JP3891852B2 - 内燃機関の燃料蒸気処理装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料タンク内で発生する燃料蒸気をキャニスタにて吸着し、内燃機関の運転状態に応じて内燃機関の吸気通路側に放出させパージ(purge:浄化)する内燃機関の燃料蒸気処理装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、車両走行中または停止時に燃料タンク内で発生する燃料蒸気を、吸着材として活性炭を充填したキャニスタを用いて吸着保持し、車外へ放出されないよう処理する内燃機関の燃料蒸気処理装置が知られている。このように、一時的にキャニスタ内に吸着保持された燃料蒸気は、内燃機関の作動時に吸気通路の負圧によってキャニスタの大気孔から導入される外気によって脱離され吸気通路側に放出され、インジェクタ(燃料噴射弁)から噴射された燃料と共に吸気通路に導入されている空気と混合され所定の混合気とされ内燃機関内の燃焼室に供給され燃焼される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
近年、燃料蒸気の大気放出に関連する規制が強化される傾向にあり、例えば、ORVR(Onboard Refueling Vapor Recovery)規制では、給油時に排出される燃料タンクからの燃料蒸気を大気中に放出することなく全てキャニスタ内に捕集することを義務付けている。このため、キャニスタにて大量の燃料蒸気を処理する必要があり、より高い性能を有するキャニスタが求められている。ここで、活性炭の吸着脱離性能は温度に大きく左右され、低温であるほど吸着量が増加し、高温であるほど脱離量が増加する。ところで、キャニスタ内部の温度は吸着時には上昇し、脱離時には低下するよう変化し、活性炭の性能が十分に発揮されないという問題があった。
【0004】
このような問題に対処し、脱離性能を向上するため、特開2001−182632号公報にて開示されたものが知られている。このものでは、キャニスタの外壁または中央にヒータを配置し、脱離時に活性炭を加熱するようにしている。そして、温調効果が得られる範囲について考慮されてはいるが、ヒータ加熱温調制御に際してパージ燃料蒸気(パージガス)濃度をモニタするHC濃度センサと温度センサを用いているため構成が複雑であると共に、コストが高くなってしまうという不具合があった。
【0005】
そこで、この発明はかかる不具合を解決するためになされたもので、ヒータ加熱温調制御に際してパージ燃料蒸気(パージガス)濃度をモニタするHC濃度センサを用いることなく、簡単な構成で良好な燃料蒸気処理を実行可能な内燃機関の燃料蒸気処理装置の提供を課題としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】
請求項1の内燃機関の燃料蒸気処理装置によれば、燃料タンクから放出され燃料蒸気通路を介してキャニスタのケース内に充填された吸着材にて形成された燃料吸着層に吸着保持された燃料蒸気が、パージ制御手段によって燃料吸着層に一時的に吸着保持され、内燃機関の作動時に脱離させパージ通路より吸気通路に送出される。このパージ制御の際、制御手段により内燃機関の空燃比制御に伴って推定算出されるパージ燃料蒸気量またはパージ燃料蒸気濃度に基づき燃料吸着層に対する温度調節を行なう温調手段の作動/停止が制御される。これにより、キャニスタからパージ通路を介して内燃機関の吸気通路に送出されるパージ燃料蒸気量またはパージ燃料蒸気濃度を検出するセンサが不要となり、構成が簡単で良好な燃料蒸気処理が実行される。
【0007】
特に、制御手段では、パージ燃料蒸気量が所定値より多いまたはパージ燃料蒸気濃度が所定値より濃いときにはキャニスタの燃料吸着層に吸着保持された燃料蒸気は脱離し易いため、温調手段が停止され、また、パージ燃料蒸気量またはパージ燃料蒸気濃度がほぼ零のときにはキャニスタの燃料吸着層に吸着保持された燃料蒸気がないため省電力化のため温調手段が停止される。これ以外の場合、即ち、パージ燃料蒸気量が所定値より少ないまたはパージ燃料蒸気濃度が所定値より薄いときにはキャニスタの燃料吸着層に吸着保持された燃料蒸気は脱離し難いため、温調手段が作動されることでパージ促進される。これにより、適切なタイミングで燃料蒸気処理が実行される。
【0008】
請求項2の内燃機関の燃料蒸気処理装置によれば、燃料タンクから放出され燃料蒸気通路を介してキャニスタのケース内に充填された吸着材にて形成された燃料吸着層に吸着保持された燃料蒸気が、パージ制御手段によって燃料吸着層に一時的に吸着保持され、内燃機関の作動時に脱離させパージ通路より吸気通路に送出される。このパージ制御の際、制御手段により燃料吸着層に吸着保持された燃料蒸気の吸着量に応じて燃料吸着層に対する温度調節を行なう温調手段の作動/停止が制御される。これにより、キャニスタからパージ通路を介して内燃機関の吸気通路に送出されるパージ燃料蒸気量またはパージ燃料蒸気濃度を検出するセンサが不要となり、構成が簡単で良好な燃料蒸気処理が実行される。
【0009】
特に、制御手段では、燃料給油量から算出される燃料蒸気の吸着量が算出され、この燃料蒸気の吸着量に応じてパージ促進のための温調手段が作動/停止が制御される。これにより、キャニスタの燃料吸着層に吸着保持された燃料蒸気が好適に脱離され、適切なタイミングで燃料蒸気処理が実行される。
【0011】
請求項3の内燃機関の燃料蒸気処理装置によれば、燃料タンクから放出され燃料蒸気通路を介してキャニスタのケース内に充填された吸着材にて形成された燃料吸着層に吸着保持された燃料蒸気が、パージ制御手段によって燃料吸着層に一時的に吸着保持され、内燃機関の作動時に脱離させパージ通路より吸気通路に送出される。このパージ制御の際、制御手段により燃料吸着層に吸着保持された燃料蒸気の吸着量に応じて燃料吸着層に対する温度調節を行なう温調手段の作動/停止が制御される。これにより、キャニスタからパージ通路を介して内燃機関の吸気通路に送出されるパージ燃料蒸気量またはパージ燃料蒸気濃度を検出するセンサが不要となり、構成が簡単で良好な燃料蒸気処理が実行される。
【0012】
