JPH07208247A - Driving device of fuel injection valve having zener arc-extinguishing circuit - Google Patents

Driving device of fuel injection valve having zener arc-extinguishing circuit

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Publication number
JPH07208247A
JPH07208247A JP83994A JP83994A JPH07208247A JP H07208247 A JPH07208247 A JP H07208247A JP 83994 A JP83994 A JP 83994A JP 83994 A JP83994 A JP 83994A JP H07208247 A JPH07208247 A JP H07208247A
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JP
Japan
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zener
fuel injection
time
arc extinguishing
injection valve
Prior art date
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Application number
JP83994A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tsutomu Segawa
勉 瀬川
Masaharu Anpo
正治 安保
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Filing date
Publication date
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

PURPOSE:To improve the characteristics of the dynamic range while the advantage of a Zener arc-extinguishing circuit is maintained in a driving device of a fuel infection valve having the Zener arc-extinguishing circuit. CONSTITUTION:In a driving device of a fuel injection valve provided with a Zener arc-extinguishing circuit A2 to realize the arc-extinguishing of the induced electromotive force to be generated in a driving coil which is internally provided in this fuel injection valve A1 accompanied with the driving of the fuel injection valve A1, an arc-extinguishing time calculating means A3 to calculate the arc- extinguishing time Tz of the Zener arc-extinguishing circuit A2 based on the charging time T of the fuel injection valve A1, and a charging time correcting means A4 to correct the charging time T based on the arc-charging time Tz to be computed by this arc-extinguishing time calculating means A3 are provided.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はツェナ消弧回路を備えた
燃料噴射弁の駆動装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a drive device for a fuel injection valve having a Zener arc extinguishing circuit.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に燃料噴射弁を用いて燃料噴射を行
う構成の内燃機関には、この燃料噴射弁を駆動するため
の駆動装置が設けられている。燃料噴射弁は、内部にソ
レノイドコイルを有しており、このソレノイドコイルに
駆動装置から電流を流すと、ニードルバルブ(弁)と一
体構造とされているコアが発生する磁力により吸引され
て変位し噴射部を閉弁していた弁は全開する。これによ
り、燃料ポンプにより燃料噴射弁に加圧供給されている
燃料は噴射部より噴射される構成とされている。
2. Description of the Related Art In general, an internal combustion engine configured to inject fuel using a fuel injection valve is provided with a drive device for driving the fuel injection valve. The fuel injection valve has a solenoid coil inside, and when a current is applied to this solenoid coil from a drive unit, it is attracted and displaced by the magnetic force generated by the core that is integral with the needle valve (valve). The valve that closed the injection part opens fully. Thus, the fuel pressurized and supplied to the fuel injection valve by the fuel pump is injected from the injection unit.

【0003】上記のように、燃料噴射弁は内設されたソ
レノイドコイルに駆動装置から電流を流すことにより開
弁動作を行うが、駆動装置からの電流が停止された瞬
間、ソレノイドコイルに誘起起電力が発生する。この誘
起起電力は駆動装置を構成する電子部品を破壊するおそ
れがあり、よってこれを防止するために駆動装置内には
この誘起起電力を消弧するための消弧回路が設けられて
いる(実開昭61−105736号公報)。
As described above, the fuel injection valve performs a valve opening operation by causing a current to flow from the drive device to the solenoid coil provided therein. However, at the moment when the current from the drive device is stopped, the fuel coil is induced in the solenoid coil. Electricity is generated. This induced electromotive force may destroy electronic components constituting the drive device, and therefore, in order to prevent this, an arc extinguishing circuit for extinguishing the induced electromotive force is provided in the drive device ( (Kaikai 61-105736).

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】従来、燃料噴射弁の駆
動装置に組み込まれる消弧回路としては、スナバ消弧回
路とツェナ消弧回路が知られている。図8はスナバ消弧
回路1の一例を用いた駆動装置2であり、また図9はツ
ェナ消弧回路3の一例を用いた駆動装置4を示してい
る。また、図10及び図11はスナバ消弧回路1及びツ
ェナ消弧回路3の特徴を示している。
Conventionally, snubber arc extinguishing circuits and zener arc extinguishing circuits are known as arc extinguishing circuits incorporated in a drive device for a fuel injection valve. FIG. 8 shows a drive unit 2 using an example of the snubber arc extinguishing circuit 1, and FIG. 9 shows a drive unit 4 using an example of the Zener arc extinguishing circuit 3. 10 and 11 show characteristics of the snubber arc extinguishing circuit 1 and the Zener arc extinguishing circuit 3.

【0005】図8及び図9において、5はNPN型のト
ランジスタ,6は燃料噴射弁,7はエンジンコントロー
ルユニット(ECU)を夫々示している。燃料噴射弁6
を駆動する駆動装置2,4の基本構成は、消弧回路とし
てスナバ消弧回路1を用いた場合も、またツェナ消弧回
路3を用いた場合も同一である。具体的には、燃料噴射
弁6はその一端部が電源Eに接続されると共に、他端部
がトランジスタ5のコレクタに接続されており、またト
ランジスタ5のベースはECU7に接続され、またエミ
ッタはアースされた構成とされている。
In FIGS. 8 and 9, 5 is an NPN type transistor, 6 is a fuel injection valve, and 7 is an engine control unit (ECU). Fuel injection valve 6
The basic configurations of the drive devices 2 and 4 for driving the same are the same when the snubber arc extinguishing circuit 1 is used as the arc extinguishing circuit and when the Zener arc extinguishing circuit 3 is used. Specifically, the fuel injection valve 6 has one end connected to the power supply E and the other end connected to the collector of the transistor 5, the base of the transistor 5 is connected to the ECU 7, and the emitter is It is designed to be grounded.

