因した空燃比の理論空燃比からのずれを補償するためのものである。
【０１１６】
空燃比フィードバック制御が開始されると、燃料噴射量（燃料噴射時間）ＴＡＵは、例えば以下の式［６］に従って算出されるようになる。
ＴＡＵ←Ｋ１・ＴＰ・（ＦＡＦ＋ＫＧ）＋Ｋ２・・・［６］
ここで、「Ｋ１」，「Ｋ２」は各種補正係数、「ＴＰ」は吸気圧及び機関回転速度等に基づいて算出される基本燃料噴射量、「ＦＡＦ」は空燃比フィードバック係数である。例えば、この空燃比フィードバック係数ＦＡＦは、空燃比が理論空燃比よりもリーン側にずれている場合には、そのずれ量に応じて「１．０」より大きい値に変更され、逆に、空燃比が理論空燃比よりもリッチ側にずれている場合には、そのずれ量に応じて「１．０」より小さい値に変更される。
【０１１７】
また、空燃比学習値ＫＧは、この空燃比フィードバック係数ＦＡＦの平均値ＦＡＦＡＶＥが「１．０」から定常的にずれている場合に、そのずれを打ち消す値として学習される。例えば、空燃比フィードバック係数ＦＡＦの平均値ＦＡＦＡＶＥが「１．０５」となっている場合には、空燃比学習値ＫＧが「０．０５」として学習される。このように空燃比学習値ＫＧが学習されことにより、空燃比フィードバック係数ＦＡＦの平均値ＦＡＦＡＶＥは、「１．０」に近づくように変化する。
【０１１８】
そして次に、空燃比学習値ＫＧの更新が完了したか否か、換言すれば空燃比フィードバック係数ＦＡＦの平均値ＦＡＦＡＶＥが、「１．０」近傍に収束したか否かが判断される（ステップ２２５）。ここで空燃比学習値ＫＧの更新が未だ完了していないと判断された場合（ステップ２２５：ＮＯ）、一連の処理は一旦終了される。
【０１１９】
一方、空燃比学習値ＫＧの更新が既に完了している判断された場合（ステップ２２５：ＹＥＳ）、次にパージ制御弁３５が開かれてパージが開始されるようになる（ステップ２３０）。即ち、本実施形態においては、禁止フラグＸＰＧＳＪが「ＯＮ」に設定されて燃焼形態が均質燃焼に切り替えられた場合でも、空燃比学習値ＫＧの更新が完了するまでは、パージ制御弁３５が全閉状態に保持され、パージの実行は停止されている。
【０１２０】
因みに、ここでのパージ制御弁３５の開度は、先に説明した禁止フラグＸＰＧＳＪが「ＯＦＦ」に設定されている場合とは異なり、以下のような手順に従って設定されている。即ち、まず、現在の吸入空気量（吸気圧及び機関回転速度等に基づき求められる）及び機関回転速度といったエンジン１０の運転状態に基づいて要求パージ率ＰＧＲが設定される。
【０１２１】
この要求パージ率ＰＧＲは、燃焼室１１に供給される吸入空気のうち、パージ通路３３を通じてサージタンク１６に導入されるパージガスの割合を示すものである。また、この要求パージ率ＰＧＲは、パージが開始されたときから所定時間ＴＰＧＳＴが経過するまでの間は、大量のパージガスが急に導入されることによって空燃比が理論空燃比から大幅にずれることがないように、時間の経過とともに増大する所定の上限値以下となるように制限されている。従って、パージが開始されると、要求パージ率ＰＧＲは、上記所定時間ＴＰＧＳＴの間において、エンジン１０の運転状態に基づく値にまで徐々に増大するようになる。
【０１２２】
次に、現在の吸入空気量及び機関回転速度のもとで、パージ制御弁３５を全開にした場合の全開時パージ率ＰＧＲＯが算出される。この全開時パージ率ＰＧＲＯと吸入空気量及び機関回転速度との関係は予め実験を通じて求められ、電子制御装置４０のメモリ４１に記憶されている。そして、上記のように、要求パージ率ＰＧＲ及び全開時パージ率ＰＧＲＯが算出された後、次式［７］に従ってパージ制御弁３５の開度指令値ＤＰＧＲが設定される。
【０１２３】
ＤＰＧＲ←ｋ１・ＰＧＲ／ＰＧＲＯ＋ｋ２・・・［７］
（ｋ１，ｋ２：補正係数）
そして、この開度指令値ＤＰＧＲに基づいてパージ制御弁３５の開度が制御されることでパージが行われるようになる。
【０１２４】
先のステップ２３０においてパージが開始されると、次にパージガスの濃度学習値ＦＧＰＧが読み込まれる（ステップ２３５）。この濃度学習値ＦＧＰＧは、パージガス濃度を反映するものであり、空燃比フィードバック制御において、空燃比のずれ傾向に応じて更新されている。この濃度学習値ＦＧＰＧの更新は、例えば以下の式［８］に基づいて行われている。
【０１２５】
ＦＧＰＧ←［現在のＦＧＰＧ］＋（１−ＦＡＦＡＶＥ）／ＰＧＲ・・・［８］
また、このようにして学習される濃度学習値ＦＧＰＧは、以下の式［９］に示すように、パージ実行中においては上記燃料噴射量ＴＡＵの算出に反映されるようになる。
【０１２６】
ＴＡＵ←
Ｋ１・ＴＰ・（ＦＡＦ＋ＫＧ−ＦＧＰＧ×ＰＧＲ）＋Ｋ２・・・［９］
従って、パージの実行によって、空燃比が理論空燃比よりもリッチ側にずれる傾向があり、空燃比フィードバック係数ＦＡＦの平均値ＦＡＦＡＶＥが定常的に「１．０」よりも小さくなる場合には、濃度の濃いパージガスが吸気系に導入されているものとして、濃度学習値ＦＧＰＧがより大きい値に更新される（式［８］参照）。その結果、燃料噴射量ＴＡＵが減量されるようになり（式［９］参照）、その減量に伴って空燃比フィードバック係数ＦＡＦの平均値ＦＡＦＡＶＥが「１．０」に近づくようになる。
【０１２７】
一方、空燃比が理論空燃比よりもリーン側にずれる傾向があり、空燃比フィードバック係数ＦＡＦの平均値ＦＡＦＡＶＥが定常的に「１．０」よりも大きくなる場合には、濃度の薄いパージガスが吸気系に導入されているものとして、濃度学習値ＦＧＰＧがより小さい値に更新される（式［８］参照）。その結果、燃料噴射量ＴＡＵが増量されるようになり（式［９］参照）、その増量に伴って空燃比フィードバック係数ＦＡＦの平均値ＦＡＦＡＶＥが「１．０」に近づくようになる。
【０１２８】
また、このように空燃比フィードバック係数ＦＡＦの平均値ＦＡＦＡＶＥが「１．０」に近づくほど、濃度学習値ＦＧＰＧがパージガス濃度を的確に反映しており（即ちその学習が進んでおり）、同学習値ＦＧＰＧのパージガス濃度相当値としての信頼性も高いものになっているとみなすことができる。
【０１２９】
このようにして更新される濃度学習値ＦＧＰＧが読み込まれた後、この濃度学習値ＦＧＰＧと、これまでに読み込まれた濃度学習値ＦＧＰＧの最大値ＦＧＰＧＭＡＸとが比較される（ステップ２４０）。そして、この濃度学習値ＦＧＰＧが上記最大値ＦＧＰＧＭＡＸより大きい場合には（ステップ２４０：ＹＥＳ）、今回読み込まれた濃度学習値ＦＧＰＧが新たな最大値ＦＧＰＧＭＡＸとして更新される（ステップ２４５）。一方、濃度学習値ＦＧＰＧが上記最大値ＦＧＰＧＭＡＸ以下である場合には（ステップ２４０：ＮＯ）、こうした最大値ＦＧＰＧＭＡＸの更新は行われない。
【０１３０】
