JP2010270697A - 燃料噴射量制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】インジェクタが経時劣化していることを推定可能な燃料噴射量制御装置を提供する。
【解決手段】インジェクタ２２の劣化が進行している可能性があると判定された際に、１つの気筒１１に対する燃料噴射を休止し、燃料噴射される残りの気筒１１に対して回転速度補正制御（ＩＳＣ制御）を行う。そして、このＩＳＣ制御による回転速度補正量Ｑｉｓｃの合計値を、休止している気筒１１に対して休止直前に噴射された推定実燃料噴射量Ｑｓであると推定する。さらに、この休止運転を各気筒１１に対して順次行い、記憶回路４０ａに記憶された休止直前に噴射された指令噴射量Ｑｆｉｎと推定実燃料噴射量Ｑｓとを比較して、指令噴射量Ｑｆｉｎと推定実燃料噴射量Ｑｓとの間に乖離がある場合に、インジェクタ２２の劣化が進行していると推定する。
【選択図】図３

Description

本発明は、複数の気筒を有する多気筒型の内燃機関に適用されて、各気筒の燃焼室に噴射される燃料噴射量を制御する燃料噴射量制御装置に関する。

従来、コモンレールに蓄圧した高圧燃料を、多気筒型のディーゼルエンジン（内燃機関）の各気筒に噴射供給する、いわゆるコモンレール式燃料噴射システムが知られている。この種のコモンレール式燃料噴射システムに適用される燃料噴射量制御装置では、エンジンの運転状態に応じて要求される駆動トルクを発生させるための基本噴射量を制御するとともに、各種の補正制御を行うことでエンジン騒音の低減、燃費向上等を図っている。

例えば、アイドリング運転時には、エンジン回転数を目標回転数に維持するためのアイドリング回転速度補正制御（いわゆるＩＳＣ補正制御）や気筒毎の回転速度変動を平滑化するため気筒間不均量補正制御（いわゆるＦＣＣＢ補正制御）等が行われている。さらに、特許文献１では、これらのＩＳＣ補正制御およびＦＣＣＢ補正制御を、８気筒のディーゼルエンジンにて精度良く実行するための燃料噴射量制御装置が開示されている。

特開２００５−１５５６０１号公報

ところで、一般的な燃料噴射量制御装置では、具体的に、上述の各種制御によって各気筒の燃焼室内に噴射する最終的な指令噴射量を算出し、この指令噴射量とコモンレール内の燃料圧力とに基づいて、インジェクタの電磁弁へ駆動電圧を印可する通電時間を決定している。なお、インジェクタはそれぞれの気筒毎に配置されて、電磁弁に駆動電圧が印可されている間に、各燃焼室内へ燃料を噴射するものである。

そして、燃料噴射量制御装置が、通電時間を変化させてインジェクタの開弁時間（噴射時間）を変化させることによって、各燃焼室内に噴射される実際の燃料噴射量を制御している。この際、通電時間と実際の燃料噴射量との相関関係には、個々のインジェクタの機械的精度等によってバラツキが生じ得るが、このバラツキが所定の許容範囲内となるように、インジェクタ単品によって保証されている。

しかしながら、内燃機関を長期間使用していると、インジェクタの機械的摺動部の摩耗や異物の付着等の経時劣化によって、上記のバラツキが許容範囲外となってしまうことがある。換言すると、燃料噴射量制御装置が指令噴射量となるように通電時間を決定しても、インジェクタから噴射される実際の燃料噴射量が、最終的な指令噴射量に対して大きく乖離してしまうことがある。

このような指令噴射量と実際の燃料噴射量との乖離は、エンジン騒音の増大、燃費悪化の原因となるだけでなく、エンジンの運転状態に応じて要求される駆動トルクを発生させることができなくなるという問題を引き起こす原因になる。

上記点に鑑みて、本発明は、インジェクタが経時劣化していることを推定可能な燃料噴射量制御装置を提供することを第１の目的とする。

また、本発明は、インジェクタの経時劣化が生じても指令噴射量と実際の燃料噴射量との乖離を抑制可能な燃料噴射量制御装置を提供することを第２の目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、複数の気筒（１１）を有する多気筒型の内燃機関（１０）に適用され、少なくとも内燃機関（１０）の回転数が所定の目標回転数（Ｎｉｄｌ）となる運転状態時に、内燃機関（１０）に要求される駆動トルクを発生させるために必要な基本噴射量（Ｑ）を決定する基本噴射量決定手段と、複数の気筒（１１）毎の回転速度変動を平滑化するように、複数の気筒（１１）毎に、基本噴射量（Ｑ）に対する気筒間不均量補正量（Ｑｆｃｃｂ）を算出する気筒間不均量補正手段と、内燃機関（１０）の回転数が目標回転数となるように、複数の気筒（１１）一律に、基本噴射量（Ｑ）に対する回転速度補正量（Ｑｉｓｃ）を算出する回転速度補正手段とを備え、基本噴射量（Ｑ）、気筒間不均量補正量（Ｑｆｃｃｂ）および回転速度補正量（Ｑｉｓｃ）から算出された指令噴射量（Ｑｆｉｎ）に基づいて、複数の気筒（１１）のそれぞれに対して燃料を噴射する複数のインジェクタ（２２）を順次駆動することによって、複数の気筒（１１）に噴射供給される燃料噴射量を制御する燃料噴射量制御装置であって、
複数の気筒（１１）毎の指令噴射量（Ｑｆｉｎ）を記憶する指令噴射量記憶手段（４０ａ）と、複数の気筒（１１）のうち、１つの気筒（１１）に対するインジェクタ（２２）の燃料噴射を順次休止させ、燃料噴射される他の気筒（１１）に対する回転速度補正量（Ｑｉｓｃ）の合計値に基づいて、休止している１つの気筒（１１）に対して休止直前に噴射された推定実燃料噴射量（Ｑｓ）を推定する気筒毎噴射量推定手段（Ｓ３〜Ｓ６、Ｓ８）とを備えることを特徴とする。

これによれば、気筒毎噴射量推定手段（Ｓ３〜Ｓ６、Ｓ８）を備えているので、休止している１つの気筒に対して休止直前に噴射された推定実燃料噴射量（Ｑｓ）を推定することができる。

