JP5632882B2 - ハイブリッド車両の触媒暖機制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、動力源として内燃機関および電動機を有するハイブリッド車両において、内燃機関から排出された排ガスを浄化する触媒の暖機を制御するハイブリッド車両の触媒暖機制御装置に関する。

従来のハイブリッド車両の触媒暖機制御装置として、例えば下記の特許文献１に記載されたものが知られている。このハイブリッド車両は、動力源として、エンジン（内燃機関）および第１モータなどを備えるとともに、エンジンから排出された排ガスを浄化するための浄化触媒を備える。この触媒暖機制御装置では、浄化触媒の温度を触媒温度センサで検出するとともに、検出された浄化触媒の温度が所定温度以下であるなどの所定の暖機条件が成立したときに、浄化触媒を活性化するための触媒暖機運転を実行する。

また、この触媒暖機運転中、アクセルペダルの踏込みが解除されたときには、エンジンへの燃料の供給を停止する減速フューエルカットを実行するとともに、このときのエンジン回転数を上限回転数以下に制限する。これにより、減速フューエルカット中、エンジンが第１モータでモータリングされるのに伴い、燃焼を経ていない多量の空気が送られることによる浄化触媒の温度低下および浄化性能の低下が抑制される。

特開２０１１−９３３７２号公報

この従来の触媒暖機制御装置は、触媒暖機運転中にアクセルペダルの踏込みが解除されたときに、減速フューエルカット時のエンジン回転数を制限することを開示するにすぎず、減速フューエルカット後の触媒暖機制御をどのように行うかについてはまったく開示していない。このため、触媒暖機制御を適切に行うことができないおそれがある。

また、この従来の触媒暖機制御装置では、暖機条件の判定などのために、浄化触媒の温度を検出する触媒温度センサを設けることが必要であり、その分、装置のコストが増大する。この欠点は、例えば浄化触媒が直下触媒と床下触媒に分離して設けられている場合、触媒ごとに温度センサを設けることになるため、特に顕著になる。

このような不具合を回避するために、触媒温度センサを用いずに、エンジンの温度、例えば水温センサで検出されたエンジン水温に応じて、触媒暖機運転を行うことが考えられる。しかし、減速フューエルカット中、エンジンが第１モータでモータリングされる場合には、それに伴う気筒内での空気の圧縮やエンジンのフリクションによって、エンジンの温度が上昇するのに対し、燃焼を経ていない多量の空気が触媒に送られる結果、触媒の温度が上昇しないか、または低下するため、両温度の間の相関性が大きく崩れるおそれがある。その場合には、エンジンの温度を用いても、触媒暖機運転を適切に行えず、排ガス特性や燃費の悪化を招く。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、触媒の温度を検出するセンサを用いることなく、電動機による内燃機関のモータリングの実行状態に応じて、触媒暖機制御を適切に行うことができるハイブリッド車両の触媒暖機制御装置を提供することを目的とする。

この目的を達成するために、本願の請求項１によるハイブリッド車両の触媒暖機制御装置は、内燃機関３と、内燃機関３および駆動輪（実施形態における（以下、本項において同じ）前輪ＷＦ）との間で動力を入出力可能な第１電動機（第１モータ４）と、内燃機関３から排出された排ガスを浄化する触媒２３（直下触媒２３ａ、床下触媒２３ｂ）と、内燃機関３の始動後に、触媒２３を活性化するために暖機する暖機制御を実行する触媒暖機制御手段（ＥＣＵ２、図４）と、内燃機関３の温度を表す温度パラメータ（エンジン水温ＴＷ）を取得する温度パラメータ取得手段（水温センサ３２）と、取得された温度パラメータに応じて、暖機制御に用いる暖機制御パラメータ（第１パラメータ、第２パラメータ）を設定する暖機制御パラメータ設定手段（ＥＣＵ２、図４のステップ９、１３、１５）と、所定の運転状態において、第１電動機の力行中の発生トルクが内燃機関３の発生トルクを上回るように、第１電動機による内燃機関３のモータリングを実行するモータリング実行手段（ＥＣＵ２）と、を備え、暖機制御パラメータ設定手段は、モータリングの実行後に暖機制御を実行するときには、暖機制御パラメータを、モータリングの開始時に取得された温度パラメータを用いて設定することを特徴とする。

このハイブリッド車両は、内燃機関と、内燃機関および駆動輪との間で動力を入出力可能な第１電動機を備えており、内燃機関の燃焼により発生した動力を第１電動機を介して駆動輪に伝達することによって、走行する。また、ハイブリッド車両の所定の運転状態では、第１電動機の力行中の発生トルクが内燃機関の発生トルクを上回るように、第１電動機による内燃機関のモータリングが実行される。さらに、内燃機関の始動後には、排ガスを浄化する触媒を活性化するための触媒の暖機制御が実行される。この暖機制御は、内燃機関の温度を表す温度パラメータを取得するとともに、取得された温度パラメータに応じて設定された暖機制御パラメータを用いて行われる。

以上のように構成されたハイブリッド車両では、内燃機関の燃焼を伴う運転状態のときには、燃焼によって発生した高温の排ガスが触媒に送られるため、内燃機関の温度と触媒の温度との間に一定の相関性が保たれる。これに対し、上記のようなモータリングが実行される場合には、モータリングに伴う気筒内での空気の圧縮やフリクションによって上昇するため、上記の相関性が崩れやすい。

このような観点に基づき、本発明によれば、モータリングの実行後に暖機制御を実行するときには、暖機制御パラメータが、モータリングの開始時に取得された温度パラメータを用いて設定される。したがって、内燃機関の温度と触媒の温度との相関性が崩れやすい状況においても、内燃機関の温度を表す温度パラメータに応じて設定された暖機制御パラメータを用いて、暖機制御を適切に行うことができる。また、内燃機関の温度を表す温度パラメータを用いて暖機制御を行うので、従来のような、触媒の温度を検出するセンサは不要であり、その分、コストを削減することができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載のハイブリッド車両の触媒暖機制御装置において、モータリングは、所定の減速運転状態において、第１電動機により内燃機関３をモータリングしながら、内燃機関３への燃料の供給を停止するフューエルカットであり、触媒暖機制御手段は、フューエルカットの実行中のときには、暖機制御を保留し、その後、フューエルカットが終了したときに、暖機制御を実行すること（図４のステップ２〜５、１１）を特徴とする。