次に、濃度学習値ＦＧＰＧの最大値ＦＧＰＧＭＡＸに基づいて、パージガスの要求流量積算値ＳＰＦＤが設定される（ステップ２５０）。この要求流量積算値ＳＰＦＤは、パージの実行によりキャニスタ３１の燃料吸着量を所定量以下にまで減少させるのに必要であると推定されるパージガス流量の総量である。従って、濃度学習値ＦＧＰＧの最大値ＦＧＰＧＭＡＸが大きいときほど、要求流量積算値ＳＰＦＤは大きな値に設定される。この要求流量積算値ＳＰＦＤと濃度学習値ＦＧＰＧの最大値ＦＧＰＧＭＡＸとの関係は予め実験により求められ、電子制御装置４０のメモリ４１に記憶されている。
【０１３１】
次に、パージガス流量の実際の積算値（実流量積算値）ＳＰＦＡが次式［１０］に基づいて算出される（ステップ２５５）。この実流量積算値ＳＰＦＡは、成層燃焼が禁止されてパージが開始されたときからのパージガス流量の積算値である。
【０１３２】
ＳＰＦＡ←［現在のＳＰＦＡ］＋［パージガス流量ＰＱ］・・・［１０］
上式［１０］において、パージガス流量ＰＱは、上記要求パージ率ＰＧＲに現在の吸入空気量を乗算して算出される。
【０１３３】
次に、パージが開始されたときから、要求パージ率ＰＧＲの制限が行われる上記所定時間ＴＰＧＳＴが経過したか否かが判断される（図７：ステップ２６０）。ここで所定時間ＴＰＧＳＴが経過していないと判断された場合には（ステップ２６０：ＮＯ）、要求パージ率ＰＧＲが運転状態に応じた値になるまで、一連の処理は一旦終了される。
【０１３４】
一方、所定時間ＴＰＧＳＴが経過していると判断された場合には（ステップ２６０：ＹＥＳ）、次に濃度学習値ＦＧＰＧが所定の判定値ＪＦＧＰＧ未満であるか否かが判定される（ステップ２６５）。この判定値ＪＦＧＰＧは、キャニスタ３１の燃料吸着量がその限界量よりも極めて少ない所定量以下にまで減少したか否かを、パージガスの燃料濃度、即ち濃度学習値ＦＧＰＧに基づいて判定するためのものである。
【０１３５】
ここで濃度学習値ＦＧＰＧが上記判定値ＪＦＧＰＧ未満であると判断された場合（ステップ２６５：ＹＥＳ）、次に実流量積算値ＳＰＦＡが要求流量積算値ＳＰＦＤを上回っているか否かが判断される（ステップ２７０）。そして、実流量積算値ＳＰＦＡが要求流量積算値ＳＰＦＤを上回っていると判断される場合には（ステップ２７０：ＹＥＳ）、更に空燃比フィードバック係数ＦＡＦの平均値ＦＡＦＡＶＥが「１．０」近傍で安定しているか否か、換言すれば、濃度学習値ＦＧＰＧの信頼性が高いか否かが判定される（ステップ２７５）。例えば、ここでは、空燃比フィードバック係数ＦＡＦの平均値ＦＡＦＡＶＥが、「０．９５＜ＦＡＦＡＶＥ＜１．０５」の範囲にある場合に、同平均値ＦＡＦＡＶＥが「１．０」近傍で安定していると判定される。
【０１３６】
そして、空燃比フィードバック係数ＦＡＦの平均値ＦＡＦＡＶＥが「１．０」近傍で安定していると判定された場合には（ステップ２７５：ＹＥＳ）、濃度学習値ＦＧＰＧに基づき推定されるキャニスタ３１の燃料吸着量がパージの実行によって確実に所定量以下にまで減少していると推定でき、しかもその推定に用いられた濃度学習値ＦＧＰＧの精度も高いと判断できるため、禁止フラグＸＰＧＳＪが「ＯＦＦ」に切り替えられ（ステップ２８０）、一連の処理は一旦終了される。
【０１３７】
一方、先の各判断において、濃度学習値ＦＧＰＧが判定値ＪＦＧＰＧ以上であると判断された場合（ステップ２６５：ＮＯ）、実流量積算値ＳＰＦＡが要求流量積算値ＳＰＦＤ以下であると判断された場合（ステップ２７０：ＮＯ）、或いは空燃比フィードバック係数ＦＡＦの平均値ＦＡＦＡＶＥが「１．０」近傍で安定していると判定できない場合（ステップ２７５：ＮＯ）には、キャニスタ３１の燃料吸着量が所定量以下にまで減少していると推定できない、或いは濃度学習値ＦＧＰＧの学習精度が低く、従って燃料吸着量にかかる推定結果の精度も低いと判断できるため、一連の処理は一旦終了される。
【０１３８】
以上説明した態様をもって燃焼形態を制御する本実施形態の燃焼制御装置によれば、以下に記載するような作用効果を奏することができるようになる。
（１）蒸発燃料処理機構３０の実際の処理能力に相当するパージガスの流量積算値ΣＳＰ，ＳＰ（０）と、蒸発燃料の発生量に応じた要求処理能力に相当する各判定値ＮＰ，ＮＬとを比較し、これら流量積算値が各判定値を下回っているのを条件に、成層燃焼を禁止し、燃焼形態を均質燃焼に切り替えるようにしているため、成層燃焼の実行される機会が不必要に制限されてしまうことがない。従って、成層燃焼の実行される機会を極力確保することができ、燃費の悪化を抑制することができるようになる。
【０１３９】
（２）また、このように蒸発燃料処理機構３０の実際の処理能力を、パージガスの流量積算値ΣＳＰ，ＳＰ（０）によって評価するようにしているため、例えばパージガスの流量そのものに基づいて上記処理能力を評価するようにした場合と異なり、エンジン１０の運転状態に応じてパージガスの流量が一時的に変動したようなときでも、その一時的な変動に応じて燃焼形態が頻繁に切り替えられてしまうことがなく、燃焼形態の切り替えが過度に行われるのを回避することができるようになる。即ち、蒸発燃料処理機構３０の処理能力をより適切なかたちで推定することができ、上記（１）に記載した作用効果をより確実に奏することができるようになる。
【０１４０】
（３）更に、上記各判定値ＮＰ，ＮＬを大気圧の他、それぞれ外気温度や負荷積算値ＳＬに基づいて設定するようにしたため、こうした外気温度や負荷積算値ＳＬに応じて変化する蒸発燃料の発生量に応じて適切に上記判定値を設定することができるようになる。
【０１４１】
（４）第１の判定値ＮＰと比較されるパージガスの流量積算値ΣＳＰを、第２の判定値ＮＬと比較されるパージガスの流量積算値ＳＰ（０）よりも長い積算期間における積算値としているため、これら各流量積算値ΣＳＰ，ＳＰ（０）が各判定値ＮＰ，ＮＬの変化特性に応じて適切に設定されることとなる。従って、各流量積算値ΣＳＰ，ＳＰ（０）と各判定値ＮＰ，ＮＬとの比較を精度良く行うことができ、その比較結果の信頼性をより高めることができるようになる。
【０１４２】
（５）更に、パージガスの流量積算値ＳＰ（０）を、吸気圧、大気圧、並びにパージ制御弁３５の開度指令値ＤＰＧＲに基づいて算出するようにしているため、仮に上記ＥＧＲ機構により大量の排気が吸気通路１４内に再循環されている場合であっても、これを正確に算出することができるようになる。
【０１４３】
（６）成層燃焼を禁止して燃焼形態を均質燃焼に切り替えた後は、キャニスタ３１の燃料吸着量を推定し、同吸着量が所定量以下にまで減少したと推定されるときには、再び成層燃焼の実行を許可するようにしているため、成層燃焼を禁止して燃焼形態を均質燃焼に設定する期間をキャニスタ３１の燃料吸着量に応じて適切に設定することができるようになる。従って、キャニスタ３１における燃料吸着量を確実に減少させて、同キャニスタ３１から大気への蒸発燃料の放出を抑制することができるようになる。
【０１４４】
（７）また、こうしたキャニスタ３１の燃料吸着量を、空燃比フィードバック制御を通じて求められる濃度学習値ＦＧＰＧに基づいて推定するようにしているため、新たなセンサを別途設けることなく、キャニスタ３１の燃料吸着量を推定することができるようになる。
