JP6915440B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の気筒内から排気が排出される排気通路に、排気を浄化対象とする触媒が設けられている内燃機関に適用される内燃機関の制御装置に関する。

内燃機関の制御装置として、例えば特許文献１に記載されているように、内燃機関の排気通路に設けられている空燃比センサからの出力信号に基づいて算出される空燃比である空燃比検出値を目標空燃比に近づける空燃比フィードバック制御を実施する装置が知られている。空燃比フィードバック制御では、空燃比検出値と目標空燃比との偏差が小さくなるように空燃比フィードバック補正値が更新される。そして、空燃比フィードバック制御によって更新した空燃比フィードバック補正値を用いて各気筒内への燃料供給量を補正することで、空燃比検出値を目標空燃比に近づけることができる。

また、特許文献１に記載の装置では、排気通路に設けられている三元触媒を昇温する制御として、パータベーション制御（「ディザ制御」ともいう。）もまた実施される。ディザ制御では、複数の気筒のうちの一部の気筒が、理論空燃比よりも混合気の空燃比がリッチとなるリッチ燃焼気筒とされ、複数の気筒のうちの残りの気筒が、理論空燃比よりも混合気の空燃比がリーンとなるリーン燃焼気筒とされる。また、当該ディザ制御では、リッチ燃焼気筒とリーン燃焼気筒とを含む全ての気筒内における混合気の空燃比の平均値が目標空燃比となるように、各気筒内への燃料供給量が調整される。こうしたディザ制御が実施されている場合、排気通路では、リーン燃焼気筒から排出された排気に含まれる酸素によって、リッチ燃焼気筒から排出された排気に含まれる未燃燃料成分及び不完全燃焼成分が酸化される。これにより、三元触媒の温度を上昇させることができる。

特開２０１２−５７４９２号公報

空燃比フィードバック制御を実施する制御装置では、空燃比フィードバック補正値の絶対値が過大とならないように、空燃比フィードバック制御の結果を基に空燃比学習値を導出する空燃比学習制御が実施されることがある。空燃比フィードバック制御に加えて空燃比学習制御も実施する制御装置では、空燃比フィードバック補正値に加えて空燃比学習値を用いることにより、空燃比フィードバック補正値の絶対値が大きくなることを抑制しつつ、空燃比検出値を目標空燃比に近づけるべく各気筒内への燃料供給量が補正される。

ところで、ディザ制御が実施されている場合、リーン燃焼気筒からは酸素を多く含む排気が排気通路に排出され、リッチ燃焼気筒からは酸素をあまり含まない排気が排気通路に排出されることとなる。すなわち、ディザ制御の実施中にあっては、排気通路における空燃比センサの配置位置を通過する排気は、酸素を多く含んでいたり、酸素をあまり含んでいなかったりする。そのため、ディザ制御の実施中では、空燃比検出値が振動し、空燃比学習制御の実施による空燃比学習値の更新の精度が低下するおそれがある。このように精度の低い空燃比学習値を用いて空燃比を制御した場合、制御性の低下が懸念される。

上記課題を解決するための内燃機関の制御装置は、複数の気筒内から排気が排出される排気通路に、排気を浄化対象とする触媒が設けられている内燃機関に適用される装置である。この内燃機関の制御装置は、空燃比フィードバック補正値と空燃比学習値とを基に各気筒内への燃料供給量を補正する空燃比制御部と、各気筒のうちの一部の気筒が、理論空燃比よりも混合気の空燃比がリッチとなるリッチ燃焼気筒となり、各気筒のうちのリッチ燃焼気筒とは別の気筒が、理論空燃比よりも混合気の空燃比がリーンとなるリーン燃焼気筒となるように、空燃比制御部によって補正された各気筒内への燃料供給量をそれぞれ調整するディザ制御を実施するディザ制御部と、を備えている。また、空燃比制御部は、空燃比センサからの検出信号を基に算出された空燃比の検出値と目標空燃比との偏差が小さくなるように空燃比フィードバック補正値を更新する空燃比フィードバック制御と、空燃比フィードバック補正値の絶対値が小さくなるように、空燃比学習値を更新する空燃比学習制御と、を実施するようになっている。そして、空燃比制御部は、ディザ制御が実施されているときには、空燃比学習制御の実施を停止し、空燃比フィードバック制御を実施する。

ディザ制御が実施されている場合、空燃比センサからの検出信号を基に算出される空燃比の検出値が振動する。そこで、上記構成では、ディザ制御が実施されているときには、空燃比学習制御を実施させないようにしている。これにより、精度の低い空燃比学習値の更新が行われないようにすることができる。したがって、空燃比学習値の更新精度の低下を抑制することができ、空燃比の制御の精度の低下を抑制することができるようになる。

ところで、ディザ制御を実施していると、ディザ制御の実施開始時から内燃機関の運転状態が変わり、空燃比フィードバック補正値の絶対値が大きくなることがある。また、空燃比フィードバック制御の実施による空燃比フィードバック補正値の更新には限界がある。そのため、空燃比フィードバック補正値の絶対値が過大になると、空燃比フィードバック補正値の更なる更新ができなくなるおそれがある。したがって、ディザ制御を実施しているために空燃比学習値を更新しない期間中において、空燃比フィードバック補正値の絶対値がある程度大きくなっている場合、空燃比フィードバック補正値の更新に制限がかかることがある。このような場合、上記空燃比の検出値と目標空燃比との乖離を解消できなくなるおそれがある。

そこで、上記内燃機関の制御装置では、ディザ制御部は、停止条件が成立したときに、ディザ制御の実施を停止するようにしてもよい。この場合、停止条件は、空燃比フィードバック補正値の絶対値が規定補正値よりも大きくなったことを含むことが好ましい。また、空燃比制御部は、停止条件が成立してディザ制御の実施が停止されているときに、空燃比学習制御の実施の禁止を解除することが好ましい。

上記構成によれば、空燃比フィードバック補正値の絶対値が規定補正値よりも大きくなると、空燃比フィードバック補正値の絶対値がある程度大きくなったと判断できるため、ディザ制御の実施が停止される。このようにディザ制御の実施が停止されると、空燃比学習制御の実施の禁止が解除される。そして、ディザ制御の実施を停止した上で空燃比学習制御が実施される場合、上記空燃比の検出値の振動が抑制されている分、空燃比学習値を精度良く更新することができる。このように精度良く更新された空燃比学習値を用いて空燃比の制御を実施することで、空燃比フィードバック補正値の絶対値を小さくすることができる。したがって、空燃比フィードバック補正値の更新に制限がかかりにくくなるため、空燃比の検出値と目標空燃比との乖離を解消できない事象が生じにくくなる。