より詳細には、気筒毎噴射量推定手段（Ｓ３〜Ｓ６、Ｓ８）が１つの気筒に対するインジェクタ（２２）の燃料噴射を休止させると、回転速度補正手段が、内燃機関（１０）の回転数が目標回転数（Ｎｉｄｌ）となるように、燃料噴射される他の気筒（１１）に対する回転速度補正量（Ｑｉｓｃ）を増加させる。

この際、内燃機関（１０）の回転数を目標回転数とするためには、各気筒（１１）に噴射される実際の燃料噴射量の合計値は、１つの気筒を休止させる前後で略同等となる。つまり、燃料噴射される他の気筒（１１）に対する回転速度補正量（Ｑｉｓｃ）の合計値は、休止している１つの気筒（１１）に対して休止直前に噴射された実際の燃料噴射量と略同等の値となる。

従って、燃料噴射される他の気筒（１１）に対する回転速度補正量（Ｑｉｓｃ）の合計値に基づいて、推定実燃料噴射量（Ｑｓ）を推定できる。そして、推定実燃料噴射量（Ｑｓ）と指令噴射量記憶手段（４０ａ）に記憶された休止直前の１つの気筒（１１）に対する指令噴射量とを比較することで、インジェクタ（２２）が経時劣化していることを推定できる。

さらに、１つの気筒（１１）を順次休止させるので、休止している１つの気筒（１１）および燃料噴射させる他の気筒（１１）のいずれが経時劣化していた場合であっても、いずれかの気筒（１１）を休止させれば、回転速度補正量（Ｑｉｓｃ）の合計値と休止直前の１つの気筒（１１）に対する指令噴射量との間に乖離が生じるので、内燃機関（１０）全体としていずれかのインジェクタ（２２）に経時劣化が発生していることを推定できる。

すなわち、インジェクタが経時劣化していることを推定可能な燃料噴射量制御装置を提供することができる。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の燃料噴射量制御装置において、気筒間不均量補正量（Ｑｆｃｃｂ）が予め定めた基準気筒間不均量補正量（Ｑｆｃｃｂ）以上となったときに、インジェクタ（２２）の劣化が進行している可能性があると判定する劣化進行判定手段（Ｓ１）を備え、気筒毎噴射量推定手段（Ｓ３〜Ｓ６、Ｓ８）は、劣化進行判定手段（Ｓ１）がインジェクタ（２２）の劣化が進行している可能性があると判定した際に、推定実燃料噴射量（Ｑｓ）を推定することを特徴とする。

これによれば、劣化進行判定手段（Ｓ１）を備えているので、不必要に気筒毎噴射量推定手段（Ｓ３〜Ｓ６、Ｓ８）が推定実燃料噴射量（Ｑｓ）を推定すること抑制できる。

請求項３に記載の発明のように、請求項１または２に記載の燃料噴射量制御装置において、具体的に、気筒毎噴射量推定手段（Ｓ３〜Ｓ６、Ｓ８）は、他の気筒（１１）に対する回転速度補正量（Ｑｉｓｃ）の合計値そのものを推定実燃料噴射量（Ｑｓ）としてもよい。

請求項４に記載の発明では、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の燃料噴射量制御装置において、指令噴射量記憶手段（４０ａ）に記憶された１つの気筒（１１）に対する休止直前の指令噴射量（Ｑｆｉｎ）から推定実燃料噴射量（Ｑｓ）を減算した値を学習噴射量（Ｑｇ）とする学習噴射量決定手段（Ｓ７）と、指令噴射量（Ｑｆｉｎ）に学習噴射量（Ｑｇ）を加算する学習噴射量補正手段（Ｓ９）とを備えることを特徴とする。

これによれば、学習噴射量決定手段（Ｓ７）を備えているので、指令噴射量（Ｑｆｉｎ）と実際の燃料噴射量との差（乖離）を学習噴射量（Ｑｇ）として定量的に決定できる。そして、学習噴射量補正手段（Ｓ９）が、基本噴射量（Ｑ）に学習噴射量（Ｑｇ）を加算するので、指令噴射量（Ｑｆｉｎ）と実際の燃料噴射量との乖離を抑制できる。

すなわち、インジェクタ（２２）の経時劣化が生じても指令噴射量（Ｑｆｉｎ）と実際の燃料噴射量との乖離を抑制可能な燃料噴射量制御装置を提供できる。

請求項５に記載の発明では、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の燃料噴射量制御装置において、インジェクタ（２２）は、予め定められた噴射順序で複数の気筒（１１）に対して燃料噴射するようになっており、インジェクタ（２２）が所定の気筒（１１）に噴射した次に噴射する気筒（１１）と、気筒毎噴射量推定手段（Ｓ３〜Ｓ６、Ｓ８）がこの所定の気筒（１１）を休止させた次に休止させる気筒（１１）は、異なっていることを特徴とする。

これによれば、気筒毎噴射量推定手段（Ｓ３〜Ｓ６、Ｓ８）が休止させる気筒（１１）の順序が、燃料噴射させる気筒（１１）の順序と一致してしまうことを回避して、気筒毎噴射量推定手段（Ｓ３〜Ｓ６、Ｓ８）が、推定実燃料噴射量（Ｑｓ）を推定する際に、内燃機関（１０）が停止してしまうことを回避できる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

一実施形態におけるコモンレール式燃料噴射システムの全体構成図である。 一実施形態におけるディーゼルエンジンの気筒配列を説明する模式図である。 一実施形態における燃料噴射量学習制御を示すフローチャートである。 一実施形態における学習実行条件を示すブロック図である。 一実施形態における学習状態フラグの変化を示すタイムチャートである。 （ａ）は、一実施形態における燃料噴射量学習制御を行う直前の指令噴射量を示す説明図であり、（ｂ）は、一実施形態における休止運転後の指令噴射量を示す説明図である。 一実施形態における学習中止条件を示すブロック図である。

図１〜７により、本発明の一実施形態を説明する。図１は、本発明の燃料噴射量制御装置が適用された車両用のディーゼルエンジン１０（内燃機関）に係るコモンレール式燃料噴射システムの全体構成図である。本実施形態では、ディーゼルエンジン１０として、４つの気筒（シリンダ）１１を有する４気筒型のものを採用している。