【０１４５】
（８）また、パージを一時的に停止した状態で空燃比学習値ＫＧの更新を完了させ、実空燃比と理論空燃比との間のずれを補償した後にパージを開始して上記濃度学習値ＦＧＰＧを学習するようにしている。従って、この濃度学習値ＦＧＰＧをパージガスの燃料濃度相当値として、より正確に求めることができるようになり、上記燃料吸着量の推定結果の精度を高めることができるようになる。
【０１４６】
（９）キャニスタ３１の燃料吸着量が所定量以下にまで減少していると推定できる場合であっても、空燃比フィードバック係数ＦＡＦの平均値ＦＡＦＡＶＥが「１．０」近傍で安定しておらず、パージガス濃度相当値としての濃度学習値ＦＧＰＧの信頼性が保証できない場合には、成層燃焼の実行を許可しないようにしている。従って、濃度学習値ＦＧＰＧがパージガスの燃料濃度を正確に反映していないにもかかわらず、同学習値ＦＧＰＧに基づいてキャニスタ３１の燃料吸着量が推定され、その推定結果に基づいて成層燃焼が許可されてしまうのを回避することができるようになる。
【０１４７】
（１０）また、成層燃焼の実行が許可されてから所定期間が経過していない場合には、キャニスタ３１の燃料吸着能力が十分に確保されているものとして、パージガスの流量積算値ΣＳＰ，ＳＰ（０）が各判定値ＮＰ，ＮＬを下回っている場合であっても、成層燃焼から均質燃焼への燃焼形態の切り替えを禁止するようにしている。従って、燃焼形態が不必要に均質燃焼に切り替えられてしまうのを抑制することができ、燃費の悪化を更に確実に抑制することができるようになる。
【０１４８】
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態について上記第１の実施形態との相違点を中心に説明する。
【０１４９】
上記第１の実施形態においては、第１の判定値ＮＰと比較されるパージガスの流量積算値ΣＳＰは、少なくともエンジン１０の始動後から所定期間（「１５分」）が経過した後でなければ意味のある値として算出されないため、図２に示すステップ１３０において判定タイミングである旨判断されことはなく、従って成層燃焼が禁止されて燃焼形態が均質燃焼に切り替えられることもない。
【０１５０】
しかしながら、このように始動時から所定期間が経過するまでは、均質燃焼への切り替えが行われないとすると、例えば、機関停止中に多量の蒸発燃料が燃料供給系に発生した結果、キャニスタ３１の燃料吸着量が極めて多くなった状態でエンジン１０を始動させるような場合には、その始動後間もなくキャニスタ３１の燃料吸着量が限界にまで達してしまい、蒸発燃料を十分に吸着させることができなくなるおそれがある。
【０１５１】
そこで、本実施形態の燃焼制御装置では、キャニスタ３１の燃料吸着量が多い状態となる特定の始動時であると判断される場合に、上記禁止フラグＸＰＧＳＪを「ＯＮ」に設定し、機関始動後の燃焼形態を均質燃焼に固定するようにしている。
【０１５２】
以下、こうした本実施形態の燃焼制御装置による燃焼制御の詳細について説明する。
図８は、エンジン１０の始動時において、燃焼形態を均質燃焼に固定するか否かを判断する際の処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示される一連の処理は、電子制御装置４０により所定時間毎の割込処理として実行される。
【０１５３】
この処理に際しては、まず、エンジン１０の始動時であるか否か（クランキングが行われているか否か）が判断される（ステップ３１０）。ここで、機関始動時ではないと判断されると（ステップ３１０：ＮＯ）、一連の処理は一旦終了される。
【０１５４】
一方、始動時であると判断されると（ステップ３１０：ＹＥＳ）、次に今回の始動時が、キャニスタ３１の燃料吸着量が多い状態での特定の始動時に該当するか否かが判断される（ステップ３２０）。即ち、ここでは、以下の（ａ）〜（ｄ）の少なくとも１つに該当する場合に、上記特定の始動時であると判断される。
【０１５５】
（ａ）高負荷高回転での運転後にエンジン１０の運転が停止され再び始動された場合
この場合には、高負荷高回転での運転により燃料温度が上昇した後に、エンジン１０が停止されるため、その停止期間における蒸発燃料の時間当りの発生量が多く、従って始動時におけるキャニスタ３１の燃料吸着量も多くなる。
【０１５６】
また、この判断は、始動時においてメモリ４１に記憶されている負荷積算値ＳＬの値、即ちエンジン１０の運転を停止したときの負荷積算値ＳＬの値に基づいて行われ、同負荷積算値ＳＬが所定値以上である場合に、この（ａ）の始動時に該当すると判断される。
【０１５７】
（ｂ）エンジン１０が低温状態になく、同エンジン１０の運転が停止されたときから長期間経過した後に始動された場合
この場合には、エンジン１０が低温状態になく、しかもその運転が停止されてから長期間が経過しているため、その停止期間において発生する蒸発燃料の総量が多く、従って始動時におけるキャニスタ３１の燃料吸着量も多くなる。
【０１５８】
また、この判断は、始動時の冷却水温度に基づいて行われ、同冷却水温度が所定範囲内（ここでは「０〜４０℃」の範囲内）にある場合に、この（ｂ）の始動時に該当すると判断される。これは、始動時の冷却水温度が４０℃以上である場合には、エンジン１０の運転を停止したときからの経過時間が短いと判断でき、また、始動時の冷却水温度が０℃以下である場合には、エンジン１０の運転が停止されてから長期間が経過しているものの、冷却水温度が極めて低いために蒸発燃料の発生が促進されておらず、従ってキャニスタ３１の燃料吸着量も少ないと推定できるからである。
【０１５９】
（ｃ）成層燃焼を禁止して燃焼形態を強制的に均質燃焼に設定しているときに、エンジン１０の運転が停止され再び始動された場合
この場合には、パージの実行により、キャニスタ３１の燃料吸着量が所定量以下にまで減少して禁止フラグＸＰＧＳＪが「ＯＦＦ」に設定される前にエンジン１０の運転が停止されたため、始動時においてもキャニスタ３１の燃料吸着量は未だ多いままの状態となっている。
【０１６０】
また、この判断は、始動時においてメモリ４１に記憶されている禁止フラグＸＰＧＳＪに基づいて行われ、同フラグＸＰＧＳＪが「ＯＮ」である場合に、この（ｃ）の始動時に該当すると判断される。
【０１６１】
（ｄ）エンジン１０が高温状態で始動された場合
これは、エンジン１０の運転が停止された後、短時間のうちに再び始動された場合である。この場合には、エンジン１０の運転が停止されて燃料の循環が停止された後に、デリバリパイプ２５、高圧ポンプ２４、燃料供給通路２３、燃料リターン通路２６等々の燃料供給系内にある燃料がエンジン１０の熱によって急速に温度上昇するようになる。即ち、この場合には、循環に伴う燃料の冷却作用がなくなるために燃料の温度上昇が大きくなる。このため、エンジン１０の停止期間における蒸発燃料の発生量が多くなり、始動時におけるキャニスタ３１の燃料吸着量が多くなる。