特に、制御手段では、燃料蒸気の吸着量が所定値より多いときにはキャニスタの燃料吸着層に吸着保持された燃料蒸気は脱離し易いため、温調手段が停止され、また、燃料蒸気の吸着量がほぼ零のときにはキャニスタの燃料吸着層に吸着保持された燃料蒸気がないため省電力化のため温調手段が停止される。これ以外の場合、即ち、燃料蒸気の吸着量が所定値より少ないときにはキャニスタの燃料吸着層に吸着保持された燃料蒸気は脱離し難いため、温調手段が作動されることでパージ促進される。これにより、適切なタイミングで燃料蒸気処理が実行される。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。
【0014】
〈実施例1〉
図1は本発明の実施の形態の第1実施例にかかる内燃機関の燃料蒸気処理装置の全体構成を示す概略図である。
【0015】
図1において、内燃機関1には吸気通路2と排気通路3とが接続されている。吸気通路2の上流側には空気を濾過するエアクリーナ4が配設され、このエアクリーナ4を介して空気が吸気通路2内に導入される。エアクリーナ4の下流側には吸気通路2に導入される吸気量(吸入空気量)を検出するためのエアフローメータ5が配設されている。このエアフローメータ5の下流側には内燃機関1への吸気量を調節するためのスロットルバルブ6が配設されている。このスロットルバルブ6はアクセルペダル(図示略)の踏込量等に応じて駆動されるアクチュエータとしての電動モータ7にてそのスロットル開度が調整される。吸気通路2内でスロットルバルブ6を通過したのちの空気は、サージタンク8を経て内燃機関1の各気筒の吸気ポート9から吸気バルブ11が開状態となるタイミングにて各気筒の燃焼室12内に供給される。
【0016】
また、液体燃料(ガソリン)が貯留された燃料タンク20からの液体燃料が燃料供給経路(図示略)を通ってインジェクタ(燃料噴射弁)10から内燃機関1の各気筒の吸気ポート9側に向かって噴射され空気と混合された混合気となって、吸気バルブ11が開状態となるタイミングにて各気筒の燃焼室12内に供給される。なお、燃料タンク20内には貯留されている燃料残量を検出するための燃料計29が配設されている。
【0017】
一方、燃料タンク20は燃料蒸気通路21を介してキャニスタ30の筒状ケース31のタンク孔32と接続されている。このキャニスタ30内には後述の吸着材としての活性炭Cを充填した燃料吸着層35が収容されている。このため、燃料タンク20内にて発生する燃料蒸気は逐次、キャニスタ30内の燃料吸着層35に吸着保持される。
【0018】
そして、キャニスタ30内の燃料吸着層35に吸着保持された燃料蒸気は、内燃機関1の運転状態に応じたパージバルブ23の開閉に伴って燃料吸着層35から脱離され、キャニスタ30のケース31のパージ孔33に接続されたパージ通路22及びパージバルブ23を通りサージタンク8の上流側に接続されたパージ通路24から吸気通路2内に導入される。なお、キャニスタ30に形成された大気孔34には閉塞バルブ(図示略)が配設され、必要に応じて大気孔34を大気に開放できるようになっている。また、キャニスタ30には後述のヒータプレート40が内蔵されており、このヒータプレート40への電力供給のためのコネクタ41が配設されている。
【0019】
内燃機関1の各気筒の燃焼室12内に供給された混合気は、その頭頂部に配設された点火プラグ13によって所定の燃焼タイミングにて燃焼される。そして、燃焼後の排気ガスは燃焼室12内から排気バルブ14を介して排気通路3内に排出される。この排気通路3内には排気ガス中の酸素濃度を検出するためのA/F(空燃比)センサ15が配設されている。なお、16は内燃機関1の機関回転数を検出するためのクランク角センサである。
【0020】
50はECU(Electronic Control Unit:電子制御ユニット)であり、ECU50は、周知の各種演算処理を実行する中央処理装置としてのCPU、制御プログラム等を格納したROM、各種データを格納するRAM、B/U(バックアップ)RAM、入出力回路及びそれらを接続するバスライン等からなる論理演算回路として構成されている。
【0021】
このECU50にて、内燃機関1の運転状態を判定するためエアフローメータ5からの吸気量、A/Fセンサ15からの酸素濃度、クランク角センサ16からの機関回転数及び燃料計29からの燃料残量やその他の各種センサ信号等が読込まれる。そして、ECU50にて演算設定された制御信号に基づき、スロットルバルブ6を駆動するための電動モータ7、液体燃料を噴射供給するためのインジェクタ10、燃料蒸気をパージ制御するためのパージバルブ23、キャニスタ30に内蔵されたヒータプレート40のコネクタ41等への通電が行なわれる。
【0022】
次に、キャニスタ30の詳細な構成について、図2、図3及び図4を参照して説明する。
【0023】
図2及び図3に示すように、キャニスタ30の外壁を形成する筒状ケース31には、上述のように、燃料タンク20側に接続されるタンク孔32、内燃機関1の吸気通路2側に接続されるパージ孔33及び大気孔34が形成されている。このケース31内には、吸着材としての活性炭Cが充填された燃料吸着層35が形成されている。この燃料吸着層35両端面には、フィルタ36a,36bを介して多孔板37a,37bがそれぞれ配設されている。
【0024】
ケース31の左右端面と多孔板37a,37bとの間には、空間38a,38bが形成され、燃料蒸気または大気が燃料吸着層35に均等に分配されるように構成されている。そして、燃料吸着層35は、ケース31内で空間38a,38bにそれぞれ配設されたスプリング39a,39bのばね力によって挟持されている。
【0025】
キャニスタ30内の燃料吸着層35は、燃料タンク20から放出される燃料蒸気を一時的に吸着保持するもので、図3に示すように、ケース31壁面のうち面積の広い壁面31a,31bと平行で燃料蒸気の流れ方向(図の左右方向)に平行な仕切壁を兼ねたヒータプレート40によって2つの燃料吸着層35a,35bに区画されている。
【0026】