なお、空燃比学習制御の実施を禁止していると、内燃機関の構成部品の温度上昇などによって同構成部品の特性が変わり、上記空燃比の検出値と目標空燃比との乖離が生じやすくなる。その結果、空燃比フィードバック補正値の絶対値が大きくなりやすい。そのため、上記停止条件は、空燃比フィードバック補正値の絶対値が規定補正値よりも大きくなったこと、及び、ディザ制御の実施の継続時間が判定時間以上であることの双方が成立することであることが好ましい。

また、空燃比フィードバック補正値の絶対値が規定補正値よりも大きくなっても空燃比学習制御の実施条件が成立しないと、空燃比学習制御が実施されない。
そこで、上記停止条件は、空燃比フィードバック補正値の絶対値が規定補正値よりも大きくなったこと、ディザ制御の実施の継続時間が判定時間以上であること、及び、空燃比学習制御の実施条件が成立することの全てが成立することが好ましい。

また、上記停止条件は、空燃比フィードバック補正値の絶対値が規定補正値よりも大きくなったこと、及び、空燃比学習制御の実施条件が成立することの双方が成立することであってもよい。

上記構成によれば、空燃比フィードバック補正値の絶対値が規定補正値以上になっても空燃比学習制御の実施条件が未だ成立していない間、すなわち空燃比学習制御が実施されない間では、ディザ制御を引き続き実施させることができる。したがって、ディザ制御の継続時間を極力長くすることができる。

そして、ディザ制御部は、空燃比学習制御の実施による空燃比学習値の更新の完了を条件に、ディザ制御の実施を再開することが好ましい。この構成によれば、ディザ制御の実施を停止した上での空燃比学習制御の実施によって、空燃比学習値の更新が完了すると、ディザ制御の実施が再開される。したがって、空燃比学習値の更新が完了し、空燃比フィードバック補正値の絶対値が大きい状態が解消されたときに、ディザ制御が再開されるようになる。

空燃比制御部は、空燃比学習制御では、空燃比学習値が徐々に変わるように、同空燃比学習値を更新するようにしてもよい。この場合、空燃比学習制御では、空燃比学習値を大きくする場合には空燃比学習値が徐々に増大されることとなる。一方、空燃比学習値を小さくする場合には空燃比学習値が徐々に減少されることになる。

また、上記停止条件の成立に起因してディザ制御の実施を停止して空燃比学習制御を実施する場合、空燃比学習値の更新を早期に完了させてディザ制御の実施を早期に開始させることが望ましい。

そこで、上記内燃機関の制御装置の一態様において、空燃比学習制御部は、上記停止条件の成立に起因してディザ制御の実施を停止した上での空燃比学習制御の実施時における空燃比学習値の更新速度を、触媒の昇温が要求されていない状況下での空燃比学習制御の実施時における空燃比学習値の更新速度よりも大きくする。

上記構成によれば、上記停止条件の成立に起因してディザ制御の実施を停止した上で空燃比学習制御を実施する場合、触媒の昇温が要求されていないためにディザ制御の実施が不要である状況下での空燃比学習制御の実施時よりも、空燃比学習値の更新速度が大きい分、空燃比学習値の更新を速やかに完了させることが可能となる。その結果、ディザ制御の実施を早期に再開させることが可能となる。

例えば、空燃比制御部は、空燃比学習制御で空燃比学習値を大きくする場合、規定の制御サイクル毎に、空燃比学習値を規定値だけインクリメントさせることで、同空燃比学習値を更新する一方、空燃比学習制御で空燃比学習値を小さくする場合、制御サイクル毎に、空燃比学習値を規定値だけデクリメントさせることで、同空燃比学習値を更新するようになっているものとする。この場合、空燃比制御部は、上記停止条件の成立に起因してディザ制御の実施を停止した上での空燃比学習制御の実施時における規定値を、触媒の昇温が要求されていない状況下での空燃比学習制御の実施時における規定値よりも大きくすることが好ましい。

上記構成では、上記停止条件の成立に起因してディザ制御の実施を停止した上での空燃比学習値の更新であるか、又は、触媒の昇温が要求されていないためにディザ制御の実施が不要である状況下での空燃比学習値の更新であるのかによって、規定値を変更している。これにより、停止条件の成立に起因してディザ制御の実施を停止した上での空燃比学習制御の実施時における空燃比学習値の更新速度を、触媒の昇温が要求されていない状況下での空燃比学習制御の実施時における空燃比学習値の更新速度よりも大きくする構成を実現することができる。

内燃機関の制御装置の一実施形態である制御装置を備える内燃機関の概略を示す構成図。 同制御装置の機能構成を示すブロック図。 空燃比学習制御を実施する際に実行される処理ルーチンを説明するフローチャート。 空燃比学習制御の実施時における空燃比学習値の推移を示すタイミングチャート。 ディザ制御を実施する際に実行される処理ルーチンを説明するフローチャート。 ディザ制御の実施を中断した上で空燃比学習制御を実施する際におけるタイミングチャート。

以下、内燃機関の制御装置を具体化した一実施形態を図１〜図６に従って説明する。
図１には、本実施形態の制御装置２０を備える内燃機関１０が図示されている。図１に示すように、内燃機関１０は、複数（本実施形態では、４つ）の気筒＃１，＃２，＃３，＃４と、各気筒＃１〜＃４の燃焼室１１内に導入する空気が流通する吸気通路１２と、気筒数と同数の燃料噴射弁１３とを備えている。各燃料噴射弁１３は、燃焼室１１に燃料を供給すべくそれぞれ駆動するようになっている。各燃焼室１１では、吸気通路１２から導入された空気と、燃料噴射弁１３の駆動によって供給された燃料とを含む混合気が、点火装置１４の火花放電によってそれぞれ燃焼される。そして、燃焼に供された混合気は、排気として、各燃焼室１１から排気通路１５に排出される。なお、排気通路１５には、排気を浄化対象とする三元触媒１６が設けられている。