【０１６２】
また、この判断は始動時の冷却水温度に基づいて行われ、同冷却水温度が所定温度以上（ここでは「８０℃」以上）にある場合に、この（ｄ）の始動時に該当すると判断される。
【０１６３】
そして、これら（ａ）〜（ｄ）に示す特定の始動時に該当すると判断された場合（ステップ３２０：ＹＥＳ）、禁止フラグＸＰＧＳＪが「ＯＮ」に設定された後（ステップ３３０）、一連の処理は一旦終了される。
【０１６４】
一方、特定の始動時ではないと判断された場合には（ステップ３２０：ＮＯ）、負荷積算値ＳＬが「０」にリセットされた後（ステップ３４０）、処理が終了される。
【０１６５】
そして、この一連の処理を通じて禁止フラグＸＰＧＳＪが「ＯＮ」に設定された場合には、先の図６及び図７のフローチャートに示す処理を通じて、キャニスタ３１の燃料吸着量が所定量以下にまで減少したと推定されるようになるまで、燃焼形態が均質燃焼のまま固定されるようになる。
【０１６６】
以上説明した態様をもって燃焼形態を制御する本実施形態の燃焼制御装置によれば、第１の実施形態において示した（１）〜（１０）の作用効果に加えて、更に以下に記載するような作用効果を奏することができるようになる。
【０１６７】
（１１）エンジン１０の始動時に既にキャニスタ３１における燃料吸着量が多い状態となっている特定の始動時であっても、この燃料吸着量を速やかに且つ確実に減少させることができ、キャニスタ３１から大気への蒸発燃料の放出を抑制することができるようになる。また特に、本実施形態では、（ａ）高負荷高回転での運転後にエンジン１０の運転が停止され再び始動された場合、（ｂ）エンジン１０が低温状態でなく、同エンジン１０の運転が停止されたときから長期間経過した後に始動された場合、（ｃ）成層燃焼を禁止して燃焼形態を強制的に均質燃焼に設定しているときに、エンジン１０の運転が停止され再び始動された場合、（ｄ）エンジン１０が高温状態で始動された場合、といった各場合での、キャニスタ３１から大気への蒸発燃料の放出を抑制することができるようになる。
【０１６８】
［第３の実施形態］
次に、本発明の第３の実施形態について上記第２の実施形態との相違点を中心に説明する。
【０１６９】
第２の実施形態では、所定期間ａにおけるパージガスの流量積算値ＳＰ（０）及びこれらの総和ΣＳＰが各判定値ＮＬ，ＮＰを下回っていることを条件に、成層燃焼を禁止し、燃焼形態を均質燃焼に切り替えるようにしたが、本実施形態では、この成層燃焼を禁止する際の条件が上記第２の実施形態と相違している。
【０１７０】
即ち、本実施形態においては、まず、成層燃焼が禁止されてから上記濃度学習値ＦＧＰＧが判定値ＪＦＧＰＧよりも低くなるまでの期間においてパージガス流量の積算値（実流量積算値ＳＰＧＡ）を算出し、この積算値に基づいて、その後の成層燃焼を許可する期間（許可期間ＴＫ）を設定する。
【０１７１】
そして、この成層燃焼が許可された期間において、更にパージガス流量の積算値（実流量積算値ＳＰＨＡ）を算出し、同期間が経過した時点で、この積算値が機関運転状態及び外気温度に基づく要求値（要求流量積算値ＳＰＨＤ）以下になっていることを条件に、成層燃焼の実行を禁止するようにしている。
【０１７２】
また、上記許可期間が経過した時点でパージガス流量の積算値が上記要求値を上回っているときには、この許可期間を更に所定の期間（延長期間ΔＴＫ）だけ延長するようにしている。
【０１７３】
以下、上記許可期間を算出する際の処理について図９〜図１２を参照して説明する。図９及び図１０は、この許可期間の算出手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示される一連の処理は、電子制御装置４０により所定時間毎の割込処理として実行される。尚、これら図９及び図１０において、先に説明した図６及び図７と同一の符号を付したステップについては処理内容が同一であるため、その説明を割愛する。
【０１７４】
この一連の処理において、空燃比学習値ＫＧの更新が完了してパージが開始されると（図９：ステップ２３０）、その後、パージガスの濃度学習値ＦＧＰＧが読み込まれる（図１０：ステップ２３５）。次に、この濃度学習値ＦＧＰＧと上記判定値ＪＦＧＰＧとが比較される（ステップ２６５）。ここで濃度学習値ＦＧＰＧが判定値ＪＦＧＰＧ以上であると判断された場合には（ステップ２６５：ＮＯ）、次式［１１］に基づいて実流量積算値ＳＰＧＡが算出され（ステップ２６６）、一連の処理が一旦終了される。
【０１７５】
ＳＰＧＡ←［現在のＳＰＧＡ］＋［パージガス流量ＰＱ］・・・［１１］
図１１は、パージが開始された後における濃度学習値ＦＧＰＧの変化の一例を示している。同図に実線で示されるように、パージが開始されると（タイミングｔ０）、濃度学習値ＦＧＰＧは急激に上昇してその最大値（ＦＧＰＧＭＡＸ１）に達する。その後、濃度学習値ＦＧＰＧは、パージによってキャニスタ３１の燃料吸着量が減少するのに伴って徐々に低下し、上記判定値ＪＦＧＰＧ以下になる（タイミングｔ２以降）。
【０１７６】
またここで、成層燃焼が禁止された時点でのキャニスタ３１の燃料吸着量が少ない場合には、濃度学習値ＦＧＰＧは、同図に二点鎖線で示されるような態様で変化する。即ちこの場合、濃度学習値ＦＧＰＧの最大値（ＦＧＰＧＭＡＸ２）が小さくなり、また同濃度学習値ＦＧＰＧが判定値ＪＦＧＰＧ以下に低下するまでの期間（タイミングｔ０〜ｔ１）も短くなる。
【０１７７】
従って、上記実流量積算値ＳＰＧＡは、成層燃焼が禁止された時点でのキャニスタ３１の燃料吸着量が多いときほど、大きな値として算出されるようになる。一方、先のステップ２６５において、濃度学習値ＦＧＰＧが判定値ＪＦＧＰＧを下回っていると判断された場合、即ちパージガスの燃料濃度が所定値よりも低いと判断された場合には（ステップ２６５：ＹＥＳ）、次に空燃比フィードバック係数ＦＡＦの平均値ＦＡＦＡＶＥが「１．０」近傍で安定しているか否かが判定される（ステップ２７５）。そして、空燃比フィードバック係数ＦＡＦの平均値ＦＡＦＡＶＥが「１．０」近傍で安定していると判定された場合には（ステップ２７５：ＹＥＳ）、実流量積算値ＳＰＧＡ及び外気温度に基づいて許可期間ＴＫが算出される（ステップ２７６）。
【０１７８】
図１２は、この許可期間ＴＫの算出に際して参照される関数マップを示している。同図に示されるように、許可期間ＴＫは、実流量積算値ＳＰＧＡが大きいときほど、また、外気温度が高いときほど、相対的に短い期間に設定される。このようにして許可期間ＴＫを設定するようにしているのは以下の理由による。
【０１７９】
即ち、実流量積算値ＳＰＧＡが大きく、従って成層燃焼が禁止された時点でのキャニスタ３１の燃料吸着量が相対的に多いと推定できる場合には、同時点においてキャニスタ３１の燃料吸着能力に余裕がなく、蒸発燃料の大気への放出が発生し易い状況にあったものと考えられる。従って、この場合には、成層燃焼の実行を禁止した時期が遅れ気味にあり、蒸発燃料の放出を抑える上では、許可期間ＴＫを短くしてより早い時期に成層燃焼を禁止するのが望ましい。