この構成では、内燃機関のモータリングとして、所定の減速運転状態において、第１電動機により内燃機関をモータリングしながら、内燃機関への燃料の供給を停止するフューエルカット（以下、適宜「モータリング・フューエルカット」という）が実行される。このようなモータリング・フューエルカットが実行される場合には、燃焼を経ていない多量の空気が触媒に送られることで、触媒の温度が上昇しないか、または低下するため、内燃機関の温度と触媒の温度との相関性の崩れがより顕著になる。

また、この構成によれば、モータリング・フューエルカットの実行中には、暖機制御が保留されることで、フューエルカットが優先して実行されるので、内燃機関のモータリングによるエンジンブレーキによって、減速運転時に必要な車両の制動力を確保できる。また、そのフューエルカットが終了したときに、暖機制御を実行するので、暖機制御の機会を確保することができる。

請求項３に係る発明は、請求項２に記載のハイブリッド車両の触媒暖機制御装置において、暖機制御パラメータは、触媒２３の温度に依存する所定の第１パラメータ（暖機制御の実行予定時間ＴＲＥＦ１、目標エンジン回転数ＮＥＣＭＤ、目標吸気量ＱＡＣＭＤ、目標点火時期ＩＧＣＭＤ、目標吸気カム位相ＣＡＩＮＣＭＤ、燃料減量係数ＫＦ１）と、内燃機関３の温度に依存する所定の第２パラメータ（燃料増量係数ＫＦ２）を含み、内燃機関３の始動後、暖機制御が開始される前に、フューエルカットが実行されたときには、触媒暖機制御手段は、フューエルカットが終了したときに暖機制御を実行し（図４のステップ２〜５、１１）、暖機制御パラメータ設定手段は、第１パラメータを、フューエルカットの開始時に取得された温度パラメータ（第１基準水温ＴＷ１）に応じて設定すること（図４のステップ３、４、９、１３）を特徴とする。

この構成によれば、内燃機関の始動後、暖機制御が開始される前に、モータリング・フューエルカットが実行されたときには、その終了時に暖機制御を実行するとともに、暖機制御パラメータのうち、触媒の温度に依存する所定の第１パラメータについては、フューエルカットの開始時に取得された温度パラメータに応じて設定される。前述したように、モータリング・フューエルカットが実行された場合には、フューエルカットが進行するにつれて、内燃機関の温度は触媒の温度から次第に乖離するようになる。

したがって、上記のように、触媒の温度に依存する第１パラメータを、モータリング・フューエルカットの開始時に取得された温度パラメータに応じて設定することによって、内燃機関の温度と触媒の温度との相関性が崩れるような場合でも、そのときの触媒の温度をより良く反映させながら、第１パラメータを適切に設定でき、暖機制御をさらに適切に行うことができる。

請求項４に係る発明は、請求項３に記載のハイブリッド車両の触媒暖機制御装置において、暖機制御パラメータ設定手段は、フューエルカットの実行の有無にかかわらず、第２パラメータを、暖機制御の実行中に取得された温度パラメータ（第２基準水温ＴＷ２）に応じて設定すること（図４のステップ１１、１４、１５）を特徴とする。

上述した第１パラメータと異なり、第２パラメータは、内燃機関の温度に依存するものであるので、モータリング・フューエルカットの実行に伴い、内燃機関の温度が触媒の温度から乖離して変化するような場合でも、変化した内燃機関の温度に応じて設定されるべきである。このような観点から、本発明によれば、モータリング・フューエルカットの実行の有無にかかわらず、第２パラメータを、暖機制御の実行中に取得された温度パラメータに応じて設定する。したがって、そのときの内燃機関の温度をより良く反映させながら、第２パラメータを適切に設定でき、暖機制御をさらに適切に行うことができる。

請求項５に係る発明は、請求項２ないし４のいずれかに記載のハイブリッド車両の触媒暖機制御装置において、触媒暖機制御手段は、暖機制御の実行中、フューエルカットが要求されたときには、暖機制御を中止するとともに、フューエルカットが終了したときに、暖機制御を再度、実行すること（図４のステップ２、５、１１）を特徴とする。

この構成によれば、暖機制御の実行中、モータリング・フューエルカットが要求されたときには、暖機制御を中止し、フューエルカットを優先して実行することによって、減速運転時に必要な車両の制動力を確保できる。また、そのフューエルカットが終了したときに、暖機制御を再度、実行するので、モータリング・フューエルカット中に、流入した空気で触媒が冷やされ、その温度が低下したとしても、暖機制御によって触媒を暖め、確実に活性化することができる。

請求項６に係る発明は、請求項２ないし５のいずれかに記載のハイブリッド車両の触媒暖機制御装置において、暖機制御の完了後、フューエルカットを含む内燃機関３の停止に伴い、触媒２３が活性状態から非活性状態に移行したか否かを判定する非活性状態判定手段（ＥＣＵ２、図１２）をさらに備え、触媒暖機制御手段は、触媒２３が非活性状態に移行したと判定されたときには、その後の内燃機関３の始動の際に暖機制御を再度、実行すること（図４のステップ１、１１）を特徴とする。

暖機制御が完了した場合でも、その後、フューエルカットやアイドルストップなどの内燃機関の停止が、継続してまたは頻繁に行われることによって、触媒の温度が低下し、触媒が活性状態から非活性状態に移行することがある。本発明によれば、このような状況を判定し、触媒が非活性状態に移行したと判定されたときに、その後の内燃機関の始動の際に暖機制御を再度、実行するので、触媒を活性状態に早期に復帰させることができる。

請求項７に係る発明は、請求項２ないし６のいずれかに記載のハイブリッド車両の触媒暖機制御装置において、第１電動機との間で電力を入出力可能であるとともに、駆動輪との間で動力を入出力可能な第２電動機（第２モータ５）をさらに備えることを特徴とする。

この構成によれば、暖機制御中、内燃機関および第１電動機からの出力トルクが車両に要求される要求トルクに対して過剰または不足である場合、その過不足分のトルクを第２電動機によって吸収または補充することが可能である。したがって、車両のトルク要求に応えながら、出力トルクの制約を受けることなく、所望の触媒の暖機特性、排ガス特性や燃費が得られるよう、暖機制御パラメータを自由に設定できる。それにより、暖機制御を適切に行えるとともに、暖機制御中の排ガス特性や燃費を良好に維持することができる。