内燃機関１０の運転にかかる各種制御は、制御装置２０により行われる。制御装置２０は、各種の機関制御を実施するＣＰＵ２１と、同機関制御に必要な情報が記憶されるメモリ２２とを有している。内燃機関１０には、空燃比センサ３１、クランク角センサ３２及びエアフローメータ３３などの各種のセンサから検出信号が入力される。空燃比センサ３１は、排気通路１５における三元触媒１６よりも上流側に配置されており、排気通路１５を流通する排気の酸素濃度に応じた信号を出力する。制御装置２０では、空燃比センサ３１からの検出信号を基に、空燃比の検出値である空燃比検出値ＡＦが算出される。クランク角センサ３２は、機関出力軸の回転速度である機関回転速度ＮＥに応じた信号を出力する。エアフローメータ３３は、吸気通路１２に設けられており、吸入空気量ＧＡに応じた信号を出力する。

制御装置２０では、機関制御の一部として、空燃比フィードバック制御（以下、「空燃比Ｆ／Ｂ制御」ともいう。）、空燃比学習制御、及びディザ制御を実施する。空燃比Ｆ／Ｂ制御とは、空燃比の目標値である目標空燃比ＡＦＴと空燃比検出値ＡＦとの偏差（＝｜ＡＦＴ−ＡＦ｜）が小さくなるように空燃比フィードバック補正値（以下、「空燃比Ｆ／Ｂ補正値」という。）ＦＡＦを更新する制御である。空燃比学習制御とは、空燃比Ｆ／Ｂ補正値ＦＡＦの絶対値が小さくなるように、空燃比学習値ＫＧを更新する制御である。ディザ制御とは、排気通路１５に設けられている三元触媒１６の温度を上昇させるための制御である。

図２に示すように、制御装置２０は、空燃比Ｆ／Ｂ制御、空燃比学習制御及びディザ制御を実施するための機能部として、目標空燃比設定部４１と、ベース噴射量算出部４２と、空燃比制御部４３と、ディザ制御部４４と、噴射弁制御部４６とを有している。

＜目標空燃比設定部４１＞
目標空燃比設定部４１は、機関運転状態などに基づいて目標空燃比ＡＦＴを設定する。
＜ベース噴射量算出部４２＞
ベース噴射量算出部４２は、入力された機関負荷率ＫＬを基にベース噴射量ＱＢを算出する。ベース噴射量ＱＢは、規定の満充填時理論噴射量ＱＴＨに機関負荷率ＫＬを乗算することで導出される。満充填時理論噴射量ＱＴＨとして、機関負荷率ＫＬが「１００％」であり、且つ空燃比検出値ＡＦが目標空燃比ＡＦＴと等しいときにおける燃料噴射量の算出値が設定されている。また、機関負荷率ＫＬは、例えば、機関回転速度ＮＥ及び吸入空気量ＧＡを基に算出することができる。

＜空燃比制御部４３＞
空燃比制御部４３は、空燃比Ｆ／Ｂ制御を実施して空燃比Ｆ／Ｂ補正値ＦＡＦを算出するＦ／Ｂ処理部４３１を有している。空燃比検出値ＡＦが目標空燃比ＡＦＴよりもリーン側であるなどして空燃比検出値ＡＦをリッチ側に変更する場合、空燃比制御部４３は空燃比Ｆ／Ｂ補正値ＦＡＦを増大させる。一方、空燃比検出値ＡＦが目標空燃比ＡＦＴよりもリッチ側であるなどして空燃比検出値ＡＦをリーン側に変更する場合、空燃比制御部４３は空燃比Ｆ／Ｂ補正値ＦＡＦを減少させる。

また、空燃比制御部４３は、Ｆ／Ｂ処理部４３１によって算出された空燃比Ｆ／Ｂ補正値ＦＡＦと「１」とを加算する加算処理部４３２と、ベース噴射量ＱＢを補正する第１の乗算処理部４３３とを有している。第１の乗算処理部４３３は、ベース噴射量算出部４２によって算出されたベース噴射量ＱＢに、加算処理部４３２による算出結果（＝１＋ＦＡＦ）を乗算することで、ベース噴射量ＱＢを補正する。

また、空燃比制御部４３は、所定の空燃比学習条件が成立していることを条件に、空燃比学習制御を実施して空燃比学習値ＫＧを更新する学習処理部４３５と、学習処理部４３５による学習結果を記憶する学習値格納部４３６とを有している。例えば、空燃比学習条件は、キャニスタに蓄えられている燃料（気化した燃料）を吸気通路１２内に流入する量を調整するためのパージ率が「０％」であること、目標空燃比ＡＦＴが理論空燃比と等しいこと、及び、空燃比Ｆ／Ｂ制御が規定時間以上継続して実施されていることを含んでいる。

空燃比学習値ＫＧは、吸入空気量ＧＡにより区分けされた複数の学習領域毎に個別に設定される。例えば、学習値格納部４３６には、各学習領域のうちの第１の学習領域には、第１の学習領域で機関運転が行われているときにおける空燃比Ｆ／Ｂ補正値ＦＡＦの絶対値が小さくなるような値が第１の学習領域用の空燃比学習値ＫＧとして格納されている。そして、第１の学習領域で機関運転が行われているときにおける空燃比Ｆ／Ｂ補正値ＦＡＦの絶対値が規定値未満になったときには、第１の学習領域で機関運転が行われているときには空燃比Ｆ／Ｂ補正値ＦＡＦの絶対値が大きくなりにくくなったと判断できる。そのため、学習処理部４３５は、第１の学習領域用の空燃比学習値ＫＧの更新が完了したと判断する。

一方、学習処理部４３５は、ディザ制御が実施されているときには、空燃比学習制御の実施を禁止する。
また、空燃比制御部４３は、第１の乗算処理部４３３によって補正されたベース噴射量ＱＢを空燃比学習値ＫＧでさらに補正する第２の乗算処理部４３７を有している。第２の乗算処理部４３７は、現状の機関運転が行われている学習領域用の空燃比学習値ＫＧを学習値格納部４３６から読み出す。そして、第２の乗算処理部４３７は、読み出した空燃比学習値ＫＧを、第１の乗算処理部４３３によって補正されたベース噴射量ＱＢに乗算することで、各気筒＃１〜＃４内への要求供給量である要求噴射量ＱＢＦを導出する。