【０１８０】
一方、実流量積算値ＳＰＧＡが小さく、従ってキャニスタ３１の燃料吸着量が相対的に少ないと推定できる場合には、成層燃焼が禁止された時点でのキャニスタ３１の燃料吸着能力に余裕があるため、蒸発燃料の大気への放出が発生し難い状況にあったものと考えられる。従って、この場合には、成層燃焼を禁止した時期が早すぎた傾向にあるため、成層燃焼の実行期間を確保して燃費の悪化を抑制する上では、許可期間ＴＫをより長く設定するのが望ましい。
【０１８１】
更に、外気温度が高いときには、燃料供給系内における蒸発燃料の発生量が多くなるため、蒸発燃料の放出を抑える上では、許可期間ＴＫを短くしてより早い時期に成層燃焼を禁止するのが望ましく、逆に外気温度が低いときには、蒸発燃料の発生量が少なくなるため、成層燃焼の実行期間を確保する上では許可期間ＴＫをより長く設定するのが望ましい。
【０１８２】
こうした理由から本実施形態にあっては、実流量積算値ＳＰＧＡが大きいときほど、また、外気温度が高いときほど、許可期間ＴＫを相対的に短い期間に設定するようにしている。尚、こうした実流量積算値ＳＰＧＡ及び外気温度と許可期間ＴＫとの関係は、予め実験等を通じて求められ、関数データとして電子制御装置４０のメモリ４１に記憶されている。
【０１８３】
こうして許可期間ＴＫが算出された後、成層燃焼の実行を許可すべく禁止フラグＸＰＧＳＪが「ＯＦＦ」に設定され（ステップ２８０）、一連の処理が一旦終了される。
【０１８４】
次に、上記許可期間ＴＫ等に基づいて成層燃焼を禁止する際の処理について図１３〜図１５及び図１７を参照して説明する。
図１３及び図１４は、成層燃焼を禁止する際の処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示される一連の処理は、電子制御装置４０により所定時間毎の割込処理として実行される。
【０１８５】
この一連の処理では、まず、禁止フラグＸＰＧＳＪが「ＯＦＦ」に設定されているか否かが判断される（ステップ４１０）。ここで、禁止フラグＸＰＧＳＪが「ＯＦＦ」に設定されている場合には（ステップ４１０：ＹＥＳ）、次式［１２］に基づいてパージ流量の積算値（実流量積算値ＳＰＨＡ）が算出される（ステップ４１５）。この実流量積算値ＳＰＨＡは、禁止フラグＸＰＧＳＪが「ＯＦＦ」に設定されて成層燃焼が許可されたときからのパージガス流量の積算値であり、本実施形態においては、この実流量積算値ＳＰＨＡに基づいて蒸発燃料処理機構３０における蒸発燃料の処理能力が評価される。
【０１８６】
ＳＰＨＡ←［現在のＳＰＨＡ］＋［パージガス流量ＰＱ］・・・［１２］
尚、上式［１２］においても、パージガス流量ＰＱは、吸気圧及びキャニスタ３１の内圧に相当する大気圧、並びにパージ制御弁３５の開度指令値ＤＰＧＲに基づいて算出される。
【０１８７】
次に、次式［１３］に基づいてインジェクタ１２から噴射される燃料の積算値（噴射量積算値ＳＱＩＮＪ）が算出される（ステップ４２０）。
ＳＱＩＮＪ←［現在のＳＱＩＮＪ］＋［単位時間噴射量ＴＱ］・・・［１３］
上式［１３］において、単位時間噴射量ＴＱは、インジェクタ１２から本処理ルーチンの割込周期に相当する所定時間（例えば「１０秒間」）当たりに噴射された燃料の総量である。従って、噴射量積算値ＳＱＩＮＪは、禁止フラグＸＰＧＳＪが「ＯＦＦ」に設定されて成層燃焼が許可されたときからの燃料噴射量の総量として算出される。
【０１８８】
次に、この噴射量積算値ＳＱＩＮＪに基づいて要求流量積算値ＳＰＨＤが設定される（ステップ４２５）。この要求流量積算値ＳＰＨＤは、実流量積算値ＳＰＨＡ、即ち蒸発燃料処理機構３０の処理能力が、蒸発燃料の発生状況に見合った大きさの処理能力であるか否かを判定するための判定値である。
【０１８９】
また、この要求流量積算値ＳＰＨＤは、噴射量積算値ＳＱＩＮＪが多いときほど大きな値に設定される。即ち、噴射量積算値ＳＱＩＮＪが相対的に多い場合には、燃焼室１１に発生した燃焼熱によってエンジン１０やその排気系の温度が上昇していると考えられ、更にそれらの熱により燃料温度が上昇して燃料供給系における蒸発燃料の発生量も増大していると考えられる。従って、この場合には、蒸発燃料処理機構３０には高い処理能力が要求されることとなり、要求流量積算値ＳＰＨＤが相対的に大きな値に設定されるようになる。尚、こうした要求流量積算値ＳＰＨＤと噴射量積算値ＳＱＩＮＪとの関係は予め実験により求められ、電子制御装置４０のメモリ４１に記憶されている。
【０１９０】
このようにして実流量積算値ＳＰＨＡ及び要求流量積算値ＳＰＨＤが算出された後、次に成層燃焼の許可後、所定の判定期間ＴＧが経過したか否かが判断される（図１４：ステップ４２７）。
【０１９１】
この判定期間ＴＧは外気温度に基づいて設定されている。図１５は、この判定期間ＴＧと外気温度との関係を示す関数マップである。同図に示されるように、この判定期間ＴＧは、外気温度が高いときほど、即ち蒸発燃料の発生量が多いときほど、相対的に短い期間に設定される。この判定期間ＴＧと外気温度との関係は予め実験等を通じて求められ、電子制御装置４０のメモリ４１に記憶されている。
【０１９２】
そして、成層燃焼が許可されてから上記判定期間ＴＧが経過していると判断された場合には（ステップ４２７：ＹＥＳ）、禁止フラグＸＰＧＳＪが「ＯＮ」に設定される（ステップ４５０）。従って、本実施形態にあっては、上記許可期間ＴＫが相対的に長い期間に設定された場合、或いはこの許可期間ＴＫが延長された場合であっても、成層燃焼が許可されてから上記判定期間ＴＧが経過すれば、成層燃焼が禁止されて燃焼形態が強制的に均質燃焼へと切り替えられる。
【０１９３】
一方、判定期間ＴＧが経過していないと判断された場合には（ステップ４２７：ＮＯ）、次に成層燃焼が許可されてから上記許可期間ＴＫが経過したか否かが更に判断される（ステップ４３０）。ここで、許可期間ＴＫが経過していると判断された場合には（ステップ４３０：ＹＥＳ）、上記実流量積算値ＳＰＨＡと要求流量積算値ＳＰＨＤとが比較される（ステップ４４０）。そして、実流量積算値ＳＰＨＡが要求流量積算値ＳＰＨＤ以下である場合（ステップ４４０：ＹＥＳ）、換言すれば、蒸発燃料処理機構３０の処理能力が蒸発燃料の発生状況に見合う大きさの処理能力に達しておらず、キャニスタ３１が燃料吸着能力に余裕のない状態にある旨判断される場合には、成層燃焼の実行を禁止すべく禁止フラグＸＰＧＳＪが「ＯＮ」に設定される（ステップ４５０）。
【０１９４】
一方、許可期間ＴＫが経過した判断されたものの、実流量積算値ＳＰＨＡが要求流量積算値ＳＰＨＤを上回っていると判断された場合（ステップ４４０：ＮＯ）、即ち蒸発燃料処理機構３０の処理能力が蒸発燃料の発生状況に見合う大きさに確保されており、キャニスタ３１の燃料吸着能力に未だ余裕があると判断された場合には、次式［１４］に基づいて許可期間ＴＫが更新され、同許可期間ＴＫが延長される（ステップ４４５）。