ディーゼルエンジン１０の各気筒１１内には、気筒１１内を往復運動するピストン１２が配置されており、各気筒１１内空間のうちピストン１２の頂面側に、軽油等の燃料を燃焼させる燃焼室１３が形成されている。そして、ピストン１２の往復運動が、コンロッド１４を介して、クランクシャフト１５の回転運動として出力される。なお、図１では、図示の明確化のため１つの気筒のみを示し、他の気筒を省略している。

次に、本実施形態のコモンレール式燃料噴射システムにおいて、各気筒１１の燃焼室１３内に燃料を供給する燃料供給系について説明する。このコモンレール式燃料噴射システムでは、燃料供給系として、高圧燃料を蓄えるコモンレール２１、コモンレール２１に蓄えられた高圧燃料を各燃焼室１３に噴射するインジェクタ２２、コモンレール２１に高圧燃料を供給するサプライポンプ２３、低圧燃料を蓄える燃料タンク２４等を備えている。

コモンレール２１は、サプライポンプ２３から供給された高圧燃料を目標レール圧Ｐｆｉｎに保持して蓄える畜圧手段である。なお、目標レール圧Ｐｆｉｎは、インジェクタ２２からの燃料噴射圧力が、ディーゼルエンジン１０の運転状態に応じた最適な圧力となるように、後述する電子制御装置（以下、ＥＣＵという）４０によって決定される。

さらに、コモンレール２１には、コモンレール２１内の燃料圧力が予め定めた上限値を超えたときに開弁してコモンレール２１の燃料圧力を逃がすプレッシャリミッタ２１ａが取り付けられている。プレッシャリミッタ２１ａより流出した燃料は、燃料配管２１ｂを介して、燃料タンク２４に戻される。

インジェクタ２２は、コモンレール２１内に蓄えられた高圧燃料をディーゼルエンジン１０の各燃焼室１３内に噴射供給する燃料噴射手段である。このインジェクタ２２は、各燃焼室１３内に高圧燃料を噴射する燃料噴射ノズル２２ａ、この燃料噴射ノズルを開閉する電磁弁２２ｂ等を有して構成される。

燃料噴射ノズル２２ａには、高圧配管２１ｃを介してコモンレール２１内の高圧燃料が供給される。コモンレール２１から供給された燃料のうちインジェクタ２２から噴射されない余剰燃料は、燃料配管２２ｃを介して、燃料タンク２４へ戻される。また、インジェクタ２２の作動は、ＥＣＵ４０から出力される駆動信号によって制御される。

具体的には、ＥＣＵ４０から出力された駆動信号は、駆動回路ユニット（以下、ＥＤＵという）４１へ入力され、ＥＤＵ４１は入力された駆動信号に応じてインジェクタ２２の電磁弁２２ｂに対して駆動電圧を印可する。そして、電磁弁２２ｂに駆動電圧が印可される通電時間が、インジェクタ２２の開弁時間（噴射時間）となり、この開弁時間とコモンレール２１内の燃料圧力とによって、インジェクタ２２から各燃焼室１３内に噴射される燃料噴射量が決定される。

つまり、ＥＣＵ４０では、開弁時間の長さとタイミングを変化させることによって、各燃焼室１３内に噴射される燃料噴射量およびその噴射時期を制御している。なお、図１では、図示の明確化のためインジェクタ２２を１つのみ記載しているが、４気筒型のディーゼルエンジン１０では、４つの気筒１１のシリンダヘッドに対して各１つずつ、合計４つのインジェクタ２２が配置されている。

サプライポンプ２３は、燃料タンク２４に蓄えられた低圧燃料を吸入してコモンレール２１内へ高圧燃料を圧送する燃料圧送手段である。具体的には、サプライポンプ２３は、燃料タンク２４から燃料を汲み上げる低圧ポンプ部であるフィードポンプ部２３ａ、フィードポンプ部２３ａから吐出された燃料をさらに加圧してコモンレール２１へ圧送する高圧ポンプ部２３ｂ、フィードポンプ部２３ａから高圧ポンプ部２３ｂへ供給される燃料流量を調整する吸入調量弁２３ｃ等を有して構成される。

フィードポンプ部２３ａは、その吸入側に接続された吸入配管２４ａを介して、燃料タンク２４から低圧燃料を汲み上げて、吸入調量弁２３ｃ側へ供給するものである。なお、本実施形態では、フィードポンプ部２３ａとして、後述する高圧ポンプ部２３ｂのカム軸２３ｄに連結されて作動するトロコイド式ポンプを採用している。また、吸入配管２４ａには、燃料タンク２４から吸入された燃料を濾過して異物を除去するフィルタ２４ｂが配置されている。

吸入調量弁２３ｃは、弁開度を調整することによって、燃料通路面積を連続的に変更可能に構成されたリニアソレノイド式の電磁弁である。この吸入調量弁２３ｃの作動は、ＥＣＵ４０から出力される制御電流によって制御される。具体的には、ＥＣＵ４０は、高圧ポンプ部２３ｂがコモンレール２１に対して必要吐出量を圧送できるように、吸入調量弁２３ｃの弁開度を制御する。

高圧ポンプ部２３ｂは、ディーゼルエンジン１０によって回転するカム軸２３ｄ、カム軸２３ｄから駆動力が伝達されてシリンダの内部を往復変位する変位部材であるプランジャ等を有して構成される。なお、本実施形態の高圧ポンプ部２３ｂでは、プランジャがカム軸２３ｄの径方向に対向して２個設けられており、２個のプランジャを交互に作動させて燃料の吸入および圧送を行う、いわゆるタンデム構成を採用している。

そして、高圧ポンプ部２３ｂにて加圧された燃料は、供給配管２３ｅを介してコモンレール２１へ供給される。さらに、サプライポンプ２３は、機械的機構によってフィードポンプ部２３ａ下流側の燃料圧力が予め定めた値になるように調整する燃料調圧弁であるリターンバルブ２３ｆ、コモンレール２１（供給配管２３ｅ）側から高圧ポンプ部２３ｂ側へ燃料が逆流することを防止する逆止弁であるデリバリバルブ２３ｇ等を有して構成されている。