【0006】スナバ消弧回路1は抵抗RとコンデンサC
とにより構成されており、トランジスタ5に対して並列
に接続されている。また、ツェナ消弧回路3はツェナダ
イオード8とトランジスタ5自身により構成されてお
り、ツェナダイオード8の一端部がトランジスタ5のコ
レクタに、他端がトランジスタ5のベースに夫々接続さ
れた構成とされている。
The snubber arc extinguishing circuit 1 has a resistor R and a capacitor C.
And is connected in parallel to the transistor 5. The Zener arc extinguishing circuit 3 is composed of the Zener diode 8 and the transistor 5 itself. One end of the Zener diode 8 is connected to the collector of the transistor 5 and the other end is connected to the base of the transistor 5. There is.

【0007】そして、スナバ消弧回路1を用いた駆動装
置2、及びツェナ消弧回路3を用いた駆動装置4共に、
トランジスタ5がオフされ燃料噴射弁6への通電が停止
されることにより燃料噴射弁6のソレノイドコイルに誘
起起電力が発生すると、この起電力による電流はトラン
ジスタ5をバイパスしてスナバ消弧回路1及びツェナ消
弧回路3で消弧される。
Then, both the drive unit 2 using the snubber arc extinguishing circuit 1 and the drive unit 4 using the Zener arc extinguishing circuit 3
When the electromotive force is generated in the solenoid coil of the fuel injection valve 6 by turning off the transistor 5 and stopping the energization of the fuel injection valve 6, the current due to the electromotive force bypasses the transistor 5 and the snubber extinguishing circuit 1 And the Zener arc extinguishing circuit 3 extinguishes the arc.

【0008】ここで、図10を用いてスナバ消弧回路1
及びツェナ消弧回路3の特徴について説明する。まず、
各回路1,3の占有面積に注目すると、スナバ消弧回路
1は構成部品であるコンデンサCの形状が大きいため、
形状の小さなツェナダイオード8のみを配設すれば足る
ツェナ消弧回路3に対して占有面積が大きくなってしま
う。周知のように、エンジン及びエンジンの付随する構
成要素の小型化が図られている現状では、消弧回路の形
状が大きくなり駆動回路2が大型化することは望ましく
ない。
The snubber arc extinguishing circuit 1 will now be described with reference to FIG.
The features of the Zener arc extinguishing circuit 3 will be described. First,
Focusing on the area occupied by each of the circuits 1 and 3, the snubber arc extinguishing circuit 1 has a large shape of the capacitor C, which is a component,
If only the Zener diode 8 having a small shape is provided, the occupied area becomes large with respect to the sufficient Zener arc extinguishing circuit 3. As is well known, under the present circumstances where the engine and the components associated with the engine are being downsized, it is not desirable that the size of the arc extinguishing circuit be large and the drive circuit 2 be large.

【0009】また、コスト面においても、スナバ消弧回
路1はツェナ消弧回路3に対して構成が複雑である点、
また上記のように形状の大きなコンデンサCはいわゆる
外付きにする必要があり、回路基板面積を広く必要とす
る点等より、スナバ消弧回路1はツェナ消弧回路3より
もコスト高になってしまう。
Also, in terms of cost, the snubber arc extinguishing circuit 1 is more complicated than the Zener arc extinguishing circuit 3,
Further, as described above, the capacitor C having a large shape needs to be externally attached, and the snubber arc extinguishing circuit 1 is more costly than the zener arc extinguishing circuit 3 because of the large area of the circuit board. I will end up.

【0010】上記のように、ツェナ消弧回路3は占有面
積及びコスト面においてスナバ消弧回路1よりも優れた
特徴を有するといえる。
As described above, it can be said that the Zener arc extinguishing circuit 3 has characteristics superior to the snubber arc extinguishing circuit 1 in terms of occupied area and cost.

【0011】図11は各駆動装置2,4の燃料噴射量特
性(通電時間と燃料の噴射流量との関係)を示してい
る。同図において太い実線で示すのはスナバ消弧回路1
の特性を示しており、破線で示すのはツェナ消弧回路3
の特性を示している。また、細い実線で示すのは各回路
1,3の特性の漸近線である。
FIG. 11 shows a fuel injection amount characteristic of each drive device 2, 4 (relationship between energization time and fuel injection flow rate). In the figure, the thick solid line shows the snubber arc extinguishing circuit 1
Of the Zener arc extinguishing circuit 3 is shown by the broken line.
Shows the characteristics of. The thin solid line shows the asymptote of the characteristics of the circuits 1 and 3.

【0012】尚、図13に示されるように、スナバ消弧
回路1が要する消弧時間に対応するツェナ消弧回路3の
ツェナ電圧は、本発明者が実施したツェナダイオードの
場合約60Vであるため、図11に示すツェナ消弧回路
3の特性もツェナ電圧60Vのツェナダイオードを用い
たツェナ消弧回路3の特性を示している。
As shown in FIG. 13, the Zener voltage of the Zener arc extinguishing circuit 3 corresponding to the extinction time required by the snubber arc extinguishing circuit 1 is about 60V in the case of the Zener diode implemented by the present inventor. Therefore, the characteristics of the Zener arc extinguishing circuit 3 shown in FIG. 11 also show the characteristics of the Zener arc extinguishing circuit 3 using a Zener diode having a Zener voltage of 60V.

【0013】図11より、スナバ消弧回路1は通電時間
の広い範囲にわたり通電時間と噴射流量とはリニアな関
係を維持するのに対し、ツェナ消弧回路3は比較的長い
通電時間領域においては上記リニアな関係を維持する
が、短い通電時間領域においては急激に流量が低下して
しまう。具体的には、通電時間がT0 以下となると燃料
の噴射流量は急激に低下してしまう。これは、ツェナ消
弧回路3を用いた場合には燃料噴射弁6の閉弁が早くな
ってしまうことを意味する。
As shown in FIG. 11, the snubber arc extinguishing circuit 1 maintains a linear relationship between the energizing time and the injection flow rate over a wide range of energizing time, whereas the Zener arc extinguishing circuit 3 has a relatively long energizing time range. Although the above linear relationship is maintained, the flow rate sharply decreases in the short energization time region. Specifically, when the energization time is equal to or shorter than T 0 , the fuel injection flow rate suddenly decreases. This means that when the Zener arc extinguishing circuit 3 is used, the fuel injection valve 6 is closed earlier.