本発明を適用したハイブリッド車両の一部を概略的に示す図である。 エンジンの構成を概略的に示す図である。 触媒の暖機制御を実行する制御装置を概略的に示す図である。 制御装置によって実行される触媒暖機制御処理を示すフローチャートである。 暖機制御の実行予定時間を算出するためのテーブルである。 暖機制御に用いられる目標エンジン回転数を設定するためのテーブルである。 暖機制御に用いられる目標吸気量を設定するためのテーブルである。 暖機制御に用いられる目標点火時期を設定するためのテーブルである。 暖機制御に用いられる目標吸気カム位相を設定するためのテーブルである。 暖機制御に用いられる燃料減量係数を算出するためのテーブルである。 暖機制御に用いられる燃料増量係数を算出するためのテーブルである。 暖機制御の実行済み状態を解除するための処理を示すフローチャートである。 触媒の暖機制御によって得られる動作例を示すタイミングチャートである

以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図１に示すハイブリッド車両（以下、単に「車両」という）Ｖは、動力源として、内燃機関（以下「エンジン」という）３、第１モータ４および第２モータ５を有するとともに、駆動輪としての左右の前輪ＷＦ（１つのみ図示）、および従動輪としての左右の後輪（図示せず）を有する四輪車両である。

第１および第２モータ４、５はいずれも、いわゆるモータジェネレータであり、例えばブラシレスＤＣモータで構成されている。第１モータ４のステータ（図示せず）は、第１パワードライブユニット（以下「第１ＰＤＵ」という）６に電気的に接続されている。また、第２モータ５のステータ（図示せず）は、第２パワードライブユニット（以下「第２ＰＤＵ」という）７を介して、バッテリ８に電気的に接続されている。

第１および第２ＰＤＵ６、７は、インバータなどの電気回路によって構成されており、互いに電気的に接続されている。したがって、第１モータ４と第２モータ５は、第１および第２ＰＤＵ６、７を介して、互いに電力を入出力することが可能である。また、第１および第２ＰＤＵ６、７は、ＥＣＵ２からの制御信号によって制御され（図３参照）、それにより、第１および第２モータ４、５の力行または発電や、バッテリ８の充放電などの動作が制御される。

第１モータ４の回転軸４ａに設けられたギヤ４ｂは、エンジン３のクランクシャフト３ａに設けられたギヤ３ｂに噛み合っており、エンジン３と第１モータ４は、これらのギヤ３ｂ、４ｂを介して、互いに動力を入出力することが可能である。また、第２モータ５の回転軸５ａに設けられたギヤ５ｂは、駆動軸９に設けられた第１ギヤ９ａに噛み合い、この駆動軸９の第２ギヤ９ｂは、前輪ＷＦの車軸１０に設けられたファイナルギヤ１０ａに噛み合っている。以上の構成により、第２モータ５と前輪ＷＦは、上記のギヤ５ｂ、第１および第２ギヤ９ａ、９ｂおよびファイナルギヤ１０ａなどを介して、互いに動力を入出力することが可能である。

さらに、エンジン３のクランクシャフト３ａは、ＯＤクラッチ１１を介して、中間軸１２に連結されており、この中間軸１２に設けられたギヤ１２ａは、駆動軸９の第１ギヤ９ａに噛み合っている。ＯＤクラッチ１１は、電磁クラッチで構成されており、その接続および遮断は、ＥＣＵ２からの制御信号によって制御される（図３参照）。また、上記の中間軸１２のギヤ１２ａ、駆動軸９の第１および第２ギヤ９ａ、９ｂからファイナルギヤ１０ａまでのギヤ比は、ほぼ１：１に設定されている。したがって、ＯＤクラッチ１１が接続された状態では、エンジン３の動力は、クランクシャフト３ａから上記のギヤを介して、ほぼ等速状態で前輪ＷＦに伝達される。

以上の構成により、車両Ｖは、エンジン３、第１および第２モータ４、５およびＯＤクラッチ１１などを制御することによって、各種の運転モードで運転される。この運転モードは、ＥＣＶＴ走行モード、ＥＮＧ直結走行モード、ＥＶ走行モードおよび減速発電モードなどに分類される。以下、これらの運転モードについて順に説明する。

ＥＣＶＴ走行モードは、エンジン３の燃焼によって発生した動力を用いて第１モータ４で発電を行い、発電された電力を第２モータ５に伝達（電気パス）しながら、第２モータ５の力行によって前輪ＷＦを駆動し、走行するモードである。このＥＣＶＴ走行モードでは、第１および第２ＰＤＵ６、７の制御により、エンジン３の動力を無段階で変速することが可能である。また、第１および第２モータ４、５の性質上、このＥＣＶＴ走行モードを低中速域で選択することで、高い効率が得られる。

ＥＮＧ直結走行モードは、ＯＤクラッチ１１を接続した状態で、エンジン３の動力をＯＤクラッチ１１や中間軸１２などを介して前輪ＷＦに伝達（機械パス）しながら、走行するモードである。前述したように、ＯＤクラッチ１１から前輪ＷＦまでのギヤ比はほぼ１：１に設定されており、このＥＮＧ直結走行モードを高速域で選択することで、高い効率が得られる。なお、ＯＤクラッチ１１は、他の運転モードでは遮断される。

ＥＶ走行モードは、エンジン３の運転を停止した状態で、バッテリ８から供給された電力を用い、第２モータ５の力行によって前輪ＷＦを駆動しながら、走行するモードである。

減速発電モードは、車両Ｖの所定の減速運転状態において、エンジン３への燃料の供給を停止（フューエルカット）し、その運転を停止するとともに、車両Ｖの運動エネルギを用いて第２モータ５で発電を行うモードである。この場合、第２モータ５での発電動作に伴う磁気抵抗によって、車両Ｖの制動力が得られる。

また、第２モータ５で発電された電力は、バッテリ８の充電状態に余裕がある場合には、バッテリ８に充電され、回生される。一方、バッテリ８が満充電状態の場合などには、第２モータ５で発電された電力は、第１モータ４に伝達され、第１モータ４の力行によりエンジン３をモータリングすることによって、機械エネルギや熱エネルギに変換される。この場合、第２モータ５での磁気抵抗によって、車両Ｖの制動力が得られる。以下、このような第１モータ４によるエンジン３のモータリングを伴うフューエルカットを、適宜「モータリング・フューエルカット」という。