【０１９５】
ＴＫ←［現在のＴＫ］＋［延長期間ΔＴＫ］・・・［１４］
上式［１４］において、延長期間ΔＴＫは外気温度に基づいて設定されている。図１７は、こうした外気温度と延長期間ΔＴＫとの関係を示す関数マップである。同図に示されるように、延長期間ΔＴＫは、延長された許可期間ＴＫにキャニスタ３１の燃料吸着量がその限界量に達してしまうのを抑制すべく、外気温度が高いときほど、即ち蒸発燃料の発生量が多いときほど、相対的に短い期間に設定される。また同様に、この延長期間ΔＴＫは、許可期間ＴＫにキャニスタ３１の燃料吸着量が限界量に達してしまうのを抑制すべく、延長前の許可期間ＴＫよりも相対的に短い期間に設定されている。尚、こうした延長期間ΔＴＫと外気温度との関係は予め実験等を通じて求められ、電子制御装置４０のメモリ４１に記憶されている。
【０１９６】
一方、図１３のステップ４１０において、禁止フラグＸＰＧＳＪが「ＯＦＦ」であると判断された場合には（ステップ４１０：ＮＯ）、実流量積算値ＳＰＨＡ、噴射量積算値ＳＱＩＮＪ、並びに要求流量積算値ＳＰＨＤがそれぞれ「０」に設定された後（ステップ４６０，４６５，４７０）、一連の処理は一旦終了される。また、ステップ４３０において許可期間ＴＫが経過していないと判断された場合（ステップ４３０：ＮＯ）や、ステップ４４５，４５０の各処理を実行した後も同様に、一連の処理は一旦終了される。
【０１９７】
以上説明した態様をもって燃焼形態を制御する本実施形態の燃焼制御装置によれば、第１の実施形態における（６）〜（９）並びに第２の実施形態における（１１）にそれぞれ記載した作用効果に加え、更に以下のような作用効果を奏することができるようになる。
【０１９８】
（１２）蒸発燃料処理機構３０の実際の処理能力に相当する実流量積算値ＳＰＨＡと蒸発燃料の発生量に応じた要求処理能力に相当する要求流量積算値ＳＰＨＤとを比較し、実流量積算値ＳＰＨＡが要求流量積算値ＳＰＨＤ以下になっていることを条件に、成層燃焼を禁止して燃焼形態を均質燃焼に切り替えるようにしている。従って、成層燃焼の実行される機会が不必要に制限されてしまうことがなく、成層燃焼の実行される機会を極力確保して燃費の悪化を抑制することができるようになる。
【０１９９】
（１３）また、このように蒸発燃料処理機構３０の実際の処理能力を、実流量積算値ＳＰＨＡによって評価するようにしているため、第１の実施形態における（２）に記載した作用効果と同様、蒸発燃料処理機構３０の処理能力をより適切なかたちで推定することができる。従って、上記（１１）に記載した作用効果をより確実に奏することができるようになる。
【０２００】
（１４）更に、蒸発燃料処理機構３０の処理能力が要求される処理能力に達しているか否かを判定するための要求流量積算値ＳＰＨＤを噴射量積算値ＳＱＩＮＪに基づいて設定するようにしたため、この要求流量積算値ＳＰＨＤをエンジン１０や排気系の温度上昇に伴って変化する蒸発燃料の発生量に応じて適切に設定することができ、ひいてはこの要求流量積算値ＳＰＨＤと実流量積算値ＳＰＨＡとの比較結果の信頼性を向上させることができるようになる。
【０２０１】
（１５）また、実流量積算値ＳＰＨＡを、第１の実施形態における流量積算値ＳＰ（０）と同様に、吸気圧、大気圧、並びにパージ制御弁３５の開度指令値ＤＰＧＲに基づいて算出するようにしているため、ＥＧＲ機構による排気の再循環が行われる場合であれ、これを正確に算出することができるようになる。
【０２０２】
（１６）また、成層燃焼の実行が許可された後は、上記許可期間ＴＫが経過したか否かを判断し、経過していない場合には、成層燃焼から均質燃焼への燃焼形態の切り替えを禁止するようにしている。従って、燃焼形態が不必要に均質燃焼に切り替えられてしまうのを抑制することができ、燃費の悪化を更に確実に抑制することができるようになる。
【０２０３】
（１７）成層燃焼が禁止された時点でのキャニスタ３１の燃料吸着量を推定し、同燃料吸着量が多いと推定されるときほど、上記許可期間ＴＫを相対的に短い期間に設定するようにしている。従って、キャニスタ３１における燃料吸着能力の余裕度に合わせて許可期間ＴＫを設定することができ、蒸発燃料の放出抑制と燃費の悪化抑制とを好適に両立させることができるようになる。
【０２０４】
（１８）成層燃焼の実行が禁止されてから濃度学習値ＦＧＰＧが判定値ＪＦＧＰＧよりも小さくなるまでの期間に実流量積算値ＳＰＧＡを算出し、この実流量積算値ＳＰＧＡに基づいて、成層燃焼が禁止された時点でのキャニスタ３１の燃料吸着量を推定するようにしているため、同燃料吸着量を適切に推定することができるようになる。
【０２０５】
（１９）更に、外気温度が高いときほど、この許可期間ＴＫを相対的に短い期間に設定するようにしているため、これを蒸発燃料の発生量に応じて設定することができるようになり、上記（１７）に記載の作用効果を一層好適に奏することができるようになる。
【０２０６】
（２０）実流量積算値ＳＰＨＡが要求流量積算値ＳＰＨＤを上回っているときには、許可期間ＴＫを延長期間ΔＴＫだけ延長するようにしている。従って、蒸発燃料処理機構の処理能力が蒸発燃料の発生量に見合う処理能力として確保されることで、キャニスタ３１の燃料吸着能力に未だ余裕があると判断できるときには、同許可期間ＴＫが延長されるようになる。従って、この点においても、蒸発燃料の大気への放出を抑えつつ、燃焼形態が不必要に均質燃焼に切り替えられるのを確実に抑制して燃費の悪化を抑えることができるようになる。
【０２０７】
（２１）延長期間ΔＴＫを延長前の許可期間ＴＫよりも相対的に短い期間に設定するようにしているため、延長された許可期間ＴＫにキャニスタ３１の燃料吸着量が限界量を超えてしまうのを回避して蒸発燃料の大気放出を好適に抑制することができるようになる。
【０２０８】
（２２）更に、外気温度が高いときほど延長期間ΔＴＫを相対的に短い期間に設定するようにしているため、これを蒸発燃料の発生量に応じて設定することができるようになり、上記（２０）又は（２１）にそれぞれ記載の作用効果を一層好適に奏することができるようになる。
【０２０９】
（２３）許可期間ＴＫが相対的に長い期間に設定された場合や、この許可期間ＴＫが延長期間ΔＴＫに基づき延長された場合であっても、成層燃焼が許可されてから判定期間ＴＧが経過したときには、成層燃焼を禁止して燃焼形態を強制的に均質燃焼へと切り替えるようにしている。従って、何らかの理由により、実流量積算値ＳＰＨＡや要求流量積算値ＳＰＨＤの算出結果の信頼性が低下し、蒸発燃料処理機構の処理能力が誤って過大に推定される結果、成層燃焼の実行禁止が長期間にわたって行われないような場合でも、上記判定期間ＴＧが経過すれば燃焼形態が強制的に切り替えられて均質燃焼が実行されるようになる。その結果、蒸発燃料の大気への放出を確実に抑制することができるようになる。
【０２１０】