【0014】図14はツェナ消弧回路3を用いた場合に
燃料噴射弁6の閉弁が早くなることを実証する図であ
る。同図は各回路1,3における通電時間と燃料噴射弁
6の閉弁遅れ時間との関係を示す図である。同図より、
スナバ消弧回路1を用いた場合には、通電時間に拘わら
ず燃料噴射弁6の閉弁遅れ時間は略一定であるのに対し
て、ツェナ消弧回路3を用いた場合には、短い通電時間
領域で閉弁遅れ時間は大きく変動することが判る。特
に、ツェナ消弧回路3を用いた場合、通電時間が 1.2ms
〜 1.4msの領域において閉弁遅れ時間は大きく変動し、
スナバ消弧回路1を用いた場合よりも閉弁遅れ時間は短
くなる。図14に示されるように、ツェナ消弧回路3を
用いた場合には閉弁遅れ時間は短くなり、これに起因し
て図11に示す特性を示すものと考えられる。
FIG. 14 is a view for demonstrating that the fuel injection valve 6 is closed earlier when the Zener arc extinguishing circuit 3 is used. This figure is a diagram showing the relationship between the energization time in each of the circuits 1 and 3 and the valve closing delay time of the fuel injection valve 6. From the figure,
When the snubber arc extinguishing circuit 1 is used, the valve closing delay time of the fuel injection valve 6 is substantially constant regardless of the energizing time, whereas when the Zener arc extinguishing circuit 3 is used, short energization is performed. It can be seen that the valve closing delay time fluctuates greatly in the time domain. Especially when the Zener arc extinguishing circuit 3 is used, the energization time is 1.2ms.
In the region of ~ 1.4ms, the valve closing delay time fluctuates greatly,
The valve closing delay time becomes shorter than when the snubber arc extinguishing circuit 1 is used. As shown in FIG. 14, when the Zener arc extinguishing circuit 3 is used, the valve closing delay time becomes short, and it is considered that the characteristics shown in FIG. 11 are caused by this.

【0015】尚、図14においては、ツェナ電圧が60
Vであるツェナ消弧回路3の特性に加え、ツェナ電圧が
95Vであるツェナ消弧回路3の特性も合わせて示して
いる。同図に示されるように、ツェナ消弧回路3は異な
るツェナ電圧のツェナダイオードを使用しても、閉弁遅
れ時間の大小はあるものの略同様の特性を示すことが判
る。
In FIG. 14, the Zener voltage is 60.
In addition to the characteristics of the Zener arc extinguishing circuit 3 which is V, the characteristics of the Zener arc extinguishing circuit 3 whose Zener voltage is 95V are also shown. As shown in the figure, it can be seen that the Zener arc extinguishing circuit 3 exhibits substantially the same characteristics even if the Zener diodes having different Zener voltages are used, although the valve closing delay time is large and small.

【0016】一方、図12はスナバ消弧回路1とツェナ
消弧回路3の各ダイナミックレンジ(D/R)を比較し
て示す図である。同図においてTAU MINは最小燃
料噴射量を示しており、またTAU MAXは最大燃料
噴射量を示している。ダイナミックレンジ(D/R)は
この最小燃料噴射量TAU MINと最大燃料噴射量T
AU MAXとの比として表される。即ち、(D/R)
=(TAU MAX)/(TAU MIN)として示さ
れる。同図より、スナバ消弧回路1のダイナミックレン
ジ(D/R)が12.28 であるのに対して、ツェナ消弧回
路3のダイナミックレンジ(D/R)は9.10であり、ツ
ェナ消弧回路3はスナバ消弧回路1に対してダイナミッ
クレンジ(D/R)が狭いことが分かる。尚、このよう
なダイナミックレンジ特性を示すのは、図11の特性図
より明白である。
On the other hand, FIG. 12 is a diagram showing the respective dynamic ranges (D / R) of the snubber arc extinguishing circuit 1 and the Zener arc extinguishing circuit 3 in comparison. In the figure, TAU MIN indicates the minimum fuel injection amount, and TAU MAX indicates the maximum fuel injection amount. The dynamic range (D / R) is the minimum fuel injection amount TAU MIN and the maximum fuel injection amount T.
Expressed as a ratio to AU MAX. That is, (D / R)
= (TAU MAX) / (TAU MIN). From the figure, the dynamic range (D / R) of the snubber arc extinguishing circuit 1 is 12.28, while the dynamic range (D / R) of the Zener arc extinguishing circuit 3 is 9.10, It can be seen that the dynamic range (D / R) is narrower than that of the snubber arc extinguishing circuit 1. It is obvious from the characteristic diagram of FIG. 11 that such a dynamic range characteristic is shown.

【0017】このように、ツェナ消弧回路3を用いた場
合、占有面積及びコスト面においてスナバ消弧回路1よ
りも優れた特徴を示すものの、短い通電時間においては
燃料噴射弁6の閉弁が早くなり、ダイナミックレンジ
(D/R)が狭くなり、結果的に最小燃料噴射量TAU
MINが大きくなってしまうという問題点があった。
As described above, when the Zener arc extinguishing circuit 3 is used, the fuel injection valve 6 can be closed in a short energizing time, although it has characteristics superior to the snubber arc extinguishing circuit 1 in terms of occupied area and cost. It becomes faster and the dynamic range (D / R) becomes narrower, resulting in the minimum fuel injection amount TAU.
There is a problem that the MIN becomes large.

【0018】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、通電時間に対応して変化する消弧時間を算出し、
この消弧時間に基づき燃料噴射量を補正することによ
り、ツェナ消弧回路の利点を維持しつつダイナミックレ
ンジの特性向上を図ったツェナ消弧回路を備えた燃料噴
射弁の駆動装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above points, and calculates an extinguishing time that changes in accordance with the energization time,
To provide a drive device for a fuel injection valve equipped with a Zener arc extinguishing circuit that improves the dynamic range characteristics while maintaining the advantages of the Zener arc extinguishing circuit by correcting the fuel injection amount based on this arc extinguishing time. With the goal.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】図1は本発明の原理図で
ある。
FIG. 1 shows the principle of the present invention.