そして、図4に示すように、ヒータプレート40の内部のほぼ全体には、発熱体としての電熱線ヒータ42が、伝熱効率を極力損なわないよう絶縁材43で被覆された状態で収容され、活性炭Cが充填された燃料吸着層35(35a,35b)と電熱線ヒータ42とが直接、接触しないようにされている。ヒータプレート40本体は、伝熱効率の良好な金属、例えば、ステンレス製で、ヒータプレート40の端部には電熱線ヒータ42に接続するコネクタ41が配設され、それぞれ図示しない電圧調整器に接続されている。そして、ECU50にてヒータプレート40のコネクタ41を介して電熱線ヒータ42への通電が行なわれキャニスタ30内の燃料吸着層35(35a,35b)が加熱されることにより、活性炭Cに吸着保持されている燃料蒸気の脱離が促進される。勿論、電熱線ヒータ42に代え、PTC(Positive Temperature Coefficient)ヒータや他の発熱体を用いて構成することもできる。
【0027】
次に、本発明の実施の形態の第1実施例にかかる内燃機関の燃料蒸気処理装置で使用されているECU50における温調制御の処理手順を示す図5のフローチャートに基づき、図6を参照して説明する。ここで、図6は図5でキャニスタ30からの必要パージ量Qとパージ燃料蒸気濃度Cとをパラメータとしてヒータプレート40のON/OFFを設定するためのマップである。なお、この温調制御ルーチンは所定時間毎にECU50にて繰返し実行される。
【0028】
図5において、まず、ステップS101で、IGONであるかが判定される。ステップS101の判定条件が成立、即ち、内燃機関1の図示しないIGSW(イグニッションスイッチ)がON(オン)で内燃機関1が始動状態にあるときにはステップS102に移行し、パージONであるかが判定される。ステップS102の判定条件が成立、即ち、内燃機関1の運転条件等によりパージ制御が実行可能なときにはステップS103に移行し、燃料残量が所定量V0 以上あるかが判定される。
【0029】
ステップS103の判定条件が成立、即ち、燃料計29による燃料残量が所定量V0 以上と残っているときにはパージ制御を実行する必要があるためステップS104に移行し、A/Fセンサ15の出力信号に応じた周知の空燃比制御に伴ってパージ制御されているパージ燃料蒸気濃度が推定算出される。
【0030】
一般に、キャニスタ30から脱離されるパージ燃料蒸気濃度は、燃料蒸気の吸着量が多いほど濃くなり、少ないほど薄くなる。パージ燃料蒸気濃度が非常に濃い状態となると空燃比制御に伴うパージ制御範囲を越えて空燃比が乱れるため、内燃機関1の運転状態に応じた許容値以上のパージ燃料蒸気濃度にするのは好ましくない。また、パージ制御中において、省電力の観点から、ヒータプレート40への常時通電は好ましくなく、必要な期間だけ通電するのが望ましい。
【0031】
したがって、図6に示すように、良好な空燃比制御と省電力とを満たしつつ、キャニスタ30に吸着保持された燃料蒸気の離脱を促進させるには、パージ燃料蒸気濃度が濃く吸着量が多いときにはヒータ加熱を停止し、逆にパージ燃料蒸気濃度が薄く吸着量が少ないときにヒータ加熱を実施するようヒータプレート40への通電を制御すればよいこととなる。これにより、空燃比制御に伴って推定算出されたパージ燃料蒸気濃度を用いヒータプレート40への通電制御することでパージ燃料蒸気濃度検出用センサを用いることなくパージ制御が実行可能となるのである。
【0032】
次にステップS105に移行して、ステップS104で推定算出されたパージ燃料蒸気濃度が所定濃度C0 と所定濃度C1 との間にあるかが判定される。ステップS105の判定条件が成立、即ち、パージ燃料蒸気濃度がほぼ零の所定濃度C0 とヒータプレート40への通電制御が必要な所定濃度C1 との間にあるときにはステップS106に移行して、キャニスタ30内の燃料吸着層35(35a,35b)に吸着保持されている燃料蒸気をパージ促進させるためヒータ加熱による強制的な温調制御が必要であるとしてヒータON、即ち、ヒータプレート40が通電状態とされステップS101に戻り、同様の処理が繰返し実行される。
【0033】
一方、ステップS102の判定条件が成立せず、即ち、内燃機関1の運転条件等によりパージ制御が実行不可能なとき、またはステップS103の判定条件が成立せず、即ち、燃料計29による燃料残量が所定量V0 未満と少なく給油が近いと予想されるとき、またはステップS105の判定条件が成立せず、即ち、パージ燃料蒸気濃度が所定濃度C0 未満と低いときまたはパージ燃料蒸気濃度が所定濃度C1 以上と十分高いときにはステップS107に移行し、キャニスタ30内の燃料吸着層35(35a,35b)に吸着保持されている燃料蒸気をパージ促進させる必要がないためヒータOFF(オフ)、即ち、ヒータプレート40が通電停止状態とされステップS101に戻り、同様の処理が繰返し実行される。一方、ステップS101の判定条件が成立せず、即ち、内燃機関1が停止状態にあるときにはパージ制御が実行不可能なためステップS108に移行し、ヒータOFF、即ち、ヒータプレート40が通電停止状態とされ、本ルーチンを終了する。
【0034】
このように、本実施例の内燃機関の燃料蒸気処理装置は、ケース31内に吸着材としての活性炭Cを充填し燃料吸着層35(35a,35b)を形成すると共に、ケース31の一端側を燃料タンク20に至る燃料蒸気通路21及び内燃機関1の吸気通路2に至るパージ通路22,24と連通し、ケース31の他端側の大気孔34を大気に連通したキャニスタ30と、燃料タンク20から燃料蒸気通路21に放出される燃料蒸気を燃料吸着層35(35a,35b)に一時的に吸着保持し、内燃機関1の作動時に脱離させてパージ通路22,24より吸気通路2に送出するパージバルブ23及びECU50にて達成されるパージ制御手段と、燃料吸着層35(35a,35b)の温度調節を行なうヒータプレート40及びECU50にて達成される温調手段と、内燃機関1の空燃比制御に伴って推定算出されるパージ燃料蒸気濃度に基づき前記温調手段の作動/停止を制御するECU50にて達成される制御手段とを具備するものである。
【0035】
つまり、燃料タンク20から放出されキャニスタ30内の燃料吸着層35(35a,35b)に吸着保持された燃料蒸気を、パージバルブ23の制御によってパージ制御する際、内燃機関1の空燃比制御に伴って推定算出されるパージ燃料蒸気濃度に基づきキャニスタ30に内蔵されたヒータプレート40がON/OFF制御される。これにより、キャニスタ30からパージ通路22,24を介して内燃機関1の吸気通路2に送出されるパージ燃料蒸気濃度を検出するセンサが不要となり、構成が簡単で良好な燃料蒸気処理を実行することができる。