次に、コモンレール式燃料噴射システムにおいて、各気筒１１の燃焼室１３内に空気を吸気し、燃焼室１３内から燃料ガス（排ガス）を排気する吸排気系について説明する。本実施形態のコモンレール式燃料噴射システムでは、吸排気系として、吸入した外気（吸気）を各燃焼室１３内へ導く吸気管３１、燃焼室１にて燃焼した燃焼ガス（排気）を排出する排気管３２、燃焼室１３内に吸入される吸気を加圧するターボ過給機３３、排気を吸気管３１側へ循環させるＥＧＲ通路３４等を備えている。

吸気管３１の吸気流れ途中には、吸気通路面積を調整して各燃焼室１３内へ供給する吸気量を調整するための吸気絞り弁である電動式のスロットルバルブ（図示せず）が配置されている。このスロットルバルブの作動は、ＥＣＵ４０から出力される制御信号によって制御される。

ターボ過給機３３は、吸気管３１内に配置されたコンプレッサ３３ａ、および、排気管３２内に配置されてタービン軸を介してコンプレッサ３３ａに連結された排気タービン３３ｂ等を有して構成される。そして、排気の有する流体エネルギにて排気タービン３３ｂを回転させることによって、コンプレッサ３３ａを回転駆動して、吸気管３１に導入された吸気を圧縮する。

また、吸気管３１のうちターボ過給機３３のコンプレッサ３３ａの吸気流れ下流側には、コンプレッサ３３ａにて圧縮されて昇温した空気を外気と熱交換させて冷却するインタークーラ３５が配置されている。さらに、排気管３２のうちターボ過給機３３の排気タービン３３ｂの排気流れ下流側には、排気中のＨＣやＣＯの酸化反応を促進することにより排気の浄化を行う酸化触媒３６等が配置されている。

ＥＧＲ通路３４は、排気管３２のうち排気タービン３３ｂの上流側から排気の流れを分岐して、分岐した排気を吸気管３１のうちインタークーラ３５の下流側の吸気に循環合流させる通路である。これにより、吸気中の酸素濃度を低下させて窒素酸化物の発生を抑制する。さらに、ＥＧＲ通路３４の吸気管３１側には、ＥＧＲ通路３４の開度を調整して、排気の循環量を制御するＥＧＲバルブ３４ａが配置されている。ＥＧＲバルブ３４ａの作動は、ＥＣＵ４０から出力される制御信号によって制御される。

次に、本実施形態のコモンレール式燃料噴射システムにおける電気制御系について説明する。ＥＣＵ４０は、制御処理や演算処理を行うＣＰＵおよびプログラムやデータ等を記憶するＲＯＭおよびＲＡＭ等の記憶回路４０ａを含む周知のマイクロコンピュータ、各種制御機器への制御信号を出力する出力回路、各種センサの検出信号が入力される入力回路、並びに、電源回路等から構成されている。

具体的には、ＥＣＵ４０の出力側には、前述したインジェクタ２２へ駆動電圧を印可するＥＤＵ４１、サプライポンプ２３の吸入調量弁２３ｃ、ＥＧＲバルブ３４ａ等が接続され、ＥＣＵ４０は、これらの機器の作動を制御する。従って、ＥＣＵ４０のうち、特に、インジェクタ２２の作動を制御する構成（ハードウェアおよびソフトウェアを含む）およびＥＤＵ４１が本実施形態の燃料噴射量制御装置を構成する。

一方、ＥＣＵ４０の入力側には、マグネットピックアップからなるクランクポジションセンサ４２および気筒判別センサ４４等の検出信号が入力される。具体的には、クランクポジションセンサ４２は、クランクシャフトに連結されて回転するパルスロータ４３の外周に形成された複数の歯部との距離に応じて回転パルス信号を発生する回転速度検出手段である。ＥＣＵ４０では、この回転パルス信号のパルス間隔からエンジン回転数Ｎｅを検出する。

気筒判別センサ４４は、カムシャフト１８に連結されて回転するパルスロータ４５の外周に形成された複数の歯部との距離に応じて気筒判別パルス信号を発生する気筒判別手段である。なお、カムシャフトは、偏心回転して各気筒１１のインテークバルブ１６およびエキゾーストバルブ１７を駆動するカムを有し、クランクシャフトが２回転する間に１回転する回転軸である。また、パルスロータ４５の歯部は、各気筒１１のピストン１２の所定の位置に対応した部位に設けられている。

さらに、ＥＣＵ４０の入力側には、アクセル開度Ａｃｃｐを検出するアクセル開度センサ４６、コモンレール２１内の燃料圧力Ｎｐｃを検出するコモンレール圧力センサ４７、吸気管３１のうちコンプレッサ３３ａよりも吸気流れ上流側に配置されて吸気量を計測する吸気量センサ４８、吸気管３１のうちインタークーラ３５よりも吸気流れ下流側に配置されて吸気圧を検出する吸気圧センサ４９、ディーゼルエンジン１０を冷却する冷却水温度Ｔｗを検出する冷却水温度センサ（図示せず）、スロットルバルブの弁開度を検出するスロットルポジションセンサ（図示せず）等のセンサ群が接続される。

次に、本実施形態のコモンレール式燃料噴射システムの基本的作動について説明する。ディーゼルエンジン１０が図示しないスタータにより始動された後、図示しないイグニションスイッチがＯＮ（投入）されると、ＥＣＵ４０が、その記憶回路４０ａに記憶された制御プログラムを実行する。これにより、ＥＣＵ４０は、ディーゼルエンジン１０の運転状態に応じて、各気筒１１の燃焼室１３内に対して各インジェクタ２２から噴射供給される最終的な指令噴射量Ｑｆｉｎ、目標レール圧Ｐｆｉｎ、噴射タイミング等を決定する。

具体的には、ＥＣＵ４０は、エンジン回転数Ｎｅとアクセル開度信号Ａｃｃｐに基づいて、予め記憶回路４０ａに記憶されている制御マップを参照して、ディーゼルエンジン１０に要求させる駆動トルクを発生させるための各インジェクタ２２の基本噴射量Ｑを決定する。従って、本実施形態のＥＣＵ４０は、基本噴射量決定手段としての機能実現手段を備える。さらに、ＥＣＵ４０は、基本噴射量Ｑに、後述する各種補正量Ｑｆｃｃｂ、Ｑｉｓｃ等を加算した値を各インジェクタ２２に対する最終的な指令噴射量Ｑｆｉｎとして決定する。