【0020】同図に示すように、上記課題を解決するた
めに本発明では、燃料噴射弁(A1)の駆動に伴いこの燃料
噴射弁(A1)に内設された駆動コイルに発生する誘起起電
力を消弧するツェナ消弧回路(A2)を備えた燃料噴射弁の
駆動装置において、上記燃料噴射弁(A1)の通電時間(T)
に基づきツェナ消弧回路(A2)の消弧時間(T Z ) を算出す
る消弧時間算出手段(A3)と、この消弧時間算出手段(A3)
で演算される消弧時間(TZ ) に基づき上記通電時間(T)
を補正する通電時間補正手段(A4)とを備えたことを特徴
とするものである。
As shown in the figure, the above problems can be solved.
For the purpose of the present invention, the fuel injection valve (A1)
Induced electromotive force generated in the drive coil installed in the injection valve (A1)
Of a fuel injection valve equipped with a Zener arc extinguishing circuit (A2) to extinguish force
In the drive unit, energization time (T) of the fuel injection valve (A1)
Based on the Zener arc extinguishing circuit (A2) extinction time (T Z) Is calculated
Extinguishing time calculating means (A3) and this extinguishing time calculating means (A3)
Arc extinction time (TZ) Based on the above energization time (T)
It is characterized by being equipped with energization time correction means (A4)
It is what

【0021】[0021]

【作用】前記したように、ツェナ消弧回路(A2)を用いた
場合、占有面積及びコスト面においてスナバ消弧回路よ
りも優れた特徴を示すものの、短い通電時間においては
燃料噴射弁(A1)の閉弁が早くなりダイナミックレンジが
狭くなる。
[Operation] As described above, when the Zener arc extinguishing circuit (A2) is used, although it exhibits superior characteristics to the snubber arc extinguishing circuit in terms of occupying area and cost, the fuel injection valve (A1) does not operate in a short energizing time. The valve will close faster and the dynamic range will narrow.

【0022】上記のようにツェナ消弧回路(A2)におい
て、短い通電時間領域で燃料噴射弁(A1)の閉弁が早くな
るのは、コイルに発生した誘起起電力を一定の電圧(ツ
ェナ電圧)で消弧(消費)するというツェナ消弧回路の
特性上ツェナ消弧回路(A2)の消弧時間が短い通電時間領
域では変動する(短くなる)ことに起因している。
As described above, in the Zener arc extinguishing circuit (A2), the valve closing of the fuel injection valve (A1) becomes faster in the short energization time region because the induced electromotive force generated in the coil is constant voltage (zener voltage). )), The Zener arc extinguishing circuit (A2) has a characteristic that the arc extinguishing (consuming) fluctuates (becomes shorter) in the energization time region where the extinction time is short.

【0023】従って、消弧時間算出手段(A3)により燃料
噴射弁(A1)の通電時間(T) に基づきツェナ消弧回路(A2)
の消弧時間(TZ ) を算出し、演算される消弧時間(TZ )
に基づき通電時間補正手段(A4)で通電時間(T) を補正す
ることにより、消弧時間の変動に影響されることなく、
目標通りの燃料噴射特性を得ることが可能となる。
Accordingly, the Zener arc extinguishing circuit (A2) is calculated based on the energizing time (T) of the fuel injection valve (A1) by the arc extinguishing time calculating means (A3).
Arc extinction time (T Z ) is calculated and calculated extinction time (T Z ).
By correcting the energization time (T) with the energization time correction means (A4) based on the
It is possible to obtain a fuel injection characteristic as desired.

【0024】[0024]

【実施例】次に本発明の実施例について図面と共に説明
する。
Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings.

【0025】図2は本発明の一実施例であるツェナ消弧
回路11を備えた燃料噴射弁の駆動装置10を示してい
る。駆動装置10は、ツェナ消弧回路11,NPN型の
トランジスタ12,燃料噴射弁13,駆動制御回路14
等により構成されている。
FIG. 2 shows a drive device 10 for a fuel injection valve having a Zener arc extinguishing circuit 11 according to an embodiment of the present invention. The drive device 10 includes a Zener arc extinguishing circuit 11, an NPN type transistor 12, a fuel injection valve 13, and a drive control circuit 14.
Etc.

【0026】先ず、駆動装置10の回路構成について説
明する。燃料噴射弁13はその内部にソレノイドコイル
を有しており、このソレノイドコイルに電流を流すこと
によりニードルバルブ(弁)と一体構造とされたコアが
発生する磁力により吸引され噴射部を開弁する構成とさ
れている。この燃料噴射弁13に内設されたソレノイド
コイルの一端部は電源Eに接続されており、他端部はト
ランジスタ12のコレクタに接続されている。また、ト
ランジスタ12のベースは駆動制御回路14に接続さ
れ、またエミッタはアースされた構成とされている。こ
のトランジスタ12は、燃料噴射弁13に対して通電及
び通電停止を行うスイッチングトランジスタとして機能
する。
First, the circuit configuration of the driving device 10 will be described. The fuel injection valve 13 has a solenoid coil inside, and when a current is passed through the solenoid coil, the magnetic force generated by the magnetic force generated by the core integrally formed with the needle valve (valve) causes the injection portion to open. It is configured. One end of the solenoid coil provided in the fuel injection valve 13 is connected to the power source E, and the other end is connected to the collector of the transistor 12. The base of the transistor 12 is connected to the drive control circuit 14, and the emitter is grounded. The transistor 12 functions as a switching transistor that energizes and deenergizes the fuel injection valve 13.