【0036】
また、本実施例の内燃機関の燃料蒸気処理装置のECU50にて達成される制御手段は、パージ燃料蒸気濃度が所定値C1 より濃いとき、パージ燃料蒸気濃度がほぼ零のときにヒータプレート40及びECU50にて達成される温調手段を停止し、パージ燃料蒸気濃度が所定値C1 より薄いときに前記温調手段を作動するものである。
【0037】
つまり、パージ燃料蒸気濃度が所定値C1 より濃いときにはキャニスタ30内の燃料吸着層35(35a,35b)に吸着保持された燃料蒸気は脱離し易いため、ヒータプレート40への通電は必要なく、また、パージ燃料蒸気濃度が所定値C0 より薄くほぼ零のときにはキャニスタ30内の燃料吸着層35(35a,35b)に吸着保持された燃料蒸気がないため省電力化のためヒータプレート40への通電は必要がない。これ以外の場合、即ち、パージ燃料蒸気濃度が所定値C1 より薄いときにはキャニスタ30内の燃料吸着層35(35a,35b)に吸着保持された燃料蒸気は脱離し難いため、ヒータプレート40への通電によってパージ促進される。これにより、適切なタイミングで燃料蒸気処理を実行することができる。
【0038】
次に、本発明の実施の形態の第1実施例にかかる内燃機関の燃料蒸気処理装置で使用されているECU50における温調制御の処理手順の変形例を示す図7及び図8のフローチャートに基づいて説明する。なお、この温調制御ルーチンは所定時間毎にECU50にて繰返し実行される。
【0039】
図7において、まず、ステップS201で、IGONであるかが判定される。ステップS201の判定条件が成立、即ち、内燃機関1が始動状態にあるときにはステップS202に移行し、燃料計29による燃料残量V2 が読込まれる。次にステップS203に移行して、ステップS202で読込まれた今回の燃料残量V2 と前回の燃料残量とに基づき単位時間当たりの燃料変化量ΔVが算出される。
【0040】
次にステップS204に移行して、ステップS203で算出された燃料変化量ΔVが0(零)以上であるかが判定される。ステップS204の判定条件が成立、即ち、燃料変化量ΔVが0以上とプラス側であるときには給油による燃料増量が実施されたとしてステップS205に移行し、吸気温センサ(図示略)からの吸気温が読込まれる。次にステップS206に移行して、燃料変化量ΔVと吸気温とから推定燃料蒸気発生量Mが算出される。次にステップS207に移行して、推定燃料蒸気発生量Mが所定量M0 以上であるかが判定される。ステップS207の判定条件が成立、即ち、ステップS206で算出された推定燃料蒸気発生量Mが所定量M0 以上と多く、パージが必要であると予想されるときにはステップS208に移行し、パージ量Q1 が初期値としての「0」に設定される。
【0041】
次にステップS209に移行して、IGOFFであるかが判定される。ステップS209の判定条件が成立せず、即ち、内燃機関1が始動状態にあるときにはステップS210に移行し、パージONであるかが判定される。ステップS210の判定条件が成立、即ち、内燃機関1の運転条件等によりパージ制御が実行可能なときにはステップS211に移行し、スロットルバルブ6のスロットル開度が読込まれる。次にステップS212に移行して、パージバルブ23のパージバルブ開度が読込まれる。
【0042】
次にステップS213に移行して、ステップS211で読込まれたスロットル開度に応じた吸気通路2の負圧とステップS212で読込まれたパージバルブ開度とに基づきパージ通路24を流れるパージ流量Q1 ′が算出される。次にステップS214に移行して、前回のパージ量Q1 にステップS213で算出された今回のパージ流量Q1 ′の積分値が加算されパージ量Q1 が更新される。次にステップS215に移行して、ステップS214で更新されたパージ量Q1 が所定パージ量Qa 以上であるかが判定される。ここで、所定パージ量Qa は図6においてパージ燃料蒸気濃度が最大濃度からC1 に低下するのに必要なパージ量である。ステップS215の判定条件が成立せず、即ち、パージ量Q1 が所定パージ量Qa 未満と少なく、キャニスタ30内の燃料吸着層35(35a,35b)の燃料蒸気があまりパージされていないと見做されるとき、またはステップS210の判定条件が成立せず、即ち、内燃機関1の運転条件等によりパージ制御が実行不可能なときにはステップS209に戻り、同様の処理が繰返し実行される。一方、ステップS215の判定条件が成立、即ち、パージ量Q1 が所定パージ量Qa 以上と多く、キャニスタ30内の燃料吸着層35(35a,35b)の燃料蒸気がある程度パージされ、パージ燃料蒸気濃度がC1 以下に低下したと予想されるときには後述の図8のステップS223に移行する。
【0043】
一方、ステップS204の判定条件が成立せず、即ち、燃料変化量ΔVが0未満とマイナス側であるときには給油による吸着量の増加はないとしてステップS216に移行し、このときの時刻t2 が読込まれる。次にステップS217に移行して、前回の内燃機関1の停止時刻とステップS216で読込まれた今回の時刻t2 とから内燃機関1の停止時間Δtが算出される。次にステップS218に移行して、停止時間Δtが所定停止時間t0 以上であるかが判定される。ステップS217の判定条件が成立、即ち、ステップS217で算出された停止時間Δtが所定停止時間t0 以上と長く経過したため、停止中に吸着量が増加したと予想されるときには上述のステップS208に移行し、以下同様の処理が繰返し実行される。
【0044】
一方、ステップS218の判定条件が成立せず、即ち、ステップS217で算出された停止時間Δtが所定停止時間t0 未満と短く吸着量が殆ど増加していないと予想されるとき、またはステップS207の判定条件が成立せず、即ち、推定燃料蒸気発生量Mが所定量M0 未満と少なく吸着量が殆ど増加していないと予想されるときにはステップS219に移行し、ヒータOFF、即ち、ヒータプレート40が通電停止状態とされる。次にステップS220に移行して、IGOFFであるかが判定される。ステップS220の判定条件が成立せず、即ち、内燃機関1が始動状態にあるときにはステップS219に戻り、同様の処理が繰返し実行される。そして、ステップS201の判定条件が成立せず、またはステップS209またはステップS220の判定条件が成立、即ち、内燃機関1が停止状態にあるときにはパージ制御が実行不可能なためステップS221に移行し、ヒータOFF、即ち、ヒータプレート40が通電停止状態とされる。次にステップS222に移行して、このときの燃料残量V1 及び時刻t1 が記憶されたのち、本ルーチンを終了する。