さらに、ＥＣＵ４０は、指令噴射量Ｑｆｉｎおよびエンジン回転数Ｎｅに基づいて、燃料噴射圧力、すなわちコモンレール２１内の目標燃料圧力である目標レール圧Ｐｆｉｎを決定する。さらに、ＥＣＵ４０は、コモンレール２１内の燃料圧力Ｎｐｃが、目標レール圧Ｐｆｉｎとなるように、サプライポンプ２３の吸入調量弁２３ｃへの制御電流を、フィードバック制御手法等によって決定する。これにより、サプライポンプ２３の高圧ポンプ部２３ｂから必要吐出量の燃料がコモンレール２１内へ圧送される。

さらに、ＥＣＵ４０は、指令噴射量Ｑｆｉｎ、エンジン回転数Ｎｅ、コモンレール２１内の燃料圧力Ｎｐｃ、冷却水温度Ｔｗ等に基づいて、予め記憶回路４０ａに記憶されている制御マップを参照して、ＥＤＵ４１から各インジェクタ２２の電磁弁２２ｂへの駆動電圧を印可する通電時間に相当する指令噴射期間を決定する。

この際、本実施形態のＥＣＵ４０では、ディーゼルエンジン１０の各気筒１１に燃料を複数回に分けて噴射させる、いわゆるマルチ噴射制御を行っている。より具体的には、１つの気筒１１の１周期（吸気行程−圧縮行程−爆発行程−排気行程）のうち、圧縮行程および膨張行程中にインジェクタ２２を複数回駆動させることによって、メイン噴射の前に複数回のパイロット噴射を行い、メイン噴射の後に複数回のアフター噴射を行っている。これにより、ディーゼルエンジン１０の排気低減および騒音低減を図っている。

次に、ＥＣＵ４０が実行する基本噴射量Ｑに対する補正制御について説明する。以下に説明する補正制御は、ディーゼルエンジン１０の回転数が所定の目標回転数Ｎｉｄｌとなるように維持される運転状態時であるアイドリング運転時に実行される。

まず、ＥＣＵ４０は、クランクポジションセンサ４２が出力する回転パルス信号の時間間隔の変動と気筒判別センサ４４が出力する気筒判別パルス信号に基づいて、各気筒１１の爆発行程時における回転速度変動を検出する。そして、各気筒１１の回転速度変動の検出値と全気筒１１の回転速度変動の平均値との差に応じて、各気筒１１間の回転速度変動を平滑化するように、各気筒１１毎に気筒間不均量補正量Ｑｆｃｃｂを算出する。この制御は、気筒間不均量補正制御あるいはＦＣＣＢ制御と呼ばれる。

また、ＥＣＵ４０は、エンジン回転数Ｎｅが、アイドリング運転時の目標回転数Ｎｉｄｌとなるように、全気筒１１に対して一律に回転速度補正量Ｑｉｓｃを算出する。なお、この制御は回転速度補正制御あるいはＩＳＣ制御と呼ばれる。従って、本実施形態のＥＣＵ４０は、気筒間不均量補正手段および回転速度補正手段としての機能実現手段を備える。

本実施形態のコモンレール式燃料噴射システムでは、上記の基本的作動によって決定された指令噴射量Ｑｆｉｎの燃料を各気筒１１に噴射供給するように、各気筒１１のインジェクタ２２を順次駆動させる。より詳細には、図２に示すように直列配置された各気筒１１のうち、＃１→＃３→＃４→＃２の順に燃料を噴射供給することで、各気筒１１において吸気行程−圧縮行程−爆発行程−排気行程が繰り返される。これにより、各気筒１１のピストン１２が往復運動を行い、クランクシャフト１５から車両走行動力となる回転運動が出力される。

さらに、本実施形態のＥＣＵ４０では、ディーゼルエンジン１０を長期間作動させたときのようにインジェクタ２２の劣化が進行している可能性がある場合に、インジェクタ２２が経時劣化していることを推定し、さらに、インジェクタ２２の経時劣化によって指令噴射量Ｑｆｉｎと実際に各燃焼室１３へ噴射される燃料噴射量とが乖離してしまうことを抑制するための燃料噴射量学習制御を行う。

この燃料噴射量学習制御については、図３のフローチャートを用いて説明する。図３に示す燃料噴射量学習制御ルーチンは、イグニションスイッチがＯＮとなった後に、通常運転時に実行されるメインルーチンに対して、所定の時間間隔毎に実行されるサブルーチンである。

まず、図３のステップＳ１では、燃料噴射量学習制御を実行するか否かを判定する。具体的には、図４に示す学習実行条件が成立する場合は、燃料噴射量学習制御を実行し、成立しない場合は燃料噴射量学習制御を実行せずにメインルーチンに戻る。

図４に示す学習実行条件とは、（Ａ）アイドリング運転時であること：アイドリング運転時であることは、上述したディーゼルエンジン１０の運転状態を検出する各種センサ群の検出値のうち、例えば、コモンレール２１内の燃料圧力Ｎｐｃ、エンジン回転数Ｎｅ、アクセル開度Ａｃｃｐ等の値に基づいて判定できる。

（Ｂ）エンジン安定状態であること：エンジン安定状態であることとは、アイドリング運転時の目標回転数Ｎｉｄｌからエンジン回転数Ｎｅを減算した値の絶対値が、予め定めた所定値以内になっていることである。従って、エンジン回転数Ｎｅの値に基づいて判定できる。

（Ｃ）学習状態フラグが０であること、および、各気筒１１に対する気筒間不均量補正量Ｑｆｃｃｂが予め定めた所定値以上であることの少なくとも一方を満たすこと：学習状態フラグとは、図５に示すように、燃料噴射量学習制御が未完了であること（＝０）、実行中であること（＝１）、完了していること（＝２）を示す制御フラグであり、ＥＣＵ４０の記憶回路４０ａに記憶されている。

そして、上記（Ａ）〜（Ｃ）の全ての条件を満たす場合は、インジェクタ２２の劣化が進行している可能性があるものとして、学習状態フラグを１とし、ステップＳ２へ進む。従って、本実施形態のＥＣＵ４０は、劣化進行判定手段としての機能実現手段を備え、具体的には、制御ステップＳ１が劣化進行判定手段を構成する。