【0027】また、ツェナ消弧回路11はツェナダイオ
ード15とトランジスタ12により構成されており、ツ
ェナダイオード15の一端部がトランジスタ12のコレ
クタに、他端がトランジスタ12のベースに夫々接続さ
れた構成とされている。このように、ツェナ消弧回路1
1は一つのツェナダイオード15とトランジスタ12自
身により構成されるため、その占有面積を小さくするこ
とができ、これに伴い駆動装置10の小型化を図ること
ができる。
The Zener arc extinguishing circuit 11 is composed of a Zener diode 15 and a transistor 12. One end of the Zener diode 15 is connected to the collector of the transistor 12, and the other end is connected to the base of the transistor 12. Has been done. Thus, the Zener arc extinguishing circuit 1
Since 1 is composed of one Zener diode 15 and the transistor 12 itself, the occupying area can be reduced, and accordingly, the driving device 10 can be downsized.

【0028】上記構成の駆動装置10において、トラン
ジスタ12がオフされ燃料噴射弁13に対する通電が停
止され、これにより燃料噴射弁13のソレノイドコイル
に誘起起電力が発生しツェナ電圧以上の電圧が誘起され
るとツェナダイオード15は導通し、この起電力による
電流はトランジスタ12のベース電流として供給されト
ランジスタ12を通電させ、誘起起電力はトランジスタ
12で消弧(消費)される。この時、トランジスタ12
のコレクタ・エミッタ間に係る電圧はツェナ電圧にクラ
ンプされるため、ツェナ電圧及びトランジスタ12を適
正に選択することにより、燃料噴射弁13への電流切換
時に発生する誘起起電力に起因したトランジスタ12の
破壊を防止することができる。
In the drive device 10 having the above-described structure, the transistor 12 is turned off and the power supply to the fuel injection valve 13 is stopped, whereby an induced electromotive force is generated in the solenoid coil of the fuel injection valve 13 and a voltage higher than the Zener voltage is induced. Then, the Zener diode 15 becomes conductive, the current due to this electromotive force is supplied as the base current of the transistor 12 to make the transistor 12 conductive, and the induced electromotive force is extinguished (consumed) in the transistor 12. At this time, the transistor 12
Since the voltage related to the collector-emitter of the transistor 12 is clamped to the Zener voltage, by properly selecting the Zener voltage and the transistor 12, the voltage of the transistor 12 caused by the induced electromotive force generated when the current is switched to the fuel injection valve 13 is reduced. It is possible to prevent destruction.

【0029】また、駆動制御回路14はマイクロコンピ
ュータにより構成されており、実行する制御動作は本発
明の特徴となるものである。上記した消弧時間算出手段
(A3)及び通電時間補正手段(A4)は、駆動制御回路14が
実行するソフトウェアプログラムとして構成される。ま
た、駆動制御回路14は各種センサから供給される情報
に基づきエンジンの最適駆動制御を行うエンジンコント
ロールユニット(ECU)16に接続されている。この
ECU16から駆動制御回路14には、ECU16にて
演算された燃料噴射弁13を開弁させるための通電時間
Tが入力される。駆動制御回路14は、ECU16から
供給される通電時間Tに基づき燃料噴射弁13の駆動制
御処理を行う。
The drive control circuit 14 is composed of a microcomputer, and the control operation to be executed is a feature of the present invention. Extinguishing time calculation means described above
(A3) and energization time correction means (A4) are configured as a software program executed by the drive control circuit 14. Further, the drive control circuit 14 is connected to an engine control unit (ECU) 16 that performs optimum drive control of the engine based on information supplied from various sensors. From the ECU 16, the energization time T for opening the fuel injection valve 13 calculated by the ECU 16 is input to the drive control circuit 14. The drive control circuit 14 performs drive control processing of the fuel injection valve 13 based on the energization time T supplied from the ECU 16.

【0030】以下、駆動制御回路14が実行する燃料噴
射弁13の駆動制御処理について説明する。
The drive control processing of the fuel injection valve 13 executed by the drive control circuit 14 will be described below.

【0031】前記したように、ツェナ消弧回路11を用
いた場合、その占有面積を小さくすることができ、これ
に伴い駆動装置10の小型化を図ることができる。しか
し、図11及び図14を用いて説明したように通電時間
が短くなると、通電時間が長い場合に比べて燃料噴射弁
13の閉弁遅れ時間が短くなり、ダイナミックレンジが
狭くなる。そこで本発明では、通電時間が短い領域にお
いてはソウトウェア処理により、燃料噴射弁13の閉弁
遅れ時間を算出し、遅れ時間及びその変動によらず適正
な開弁時間を確保できるように通電時間を補正すること
により、ツェナ消弧回路11を用いてもダイナミックレ
ンジを広くするよう構成したことを特徴とするものであ
る。
As described above, when the Zener arc extinguishing circuit 11 is used, the area occupied by the Zener arc extinguishing circuit 11 can be reduced, and accordingly, the driving device 10 can be downsized. However, as described with reference to FIGS. 11 and 14, when the energization time becomes shorter, the valve closing delay time of the fuel injection valve 13 becomes shorter and the dynamic range becomes narrower than when the energization time is long. Therefore, in the present invention, in the region where the energization time is short, the valve closing delay time of the fuel injection valve 13 is calculated by the software processing, and the energization time is set so that an appropriate valve opening time can be secured regardless of the delay time and its variation. The correction is characterized in that the Zener arc extinguishing circuit 11 is used to widen the dynamic range.

【0032】図3は、上記の原理に基づき駆動制御回路
14が実行する燃料噴射弁13の駆動制御処理を示して
いる。
FIG. 3 shows a drive control process of the fuel injection valve 13 executed by the drive control circuit 14 based on the above principle.