【0045】
次に、上述の図7のステップS215の判定条件が成立、即ち、パージ量Q1 が所定パージ量Qa 以上であり、燃料吸着層35の燃料蒸気がある程度パージされて、パージ燃料蒸気濃度がC1 以下に低下したと予想されるときには図8のステップS223に移行し、まず、パージ量Q2 が0(零)にリセットされる。次にステップS224に移行して、IGOFFであるかが判定される。ステップS224の判定条件が成立せず、即ち、内燃機関1が始動状態にあるときにはステップS225に移行し、パージONであるかが判定される。ステップS225の判定条件が成立、即ち、内燃機関1の運転条件等によりパージ制御が実行可能なときにはステップS226に移行し、燃料計29による燃料残量が所定量V0 以上であるかが判定される。ステップS226の判定条件が成立、即ち、燃料残量が所定量V0 以上と多く残っているときにはステップS227に移行し、ヒータON、即ち、ヒータプレート40が通電状態とされる。次にステップS228に移行して、スロットルバルブ6のスロットル開度が読込まれる。次にステップS229に移行して、パージバルブ23のパージバルブ開度が読込まれる。
【0046】
次にステップS230に移行して、ステップS228で読込まれたスロットル開度に応じた吸気通路2の負圧とステップS229で読込まれたパージバルブ開度とに基づきパージ通路24を流れるパージ流量Q2 ′が算出される。次にステップS231に移行して、前回のパージ量Q2 にステップS230で算出された今回のパージ流量Q2 ′の積分値が加算されパージ量Q2 が更新される。次にステップS232に移行して、ステップS231で更新されたパージ量Q2 が所定パージ量Qb 以上であるかが判定される。ここで、所定パージ量Qb は図6においてパージ燃料蒸気濃度がC1 からC0 に低下するのに必要なパージ量である。ステップS232の判定条件が成立せず、即ち、パージ量Q2 が所定パージ量Qb 未満と少なく、キャニスタ30内の燃料吸着層35(35a,35b)に燃料蒸気が残っていると予想されるとき、またはステップS225の判定条件が成立せず、即ち、内燃機関1の運転条件等によりパージ制御が実行不可能なときにはステップS224に戻り、同様の処理が繰返し実行される。
【0047】
一方、ステップS232の判定条件が成立、即ち、パージ量Q2 が所定パージ量Qb 以上と多く、キャニスタ30内の燃料吸着層35(35a,35b)に吸着保持されている燃料蒸気のパージが十分行なわれたときには、上述の図7のステップS219に戻り、同様の処理が実行される。一方、ステップS224の判定条件が成立、即ち、内燃機関1が停止状態にあるときにはパージ制御が実行不可能なため上述の図7のステップS221に戻り、同様の処理が実行される。
【0048】
このように、本変形例の内燃機関の燃料蒸気処理装置は、ケース31内に吸着材としての活性炭Cを充填し燃料吸着層35(35a,35b)を形成すると共に、ケース31の一端側を燃料タンク20に至る燃料蒸気通路21及び内燃機関1の吸気通路2に至るパージ通路22,24と連通し、ケース31の他端側の大気孔34を大気に連通したキャニスタ30と、燃料タンク20から燃料蒸気通路21に放出される燃料蒸気を燃料吸着層35(35a,35b)に一時的に吸着保持し、内燃機関1の作動時に脱離させてパージ通路22,24より吸気通路2に送出するパージバルブ23及びECU50にて達成されるパージ制御手段と、燃料吸着層35(35a,35b)の温度調節を行なうヒータプレート40及びECU50にて達成される温調手段と、燃料吸着層35(35a,35b)に吸着保持された推定燃料蒸気発生量(推定キャニスタ吸着量)Mに応じて前記温調手段の作動/停止を制御するECU50にて達成される制御手段とを具備するものである。
【0049】
つまり、燃料タンク20から放出されキャニスタ30内の燃料吸着層35(35a,35b)に吸着保持された燃料蒸気を、パージバルブ23の制御によってパージ制御する際、燃料吸着層35(35a,35b)に吸着保持された推定燃料蒸気発生量(推定キャニスタ吸着量)Mに応じてヒータプレート40がON/OFF制御される。これにより、キャニスタ23からパージ通路22,24を介して内燃機関1の吸気通路2に送出されるパージ燃料蒸気濃度を検出するセンサが不要となり、構成が簡単で良好な燃料蒸気処理を実行することができる。
【0050】
また、本変形例の内燃機関の燃料蒸気処理装置のECU50にて達成される制御手段は、燃料給油量としての燃料変化量ΔVから推定キャニスタ吸着量Mを算出し、推定キャニスタ吸着量Mをパージするのに必要なパージ量Qを求め、ヒータプレート40及びECU50にて達成される前記温調手段の作動/停止を制御するものである。
【0051】
つまり、燃料給油量として燃料計29による燃料残量V1 ,V2 の偏差である燃料変化量ΔVが増加しているときには燃料タンク20に給油が実行されたとして、このときキャニスタ30に吸着した推定キャニスタ吸着量Mが算出される。この推定キャニスタ吸着量Mをパージするのに必要なパージ量Qに応じてパージ促進のためヒータプレート40に通電され、キャニスタ30内の燃料吸着層35(35a,35b)に吸着保持された燃料蒸気が好適に脱離される。これにより、適切なタイミングで燃料蒸気処理を実行することができる。
【0052】
そして、本変形例の内燃機関の燃料蒸気処理装置のECU50にて達成される制御手段は、内燃機関1の停止時間Δtから推定キャニスタ吸着量Mを算出し、この推定キャニスタ吸着量Mをパージするのに必要なパージ量Qを求め、ヒータプレート40及びECU50にて達成される温調手段の作動/停止を制御することもできる。
【0053】
つまり、内燃機関1の停止時刻t1 と始動時刻t2 との間の停止時間Δtによって燃料タンク20から放出されキャニスタ30内の燃料吸着層35(35a,35b)に吸着保持された燃料蒸気の推定キャニスタ吸着量Mが算出される。この推定キャニスタ吸着量Mをパージするのに必要なパージ量Qに応じてパージ促進のためヒータプレート40に通電され、キャニスタ30内の燃料吸着層35(35a,35b)に吸着保持された燃料蒸気が好適に脱離される。これにより、適切なタイミングで燃料蒸気処理を実行することができる。