＜ディザ制御部４４＞
ディザ制御部４４は、所定のディザ制御実施条件が成立したときに、ディザ制御を実施する。例えば、ディザ制御実施条件は、各学習領域の何れでも空燃比学習値ＫＧの更新が完了していること、及び、三元触媒１６の昇温が要求されていること、及び、目標空燃比ＡＦＴが理論空燃比と等しいことを含んでいる。

本実施形態で実施されるディザ制御では、以下のような条件を満たすように空燃比制御部４３によって算出された各気筒＃１〜＃４内への要求供給量である要求噴射量ＱＢＦがそれぞれ補正される。
（条件１）第１の気筒＃１が、目標空燃比ＡＦＴ（すなわち、理論空燃比）よりも混合気の空燃比がリッチとなるリッチ燃焼気筒となり、第１の気筒＃１以外の他の気筒＃２〜＃４が、目標空燃比ＡＦＴ（すなわち、理論空燃比）よりも混合気の空燃比がリーンとなるリーン燃焼気筒となること。
（条件２）リッチ燃焼気筒とリーン燃焼気筒とを含む全ての気筒＃１〜＃４内における混合気の空燃比の平均値が目標空燃比ＡＦＴと等しくなること。

ディザ制御部４４は、ディザ制御における噴射量補正要求値αを算出する要求値出力部４４１を有している。噴射量補正要求値αは、正の値である。
また、ディザ制御部４４は、リッチ燃焼気筒用の噴射量補正要求値βｉを算出するリッチ用補正要求値算出部４４２と、リーン燃焼気筒用の噴射量補正要求値βｄを算出するリーン用補正要求値算出部４４３とを有している。リッチ用補正要求値算出部４４２は、要求値出力部４４１によって算出された噴射量補正要求値αに「１」を加算した和をリッチ燃焼気筒用の噴射量補正要求値βｉとする。リーン用補正要求値算出部４４３は、要求値出力部４４１によって算出された噴射量補正要求値αに「−１／３」を乗算した積に「１」を加算した和をリーン燃焼気筒用の噴射量補正要求値βｄとする。

また、ディザ制御部４４は、リッチ燃焼気筒用の噴射量指令値ＱＢＦｉを算出するリッチ用補正処理部４４４と、リーン燃焼気筒用の噴射量指令値ＱＢＦｄを算出するリーン用補正処理部４４５とを有している。リッチ用補正処理部４４４は、空燃比制御部４３によって算出された要求噴射量ＱＢＦにリッチ燃焼気筒用の噴射量補正要求値βｉ（＝１＋α）を乗算した積をリッチ燃焼気筒用の噴射量指令値ＱＢＦｉとする。リーン用補正処理部４４５は、空燃比制御部４３によって算出された要求噴射量ＱＢＦにリーン燃焼気筒用の噴射量補正要求値βｄ（＝１−α／３）を乗算した積をリーン燃焼気筒用の噴射量指令値ＱＢＦｄとする。

＜噴射弁制御部４６＞
噴射弁制御部４６は、第１の気筒＃１用の燃料噴射弁１３から噴射される燃料の量がリッチ燃焼気筒用の噴射量指令値ＱＢＦｉと等しくなるように、第１の気筒＃１用の燃料噴射弁１３を駆動させる。また、噴射弁制御部４６は、第１の気筒＃１以外の他の気筒＃２〜＃４用の燃料噴射弁１３から噴射される燃料の量がリーン燃焼気筒用の噴射量指令値ＱＢＦｄと等しくなるように、各気筒＃２〜＃４用の燃料噴射弁１３を駆動させる。

次に、図３及び図４を参照し、空燃比制御部４３の学習処理部４３５が実行する処理ルーチンについて説明する。なお、本処理ルーチンは、繰り返し実行されるものである。
図３に示すように、本処理ルーチンにおいて、学習処理部４３５は、ディザ制御が実施されている最中であるか否かを判定する（ステップＳ１１）。ディザ制御が実施されている場合（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、空燃比学習制御の実施が禁止されているため、学習処理部４３５は、本処理ルーチンを終了する。一方、ディザ制御が実施されていない場合（ステップＳ１１：ＮＯ）、空燃比学習制御の実施が禁止されていない、又は空燃比学習制御の実施の禁止が解除されたため、学習処理部４３５は、上記の空燃比学習条件が成立しているか否かを判定する（ステップＳ１２）。空燃比学習条件が成立していない場合（ステップＳ１２：ＮＯ）、学習処理部４３５は、本処理ルーチンを終了する。一方、空燃比学習条件が成立している場合（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、学習処理部４３５は、後述するディザ制御の実施の停止条件の成立に起因してディザ制御の実施を中止した上での空燃比学習制御の実施であるか否かを判定する（ステップＳ１３）。例えば、学習処理部４３５は、三元触媒１６の昇温が要求されている場合、停止条件の成立に起因してディザ制御の実施を中止した上での空燃比学習制御の実施であると判定する。一方、学習処理部４３５は、三元触媒１６の昇温が要求されていない場合、停止条件の成立に起因してディザ制御の実施を中止した上での空燃比学習制御の実施であると判定しない、すなわち三元触媒１６の昇温が要求されていない状況下での空燃比学習制御の実施であると判定する。

停止条件の成立に起因してディザ制御の実施を中止した上での空燃比学習制御の実施であると判定されている場合（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、学習処理部４３５は、促進フラグＦＬＧにオンをセットし（ステップＳ１４）、その処理を後述するステップＳ１６に移行する。一方、停止条件の成立に起因してディザ制御の実施を中止した上での空燃比学習制御の実施であると判定されていない場合（ステップＳ１３：ＮＯ）、学習処理部４３５は、促進フラグＦＬＧにオフをセットし（ステップＳ１５）、その処理を次のステップＳ１６に移行する。促進フラグＦＬＧは、詳しくは後述するが、空燃比学習制御の実施態様を決めるためのフラグである。