次に、図２を参照しながら、エンジン３の構成を詳細に説明する。エンジン３は、例えば４つの気筒Ｃ（図２に１つのみ図示）を有するガソリンエンジンである。各気筒Ｃのピストン３ｃとシリンダヘッド３ｄの間には、燃焼室３ｅが形成されている。この燃焼室３ｅには、吸気通路１４および排気通路１５が接続され、吸気通路１４の吸気ポート１４ａおよび排気通路１５の排気ポート１５ａには、これらを開閉する吸気弁１６および排気弁１７がそれぞれ設けられている。

吸気弁１６は、吸気カムシャフトに設けられた吸気カム（いずれも図示せず）によって駆動され、排気弁１７は、排気カムシャフトに設けられた排気カム（いずれも図示せず）によって駆動される。これらの吸気および排気カムシャフトは、クランクシャフト３ａと同期してそれぞれ回転する。

また、エンジン３には、クランクシャフト３ａに対する吸気カムシャフトの位相（以下「吸気カム位相」という）ＣＡＩＮを無段階に変更する吸気カム位相可変機構１８が設けられている。この吸気カム位相可変機構１８はＣＡＩＮアクチュエータ１８ａを有する電動式のものである。このＣＡＩＮアクチュエータ１８ａをＥＣＵ２からの制御信号で制御することによって、吸気カム位相ＣＡＩＮが制御される（図３参照）。

さらに、エンジン３には、気筒Ｃごとに、点火プラグ１９および燃料噴射弁（以下「インジェクタ」という）２０が設けられている。点火プラグ１９は、シリンダヘッド３ｄに取り付けられており、火花を発生させることにより、気筒Ｃ内の混合気に点火を行う。インジェクタ２０は、吸気通路１４の吸気マニホルドに取り付けられており、吸気ポート１４ａに向かって燃料を噴射する。これらの点火プラグ１９の点火時期ＩＧ、およびインジェクタ２０の燃料噴射量および燃料噴射時期は、ＥＣＵ２からの制御信号によって制御される（図３参照）。

また、吸気通路１４には、スロットル弁２１が設けられており、このスロットル弁２１には、例えばＤＣモータで構成されたＴＨアクチュエータ２２が連結されている。ＴＨアクチュエータ２２はＥＣＵ２からの制御信号によって制御され（図３参照）、それにより、スロットル弁２１の開度が制御されることによって、気筒Ｃに吸入される空気の量（吸気量）ＱＡが調整される。

排気通路１５には、気筒Ｃから排出された排ガスを浄化するための触媒２３が設けられている。触媒２３は、排気マニホルドのすぐ下流側に設けられた直下触媒２３ａと、さらにその下流側に設けられた床下触媒２３ｂとから成り、いずれも三元触媒などで構成されている。

エンジン３のクランクシャフト３ａには、クランク角センサ３１が設けられている。クランク角センサ３１は、クランクシャフト３ａの回転に伴い、所定のクランク角（例えば３０°）ごとに、パルス信号であるＣＲＫ信号を出力する。ＥＣＵ２は、ＣＲＫ信号に基づき、エンジン３の回転数（以下「エンジン回転数」という）ＮＥを算出する。

また、エンジン３のシリンダブロック３ｆには、水温センサ３２が設けられている。水温センサ３２は、シリンダブロック３ｆを循環する冷却水の温度（以下「エンジン水温」という）ＴＷを検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。さらにＥＣＵ２には、アクセル開度センサ３３から、車両Ｖのアクセルペダル（図示せず）の踏み込み量（以下「アクセル開度」という）ＡＰを表す検出信号が入力される（図３参照）。

ＥＣＵ２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭおよびＩ／Ｏインターフェース（いずれも図示せず）などから成るマイクロコンピュータで構成されている。ＥＣＵ２は、前述した各種のセンサ３１〜３３の検出信号などに応じて、車両Ｖの運転状態を判別するとともに、判別した運転状態に応じて、車両Ｖの運転モードを決定するとともに、エンジン３や第１および第２モータ４、５などに対する各種の制御処理を実行する。

本実施形態では、ＥＣＵ２が、触媒暖機制御手段、暖機制御パラメータ設定手段、フューエルカット実行手段、および非活性状態判定手段に相当する。

図４は、ＥＣＵ２で実行される触媒暖機制御処理を示す。この触媒暖機制御は、エンジン３の始動後、触媒２３（直下触媒２３ａおよび床下触媒２３ｂ）の温度を高め、その活性化を図るために、実行されるものである。本処理は、所定時間ごとに繰り返し実行される。

本処理では、まずステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）において、暖機制御実行済みフラグＦ＿ＦＩＲＥＤＯＮＥが「１」であるか否かを判別する。この答がＹＥＳで、暖機制御がすでに実行され、完了しているときには、そのまま本処理を終了する。

上記ステップ１の答がＮＯで、暖機制御がまだ完了していないときには、フューエルカットフラグＦ＿ＦＣが「１」であるか否かを判別する（ステップ２）。このフューエルカットフラグＦ＿ＦＣは、車両Ｖが所定の減速運転状態にあるとき、例えば、アクセル開度ＡＰがほぼ０で、エンジン回転数ＮＥが所定回転数以上であり、かつ減速発電モードにおけるモータリング・フューエルカットが要求されているときに、「１」にセットされるものである。

このステップ２の答がＹＥＳのときには、フューエルカットフラグの前回値Ｆ＿ＦＣＺが「１」であるか否かを判別する（ステップ３）。この答がＮＯのとき、すなわち今回がモータリング・フューエルカットを要求された直後の処理サイクルに相当するときには、そのときのエンジン水温ＴＷを第１基準水温ＴＷ１として設定し（ステップ４）、後述するステップ５に進む。一方、ステップ３の答がＹＥＳのときには、上記ステップ４をスキップし、ステップ５に直接、進む。

このステップ５では、モータリング・フューエルカットの要求に応じてこれを実行するとともに、触媒２３の暖機制御は実行しないものとし、そのことを表すために、暖機制御フラグＦ＿ＦＩＲＥを「０」にセットし、本処理を終了する。