【0054】
〈実施例2〉
図9は本発明の実施の形態の第2実施例にかかる内燃機関の燃料蒸気処理装置の全体構成を示す概略図である。なお、本実施例では、上述の第1実施例の構成にキャニスタ30内の温度を検出する温度センサ49が追加されているのみであり、図中、上述の実施例と同様の構成または相当部分からなるものについては同一符号及び同一記号を付し、その詳細な説明を省略する。
【0055】
次に、本発明の実施の形態の第2実施例にかかる内燃機関の燃料蒸気処理装置で使用されているECU50における温調制御の処理手順を示す図10、図11及び図12のフローチャートに基づいて説明する。なお、この温調制御ルーチンは所定時間毎にECU50にて繰返し実行される。
【0056】
図10において、まず、ステップS301で、IGONであるかが判定される。ステップS301の判定条件が成立、即ち、内燃機関1が始動状態にあるときにはステップS302に移行し、パージONであるかが判定される。ステップS302の判定条件が成立、即ち、内燃機関1の運転条件等によりパージ制御が実行可能なときにはステップS303に移行し、キャニスタ30に配設された温度センサ49によるキャニスタ温度T1 が読込まれる。次にステップS304に移行して、パージ量q1 が0(零)にクリアされる。
【0057】
次にステップS305に移行して、スロットルバルブ6のスロットル開度が読込まれる。次にステップS306に移行して、パージバルブ23のパージバルブ開度が読込まれる。
【0058】
次にステップS307に移行して、ステップS305で読込まれたスロットル開度に応じた吸気通路2の負圧とステップS306で読込まれたパージバルブ開度とに基づきパージ通路24を流れるパージ流量q1 ′が算出される。次にステップS308に移行して、前回のパージ量q1 にステップS307で算出された今回のパージ流量q1 ′の積分値が加算されパージ量q1 が更新される。次にステップS309に移行して、IGOFFであるかが判定される。ステップS309の判定条件が成立せず、即ち、内燃機関1が始動状態にあるときにはステップS310に移行し、パージONであるかが判定される。ステップS310の判定条件が成立、即ち、内燃機関1の運転条件等によりパージ制御が実行可能なときにはステップS311に移行し、ステップS308で更新されたパージ量q1 が所定パージ量qa 以上であるかが判定される。ここで、所定パージ量qa はキャニスタ30内の温度に変化を生じさせるのに十分なパージ量である。
【0059】
ステップS311の判定条件が成立、即ち、所定パージ量qa 以上のパージ量q1 を流し、キャニスタ30内の燃料吸着層35(35a,35b)に吸着されていた燃料蒸気がある程度脱離したと見做される(脱離によりキャニスタ30内の温度変化が生じたと見做される)ときにはステップS312に移行し、キャニスタ30に配設された温度センサ49によりキャニスタ温度T2 が読込まれる。次にステップS313に移行して、ステップS303で読込まれたキャニスタ温度T1 とステップS312で読込まれたキャニスタ温度T2 とに基づき温度変化量ΔTが算出される。次にステップS314に移行して、温度変化量ΔTからキャニスタ30内の燃料吸着層35(35a,35b)に吸着保持されている推定キャニスタ吸着量Mが算出される。次にステップS315に移行して、推定キャニスタ吸着量Mをパージするのに必要なパージ量Qが算出される。
【0060】
次にステップS316に移行して、必要パージ量Qが所定パージ量Qb 以上であるかが判定される。ここで、所定パージ量Qb は図6においてパージ燃料蒸気濃度がC1 からC0 に低下するのに必要なパージ量である。ステップS316の判定条件が成立、即ち、ステップS315で算出された必要パージ量Qが所定パージ量Qb 以上と多く、パージ燃料蒸気濃度がC1 以上であると予想されるときには、後述の図11のステップS318に移行する。一方、ステップS316の判定条件が成立せず、即ち、ステップS315で算出された必要パージ量Qが所定パージ量Qb 未満と少なく、パージ燃料蒸気濃度がC1 以下であると予想されるときには後述の図11のステップS326に移行する。
【0061】
一方、ステップS301の判定条件が成立せず、またはステップS309の判定条件が成立、即ち、内燃機関1が停止状態にあるときにはパージ制御が実行不可能なためステップS317に移行し、ヒータOFF、即ち、ヒータプレート40が通電停止状態とされ、本ルーチンを終了する。一方、ステップS302またはステップS310の判定条件が成立せず、内燃機関1の運転条件等によりパージ制御が実行不可能なときにはステップS301に戻り、同様の処理が繰返し実行される。
【0062】
一方、ステップS311の判定条件が成立せず、即ち、ステップS308で更新されたパージ量q1 が所定パージ量qa 未満と少なく、キャニスタ30内の温度が変化するほどのパージが行なわれていないときにはステップS305に戻り、同様の処理が繰返し実行される。
【0063】
次に、上述の図10のステップS316の判定条件が成立、即ち、必要パージ量Qが所定パージ量Qb 以上と多く、パージ燃料蒸気濃度がC1 以上であると予想されるときには、図11のステップS318に移行し、IGOFFであるかが判定される。ステップS318の判定条件が成立せず、即ち、内燃機関1が始動状態にあるときにはステップS319に移行し、パージONであるかが判定される。ステップS319の判定条件が成立、即ち、内燃機関1の運転条件等によりパージ制御が実行可能なときにはステップS320に移行し、スロットルバルブ6のスロットル開度が読込まれる。次にステップS321に移行して、パージバルブ23のパージバルブ開度が読込まれる。
【0064】