ステップＳ１６において、学習処理部４３５は、空燃比学習制御を実施する。すなわち、学習処理部４３５は、空燃比学習制御では、空燃比学習値ＫＧが徐々に変わるように、所定の制御サイクルＣＳ毎に空燃比学習値ＫＧを更新する。例えば、空燃比Ｆ／Ｂ補正値ＦＡＦを「０」に近づけるためには空燃比学習値ＫＧを大きくする必要がある場合、空燃比学習値ＫＧが徐々に増大される。この場合、図４に示すように、空燃比学習値ＫＧは、制御サイクルＣＳ毎に規定値ΔＫＧだけインクリメントされる。一方、空燃比Ｆ／Ｂ補正値ＦＡＦを「０」に近づけるためには空燃比学習値ＫＧを小さくする必要がある場合、空燃比学習値ＫＧが徐々に減少される。この場合、空燃比学習値ＫＧは、規定の制御サイクルＣＳ毎に規定値ΔＫＧだけデクリメントされる。

本実施形態で実施される空燃比学習制御では、促進フラグＦＬＧにオンがセットされているか否かによって、規定値ΔＫＧが変更されるようになっている。すなわち、促進フラグＦＬＧにオンがセットされていない場合、図４に実線で示すように、規定値ΔＫＧには第１の値ΔＫＧ１が設定される。一方、促進フラグＦＬＧにオンがセットされている場合、図４に破線で示すように、規定値ΔＫＧには、第１の値ΔＫＧ１よりも大きい第２の値ΔＫＧ２が設定される。そのため、促進フラグＦＬＧにオンがセットされた状態で空燃比学習制御を実施することで、図４に示すように、促進フラグＦＬＧにオンがセットされていない場合と比較し、空燃比学習値ＫＧの更新速度を大きくすることができる。

そして、空燃比学習値ＫＧの更新を完了すると、学習処理部４３５は、本処理ルーチンを終了する。
次に、図５を参照し、ディザ制御部４４の要求値出力部４４１が実行する処理ルーチンについて説明する。なお、本処理ルーチンは、繰り返し実行されるものである。

図５に示すように、本処理ルーチンにおいて、要求値出力部４４１は、上記のディザ制御実施条件が成立しているか否かを判定する（ステップＳ２１）。ディザ制御実施条件が成立していない場合（ステップＳ２１：ＮＯ）、要求値出力部４４１は、その処理を後述するステップＳ２４に移行する。一方、ディザ制御実施条件が成立している場合（ステップＳ２１：ＹＥＳ）、要求値出力部４４１は、噴射量補正要求値αを算出し、すなわち噴射量補正要求値αを「０」よりも大きくし、ディザ制御を実施する（ステップＳ２２）。

続いて、要求値出力部４４１は、三元触媒１６の昇温が完了したか否かを判定する（ステップＳ２３）。昇温が完了している場合（ステップＳ２３：ＹＥＳ）、要求値出力部４４１は、その処理を次のステップＳ２４に移行する。

ステップＳ２４において、要求値出力部４４１は、噴射量補正要求値αを「０」と等しくしてディザ制御の実施を終了する。その後、要求値出力部４４１は、本処理ルーチンを終了する。

一方、三元触媒１６の昇温が未だ完了していない場合（ステップＳ２３：ＮＯ）、要求値出力部４４１は、ディザ制御の実施の停止条件が成立しているか否かを判定する（ステップＳ２５，Ｓ２６，Ｓ２７）。本実施形態では、要求値出力部４４１は、ディザ制御の実施の継続時間ＴＭが判定時間としての判定継続時間ＴＭＴＨを超えていること（ステップＳ２５：ＹＥＳ）、空燃比Ｆ／Ｂ補正値ＦＡＦの絶対値が停止判定値ＦＡＦＴＨよりも大きいこと（ステップＳ２６：ＹＥＳ）、及び、上記の空燃比学習条件が成立していること（ステップＳ２７：ＹＥＳ）の全てが成立している場合、停止条件が成立していると判定する。一方、要求値出力部４４１は、ディザ制御の実施の継続時間ＴＭが判定継続時間ＴＭＴＨ以下である場合（ステップＳ２５：ＮＯ）、停止条件が成立していると判定しない。また、要求値出力部４４１は、空燃比Ｆ／Ｂ補正値ＦＡＦの絶対値が停止判定値ＦＡＦＴＨ以下である場合（ステップＳ２６：ＮＯ）、停止条件が成立していると判定しない。また、要求値出力部４４１は、空燃比学習条件が成立していない場合（ステップＳ２７：ＮＯ）、停止条件が成立していると判定しない。

なお、空燃比学習制御を実施していないと、内燃機関１０の構成部品の温度上昇などによって同構成部品の特性が変わり、空燃比検出値ＡＦと目標空燃比ＡＦＴとの乖離が生じやすくなる。すなわち、空燃比Ｆ／Ｂ補正値ＦＡＦの絶対値が大きくなりやすい。そこで、ディザ制御の実施中、すなわち空燃比学習制御の実施の禁止中において空燃比検出値ＡＦと目標空燃比ＡＦＴとの乖離が生じやすくなったか否かの判断基準として、判定継続時間ＴＭＴＨが設定されている。

また、空燃比Ｆ／Ｂ補正値ＦＡＦの絶対値がある程度大きくなったか否かの判断基準として、停止判定値ＦＡＦＴＨが設定されている。
そして、停止条件が成立していない場合、要求値出力部４４１は、その処理を前述したステップＳ２２に移行する。一方、停止条件が成立している場合、要求値出力部４４１は、その処理を次のステップＳ２８に移行する。

ステップＳ２８において、要求値出力部４４１は、噴射量補正要求値αを「０」と等しくしてディザ制御の実施を中断する。そして、要求値出力部４４１は、学習値格納部４３６に設定されている学習領域の何れにおいても空燃比学習値ＫＧの更新が完了したか否かを判定する（ステップＳ２９）。各学習領域のうち、少なくとも１つの学習領域で空燃比学習値ＫＧの更新が未だ完了していない場合（ステップＳ２９：ＮＯ）、要求値出力部４４１は、ステップＳ２９の判定を繰り返し実行する。一方、学習領域の何れにおいても空燃比学習値ＫＧの更新が完了した場合（ステップＳ２９：ＹＥＳ）、要求値出力部４４１は、噴射量補正要求値αを「０」よりも大きくしてディザ制御の実施を再開する（ステップＳ３０）。そして、要求値出力部４４１は、その処理を前述したステップＳ２２に移行する。

次に、図６を参照し、ディザ制御が実施される際の作用を効果とともに説明する。
図６に示すように、ディザ制御が実施されている場合、排気通路１５における空燃比センサ３１の配置位置を通過する排気は、酸素を多く含んでいたり、酸素をあまり含んでいなかったりする。そのため、ディザ制御の実施中では、空燃比検出値ＡＦが振動するおそれがある。このように空燃比検出値ＡＦが振動している状況下で、空燃比学習制御の実施によって空燃比学習値ＫＧを更新する場合、その更新の精度が低下するおそれがある。