ステップＳ２では、ＥＣＵ４０が、燃料噴射量学習制御を実行する直前に、各燃焼室１３に対する指令噴射量Ｑｆｉｎを記憶回路４０ａに記憶する。従って、本実施形態のＥＣＵ４０は、指令噴射量記憶手段としての機能実現手段を備え、具体的には、ＲＡＭ等の記憶回路４０ａが指令噴射量記憶手段を構成する。

次に、ステップＳ３へ進み、４つの気筒１１のうち１つの気筒１１に対するインジェクタ２２からの燃料噴射を休止して、残りの３つの気筒１１に対してインジェクタ２２からの燃料噴射を行ってディーゼルエンジン１０を作動させる休止運転を実行する。次のステップＳ４では、上述した回転速度補正制御（ＩＳＣ制御）を実行して、燃料噴射される３つの気筒１１のそれぞれの指令噴射量Ｑｆｉｎに対して回転速度補正量Ｑｉｓｃを一律に加算する。

そして、ステップＳ５にて、エンジン安定状態になっているか否かを判定して、エンジン安定状態になっていないと判定された場合は、ステップＳ４へ戻り、再び回転速度補正制御（ＩＳＣ制御）を実行する。一方、ステップＳ５にて、エンジン安定状態になっていると判定された場合は、ステップＳ６にて、休止させた１つの気筒に対して休止直前に噴射されたと推定される推定実燃料噴射量Ｑｓを推定する。

ステップＳ６にて実行される推定実燃料噴射量Ｑｓの推定の詳細については、図６に基づいて説明する。まず、図６（ａ）は、燃料噴射量学習制御を行う直前の各気筒１１に対する指令噴射量Ｑｆｉｎを示す説明図である。例えば、＃１の気筒１１に対する指令噴射量Ｑｆｉｎは、基本噴射量Ｑの１０ｍｍ³／ｓｔに対して気筒間不均量補正量Ｑｆｃｃｂと回転速度補正量Ｑｉｓｃの合計値１ｍｍ³／ｓｔが加算され、合計１１ｍｍ³／ｓｔとなっている。

同様に、＃２〜＃４の各気筒１１に対する指令噴射量Ｑｆｉｎは、それぞれ１０ｍｍ³／ｓｔ、１２ｍｍ³／ｓｔ、８ｍｍ³／ｓｔとなっている。これらの＃１〜＃４の各気筒１１に対する指令噴射量Ｑｆｉｎは、前述の制御ステップＳ２にて、ＥＣＵ４０の記憶回路４０ａに記憶される値である。

次に、図６（ｂ）は、例えば、制御ステップＳ３にて、＃１の気筒１１に対するインジェクタ２２からの燃料噴射を休止した後、制御ステップＳ５にて、エンジン安定状態となっていると判定された際の各気筒１１に対する指令噴射量Ｑｆｉｎを示す図である。＃１の気筒１１については、インジェクタ２２からの燃料噴射を休止しているので、指令噴射量Ｑｆｉｎは、０ｍｍ³／ｓｔである。

これに対して、＃２〜＃４の各気筒１１に対する指令噴射量Ｑｆｉｎは、制御ステップＳ４の回転速度補正制御（ＩＳＣ制御）によって、一律に３ｍｍ³／ｓｔずつ加算されている。つまり、制御ステップＳ３にて、＃１の気筒１１に対するインジェクタ２２からの燃料噴射を休止すると、ディーゼルエンジン１０の回転数が目標回転数Ｎｉｄｌとなるように、燃料噴射される＃２〜＃４の各気筒１１に対する回転速度補正量Ｑｉｓｃを増加させる。

この際、ディーゼルエンジン１０の回転数を所定の目標回転数Ｎｉｄｌとするためには、各気筒１１に噴射される実際の燃料噴射量の合計値は、１つの気筒を休止させる前後で略同等となる。従って、燃料噴射される＃２〜＃４の気筒１１に対する回転速度補正量Ｑｉｓｃの合計値（本実施形態では、３ｍｍ³／ｓｔ×３気筒分＝９ｍｍ³／ｓｔ）は、休止している＃１の気筒１１に対して休止直前に噴射された実際の燃料噴射量に略同等となる。

そこで、本実施形態の制御ステップＳ６では、燃料噴射される＃２〜＃４の気筒１１に対する回転速度補正量Ｑｉｓｃの合計値（９ｍｍ³／ｓｔ）そのものを、＃１の気筒１１に対して休止直前に噴射されたと推定される推定実燃料噴射量Ｑｓとしている。そして、推定実燃料噴射量Ｑｓ（９ｍｍ³／ｓｔ）とＥＣＵ４０の記憶回路４０ａに記憶された休止直前の＃１の気筒１１に対する指令噴射量Ｑｆｉｎ（１１ｍｍ³／ｓｔ）とを比較する。

この際、推定実燃料噴射量Ｑｓと休止直前の＃１の気筒１１に対する指令噴射量Ｑｆｉｎが一致していれば、＃１の気筒１１用のインジェクタ２２が経時劣化していないと推定できる。一方、推定実燃料噴射量Ｑｓと休止直前の＃１の気筒１１に対する指令噴射量Ｑｆｉｎが乖離していれば、＃１の気筒１１用のインジェクタ２２が経時劣化していると推定できる。

換言すると、図６に示す例では、＃１の気筒１１用のインジェクタ２２には経時劣化が生じており、ＥＣＵ４０が１１ｍｍ³／ｓｔ（指令噴射量Ｑｆｉｎ）の燃料を燃焼室１３へ噴射供給するように、ＥＤＵ４１に対して駆動信号を出力しても、実際には、９ｍｍ³／ｓｔ（推定実燃料噴射量Ｑｓ）しか燃焼室１３へ噴射供給されていないことが推定される。

次に、ステップＳ７へ進み、学習噴射量Ｑｇを決定する。具体的には、ステップＳ３で休止した１つの気筒１１について、記憶回路４０ａに記憶された休止直前の１つの気筒１１に対する指令噴射量Ｑｆｉｎから推定実燃料噴射量Ｑｓを減算した値を学習噴射量Ｑｇとする。図６に示す例では、休止直前の＃１の気筒１１に対する指令噴射量Ｑｆｉｎである１１ｍｍ³／ｓｔから推定実燃料噴射量Ｑｓである９ｍｍ³／ｓｔを減算した２ｍｍ³／ｓｔが学習噴射量Ｑｇとなる。