次にステップS322に移行して、ステップS320で読込まれたスロットル開度に応じた吸気通路2の負圧とステップS321で読込まれたパージバルブ開度とに基づきパージ通路24を流れるパージ流量Q2 ′が算出される。次にステップS323に移行して、前回の必要パージ量QからステップS322で算出された今回のパージ流量Q2 ′の積分値が減算され必要パージ量Qが更新される。次にステップS324に移行して、ステップS323で更新された必要パージ量Qが所定パージ量Qb 以上であるかが判定される。ステップS324の判定条件が成立、即ち、必要パージ量Qが所定パージ量Qb 以上と多く、キャニスタ30内の燃料吸着層35(35a,35b)に燃料蒸気が十分に残っており、パージ燃料蒸気濃度がC1 以上であると予想されるとき、またはステップS319の判定条件が成立せず、即ち、内燃機関1の運転条件等によりパージ制御が実行不可能なときにはステップS318に戻り、同様の処理が繰返し実行される。
【0065】
一方、ステップS324の判定条件が成立せず、即ち、必要パージ量Qが所定パージ量Qb 未満と少なく、キャニスタ30内の燃料吸着層35(35a,35b)に燃料蒸気がある程度パージされ、パージ燃料蒸気濃度がC1 以下に低下したと予想されるときにはステップS325に移行し、IGOFFであるかが判定される。ステップS325の判定条件が成立せず、即ち、内燃機関1が始動状態にあるときにはステップS326に移行し、パージONであるかが判定される。ステップS326の判定条件が成立、即ち、内燃機関1の運転条件等によりパージ制御が実行可能なときにはステップS327に移行し、燃料計29による燃料残量が所定量V0 以上であるかが判定される。ステップS327の判定条件が成立、即ち、燃料残量が所定量V0 以上と多く残っているときにはステップS328に移行し、ヒータON、即ち、ヒータプレート40が通電状態とされる。次にステップS329に移行して、スロットルバルブ6のスロットル開度が読込まれる。次にステップS330に移行して、パージバルブ23のパージバルブ開度が読込まれる。
【0066】
次にステップS331に移行して、ステップS329で読込まれたスロットルバルブ6のスロットル開度に応じた吸気通路2の負圧とステップS330で読込まれたパージバルブ23のパージバルブ開度とに基づきパージ通路24を流れるパージ流量Q3 ′が算出される。次にステップS332に移行して、前回の必要パージ量QからステップS331で算出された今回のパージ流量Q3 ′の積分値が減算され必要パージ量Qが更新される。次にステップS333に移行して、ステップS332で更新された必要パージ量Qが0(零)以上であるかが判定される。ステップS333の判定条件が成立、即ち、必要パージ量Qが0以上とキャニスタ30内の燃料吸着層35(35a,35b)に燃料蒸気が残っていると予想されるとき、またはステップS326の判定条件が成立せず、即ち、内燃機関1の運転条件等によりパージ制御が実行不可能なときにはステップS325に戻り、同様の処理が繰返し実行される。一方、ステップS333の判定条件が成立せず、即ち、必要パージ量Qが0未満とキャニスタ30内の燃料吸着層35(35a,35b)に燃料蒸気が残っていないと予想されるときには後述の図12のステップS336に移行する。
【0067】
一方、ステップS327の判定条件が成立せず、即ち、燃料残量が所定量V0 未満と少なく、給油が予想されるときにはステップS334に移行し、ヒータOFF、即ち、ヒータプレート40が通電停止状態とされる。次にステップS335に移行して、IGOFFであるかが判定される。ステップS335の判定条件が成立せず、即ち、内燃機関1が始動状態にあるときには上述のステップS334に戻り、同様の処理が繰返し実行される。一方、ステップS318またはステップS325またはステップS335の判定条件が成立、即ち、内燃機関1が停止状態にあるときにはパージ制御が実行不可能なため上述の図10のステップS317に戻り、同様の処理が実行される。一方、上述の図10のステップS316の判定条件が成立せず、必要パージ量Qが所定パージ量Qb 未満であるときには図11のステップS326に移行し、以下、同様の処理が実行される。
【0068】
次に、上述の図11のステップS333の判定条件が成立せず、即ち、必要パージ量Qが0未満と少なく、キャニスタ30内の燃料吸着層35(35a,35b)に燃料蒸気が残っていないと予想されるときには図12のステップS336に移行し、ヒータOFF、即ち、ヒータプレート40が通電停止状態とされる。次にステップS337に移行して、IGOFFであるかが判定される。ステップS337の判定条件が成立せず、即ち、内燃機関1が始動状態にあるときにはステップS338に移行し、キャニスタ30に配設された温度センサ49によるキャニスタ温度T3 が読込まれる。次にステップS339に移行して、ステップS338で読込まれたキャニスタ温度T3 が所定キャニスタ温度Ta 以上であるかが判定される。ステップS339の判定条件が成立せず、即ち、キャニスタ温度T3 が所定キャニスタ温度Ta 未満と低いときにはステップS336に戻り、同様の処理が繰返し実行される。
【0069】
一方、ステップS339の判定条件が成立、即ち、キャニスタ温度T3 が所定キャニスタ温度Ta 以上と高くなったときには上述の図10のステップS302に戻り、同様の処理が繰返し実行される。つまり、ヒータプレート40が通電停止状態で内燃機関1が始動状態にあるとキャニスタ30内に燃料蒸気が導入され再び吸着保持が開始される。このとき上昇に転じるキャニスタ30内部のキャニスタ温度T3 が所定キャニスタ温度Ta によって判定され、再パージ制御の実行が決定されるのである。一方、ステップS337の判定条件が成立、即ち、内燃機関1が停止状態にあるときにはパージ制御が実行不可能なため上述の図10のステップS317に戻り、同様の処理が実行される。
【0070】
このように、本実施例の内燃機関の燃料蒸気処理装置のECU50にて達成される制御手段は、キャニスタ30内部の温度変化量ΔTから算出される燃料蒸気の推定キャニスタ吸着量Mに基づき必要パージ量Qを算出し、ヒータプレート40及びECU50にて達成される温調手段の作動/停止を制御することもできる。
【0071】
つまり、キャニスタ30内部のキャニスタ温度T1 とキャニスタ温度T2 との間の温度変化量ΔTによってキャニスタ30に吸着保持された燃料蒸気の推定キャニスタ吸着量Mが求められ、この推定キャニスタ吸着量Mに基づき必要パージ量Qが算出される。この必要パージ量Qに応じてパージ促進のためヒータプレート40に通電され、キャニスタ30内の燃料吸着層35(35a,35b)に吸着保持された燃料蒸気が好適に脱離される。これにより、適切なタイミングで燃料蒸気処理を実行することができる。