本実施形態では、ディザ制御が実施されているときには、空燃比学習制御の実施が禁止されている。これにより、精度の低い空燃比学習値ＫＧの更新が行われないようにすることができる。したがって、空燃比学習値ＫＧの更新精度の低下を抑制することができ、空燃比の制御の精度の低下を抑制することができる。

ディザ制御を実施しているために空燃比学習制御を実施しないようにしていると、内燃機関１０の構成部品の温度上昇などによって同構成部品の特性が変わり、空燃比検出値ＡＦと目標空燃比ＡＦＴとの乖離が生じやすくなる。すると、空燃比Ｆ／Ｂ補正値ＦＡＦの絶対値が大きくなる。

ここで、空燃比Ｆ／Ｂ補正値ＦＡＦの更新幅には限界があり、その更新幅の上限が図６に示す制限値ＦＡＦＬとなっている。すなわち、空燃比Ｆ／Ｂ補正値ＦＡＦの絶対値が制限値ＦＡＦＬと等しくなると、絶対値をさらに大きくするような空燃比Ｆ／Ｂ補正値ＦＡＦの更新を行うことができなくなる。

図６に示す例では、タイミングｔ２１で空燃比Ｆ／Ｂ補正値ＦＡＦの絶対値が規定補正値ＦＡＦ１を超えるようになる。このように空燃比Ｆ／Ｂ補正値ＦＡＦと空燃比Ｆ／Ｂ補正値ＦＡＦの制限値ＦＡＦＬとの差分が小さい状況下で、空燃比Ｆ／Ｂ補正値ＦＡＦの絶対値をさらに大きくしなければならない状況になった場合、空燃比Ｆ／Ｂ補正値ＦＡＦの更新に制限がかかる可能性がある。そして、空燃比Ｆ／Ｂ補正値ＦＡＦの更新に制限がかかってしまった場合、空燃比Ｆ／Ｂ補正値ＦＡＦをさらに大きくすることができず、空燃比検出値ＡＦと目標空燃比ＡＦＴとの乖離を解消できなくなるおそれがある。

この点、本実施形態では、空燃比Ｆ／Ｂ補正値ＦＡＦの絶対値が規定補正値ＦＡＦ１を超えている場合、空燃比フィードバック補正値ＦＡＦの絶対値がある程度大きくなったと判断できる。そのため、タイミングｔ２２以降のように、ディザ制御の実施を中断した上で、空燃比学習制御が実施される。この場合、ディザ制御の実施が中断されているために空燃比検出値ＡＦの振動が抑制されている分、空燃比学習値ＫＧを精度良く更新することができる。このように精度良く更新された空燃比学習値ＫＧを用いて空燃比の制御を実施することで、空燃比フィードバック補正値ＦＡＦの絶対値を小さくすることができる。したがって、空燃比フィードバック補正値ＦＡＦの更新に制限がかかりにくくなるため、空燃比検出値ＡＦと目標空燃比ＡＦＴとの乖離を解消できない事象が生じにくくなる。

なお、空燃比フィードバック補正値ＦＡＦの絶対値が規定補正値ＦＡＦ１よりも大きくなっても空燃比学習制御の実施条件が成立しないと、空燃比学習制御は実施されない。そこで、本実施形態では、タイミングｔ２１からタイミングｔ２２までの期間のように、空燃比学習制御の実施条件が成立していないために空燃比学習制御を未だ実施できない間では、ディザ制御が引き続き実施される。そのため、ディザ制御の継続時間を極力長くすることができ、ひいては三元触媒１６の昇温の早期完了に貢献することができる。

ところで、上記停止条件の成立に起因してディザ制御の実施を中断した上で空燃比学習制御が実施される場合、空燃比学習値ＫＧの更新速度が、三元触媒１６の昇温が要求されていないときに空燃比学習制御が実施される場合と比較して大きくなっている。

ここで、図６には、促進フラグＦＬＧにオフがセットされた状態で空燃比学習制御が実施される場合の例が破線で図示されている。この場合、タイミングｔ２４で空燃比学習値ＫＧの更新が完了する。そのため、ディザ制御は、タイミングｔ２４で再開されることとなる。

また、図６には、促進フラグＦＬＧにオンがセットされた状態で空燃比学習制御が実施される場合の例が実線で図示されている。この場合、促進フラグＦＬＧにオフがセットされている場合よりも上記規定値ΔＫＧが大きい値（すなわち、第２の値ΔＫＧ２）となっている分、タイミングｔ２４よりも前のタイミングｔ２３で、空燃比学習値ＫＧの更新が完了する。そのため、本実施形態では、空燃比学習制御を早期に完了させることができるとともに、ディザ制御を早期に再開させることもできる。

なお、上記実施形態は以下のような別の実施形態に変更してもよい。
・上記実施形態で実施される空燃比学習制御では、促進フラグＦＬＧにオンがセットされている場合、空燃比学習値ＫＧの更新速度を、促進フラグＦＬＧにオフがセットされている場合より大きい状態を継続するようにしている。しかし、これに限らず、促進フラグＦＬＧにオンがセットされている場合の空燃比学習制御では、空燃比フィードバック補正値ＦＡＦの絶対値がある程度小さくなったことを契機に、空燃比学習値ＫＧの更新速度を促進フラグＦＬＧにオフがセットされている場合と同程度まで低下させるようにしてもよい。例えば、空燃比学習値ＫＧの更新が完了したと判定できるときの空燃比Ｆ／Ｂ補正値ＦＡＦの絶対値を完了判定値とし、完了判定値と規定補正値ＦＡＦ１との間の値を切替判定値とする。そして、促進フラグＦＬＧにオンがセットされている場合、空燃比Ｆ／Ｂ補正値ＦＡＦの絶対値が切替判定値以上であるときには規定値ΔＫＧを第２の値ΔＫＧ２と等しくし、空燃比Ｆ／Ｂ補正値ＦＡＦの絶対値が切替判定値未満になったときに、規定値ΔＫＧを第２の値ΔＫＧ２から第１の値ΔＫＧ１に切り替えることとなる。