すなわち、エンジン３の始動後にモータリング・フューエルカットが要求された場合には、フューエルカットが優先して実行され、触媒２３の暖機制御は禁止される。このことは、暖機制御の実行中にモータリング・フューエルカットが要求された場合においても同様である。以上のように、車両Ｖの減速運転時にモータリング・フューエルカットを優先して実行することによって、第２モータ５での発電動作に伴う磁気抵抗を作用させ、減速運転時に必要な車両Ｖの制動力を確実に得ることができる。

一方、前記ステップ２の答がＮＯで、Ｆ＿ＦＣ＝０のときには、暖機制御フラグＦ＿ＦＩＲＥが「１」であるか否かを判別する（ステップ６）。この答がＮＯで、暖機制御が実行されていないときには、フューエルカット実行済みフラグＦ＿ＦＣＤＯＮＥが「１」であるか否かを判別する（ステップ７）。

このステップ７の答がＮＯのとき、すなわち、エンジン３の始動時、モータリング・フューエルカットが実行されることなく、暖機制御がすぐに開始されたときには、そのときのエンジン水温ＴＷを第１基準水温ＴＷ１として設定し（ステップ８）、後述するステップ９に進む。一方、ステップ７の答がＹＥＳのとき、すなわち、フューエルカットが完了した後に暖機制御が開始されたときには、上記ステップ８をスキップし、ステップ９に直接、進む。

以上から明らかなように、第１基準水温ＴＷ１は、モータリング・フューエルカットが実行されなかった場合には、暖機制御の開始時のエンジン水温ＴＷに設定される（ステップ８）一方、モータリング・フューエルカットが実行された場合には、そのフューエルカットの開始時のエンジン水温ＴＷに設定される（ステップ４）。

前記ステップ７またはステップ８に続くステップ９では、上記のように設定された第１基準水温ＴＷ１に応じ、図５のテーブルを検索することによって、暖機制御を実行すべき予定時間である暖機制御の実行予定時間ＴＲＥＦ１を算出する。このテーブルでは、実行予定時間ＴＲＥＦ１は、第１基準水温ＴＷ１が低いほど、触媒２３の温度がより低いと推定されることから、暖機制御をより長い時間、行うようにするために、より大きな値に設定されている。

次に、上記のようにして設定した実行予定時間ＴＲＥＦ１が、値０よりも大きいか否かを判別する（ステップ１０）。この答がＮＯのとき、すなわち、エンジン水温ＴＷが高いために、実行予定時間ＴＲＥＦ１が０以下の値として算出されたときには、触媒２３の暖機制御を実行しないものとして、後述するステップ１６に進む。

一方、上記ステップ１０の答がＹＥＳのときには、暖機制御を開始すべきとして、暖機制御フラグＦ＿ＦＩＲＥを「１」にセットする（ステップ１１）。次に、暖機制御の開始時からの経過時間を計時するアップカウント式のタイマの値（以下「暖機制御の実行時間」という）ＴＭ＿ＦＩＲＥを０にリセットし（ステップ１２）、後述するステップ１３に進む。また、前記ステップ６の答がＹＥＳで、暖機制御が開始された後には、上記ステップ７〜１２をスキップし、ステップ１３に直接、進む。

このステップ１３では、第１基準水温ＴＷ１に応じて第１パラメータを算出する。この第１パラメータは、暖機制御に用いられる暖機制御パラメータのうち、触媒２３の温度に依存して設定されるべきパラメータであり、第１基準水温ＴＷ１は、触媒２３の温度を表すパラメータとして用いられる。以下、この第１パラメータとその設定方法について、詳細に説明する。

第１パラメータは、前記ステップ１１ですでに算出した暖機制御の実行予定時間ＴＲＥＦ１に加えて、エンジン回転数ＮＥ、吸気量ＱＡ、点火時期ＩＧおよび吸気カム位相ＣＡＩＮのそれぞれの目標値である目標エンジン回転数ＮＥＣＭＤ、目標吸気量ＱＡＣＭＤ、目標点火時期ＩＧＣＭＤおよび目標吸気カム位相ＣＡＩＮＣＭＤと、燃料減量係数ＫＦ１を含み、それぞれ図６〜図１０に示すテーブルを用いて算出される。

これらのテーブルのうち、図６〜図９のテーブルは、暖機制御の実行時間ＴＭ＿ＦＩＲＥを横軸とするとともに、第１基準水温ＴＷ１が所定の第１温度ＴＷＬのときに用いられる低温用テーブルと、より高い所定の第２温度ＴＷＨのときに用いられる高温用テーブルで構成されている。第１基準水温ＴＷ１が第１および第２温度ＴＷＬ、ＴＷＨのいずれにも一致しない場合には、該当する第１パラメータは、補間計算によって算出される。

図６のテーブルでは、目標エンジン回転数ＮＥＣＭＤは、実行時間ＴＭ＿ＦＩＲＥが比較的小さな暖機制御の初期から中期においては、小さな値に設定されている。これは、未活性状態の所定２３へのＨＣなどの有害成分の排出量を抑制すべく、排ガス量を抑制するためである。その後、目標エンジン回転数ＮＥＣＭＤは、未活性状態の触媒２３への有害成分の排出量が急激に増大しないよう、徐々に上昇するように設定され、その後は、一定の高い値に設定されている。これは、エンジン３に近い直下触媒２３ａが活性化した後には、エンジン３から遠い床下触媒２３ｂの活性化を促進すべく、排ガス量を増大させるためである。

また、低温用テーブルと高温用テーブルを比較すると、目標エンジン回転数ＮＥＣＭＤは、前者の方がより小さな値に設定されている。これは、第１基準水温ＴＷ１が低いほど、触媒２３の温度がより低く、その活性度合も低いと推定されることから、排ガス量をより抑制するためである。

図７のテーブルでは、目標吸気量ＱＡＣＭＤは、暖機制御の実行時間ＴＭ＿ＦＩＲＥおよび第１基準水温ＴＷ１に対して、上述した目標エンジン回転数ＮＥＣＭＤの場合と同じ理由から、それと基本的に同じ傾向で設定されている。