【0033】同図に示す処理が起動すると、先ずステッ
プ100において通電時間Tが所定時間T0 よりも長い
かどうかが判断される。ここで、所定時間T0 は図11
で示したツェナ消弧回路11の通電時間と燃料噴射流量
との特性が変化する時間に設定されている。即ち、所定
時間T0 は燃料噴射弁13の閉弁時間の短縮が生じる境
界となる時間に設定されている。よって、ことの所定時
間T0 より通電時間Tが短くなるとツェナ消弧時間の短
縮が生じるため、燃料噴射弁13の閉弁時間は早くな
る。また、所定時間T0 より通電時間Tが長い場合に
は、燃料噴射弁13の閉弁は早まりは生じない。よって
この時、スナバ消弧回路とツェナ消弧回路の閉弁時間の
差は一定値となる。
When the process shown in the figure is started, first, at step 100, it is judged if the energization time T is longer than the predetermined time T 0 . Here, the predetermined time T 0 is as shown in FIG.
It is set to a time at which the characteristics of the energization time and the fuel injection flow rate of the Zener arc extinguishing circuit 11 shown by are changed. That is, the predetermined time T 0 is set as a boundary time at which the closing time of the fuel injection valve 13 is shortened. Therefore, when the energization time T becomes shorter than the predetermined time T 0 , the Zener arc extinguishing time is shortened, so that the valve closing time of the fuel injection valve 13 becomes shorter. Further, when the energization time T is longer than the predetermined time T 0 , the fuel injection valve 13 is not closed earlier. Therefore, at this time, the difference in valve closing time between the snubber arc extinguishing circuit and the Zener arc extinguishing circuit becomes a constant value.

【0034】上記の事項に基づき、ステップ100で肯
定判断がされ場合、即ち通電時間が所定時間T0 よりも
長いと判断された場合には、処理はステップ102に進
み、上記補正は一定であるため補正値をT10に設定す
る。一方、ステップ100で否定判断がされた場合、即
ち通電時間Tが所定時間T0 より短いと判断された場合
には、燃料噴射弁13の閉弁時間の短縮が生じるため、
処理はステップ104に進み補正値を算出する。尚、こ
の補正値の算出方法は説明の便宜上後述する。
Based on the above matters, if the affirmative judgment is made in step 100, that is, if the energization time is judged to be longer than the predetermined time T 0 , the processing advances to step 102, and the correction is constant. Therefore, the correction value is set to T 10 . On the other hand, if the negative determination is made in step 100, that is, if the energization time T is determined to be shorter than the predetermined time T 0 , the closing time of the fuel injection valve 13 is shortened,
The process proceeds to step 104 to calculate the correction value. The method of calculating the correction value will be described later for convenience of description.

【0035】ステップ102又はステップ104で補正
値が設定されると、処理はステップ106に進み、EC
U15から供給された通電時間Tにステップ102又は
ステップ104で設定された補正値を反映する。具体的
には、ステップ106では通電時間Tより補正値を減算
し、演算された値を新たに通電時間Tとし、この通電時
間Tに基づき燃料噴射弁13を開弁駆動する。
When the correction value is set in step 102 or step 104, the process proceeds to step 106 and the EC
The correction value set in step 102 or step 104 is reflected in the energization time T supplied from U15. Specifically, in step 106, the correction value is subtracted from the energization time T, the calculated value is newly set as the energization time T, and the fuel injection valve 13 is driven to open based on the energization time T.

【0036】ここで、ステップ104で実行される補正
値の演算方法について説明する。補正値の基本的な求め
方は、先ず燃料噴射弁13の通電時間Tに基づきツェナ
消弧回路11の消弧時間(Tz )を求め、続いて算出さ
れた消弧時間(Tz )に基づき補正値を演算する。
Here, a method of calculating the correction value executed in step 104 will be described. The basic method of obtaining the correction value is to first obtain the arc extinction time (T z ) of the Zener arc extinguishing circuit 11 based on the energization time T of the fuel injection valve 13, and then to the calculated extinction time (T z ). A correction value is calculated based on this.

【0037】先ずツェナ消弧回路11の消弧時間
(Tz )を求めるに際し、燃料噴射弁13に内設された
ソレノイドコイルに流される電流とツェナ消弧回路11
の消弧時間との関係について考察する。周知のように、
消弧時間(TZ )はソレノイドコイルに流される電流値
(i)に比例し、消弧電圧Vに反比例する。また、消弧
電圧Vは、ツッナ電圧をVz,バッテリ電圧を+Bとする
と、V={Vz −(+B)}として示される。
First, when obtaining the arc extinguishing time (T z ) of the Zener arc extinguishing circuit 11, the current passed through the solenoid coil provided in the fuel injection valve 13 and the Zener arc extinguishing circuit 11
Consider the relationship with the arc extinction time. As we all know,
The extinguishing time ( TZ ) is proportional to the current value (i) passed through the solenoid coil and inversely proportional to the extinguishing voltage V. Further, arc extinguishing voltage V is a Tsunna voltage V z, when the battery voltage + B, V = - denoted as {V z (+ B)} .

【0038】また、ツェナ消弧回路11を用いた場合に
おける通電時間(T)とソレノイドコイルに流される電
流値(i)との関係を求めると図4に太い実線で示す特
性となる。同図に示されるょうに、ソレノイドコイルに
通電した時の電流応答はt=L/Rで飽和する(但し、
L:ソレノイドコイルのインダクタンス,R:ソレノイ
ドコイルの抵抗値)。いま、太い実線で示される曲線状
の通電時間(T)と電流値(i)との特性を細い実線で
示されるように近似すると、所定通電時間T’よりも通
電時間が長い場合には電流値(i)は一定であるとする
ことができ(i=一定)、また所定通電時間T’よりも
通電時間が短い場合には電流値(i)と通電時間(T)
とは一次的な相関関係を持つ(i∝T)。また、通電電
流はバッテリ電圧(+B)と比例する。以上の事項をま
とめると、通電時間が短い場合には下式が成立する。
When the relationship between the energization time (T) and the current value (i) applied to the solenoid coil when the Zener arc extinguishing circuit 11 is used is obtained, the characteristic shown by the thick solid line in FIG. 4 is obtained. As shown in the figure, the current response when energizing the solenoid coil is saturated at t = L / R (however,
(L: inductance of solenoid coil, R: resistance value of solenoid coil). Now, if the characteristics of the curved energization time (T) and the current value (i) indicated by the thick solid line are approximated as indicated by the thin solid line, if the energization time is longer than the predetermined energization time T ', the current The value (i) can be constant (i = constant), and when the energization time is shorter than the predetermined energization time T ′, the current value (i) and the energization time (T)
And have a primary correlation (i∝T). The energizing current is proportional to the battery voltage (+ B). Summarizing the above items, the following equation holds when the energization time is short.