【0072】
また、本実施例の内燃機関の燃料蒸気処理装置のECU50にて達成される制御手段は、燃料蒸気の推定キャニスタ吸着量Mに基づき算出される必要パージ量Qが所定値Qb より多いとき、または必要パージ量Qがほぼ零のときにヒータプレート40及びECU50にて達成される温調手段を停止し、必要パージ量Qが所定値Qb より少ないときに前記温調手段を作動するものである。
【0073】
つまり、キャニスタ30に吸着保持された燃料蒸気の推定キャニスタ吸着量Mに基づき算出された必要パージ量Qが所定値Qb より多いときにはキャニスタ30内の燃料吸着層35(35a,35b)に吸着保持された燃料蒸気は脱離し易いため、ヒータプレート40への通電は必要なく、また、必要パージ量Qが極めて少なくほぼ零のときにはキャニスタ30内の燃料吸着層35(35a,35b)に吸着保持された燃料蒸気がないため省電力化のためヒータプレート40への通電は必要がない。これ以外の場合、即ち、必要パージ量Qが所定値Qb より少ないときにはキャニスタ30内の燃料吸着層35(35a,35b)に吸着保持された燃料蒸気は脱離し難いため、ヒータプレート40に通電されパージ促進される。これにより、適切なタイミングで燃料蒸気処理を実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は本発明の実施の形態の第1実施例にかかる内燃機関の燃料蒸気処理装置の全体構成を示す概略図である。
【図2】 図2は図1のキャニスタの詳細な構成を示す断面図である。
【図3】 図3は図2の中央縦断面図である。
【図4】 図4は図3のヒータプレートの詳細な構成を示す平面図である。
【図5】 図5は本発明の実施の形態の第1実施例にかかる内燃機関の燃料蒸気処理装置で使用されているECUにおける温調制御の処理手順を示すフローチャートである。
【図6】 図6は図5でキャニスタからのパージ量とパージ燃料蒸気濃度とをパラメータとしてヒータプレートのON/OFFを設定するためのマップである。
【図7】 図7は本発明の実施の形態の第1実施例にかかる内燃機関の燃料蒸気処理装置で使用されているECUにおける温調制御の処理手順の変形例を示すフローチャートである。
【図8】 図8は図7に続く温調制御の処理手順の変形例を示すフローチャートである。
【図9】 図9は本発明の実施の形態の第2実施例にかかる内燃機関の燃料蒸気処理装置の全体構成を示す概略図である。
【図10】 図10は本発明の実施の形態の第2実施例にかかる内燃機関の燃料蒸気処理装置で使用されているECUにおける温調制御の処理手順を示すフローチャートである。
【図11】 図11は図10に続く温調制御の処理手順を示すフローチャートである。
【図12】 図12は図11に続く温調制御の処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
1 内燃機関
2 吸気通路
20 燃料タンク
21 燃料蒸気通路
22,24 パージ通路
23 パージバルブ
30 キャニスタ
31 ケース
35 燃料吸着層
40 ヒータプレート
49 温度センサ
50 ECU(電子制御ユニット)
C 活性炭(吸着材)
Claims (3)
- ケース内に吸着材を充填し燃料吸着層を形成すると共に、前記ケースの一端側を燃料タンクに至る燃料蒸気通路及び内燃機関の吸気通路に至るパージ通路と連通し、前記ケースの他端側を大気に連通したキャニスタと、
前記燃料タンクから前記燃料蒸気通路に放出される燃料蒸気を前記燃料吸着層に一時的に吸着保持し、前記内燃機関の作動時に脱離させて前記パージ通路より前記吸気通路に送出するパージ制御手段と、
前記燃料吸着層の温度調節を行なう温調手段と、
前記内燃機関の空燃比制御に伴って推定算出されるパージ燃料蒸気量またはパージ燃料蒸気濃度に基づき前記温調手段の作動/停止を制御する制御手段とを具備し、
前記制御手段は、前記パージ燃料蒸気量が所定値より多いまたは前記パージ燃料蒸気濃度が所定値より濃いとき、前記パージ燃料蒸気量または前記パージ燃料蒸気濃度がほぼ零のときに前記温調手段を停止し、前記パージ燃料蒸気量が所定値より少ないまたは前記パージ燃料蒸気濃度が所定値より薄いときに前記温調手段を作動することを特徴とする内燃機関の燃料蒸気処理装置。 - ケース内に吸着材を充填し燃料吸着層を形成すると共に、前記ケースの一端側を燃料タンクに至る燃料蒸気通路及び内燃機関の吸気通路に至るパージ通路と連通し、前記ケースの他端側を大気に連通したキャニスタと、
前記燃料タンクから前記燃料蒸気通路に放出される燃料蒸気を前記燃料吸着層に一時的に吸着保持し、前記内燃機関の作動時に脱離させて前記パージ通路より前記吸気通路に送出するパージ制御手段と、
前記燃料吸着層の温度調節を行なう温調手段と、
前記燃料吸着層に吸着保持された燃料蒸気の吸着量に応じて前記温調手段の作動/停止を制御する制御手段とを具備し、
前記制御手段は、燃料給油量から前記燃料蒸気の吸着量を算出し、前記温調手段の作動/停止を制御することを特徴とする内燃機関の燃料蒸気処理装置。 - ケース内に吸着材を充填し燃料吸着層を形成すると共に、前記ケースの一端側を燃料タンクに至る燃料蒸気通路及び内燃機関の吸気通路に至るパージ通路と連通し、前記ケースの他端側を大気に連通したキャニスタと、
前記燃料タンクから前記燃料蒸気通路に放出される燃料蒸気を前記燃料吸着層に一時的に吸着保持し、前記内燃機関の作動時に脱離させて前記パージ通路より前記吸気通路に送出するパージ制御手段と、
前記燃料吸着層の温度調節を行なう温調手段と、
前記燃料吸着層に吸着保持された燃料蒸気の吸着量に応じて前記温調手段の作動/停止を制御する制御手段とを具備し、
前記制御手段は、前記燃料蒸気の吸着量が所定値より多いとき、または前記燃料蒸気の吸着量がほぼ零のときに前記温調手段を停止し、前記燃料蒸気の吸着量が所定値より少ないときに前記温調手段を作動することを特徴とする内燃機関の燃料蒸気処理装置。
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