図８のテーブルでは、目標点火時期ＩＧＣＭＤは、暖機制御の初期から中期においては、特に直下触媒２３ａの活性化を促進すべく、排ガス温度を上昇させるために、遅角側に設定されており、その後は、より高い燃費を得るために、進角側に設定されている。また、目標点火時期ＩＧＣＭＤは、低温用テーブルの方が、触媒２３の温度がより低く、活性度合も低いと推定されることから、より遅角側に設定されている。さらに、低温用テーブルでは、目標点火時期ＩＧＣＭＤは、暖機制御の開始直後において一旦、進角側に設定されている。これは、特に低温状態におけるエンジン３の立上がり時の燃焼性を高め、始動性を確保するためである。

図９のテーブルでは、目標吸気カム位相ＣＡＩＮＣＭＤは、暖機制御の初期においては、最遅角値に設定されている。これは、エンジン３の始動時における振動を抑制すべく、吸気弁１６の開閉タイミングを遅くすることで、実効圧縮比を低減するためである。目標吸気カム位相ＣＡＩＮＣＭＤは、暖機制御の中期においては、燃費を高めるとともに有害成分の排出量を抑制するために、徐々に進角側に設定されるとともに、その後は、高いトルクを得るために、さらに進角側に設定されている。また、目標吸気カム位相ＣＡＩＮＭＤは、有害成分の排出量を抑制するために、低温用テーブルの方がより遅角側に設定されている。

また、燃料減量係数ＫＦ１は、暖機制御の中期において、特にＨＣ成分の排出量を抑制すべく、空燃比をリーン側に制御するために燃料を減量するのに用いられるものである（図１３参照）。このため、図１０のテーブルでは、燃料減量係数ＫＦ１は、第１基準水温ＴＷ１が低いほど、より大きな値に設定されている。

図４に戻り、前記ステップ１３に続くステップ１４では、そのときのエンジン水温ＴＷを第２基準水温ＴＷ２として設定する。このように、第２基準水温ＴＷ２は、モータリング・フューエルカットの実行の有無にかかわらず、暖機制御の実行中のエンジン水温ＴＷに設定される。

次に、設定した第２基準水温ＴＷ２に応じて、第２パラメータを算出する（ステップ１５）。この第２パラメータは、暖機制御パラメータのうち、エンジン３の温度に依存して設定されるべきパラメータであり、第２基準水温ＴＷ２は、エンジン３の温度を表すパラメータとして用いられる。本実施形態では、燃料増量係数ＫＦ２が第２パラメータに相当する。

この燃料増量係数ＫＦ２は、エンジン３の始動時において、低温状態にある燃料の霧化の度合に応じて燃焼性を高めるために燃料を増量するのに用いられるものである（図１３参照）。このため、図１１のテーブルでは、燃料増量係数ＫＦ２は、第２基準水温ＴＷ２が低いほど、より大きな値に設定されるとともに、第２基準水温ＴＷ２が所定温度以上のときには値１．０に設定されている。

以上のように第１および第２パラメータが算出されるとともに、算出された第１および第２パラメータを用いて、暖機制御が実行される。

上記ステップ１５に続くステップ１６では、暖機制御の実行時間ＴＭ＿ＦＩＲＥが実行予定時間ＴＲＥＦ１に達したか否かを判別する。この答がＮＯのときには、本処理を終了し、暖機制御を継続する。

一方、上記ステップ１６の答がＹＥＳで、実行時間ＴＭ＿ＦＩＲＥが実行予定時間ＴＲＥＦ１に達したときには、暖機制御を終了するものとして、暖機制御フラグＦ＿ＦＩＲＥを「０」にセットする（ステップ１７）とともに、暖機制御が完了したことを表すために、暖機制御実行済みフラグＦ＿ＦＩＲＥＤＯＮＥを「１」にセットし（ステップ１８）、本処理を終了する。

次に、図１３を参照しながら、これまでに説明した触媒暖機制御処理によって得られる動作例を、とりまとめて説明する。なお、同図に示す各種のパラメータは、前述した図５〜図１１のテーブルによって設定された暖機制御パラメータ（第１および第２パラメータ）を用いて暖機制御を行った結果、得られた実際の値（実値）である。

この例では、直下触媒２３ａの温度ＴＣＡＴ１および床下触媒２３ｂの温度ＴＣＡＴ２がいずれも低い低温状態から、時点ｔ１において、エンジン３が始動され、暖機制御が開始されている。このエンジン３の始動時（立上がり時）には、燃料補正係数ＫＦが燃料増量係数ＫＦ２によって増量側に設定されるとともに、点火時期ＩＧが進角側に制御されることによって、燃焼性および始動性が確保される。また、吸気量ＱＡが小さな値に制御され、排ガス量が抑制されることで、触媒２３の未活性状態での有害成分の排出量が抑制される。さらに、吸気カム位相ＣＡＩＮが最遅角側に制御されることで、始動時の振動が抑制される。

その後、エンジン回転数ＮＥが上昇し、エンジン３の始動が完了すると、点火時期ＩＧを遅角側に制御する遅角制御が実行される（時点ｔ２〜ｔ３）。この点火時期ＩＧの遅角制御により、高温の排ガスが直下触媒２３ａに流入し、その温度ＴＣＡＴ１が上昇することによって、主として直下触媒２３ａの活性化が促進される。また、この遅角制御が開始されるまでに、吸気量ＱＡは増大側に、吸気カム位相ＣＡＩＮは進角側に、それぞれ徐々に変化するように制御されるとともに、遅角制御中、燃料補正係数ＫＦが燃料減量係数ＫＦ１によって減量側に設定されることによって、触媒２３の未活性状態での有害成分の排出量が抑制される。

直下触媒２３ａが活性化した後には、吸気量ＱＡがより大きく、吸気カム位相ＣＡＩＮがより進角側にそれぞれ制御された状態で、点火時期ＩＧが進角側に戻される（時点ｔ４）。これにより、多量の排ガスが床下触媒２３ｂに流入し、その温度ＴＣＡＴ２が上昇することによって、主として床下触媒２ｂａの活性化が促進される。また、点火時期ＩＧの遅角制御が終了した後には、燃料補正係数ＫＦは、空燃比が所定の目標空燃比になるようにフィードバック制御され、それにより、排ガス特性が良好に維持される。