（２４）更に、この判定期間ＴＧを外気温度に基づいて設定するようにしているため、同判定期間ＴＧを蒸発燃料の発生量に応じて設定することができ、同蒸発燃料の大気への放出を抑えて燃焼形態が不必要に均質燃焼に切り替えられるのを極力抑制することができるようになる。
【０２１１】
［第４の実施形態］
次に、本発明の第４の実施形態について上記第３の実施形態との相違点を中心に説明する。
【０２１２】
第３の実施形態では、実流量積算値ＳＰＧＡに基づいて、成層燃焼が禁止された時点でのキャニスタ３１の燃料吸着量を推定するようにしたが、前述したように、この燃料吸着量は実流量積算値ＳＰＧＡの他、濃度学習値ＦＧＰＧの最大値とも相関を有して変化する傾向がある。即ち、図１１に示されるように、この濃度学習値ＦＧＰＧの最大値（ＦＧＰＧＭＡＸ１，ＦＧＰＧＭＡＸ２）は、上記燃料吸着量が多くなるほど大きくなる傾向がある。
【０２１３】
またここで、濃度学習値ＦＧＰＧは、それが最大値近傍に上昇するまでの間はその変化が比較的安定しており、その値も成層燃焼が禁止された時点でのキャニスタ３１の燃料吸着量に即したものとなる反面、上記判定値ＪＦＧＰＧ近傍にまで低下したときには、その変化が不安定になってその値がばらつく傾向がみられる。
【０２１４】
例えば、成層燃焼が禁止された時点でのキャニスタ３１の燃料吸着量が同じであっても、図１１に一点鎖線で示されるように、濃度学習値ＦＧＰＧが比較的早いタイミングで判定値ＪＦＧＰＧに達してしまうような場合がある。また逆に濃度学習値ＦＧＰＧが判定値ＪＦＧＰＧ近傍にまで減少するものの、その減少速度が低下して判定値ＪＦＧＰＧに達するのに時間を要するような場合もあり、これらの場合には、上記燃料吸着量の推定結果の信頼性低下が懸念される。
【０２１５】
そこで、本実施形態では、成層燃焼が禁止された後における濃度学習値ＦＧＰＧの最大値を検出し、この検出される最大値に基づいて燃料吸着量を推定するようにしている。
【０２１６】
以下、このようにして濃度学習値ＦＧＰＧの最大値に基づいてキャニスタ３１の燃料吸着量を推定する際の処理について図１６及び図１８を参照して説明する。
【０２１７】
図１６は、先の図９及び図１０に示す一連の処理のうち、第３の実施形態と相違する部分のみを示すフローチャートである。また、このフローチャートに示す各処理においても、先の図１０と同一の符号を付した処理については処理内容が同一であるため、その説明は割愛する。
【０２１８】
この一連の処理において、濃度学習値ＦＧＰＧが読み込まれると（ステップ２３５）、この濃度学習値ＦＧＰＧと、それまでに読み込まれた濃度学習値ＦＧＰＧの最大値ＦＧＰＧＭＡＸとが比較される（ステップ２４０）。そして、この濃度学習値ＦＧＰＧが上記最大値ＦＧＰＧＭＡＸより大きい場合には（ステップ２４０：ＹＥＳ）、今回読み込まれた濃度学習値ＦＧＰＧが新たな最大値ＦＧＰＧＭＡＸとして更新される（ステップ２４５）。一方、濃度学習値ＦＧＰＧが上記最大値ＦＧＰＧＭＡＸ以下である場合には（ステップ２４０：ＮＯ）、こうした最大値ＦＧＰＧＭＡＸの更新は行われない。
【０２１９】
次に、濃度学習値ＦＧＰＧが上記判定値ＪＦＧＰＧよりも小さくなり、且つ、空燃比フィードバック係数ＦＡＦの平均値ＦＡＦＡＶＥが「１．０」近傍で安定していると判定された場合には（ステップ２６５，２７５：ＹＥＳ）、許可期間ＴＫが濃度学習値ＦＧＰＧの最大値ＦＧＰＧＭＡＸと外気温度とに基づいて算出される（ステップ２７７）。
【０２２０】
図１８は、この最大値ＦＧＰＧＭＡＸ及び外気温度と許可期間ＴＫとの関係を示す関数マップである。同図に示されるように、許可期間ＴＫは、濃度学習値ＦＧＰＧの最大値ＦＧＰＧＭＡＸが大きいときほど、また、外気温度が高いときほど、相対的に短い期間に設定される。これは実流量積算値ＳＰＧＡ及び外気温度と許可期間ＴＫとの関係を前述したように設定するのと同様の理由に基づいている。
【０２２１】
即ち、濃度学習値ＦＧＰＧの最大値ＦＧＰＧＭＡＸが大きく、従って成層燃焼が禁止された時点でのキャニスタ３１の燃料吸着量が相対的に多いと推定できる場合には、成層燃焼の実行を禁止した時期が遅れ気味にあるため、許可期間ＴＫを短くしてより早い時期に成層燃焼を禁止するのが望ましく、逆に同最大値ＦＧＰＧＭＡＸが小さく、燃料吸着量が相対的に少ないと推定できる場合には、成層燃焼を禁止した時期が早すぎた傾向にあるため、許可期間ＴＫをより長く設定するのが望ましいからである。尚、こうした濃度学習値ＦＧＰＧの最大値ＦＧＰＧＭＡＸ及び外気温度と許可期間ＴＫとの関係は、予め実験等を通じて求められ、関数データとして電子制御装置４０のメモリ４１に記憶されている。
【０２２２】
このようにして許可期間ＴＫが算出された後、禁止フラグＸＰＧＳＪが「ＯＦＦ」に設定され（ステップ２８０）、一連の処理が一旦終了される。
以上説明した態様をもって燃焼形態を制御する本実施形態の燃焼制御装置によれば、第１の実施形態における（６）〜（９）、第２の実施形態における（１１）、第３の実施形態における（１２）〜（１７），（１９）〜（２４）にそれぞれ記載した作用効果に加え、更に以下のような作用効果を奏することができるようになる。
【０２２３】
（２５）成層燃焼の実行が禁止されてから濃度学習値ＦＧＰＧが判定値ＪＦＧＰＧよりも小さくなるまでの期間において、同濃度学習値ＦＧＰＧの最大値ＦＧＰＧＭＡＸを検出し、この最大値ＦＧＰＧＭＡＸに基づいて、成層燃焼が禁止された時点でのキャニスタ３１の燃料吸着量を推定するようにしたため、前述したような濃度学習値ＦＧＰＧが低下したときの不安定な変化による悪影響を抑えて、同燃料吸着量を一層適切に推定することができるようになる。
【０２２４】
尚、以上説明した各実施形態の燃焼制御装置は以下のようにその構成や制御態様を変更することもできる。
・上記第１及び第２の実施形態では、蒸発燃料処理機構３０の処理能力を所定期間におけるパージガスの流量積算値（ΣＳＰ，ＳＰ（０））に基づいて評価するようにしたが、例えば、パージガスの流量そのものや、所定期間におけるパージガス流量の平均値に基づいてこれを評価するようにしてもよい。また、第３及び第４の実施形態においても同様に、パージガスの流量そのものや、上記許可期間ＴＫにおけるパージガス流量の平均値に基づいて蒸発燃料処理機構３０の処理能力を評価するようにしてもよい。また、こうしたパージガス流量の平均値が蒸発燃料の発生量に応じて設定される判定値よりも大きいときに許可期間ＴＫを延長するようにしてもよい。
【０２２５】
・上記第１及び第２の実施形態では、各判定値ＮＰ，ＮＬを外気温度や負荷積算値ＳＬの他、大気圧に基づいて設定するようにしたが、これら判定値ＮＰ，ＮＬを外気温度や負荷積算値ＳＬのみに基づいて設定するようにしてもよい。
【０２２６】
・上記第１及び第２の実施形態では、第２の判定値ＮＬを負荷積算値ＳＬ及び大気圧のみに基づいて設定するようにしたが、例えば、その設定の際に更に外気温度を参照するようにし、外気温度が所定温度以下になる場合では、燃料温度の上昇が抑えられるものとして、同温度が低くなるほど第２の判定値ＮＬを小さく設定するようにしてもよい。