・上記停止条件の成立に起因してディザ制御の実施を停止した上での空燃比学習制御の実施時における空燃比学習値ＫＧの更新速度を、三元触媒１６の昇温が要求されていない状況下での空燃比学習制御の実施時における空燃比学習値ＫＧの更新速度よりも大きくすることができるのであれば、規定値ΔＫＧを可変としなくてもよい。例えば、促進フラグＦＬＧにオンがセットされている場合における空燃比学習制御では、促進フラグＦＬＧにオフがセットされている場合における空燃比学習制御の実施時よりも空燃比学習値ＫＧの更新サイクル（すなわち、図４で示す制御サイクルＣＳ）を短くするようにしてもよい。この場合であっても、上記実施形態と同じように、空燃比学習制御の実施を早期に終了させることで、ディザ制御を早期に再開させることが可能となる。

・空燃比学習値ＫＧの更新速度を、上記停止条件の成立に起因してディザ制御の実施を停止した上での空燃比学習制御の実施であるか否かによって可変としなくてもよい。
・上記実施形態では、停止条件は、空燃比学習条件が成立していることを含んでいる。そのため、停止条件の成立に起因してディザ制御の実施が中断されてから、すなわち空燃比学習制御の実施の禁止が解除されてから、空燃比学習条件が成立して空燃比学習制御の実施が開始されるまでの間にタイムラグが発生しない。しかし、これに限らず、停止条件は、空燃比フィードバック補正値ＦＡＦの絶対値が規定補正値ＦＡＦ１よりも大きいことを含んでいるのであれば、空燃比学習条件が成立していることを含んでいなくてもよい。この場合、ディザ制御の実施が中断されてから、すなわち空燃比学習制御の実施の禁止が解除されてから、空燃比学習条件が成立して空燃比学習制御の実施が開始されるまでの間にタイムラグが発生することがあり得る。

・停止条件は、空燃比フィードバック補正値ＦＡＦの絶対値が規定補正値ＦＡＦ１よりも大きいことを含んでいるのであれば、ディザ制御の実施の継続時間ＴＭが判定継続時間ＴＭＴＨを超えていることを含んでいなくてもよい。例えば、停止条件は、空燃比フィードバック補正値ＦＡＦの絶対値が規定補正値ＦＡＦ１よりも大きいこと、及び、空燃比学習条件が成立することの双方が成立していることを含んでいてもよい。この場合、上記実施形態と同様に、停止条件の成立に起因してディザ制御の実施が中断されてから、すなわち空燃比学習制御の実施の禁止が解除されてから、空燃比学習条件が成立して空燃比学習制御の実施が開始されるまでの間にタイムラグが発生しない。

・ディザ制御の実施中に空燃比フィードバック補正値ＦＡＦの絶対値が大きくなっても、三元触媒１６の昇温が完了するまでは、ディザ制御の実施を継続させるようにしてもよい。この場合、ディザ制御の実施終了後に、空燃比学習条件の成立を契機に空燃比学習制御が実施されることとなる。

また、このように三元触媒１６の昇温が完了するまでディザ制御の実施を停止させない場合、ディザ制御の実施中における空燃比Ｆ／Ｂ補正値ＦＡＦの制限値ＦＡＦＬを、ディザ制御の実施中ではないときの制限値ＦＡＦＬよりも大きくするようにしてもよい。これにより、ディザ制御の実施中における空燃比の制御の精度の低下を抑制することができる。

・上記実施形態で実施されるディザ制御では、全ての気筒＃１〜＃４内における混合気の空燃比の平均値が理論空燃比と等しくなるように、リッチ燃焼気筒内への燃料供給量と、リーン燃料気筒内への燃料供給量とを調整している。しかしながら、これに限らず、ディザ制御では、リッチ燃焼気筒内における混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチであり、且つ、リーン燃焼気筒内における混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンであるのであれば、全ての気筒＃１〜＃４内における混合気の空燃比の平均値が理論空燃比と相違していてもよい。

・上記実施形態では、リーン燃焼気筒の数をリッチ燃焼気筒の数よりも多くしているが、これに限らない。例えば、リーン燃焼気筒の数をリッチ燃焼気筒の数と同じとしてもよいし、リーン燃焼気筒の数をリッチ燃焼気筒の数よりも少なくしてもよい。また、各気筒＃１〜＃４は、リーン燃焼気筒及びリッチ燃焼気筒を含んでいるのであれば、混合気の空燃比が理論空燃比と等しいストイキ燃焼気筒を含んでいてもよい。

・上記実施形態では、リッチ燃焼気筒を第１の気筒＃１で固定している例を説明しているが、ディザ制御の実施中にリッチ燃焼気筒を適宜変更するようにしてもよい。
・排気通路１５に設けられる触媒は、リーン燃焼気筒から排出された排気中の酸素でリッチ燃焼気筒から排出された未燃燃焼成分及び不完全燃焼成分を燃焼させることによって、昇温させることができるものであれば、三元触媒１６以外の他の触媒であってもよい。こうした触媒としては、例えば、三元触媒の機能を有するガソリンパティキュレートフィルタを挙げることができる。

・内燃機関１０は、４気筒の内燃機関以外の他の内燃機関（例えば、６気筒の内燃機関）であってもよい。
・内燃機関１０は、燃焼室１１に燃料を直接噴射する燃料噴射弁１３ではなく、吸気通路１２に燃料を噴射する噴射弁を備えたものであってもよい。また、内燃機関１０は、燃焼室１１に燃料を直接噴射する燃料噴射弁１３と、吸気通路１２に燃料を噴射する噴射弁とを気筒毎にそれぞれ設けたものであってもよい。

１０…内燃機関、１５…排気通路、１６…三元触媒、２０…制御装置、３１…空燃比センサ、４３…空燃比制御部、４４…ディザ制御部、＃１〜＃４…気筒。

Claims (5)