なお、上記の遅角制御に伴い、点火時期ＩＧが遅角側に制御されることによって、図１３に示すように、エンジントルクがあまり上昇せず、車両Ｖへの要求トルクに対して不足することがあるが、その場合のトルクの不足分は、第２モータ５の力行によるトルクによって補われる。また、遅角制御の後には、吸気量ＱＡが比較的大きな状態で、点火時期ＩＧが進角側に制御されるため、エンジントルクが増大し、要求トルクを上回ることがあるが、その場合のトルクの余剰分は、第２モータ５での発電によって電力に変換され、バッテリ８に充電される。

次に、図１２を参照しながら、暖機制御の実行済み状態を解除する処理について説明する、本処理は、暖機制御の完了後、所定の条件が成立したときに、暖機制御実行済みフラグＦ＿ＦＩＲＥＤＯＮＥを「０」にリセットするものである。

本処理では、まずステップ２１において、暖機制御実行済みフラグＦ＿ＦＩＲＥＤＯＮＥが「１」であるか否かを判別する。この答がＮＯのときには、そのまま本処理を終了する。ステップ２１の答がＹＥＳで、暖機制御がすでに完了しているときには、エンジン停止フラグＦ＿ＥＳＴＯＰが「１」であるか否かを判別する（ステップ２２）。このエンジン停止フラグＦ＿ＥＳＴＯＰは、前述した減速運転時のフューエルカット中や、車両Ｖの停止時のアイドルストップ中など、エンジン３が停止状態のとき（燃焼が行われていないとき）に「１」にセットされるものである。

上記ステップ２２の答がＮＯで、エンジン３が停止状態にないときには、その停止状態を計時するアップカウント式のタイマの値（以下「停止タイマ値」という）ＴＭ＿ＥＳＴＯＰを０にリセットし（ステップ２３）、本処理を終了する。一方、前記ステップ２２の答がＹＥＳで、エンジン３が停止状態のときには、停止タイマ値ＴＭ＿ＥＳＴＯＰが所定時間ＴＲＥＦ２（例えば６００ｓ）以上であるか否かを判別する（ステップ２４）。この答がＮＯのときには、そのまま本処理を終了する。

一方、ステップ２４の答がＹＥＳのとき、すなわち、エンジン３の停止状態が所定時間ＴＲＥＦ２以上、継続したときには、触媒２３が活性状態から未活性状態に移行したと判定して、暖機制御実行済みフラグＦ＿ＦＩＲＥＤＯＮＥを「０」にリセットし（ステップ２５）、本処理を終了する。

このように暖機制御実行済みフラグＦ＿ＦＩＲＥＤＯＮＥが「０」にリセットされると、エンジン３の次回の始動の際に、図４の暖機制御処理のステップ１の答がＮＯになることで、暖機制御が再度、実行される。

以上のように、本実施形態によれば、エンジン３の始動後、触媒２３の暖機制御が開始される前、または暖機制御中に、第１モータ４によるエンジン３のモータリングを伴うモータリング・フューエルカットが要求されたときには、暖機制御を保留または中止し、モータリング・フューエルカットを優先して実行する。これにより、第２モータ５での発電動作に伴う磁気抵抗を作用させることによって、減速運転時に必要な車両Ｖの制動力を確保することができる。

また、モータリング・フューエルカットが終了したときに、暖機制御を実行するので、暖機制御の機会を確保できるとともに、モータリング・フューエルカット中に、流入した空気で触媒２３が冷やされ、その温度が低下したとしても、暖機制御によって触媒２３を暖め、確実に活性化することができる。

また、暖機制御に用いられる第１パラメータ（暖機制御の実行予定時間ＴＲＥＦ１、目標エンジン回転数ＮＥＣＭＤ、目標吸気量ＱＡＣＭＤ、目標点火時期ＩＧＣＭＤ、目標吸気カム位相ＣＡＩＮＣＭＤおよび燃料減量係数）を設定するための第１基準水温ＴＷ１として、モータリング・フューエルカットが実行された場合には、モータリング・フューエルカットの開始時に検出されたエンジン水温ＴＷを用い、モータリング・フューエルカットが実行されていない場合には、暖機制御の開始時に検出されたエンジン水温ＴＷを用いる。

したがって、モータリング・フューエルカットの実行によってエンジン水温ＴＷと触媒２３の温度ＴＣＡＴ１、ＴＣＡＴ２との相関性が崩れるような場合でも、そのときの触媒２３の温度をより良く反映させながら、第１パラメータを適切に設定でき、暖機制御をさらに適切に行うことができる。

一方、第２パラメータ（燃料増量係数ＫＦ２）を設定するための第２基準水温ＴＷ２については、モータリング・フューエルカットの実行の有無にかかわらず、暖機制御の実行中に検出されたエンジン水温ＴＷを用いる。したがって、そのときのエンジン３の温度をより良く反映させながら、第２パラメータを適切に設定でき、暖機制御をさらに適切に行うことができる。

また、暖機制御中、エンジン３および第１モータ４からの出力トルクが車両Ｖに要求される要求トルクに対して過剰または不足である場合、その過不足分のトルクは、第２モータ５での発電とバッテリ８への充電によって吸収され、または、第２モータ５の力行によるトルクによって補充される。したがって、車両Ｖのトルク要求に応えながら、出力トルクの制約を受けることなく、所望の触媒２３の暖機特性、排ガス特性や燃費が得られるよう、暖機制御パラメータを自由に設定できる。それにより、暖機制御を適切に行えるとともに、暖機制御中の排ガス特性や燃費を良好に維持することができる。

さらに、暖機制御の完了後、フューエルカットやアイドルストップなどのエンジン３の停止状態が、所定時間ＴＲＥＦ２以上、継続したときには、触媒２３が非活性状態に移行したと判定して、暖機制御実行済みフラグＦ＿ＦＩＲＥＤＯＮＥを「０」にリセットする。それに応じて、エンジン３の次回の始動の際に、暖機制御が再度、実行されるので、触媒２３を活性状態に早期に復帰させることができる。

なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、第１モータ４によるエンジン３のモータリングとして、燃料の供給停止を伴うモータリング・フューエルカットに対して、本発明を適用している。本発明は、これに限らず、エンジン３の出力トルクよりも第１モータ４の出力トルクが大きくなる状態であればよい。例えば車両Ｖが緩やかな下り坂を走行する際に、エンジン３の出力トルクを第１モータ４のモータリングトルクが上回る場合に適用してもよい。この場合にも、エンジン３からの排ガス量が比較的少なく、触媒２３の温度があまり上昇しないのに対し、エンジン３の温度はモータリングによって、より上昇することで、両温度の相関性が崩れやすいため、本発明による前述した効果を同様に得ることができる。