次のステップＳ８では、＃１〜＃４の全ての気筒１１について学習噴射量Ｑｇが決定されたか否かを判定し、全ての気筒１１について学習噴射量Ｑｇが決定されていないと判定された場合は、ステップＳ３へ戻り、次の気筒１１を休止させて、休止させた気筒１１についての推定実燃料噴射量Ｑｓの推定と学習噴射量Ｑｇの決定が順次実行される。

本実施形態では、休止させる気筒の順序を＃１→＃２→＃４→＃３としている。これにより、ＥＣＵ４０が所定の気筒１１のインジェクタ２２に燃料噴射させた次に燃料噴射させる気筒１１と、制御ステップＳ３が所定の気筒１１を休止させた次に休止させる気筒１１が異なる順序となっている。

一方、ステップＳ８にて、全ての気筒１１について学習噴射量Ｑｇが決定されていると判定された場合は、学習状態フラグを２としてステップＳ９へ進む。ステップＳ９では、メインルーチンにて、学習状態フラグが２となっている場合には各気筒１１の指令噴射量Ｑｆｉｎに対して学習噴射量Ｑｓを加算するように制御ルーチンを変更して、学習噴射量Ｑｇを反映させる。

従って、本実施形態のＥＣＵ４０は、気筒毎噴射量推定手段としての機能実現手段を備え、具体的には、制御ステップＳ３〜Ｓ６、Ｓ８が気筒毎噴射量推定手段を構成する。さらに、ＥＣＵ４０は、学習噴射量決定手段としての機能実現手段を備え、具体的には、制御ステップＳ７が学習噴射量決定手段を構成する。さらに、ＥＣＵ４０は、学習噴射量補正手段としての機能実現手段を備え、具体的には、制御ステップＳ９が学習噴射量補正手段を構成する。

なお、上述の燃料噴射量学習制御ルーチンが実行されている間、すなわち、学習状態フラグが１になっている場合は、燃料噴射量学習制御ルーチンとは別に、学習制御中止ルーチンも実行される。この学習制御中止ルーチンでは、図７に示す条件を満たす場合は、燃料噴射量学習制御を直ちに中止してメインルーチンを実行するとともに、学習状態フラグを０にする。

図７に示す条件とは、（Ｄ）コモンレール２１内の燃料圧力Ｎｐｃの単位時間当たりの変動量が予め定めた所定量を超えたとき、（Ｅ）エンジン回転数Ｎｅの単位時間当たりの変動量が予め定めた所定量を超えたとき、（Ｆ）燃料噴射量学習制御ルーチンが実行されてから予め定めた所定時間を経過したとき、のうち少なくとも１つを満たしたときである。

本実施形態の燃料噴射量制御装置は上記の如く作動するので、気筒毎噴射量推定手段としての制御ステップＳ３〜Ｓ６、Ｓ８によって、インジェクタが経時劣化していることを推定できる。すなわち、インジェクタが経時劣化していることを推定可能な燃料噴射量制御装置を提供することができる。

さらに、１つの気筒１１を順次休止させるので、休止している１つの気筒１１および燃料噴射させる他の気筒１１のいずれが経時劣化していた場合であっても、いずれかの気筒１１を休止させれば、回転速度補正量Ｑｉｓｃの合計値と休止直前の１つの気筒１１に対する指令噴射量Ｑｆｉｎとの間に乖離が生じるので、ディーゼルエンジン１０全体として、いずれかのインジェクタ２２に経時劣化が発生していることを推定できる。

さらに、学習噴射量決定手段としての制御ステップＳ７によって、指令噴射量Ｑｆｉｎと実際の燃料噴射量との差（乖離）を学習噴射量Ｑｇとして定量的に決定できる。そして、学習噴射量補正手段としての制御ステップＳ９によって、指令噴射量Ｑｆｉｎに学習噴射量Ｑｇを加算するので、指令噴射量Ｑｆｉｎと実際の燃料噴射量との乖離を抑制できる。すなわち、インジェクタ２２に経時劣化が生じても指令噴射量Ｑｆｉｎと実際の燃料噴射量との乖離を抑制可能な燃料噴射量制御装置を提供できる。

さらに、学習状態フラグが２となっている場合に、各気筒１１の指令噴射量Ｑｆｉｎに対して学習噴射量Ｑｓを加算するように制御ルーチンを変更して、学習噴射量Ｑｇを反映させるので、燃料噴射量学習制御の実行後は、速やかにディーゼルエンジン１０をエンジン安定状態として、エンジン騒音の低減、燃費向上等を図ることができる。

さらに、上述の（Ａ）〜（Ｃ）の全ての条件を満たす場合に、燃料噴射量制御装置が不必要に推定実燃料噴射量Ｑｓを推定し、学習噴射量Ｑｇを決定することを回避できる。さらに、気筒毎噴射量推定手段としての制御ステップＳ３〜Ｓ６、Ｓ８が休止させる気筒１１の順序が、燃料噴射させる気筒１１の噴射順序と一致してしまうことを回避しているので、推定実燃料噴射量Ｑｓを推定する際に、ディーゼルエンジン１０が停止してしまうことを回避できる。

（他の実施形態）
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、以下のように種々変形可能である。

（１）上述の実施形態では、直列４気筒型のディーゼルエンジン１０に燃料噴射量制御装置を適用した例を説明したが、本発明の適用はこれに限定されない。例えば、６気筒型、８気筒型等の多気筒型のエンジンであれば適用可能である。また、気筒配列についても直列型に限定されずＶ型、水平対向型等に適用可能である。

（２）上述の実施形態では、エンジン回転数Ｎｅとアクセル開度信号Ａｃｃｐに基づいてディーゼルエンジン１０の運転状態を判定して基本噴射量Ｑを決定しているが、基本噴射量Ｑの決定は、これに限定されない。

例えば、コモンレール２１内の燃料圧力Ｎｐｃ、冷却水温度Ｔｗ、その他の運転状態検出用の各種センサ（吸気量センサ４８、吸気圧センサ４９、燃料温度を検出する燃料温度センサ、大気圧を検出する大気圧センサ、外気温を検出する外気温センサ、スロットルポジションセンサ等）からの検出信号を用いて、基本噴射量Ｑを決定してもよい。指令噴射量Ｑｆｉｎ、目標レール圧Ｐｆｉｎ、噴射タイミング等についても同様である。