【０２２７】
・上記第３及び第４の実施形態では、許可期間ＴＫを上記許可期間ＴＫを実流量積算値ＳＰＧＡの他、外気温度に基づいて算出するようにしたが、この外気温度に代えて、例えば成層燃焼の実行が禁止されてから再び許可されるまでの期間での噴射量積算値等、機関運転状態に基づいて同許可期間ＴＫを算出するようにしてもよい。また、延長期間ΔＴＫや判定期間ＴＧについても、これらを例えば上記噴射量積算値等、機関運転状態に基づいて同許可期間ＴＫを算出するようにしてもよい。このようにしても、エンジン１０やその排気系の温度に応じて変化する蒸発燃料の発生量に合わせて、上記許可期間ＴＫ、延長期間ΔＴＫ、或いは判定期間ＴＧを設定することができるようになる。
【０２２８】
・更に、これら許可期間ＴＫ、延長期間ΔＴＫ、或いは判定期間ＴＧを大気圧に応じて補正するようにしてもよい。このようにすれば、蒸発燃料の蒸発速度に応じて変化する蒸発燃料の発生量に合わせて、上記許可期間ＴＫ、延長期間ΔＴＫ、或いは判定期間ＴＧを設定することができるようになる。またこれら各期間ＴＫ，ΔＴＫ，ＴＧを一定の期間として設定することもできる。
【０２２９】
・また、上記各実施形態では、上記各判定値ＮＰ，ＮＬ、許可期間ＴＫ、延長期間ΔＴＫ、或いは判定期間ＴＧをそれぞれ算出するに際して、外気温センサ５７によって検出される外気温度を参照するようにしたが、この外気温度は、例えば吸気温センサにより検出される吸気通路１４内の吸入空気の温度で代用することもできる。この場合、機関始動時の吸気温度或いは機関運転中における吸気温度の最低温度を外気温度として用いるのが望ましい。また、吸気温度の他、冷却水温度に基づいて外気温度を推定し、外気温度をその推定温度で代用するようにしてもよい。
【０２３０】
・第３の実施形態では、許可期間ＴＫを外気温度の他、成層燃焼が禁止されてから濃度学習値ＦＧＰＧが判定値ＪＦＧＰＧよりも低くなるまでの期間におけるパージガス流量の積算値（実流量積算値ＳＰＧＡ）に基づいて設定するようにしたが、こうしたパージガス流量の積算値に代えてその平均値を算出し、これに基づいて許可期間ＴＫを設定するようにしてもよい。
【０２３１】
・上記第１及び第２の実施形態においても、第３及び第４の実施形態と同様に、成層燃焼が許可されてから所定の判定期間が経過したときに成層燃焼を禁止して燃焼形態を強制的に均質燃焼へと切り替えるようにしてもよい。
【０２３２】
・上記第３及び第４の実施形態では、延長期間ΔＴＫを外気温度のみに基づいて設定するようにしたが、例えば、許可期間ＴＫが延長期間ΔＴＫに基づき延長される度に、この延長期間ΔＴＫを短く設定するようにしてもよい。
【０２３３】
・上記各実施形態では、（条件１）濃度学習値ＦＧＰＧが所定の判定値ＪＦＧＰＧ未満であること（図７：ステップ２６５）、（条件２）実流量積算値ＳＰＦＡが要求流量積算値ＳＰＦＤを上回っていること（ステップ２７０）、（条件３）空燃比フィードバック係数ＦＡＦの平均値ＦＡＦＡＶＥが「１．０」近傍で安定していること（ステップ２７５）、といった条件全てを、禁止フラグＸＰＧＳＪを「ＯＦＦ」に設定して成層燃焼の実行を許可する際の条件に設定するようにしたが、例えば、こうした成層燃焼を許可する際の条件の組み合わせとして、上記条件１又は条件２のいずれか１つのみ、条件１及び条件２、条件１及び条件３、条件２及び条件３、といった組み合わせを選択するようにしてもよい。
【０２３４】
・上記各実施形態では、成層燃焼として燃料噴射時期を圧縮行程後期に設定する燃焼（強成層燃焼）のみを行うエンジンを想定していたが、例えばこうした強成層燃焼の他、燃料を吸気行程と圧縮行程とに分割して噴射することにより、成層強度を弱めた燃焼（弱成層燃焼）を行うエンジンに対して本発明にかかる燃焼制御装置を適用することもできる。また、均質燃焼として、空燃比を理論空燃比に設定した燃焼（均質ストイキ燃焼）の他、空燃比を理論空燃比よりもリーン側に設定した燃焼（均質リーン燃焼）を行うエンジンに対して本発明にかかる燃焼制御装置を適用するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態にかかる燃焼制御装置及び同装置が適用されるエンジンの概略構成図。
【図２】成層燃焼を禁止する際の処理手順を示すフローチャート。
【図３】第１の判定値と外気温度及び大気圧との関係を示すマップ。
【図４】第２の判定値と負荷積算値及び大気圧との関係を示すマップ。
【図５】各流量積算値の算出態様を示すタイミングチャート。
【図６】燃焼形態を均質燃焼に設定する際の処理手順並びに成層燃焼の実行を再び許可する際の処理手順を示すフローチャート。
【図７】燃焼形態を均質燃焼に設定する際の処理手順並びに成層燃焼の実行を再び許可する際の処理手順を示すフローチャート。
【図８】第２の実施形態において機関始動時に燃焼形態を均質燃焼に固定する際の処理手順を示すフローチャート。
【図９】第３の実施形態において成層燃焼の実行を許可する際の処理手順を示すフローチャート。
【図１０】第３の実施形態において成層燃焼の実行を許可する際の処理手順を示すフローチャート。
【図１１】濃度学習値の変化の一例を示すタイミングチャート。
【図１２】パージガス流量の積算値及び外気温度と成層燃焼を許可する期間との関係を示す関数マップ。
【図１３】第３の実施形態において成層燃焼を禁止する際の処理手順を示すフローチャート。
【図１４】第３の実施形態において成層燃焼を禁止する際の処理手順を示すフローチャート。
【図１５】燃焼形態を強制的に均質燃焼に切り替える際の判定に用いられる判定時間と外気温度との関係を示す関数マップ。
【図１６】第４の実施形態において成層燃焼の実行を許可する際の処理手順を示すフローチャート。
【図１７】成層燃焼の許可期間を延長する際の延長期間と外気温度との関係を示す関数マップ。
【図１８】濃度学習値の最大値及び外気温度と成層燃焼を許可する期間との関係を示す関数マップ。
【符号の説明】
１０…エンジン、１１…燃焼室、１２…インジェクタ、１３…点火プラグ、１４…吸気通路、１５…排気通路、１６…サージタンク、１７…スロットル弁、２１…燃料タンク、２２…低圧ポンプ、２３…燃料供給通路、２４…高圧ポンプ、２５…デリバリパイプ、２６…燃料リターン通路、３０…蒸発燃料処理機構、３１…キャニスタ、３２…ベーパ通路、３３…パージ通路、３４…大気導入通路、３５…パージ制御弁、４０…電子制御装置、４１…メモリ、５１…吸気圧センサ、５２…空燃比センサ、５３…回転速度センサ、５４…アクセルセンサ、５５…水温センサ、５６…車速センサ、５７…外気温センサ。
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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