また、実施形態のハイブリッド車両Ｖは、エンジン３に機械的に連結された第１モータ４に加えて、第１モータ４に電気的に接続された第２モータ５を有するタイプのものであるが、これに限らず、第２モータ５を省略したタイプのハイブリッド車両に適用してもよい。

また、実施形態で挙げた第１および第２パラメータは、あくまで例示であり、他の適当なパラメータを採用してもよいことはもちろんである。さらに、実施形態では、エンジン３の温度を表す温度パラメータとして、エンジン水温ＴＷを用いているが、これに限らず、他の適当なパラメータ、例えば、エンジン３を潤滑するオイルの温度を検出し、用いてもよい。あるいは、これらのエンジン水温やオイルの温度を、温度センサを用いずに、燃料噴射量や吸入空気量の積算値などに基づく推移によって取得してもよい。

さらに、実施形態では、エンジン３の停止に伴って触媒２３が非活性状態に移行したか否かの判定を、エンジン３の停止状態の継続時間をパラメータとして行っているが、これに代えて、例えば触媒２３の温度を推定し、その推定温度をしきい値と比較することによって行ってもよい。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。

２ ＥＣＵ（触媒暖機制御手段、暖機制御パラメータ設定手段、フューエルカット 実行手段、非活性状態判定手段）
３ 内燃機関
４ 第１モータ（第１電動機）
５ 第２モータ（第２電動機）
２３ 触媒
２３ａ 直下触媒（触媒）
２３ｂ 床下触媒（触媒）
３２ 水温センサ（温度パラメータ取得手段）
Ｖ ハイブリッド車両
ＷＦ 前輪（駆動輪）
ＴＷ エンジン水温（温度パラメータ）
ＴＲＥＦ１ 暖機制御の実行予定時間（暖機制御パラメータ、第１パラメータ）
ＮＥＣＭＤ 目標エンジン回転数（暖機制御パラメータ、第１パラメータ）
ＱＡＣＭＤ 目標吸気量（暖機制御パラメータ、第１パラメータ）
ＩＧＣＭＤ 目標点火時期（暖機制御パラメータ、第１パラメータ）
ＣＡＩＮＣＭＤ 目標吸気カム位相（暖機制御パラメータ、第１パラメータ）
ＫＦ１ 燃料減量係数（暖機制御パラメータ、第１パラメータ）
ＫＦ２ 燃料増量係数（暖機制御パラメータ、第２パラメータ）
ＴＷ１ 第１基準水温（フューエルカットの開始時に取得された温度パラメータ
）
ＴＷ２ 第２基準水温（暖機制御の開始時に取得された温度パラメータ）

Claims (7)

1. 内燃機関と、
   当該内燃機関および駆動輪との間で動力を入出力可能な第１電動機と、
   前記内燃機関から排出された排ガスを浄化する触媒と、
   前記内燃機関の始動後に、前記触媒を活性化するために暖機する暖機制御を実行する触媒暖機制御手段と、
   前記内燃機関の温度を表す温度パラメータを取得する温度パラメータ取得手段と、
   当該取得された温度パラメータに応じて、前記暖機制御に用いる暖機制御パラメータを設定する暖機制御パラメータ設定手段と、
   所定の運転状態において、前記第１電動機の力行中の発生トルクが前記内燃機関の発生トルクを上回るように、前記第１電動機による前記内燃機関のモータリングを実行するモータリング実行手段と、を備え、
   前記暖機制御パラメータ設定手段は、前記モータリングの実行後に前記暖機制御を実行するときには、前記暖機制御パラメータを、前記モータリングの開始時に取得された前記温度パラメータを用いて設定することを特徴とするハイブリッド車両の触媒暖機制御装置。
2. 前記モータリングは、所定の減速運転状態において、前記第１電動機により前記内燃機関をモータリングしながら、当該内燃機関への燃料の供給を停止するフューエルカットであり、
   前記触媒暖機制御手段は、前記フューエルカットの実行中のときには、前記暖機制御を保留し、その後、当該フューエルカットが終了したときに、前記暖機制御を実行することを特徴とする、請求項１に記載のハイブリッド車両の触媒暖機制御装置。
3. 前記暖機制御パラメータは、前記触媒の温度に依存する所定の第１パラメータと、前記内燃機関の温度に依存する所定の第２パラメータを含み、
   前記内燃機関の始動後、前記暖機制御が開始される前に、前記フューエルカットが実行されたときには、前記触媒暖機制御手段は、当該フューエルカットが終了したときに前記暖機制御を実行し、前記暖機制御パラメータ設定手段は、前記第１パラメータを、前記フューエルカットの開始時に取得された温度パラメータに応じて設定することを特徴とする、請求項２に記載のハイブリッド車両の触媒暖機制御装置。
4. 前記暖機制御パラメータ設定手段は、前記フューエルカットの実行の有無にかかわらず、前記第２パラメータを、前記暖機制御の実行中に取得された温度パラメータに応じて設定することを特徴とする、請求項３に記載のハイブリッド車両の触媒暖機制御装置。
5. 前記触媒暖機制御手段は、前記暖機制御の実行中、前記フューエルカットが要求されたときには、当該暖機制御を中止するとともに、当該フューエルカットが終了したときに、前記暖機制御を再度、実行することを特徴とする、請求項２ないし４のいずれかに記載のハイブリッド車両の触媒暖機制御装置。
6. 前記暖機制御の完了後、前記フューエルカットを含む前記内燃機関の停止状態が継続されるのに伴い、前記触媒が活性状態から非活性状態に移行したか否かを判定する非活性状態判定手段をさらに備え、
   前記触媒暖機制御手段は、前記触媒が非活性状態に移行したと判定されたときには、その後の前記内燃機関の始動の際に前記暖機制御を再度、実行することを特徴とする、請求項２ないし５のいずれかに記載のハイブリッド車両の触媒暖機制御装置。
7. 前記第１電動機との間で電力を入出力可能であるとともに、前記駆動輪との間で動力を入出力可能な第２電動機をさらに備えることを特徴とする、請求項２ないし６のいずれかに記載のハイブリッド車両の触媒暖機制御装置。

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