1. 複数の気筒内から排気が排出される排気通路に、排気を浄化対象とする触媒が設けられている内燃機関に適用され、
   空燃比フィードバック補正値と空燃比学習値とを基に前記各気筒内への燃料供給量を補正する空燃比制御部と、
   前記触媒の昇温が要求されているときに、前記各気筒のうちの一部の気筒が、理論空燃比よりも混合気の空燃比がリッチとなるリッチ燃焼気筒となり、前記各気筒のうちの前記リッチ燃焼気筒とは別の気筒が、理論空燃比よりも混合気の空燃比がリーンとなるリーン燃焼気筒となるように、前記空燃比制御部によって補正された前記各気筒内への燃料供給量を調整するディザ制御を実施するディザ制御部と、を備え、
   前記空燃比制御部は、
   空燃比センサからの検出信号を基に算出された空燃比の検出値と目標空燃比との偏差が小さくなるように前記空燃比フィードバック補正値を更新する空燃比フィードバック制御と、
   前記空燃比フィードバック補正値の絶対値が小さくなるように、前記空燃比学習値を更新する空燃比学習制御と、を実施するようになっており、
   前記空燃比制御部は、前記ディザ制御が実施されているときには、前記空燃比学習制御の実施を禁止し、前記空燃比フィードバック制御を実施し、
   前記ディザ制御部は、停止条件が成立したときに、前記ディザ制御の実施を停止し、
   前記停止条件は、前記空燃比フィードバック補正値の絶対値が規定補正値よりも大きくなったこと、及び、前記ディザ制御の実施の継続時間が判定時間以上であることの双方が成立することを含んでおり、
   前記空燃比制御部は、前記停止条件が成立して前記ディザ制御の実施が停止されているときに、前記空燃比学習制御の実施の禁止を解除する
   内燃機関の制御装置。
2. 複数の気筒内から排気が排出される排気通路に、排気を浄化対象とする触媒が設けられている内燃機関に適用され、
   空燃比フィードバック補正値と空燃比学習値とを基に前記各気筒内への燃料供給量を補正する空燃比制御部と、
   前記触媒の昇温が要求されているときに、前記各気筒のうちの一部の気筒が、理論空燃比よりも混合気の空燃比がリッチとなるリッチ燃焼気筒となり、前記各気筒のうちの前記リッチ燃焼気筒とは別の気筒が、理論空燃比よりも混合気の空燃比がリーンとなるリーン燃焼気筒となるように、前記空燃比制御部によって補正された前記各気筒内への燃料供給量を調整するディザ制御を実施するディザ制御部と、を備え、
   前記空燃比制御部は、
   空燃比センサからの検出信号を基に算出された空燃比の検出値と目標空燃比との偏差が小さくなるように前記空燃比フィードバック補正値を更新する空燃比フィードバック制御と、
   前記空燃比フィードバック補正値の絶対値が小さくなるように、前記空燃比学習値を更新する空燃比学習制御と、を実施するようになっており、
   前記空燃比制御部は、前記ディザ制御が実施されているときには、前記空燃比学習制御の実施を禁止し、前記空燃比フィードバック制御を実施し、
   前記ディザ制御部は、停止条件が成立したときに、前記ディザ制御の実施を停止し、
   前記停止条件は、前記空燃比フィードバック補正値の絶対値が規定補正値よりも大きくなったこと、前記ディザ制御の実施の継続時間が判定時間以上であること、及び、前記空燃比学習制御の実施条件が成立することの全てが成立することを含んでおり、
   前記空燃比制御部は、前記停止条件が成立して前記ディザ制御の実施が停止されているときに、前記空燃比学習制御の実施の禁止を解除する
   内燃機関の制御装置。
3. 複数の気筒内から排気が排出される排気通路に、排気を浄化対象とする触媒が設けられている内燃機関に適用され、
   空燃比フィードバック補正値と空燃比学習値とを基に前記各気筒内への燃料供給量を補正する空燃比制御部と、
   前記触媒の昇温が要求されているときに、前記各気筒のうちの一部の気筒が、理論空燃比よりも混合気の空燃比がリッチとなるリッチ燃焼気筒となり、前記各気筒のうちの前記リッチ燃焼気筒とは別の気筒が、理論空燃比よりも混合気の空燃比がリーンとなるリーン燃焼気筒となるように、前記空燃比制御部によって補正された前記各気筒内への燃料供給量を調整するディザ制御を実施するディザ制御部と、を備え、
   前記空燃比制御部は、
   空燃比センサからの検出信号を基に算出された空燃比の検出値と目標空燃比との偏差が小さくなるように前記空燃比フィードバック補正値を更新する空燃比フィードバック制御と、
   前記空燃比フィードバック補正値の絶対値が小さくなるように、前記空燃比学習値を更新する空燃比学習制御と、を実施するようになっており、
   前記空燃比制御部は、前記ディザ制御が実施されているときには、前記空燃比学習制御の実施を禁止し、前記空燃比フィードバック制御を実施し、
   前記ディザ制御部は、停止条件が成立したときに、前記ディザ制御の実施を停止し、
   前記停止条件は、前記空燃比フィードバック補正値の絶対値が規定補正値よりも大きくなったことを含んでおり、
   前記空燃比制御部は、前記停止条件が成立して前記ディザ制御の実施が停止されているときに、前記空燃比学習制御の実施の禁止を解除し、
   前記空燃比制御部は、前記空燃比学習制御では、前記空燃比学習値が徐々に変わるように、同空燃比学習値を更新するようになっており、
   前記空燃比制御部は、前記停止条件の成立に起因して前記ディザ制御の実施を停止した上での前記空燃比学習制御の実施時における前記空燃比学習値の更新速度を、前記触媒の昇温が要求されていない状況下での前記空燃比学習制御の実施時における前記空燃比学習値の更新速度よりも大きくする
   内燃機関の制御装置。
4. 前記ディザ制御部は、前記空燃比学習制御の実施による前記空燃比学習値の更新の完了を条件に、前記ディザ制御の実施を再開する
   請求項１〜請求項３のうち何れか一項に記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記空燃比制御部は、
   前記空燃比学習制御で前記空燃比学習値を大きくする場合、規定の制御サイクル毎に、前記空燃比学習値を規定値だけインクリメントさせることで、同空燃比学習値を更新する一方、
   前記空燃比学習制御で前記空燃比学習値を小さくする場合、前記制御サイクル毎に、前記空燃比学習値を前記規定値だけデクリメントさせることで、同空燃比学習値を更新するようになっており、
   前記空燃比制御部は、前記停止条件の成立に起因して前記ディザ制御の実施を停止した上での前記空燃比学習制御の実施時における前記規定値を、前記触媒の昇温が要求されていない状況下での前記空燃比学習制御の実施時における前記規定値よりも大きくする
   請求項３に記載の内燃機関の制御装置。

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