（３）上述の実施形態では、学習実行条件（Ａ）としてアイドリング運転時であることをコモンレール２１内の燃料圧力Ｎｐｃ、エンジン回転数Ｎｅ、アクセル開度Ａｃｃｐ等の値に基づいて判定する例を説明したが、アイドリング運転時であることの判定は、これに限定されない。

例えば、シフトポジションを検出するポジションセンサ（スイッチ）を設け、イグニションスイッチがＯＮとなった後に、シフトポジションが「Ｎ」ニュートラル、「Ｐ」パーキングになっている場合は、アイドリング運転時であると判定してもよい。さらに、車両走行速度を検出する車速センサの検出値が０ｋｍ／ｈとなっている場合は、アイドリング運転時であると判定してもよい
（４）上述の実施形態において気筒毎噴射量推定手段を構成する制御ステップＳ６では、燃料噴射される気筒１１に対する回転速度補正量Ｑｉｓｃの合計値そのものを、休止させた気筒１１の推定実燃料噴射量Ｑｓとしているが、もちろん、回転速度補正量Ｑｉｓｃの合計値に対して補正係数を乗算する等の補正を行った値を推定実燃料噴射量Ｑｓとしてもよい。

（５）上述の実施形態では、休止直前の気筒１１に対する指令噴射量Ｑｆｉｎと推定実燃料噴射量Ｑｓとに乖離が生じた際に、当該気筒１１のインジェクタ２２が経時劣化が生じているものとして学習噴射量Ｑｇを決定しているが、休止直前の気筒１１に対する指令噴射量Ｑｆｉｎと推定実燃料噴射量Ｑｓとに乖離が生じた際に、これをユーザに警告する警告手段を設けてもよい。例えば、警告手段としての警告ランプを点灯させて、ユーザにインジェクタ２２の交換を促すようにしてもよい。

（６）上述の実施形態では、学習中止条件（Ｄ）〜（Ｅ）を採用しているが、学習中止条件は、これに限定されない。例えば、シフトポジションが「Ｎ」ニュートラル、「Ｐ」パーキング以外になった場合、車速センサの検出値が０ｋｍ／ｈより大きくなった場合等に学習中止条件が成立したものとしてもよい。

１０ 内燃機関
１１ 気筒
２２ インジェクタ
４０ ＥＣＵ
４０ａ 記憶回路

Claims (5)

1. 複数の気筒（１１）を有する多気筒型の内燃機関（１０）に適用され、
   少なくとも前記内燃機関（１０）の回転数が所定の目標回転数（Ｎｉｄｌ）となる運転状態時に、前記内燃機関（１０）に要求される駆動トルクを発生させるために必要な基本噴射量（Ｑ）を決定する基本噴射量決定手段と、
   前記複数の気筒（１１）毎の回転速度変動を平滑化するように、前記複数の気筒（１１）毎に、前記基本噴射量（Ｑ）に対する気筒間不均量補正量（Ｑｆｃｃｂ）を算出する気筒間不均量補正手段と、
   前記内燃機関（１０）の回転数が前記目標回転数となるように、前記複数の気筒（１１）一律に、前記基本噴射量（Ｑ）に対する回転速度補正量（Ｑｉｓｃ）を算出する回転速度補正手段とを備え、
   前記基本噴射量（Ｑ）、前記気筒間不均量補正量（Ｑｆｃｃｂ）および前記回転速度補正量（Ｑｉｓｃ）から算出された指令噴射量（Ｑｆｉｎ）に基づいて、前記複数の気筒（１１）のそれぞれに対して燃料を噴射する複数のインジェクタ（２２）を順次駆動することによって、前記複数の気筒（１１）に噴射供給される燃料噴射量を制御する燃料噴射量制御装置であって、
   前記複数の気筒（１１）毎の前記指令噴射量（Ｑｆｉｎ）を記憶する指令噴射量記憶手段（４０ａ）と、
   前記複数の気筒（１１）のうち、１つの気筒（１１）に対する前記インジェクタ（２２）の燃料噴射を順次休止させ、燃料噴射される他の気筒（１１）に対する回転速度補正量（Ｑｉｓｃ）の合計値に基づいて、休止している前記１つの気筒（１１）に対して休止直前に噴射された推定実燃料噴射量（Ｑｓ）を推定する気筒毎噴射量推定手段（Ｓ３〜Ｓ６、Ｓ８）とを備えることを特徴とする燃料噴射量制御装置。
2. 前記気筒間不均量補正量（Ｑｆｃｃｂ）が予め定めた所定値以上となったときに、前記インジェクタ（２２）の劣化が進行している可能性があると判定する劣化進行判定手段（Ｓ１）を備え、
   前記気筒毎噴射量推定手段（Ｓ３〜Ｓ６、Ｓ８）は、前記劣化進行判定手段（Ｓ１）が前記インジェクタ（２２）の劣化が進行している可能性があると判定した際に、前記推定実燃料噴射量（Ｑｓ）を推定することを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射量制御装置。
3. 前記気筒毎噴射量推定手段（Ｓ３〜Ｓ６、Ｓ８）は、前記他の気筒（１１）に対する回転速度補正量（Ｑｉｓｃ）の合計値を前記推定実燃料噴射量（Ｑｓ）とすることを特徴とする請求項１または２に記載の燃料噴射量制御装置。
4. 前記指令噴射量記憶手段（４０ａ）に記憶された前記１つの気筒（１１）に対する休止直前の前記指令噴射量（Ｑｆｉｎ）から前記推定実燃料噴射量（Ｑｓ）を減算した値を学習噴射量（Ｑｇ）とする学習噴射量決定手段（Ｓ７）と、
   前記指令噴射量（Ｑｆｉｎ）に前記学習噴射量（Ｑｇ）を加算する学習噴射量補正手段（Ｓ９）とを備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の燃料噴射量制御装置。
5. 前記インジェクタ（２２）は、予め定められた噴射順序で前記複数の気筒（１１）に対して燃料噴射するようになっており、
   前記インジェクタ（２２）が所定の気筒（１１）に噴射した次に噴射する気筒（１１）と、前記気筒毎噴射量推定手段（Ｓ３〜Ｓ６、Ｓ８）がこの所定の気筒（１１）を休止させた次に休止させる気筒（１１）は、異なっていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の燃料噴射量制御装置。

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