【0039】 TZ ∝(i・β)/{Vz −(+B)} … i∝T・(+B)・γ … 但し、TZ :ツェナ消弧時間 i :ソレノイドコイルに流された電流値 Vz :ツッナ電圧 +B:バッテリ電圧 T :通電時間 β,γ:定数 よって、とを連立することにより、消弧電圧T
Z (通電時間が短い場合)を求めることができる。
T Z ∝ (i · β) / {V z − (+ B)} ... i ∝ T · (+ B) · γ, where T Z : Zener extinction time i: Current value passed through solenoid coil V z : Tuna voltage + B: Battery voltage T: Energization time β, γ: Constant Therefore, by combining and, the arc-extinguishing voltage T
Z (when energization time is short) can be obtained.

【0040】 TZ ∝{δ・(+B)・T}/{Vz −(+B)} … 但し、δ:定数 上記のように消弧電圧TZ が求められると、この消弧電
圧TZ に基づき補正値を演算する。
T Z ∝ {δ · (+ B) · T} / {V z − (+ B)}, where δ: constant When the arc extinguishing voltage T Z is obtained as described above, this arc extinguishing voltage T Z The correction value is calculated based on

【0041】いま、最適エンジン制御を行うために燃料
噴射弁13を開弁したい時間をTAU,スナバ消弧時間
を考慮した通電時間(適合値)をT,有効噴射時間(実
際に燃料噴射弁13が開弁している時間)をτ,開弁時
の無効時間をC,ツェナ消弧時間をTZ ,スナバ消弧時
間をTS ,求めようとする補正量をMとすると、各時間
の関係は図5に示されるようになる。同図より、有効噴
射時間τは下式のように求めることができる。
Now, in order to perform optimum engine control, the time at which the fuel injection valve 13 is desired to be opened is TAU, the energization time (adapted value) considering the snubber extinction time is T, and the effective injection time (actually the fuel injection valve 13 the but time that the open) tau, the dead time at the valve opening C, the Zener extinguishing time T Z, the snubber extinguishing time T S, the correction amount to be obtained is M, each time The relationship is as shown in FIG. From the figure, the effective injection time τ can be calculated by the following equation.

【0042】τ=T+TZ −C … また、式においてツッナ電圧Vz 及びバッテリ電圧
(+B)が一定値であると仮定すると、式は下式のよ
うに書き直すことができる。
Τ = T + T Z −C Further, assuming that the tuna voltage V z and the battery voltage (+ B) are constant values in the equation, the equation can be rewritten as the following equation.

【0043】TZ =α・T … 但しα=ε・{δ・(+B)}/{Vz −(+B)} ε:定数 いま、燃料噴射弁13を開弁したい時間TAUと有効噴
射時間τとを一致させたい(TAU=τ)ため、補正量
Mを求める。この補正量Mは有効噴射時間τを通電時間
Tで展開した時のTとの差として求められる。
T Z = α · T (where α = ε · {δ · (+ B)} / {V z − (+ B)} ε: constant The time TAU at which the fuel injection valve 13 is desired to open and the effective injection time Since it is desired to match τ (TAU = τ), the correction amount M is obtained. This correction amount M is obtained as a difference from T when the effective injection time τ is expanded with the energization time T.

【0044】M=T−τ … 上記の式及び式よりT=τ+C−TZ であるため、 M=T−τ =C−TZ =C−α・T =C−α・(τ+C−α・T) =C−α・τ−α・C+α2 ・T =C−α・(τ+C)+α2 ・(τ+C−α・T) =C−α・(τ+C)+α2 ・(τ+C)−α3 ・(τ
+C−α・T) =C−α・(τ+C)+α2 ・(τ+C)−α3 ・(τ
+C)+α4 ・(τ+C−α・T) 以後、上式は繰り返し続くが、αの高次の項は小さく無
視できるので、本実施例においてはα3 までの項を補正
値とすると、τ=TAUとするための補正量Mは、 M≒C−(τ+C)・(α−α2 +α3 ) =C−(TAU+C)・(α−α2 +α3 ) … このようにして求められた補正値Mを、前記した図3に
示すステップ106においてECU16から供給される
通電時間Tから減算し、これを新たな燃料噴射弁13を
駆動するための通電時間とすることにより、通電時間が
短い領域(図4におけるT’より短い通電時間領域。即
ち、小噴射量領域)まで使用範囲が広がり、燃費の向上
及びエミッションの向上を図ることができる。
[0044] Since it is M = T-τ ... T from the above equation and equation = τ + C-T Z, M = T-τ = C-T Z = C-α · T = C-α · (τ + C-α · T) = C-α · τ-α · C + α 2 · T = C-α · (τ + C) + α 2 · (τ + C-α · T) = C-α · (τ + C) + α 2 · (τ + C) -α 3・ (τ
+ C-α · T) = C-α · (τ + C) + α 2 · (τ + C) -α 3 · (τ
+ C) + α 4 · ( τ + C-α · T) Thereafter, the above equation Tsuzuku repeatedly, since higher-order terms of alpha is negligibly small, in the present embodiment when a correction value terms up alpha 3, tau The correction amount M for setting TAU is: M≈C− (τ + C) · (α−α 2 + α 3 ) = C− (TAU + C) · (α−α 2 + α 3 ). The correction value M is subtracted from the energization time T supplied from the ECU 16 in step 106 shown in FIG. 3 described above, and this is set as the energization time for driving the new fuel injection valve 13, so that the energization time is short. The range of use is expanded to a region (a conduction time region shorter than T ′ in FIG. 4, that is, a small injection amount region), and it is possible to improve fuel efficiency and emission.

【0045】図6本発明者が上記の補正処理を行った場
合における燃料噴射弁13の燃料噴射流量と通電時間と
の関係を補正前の特性と比較して示しており、図7はダ
イナミックレンジを補正前と補正後で比較して示してい
る。
FIG. 6 shows the relationship between the fuel injection flow rate of the fuel injection valve 13 and the energization time when the inventor has performed the above-mentioned correction processing, in comparison with the characteristic before correction, and FIG. 7 shows the dynamic range. Are compared and shown before and after correction.

【0046】図6に示されるように、補正前においては
通電時間T0 で閉弁遅れ時間が短くなることにより燃料
噴射流量は急激に低下する特性を示していたものが、上
記補正処理を行うことにより通電時間T0 より短い通電
時間領域まで(略時間T1 程度まで)リニアな関係を示
す特性とすることができた。よって、ダイナミックレン
ジは図7に示されるように補正前が9.10であったのに対
して11.16 まで向上されせることができた。これによ
り、燃料噴射量の精度を向上させることができ、エンジ
ンの高精度の制御が可能となり、燃費の向上及びエミッ
ションの向上を図ることが可能となる。
As shown in FIG. 6, before the correction, the fuel injection flow rate drastically decreases due to the shortening of the valve closing delay time at the energization time T 0 , but the correction process is performed. As a result, it is possible to obtain a characteristic that exhibits a linear relationship up to the energization time region shorter than the energization time T 0 (up to about time T 1 ). Therefore, the dynamic range could be improved to 11.16 from 9.10. As a result, the accuracy of the fuel injection amount can be improved, the engine can be controlled with high accuracy, and the fuel consumption and the emission can be improved.

【0047】尚、上記した実施例においては、通電時間
に対する補正処理を駆動制御回路14で行う構成とした
が、ECU16内に上記の駆動制御処理(通電時間の補
正処理)を行うプログラムを格納しておき、ECU16
内でこの処理を行う構成としてもよい。
In the above embodiment, the drive control circuit 14 performs the correction process for the energization time, but the ECU 16 stores a program for performing the drive control process (energization time correction process). The ECU 16
The configuration may be such that this processing is performed in-house.

【0048】[0048]

【発明の効果】上述の如く本発明によれば、ツェナ消弧
回路を用いることにより燃料噴射弁の駆動装置の小型化
を図ることができる。また、消弧時間算出手段によりツ
ェナ消弧回路の消弧時間を算出し、この消弧時間に基づ
き通電時間補正手段により通電時間の補正を行うことに
より消弧時間の変動に影響されることがなくなり、ダイ
ナミックレンジを広げることができ、目標通りの燃料噴
射特性を得ることが可能となる。
As described above, according to the present invention, by using the Zener arc extinguishing circuit, it is possible to reduce the size of the drive device for the fuel injection valve. Further, the extinction time calculation means calculates the extinction time of the Zener arc extinguishing circuit, and the energization time correction means corrects the energization time based on this extinction time, which may affect the variation of the extinction time. Therefore, the dynamic range can be widened, and the target fuel injection characteristics can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の原理図である。FIG. 1 is a principle diagram of the present invention.

【図2】本発明の一実施例である駆動装置の構成図であ
る。
FIG. 2 is a configuration diagram of a drive device that is an embodiment of the present invention.

【図3】駆動制御回路で実施する制御動作を示すフロー
チャートである。
FIG. 3 is a flowchart showing a control operation executed by a drive control circuit.

【図4】通電時間と通電電流との関係を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a relationship between energization time and energization current.

【図5】通電時間を算出する方法を説明するための図で
ある。
FIG. 5 is a diagram for explaining a method of calculating an energization time.

【図6】本発明の効果を説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining the effect of the present invention.

【図7】本発明の効果を説明するための図である。FIG. 7 is a diagram for explaining the effect of the present invention.

【図8】スナバ消弧回路を用いた従来の駆動装置の一例
を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing an example of a conventional drive device using a snubber arc extinguishing circuit.

【図9】ツェナ消弧回路を用いた従来の駆動装置の一例
を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing an example of a conventional drive device using a Zener arc extinguishing circuit.

【図10】スナバ消弧回路とツェナ消弧回路の特性差を
比較して示す図である。
FIG. 10 is a diagram comparing and comparing characteristics differences between a snubber arc extinguishing circuit and a Zener arc extinguishing circuit.

【図11】通電時間と燃料噴射流量との関係をスナバ消
弧回路を用いた駆動装置とツェナ消弧回路を用いた駆動
装置とで比較して示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing the relationship between the energization time and the fuel injection flow rate in comparison between a drive device using a snubber arc extinguishing circuit and a drive device using a Zener arc extinguishing circuit.

【図12】スナバ消弧回路を用いた駆動装置のダイナミ
ックレンジとツェナ消弧回路を用いた駆動装置のダイナ
ミックレンジとを比較して示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing a comparison between a dynamic range of a drive device using a snubber arc extinguishing circuit and a dynamic range of a drive device using a zener arc extinguishing circuit.

【図13】ツェナ電圧と消弧時間との関係を示す図であ
る。
FIG. 13 is a diagram showing a relationship between Zener voltage and extinction time.

【図14】燃料噴射弁の閉弁遅れ時間の特性をスナバ消
弧回路を用いた駆動装置とツェナ消弧回路を用いた駆動
装置とで比較して示す図である。
FIG. 14 is a diagram showing characteristics of a valve closing delay time of a fuel injection valve in comparison between a drive device using a snubber arc extinguishing circuit and a drive device using a Zener arc extinguishing circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 駆動装置 11 ツェナ消弧回路 12 トランジスタ 13 燃料噴射弁 14 駆動制御回路 15 ツェナダイオード 16 ECU 10 Drive device 11 Zener arc extinguishing circuit 12 Transistor 13 Fuel injection valve 14 Drive control circuit 15 Zener diode 16 ECU

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 燃料噴射弁の駆動に伴い該燃料噴射弁に
内設された駆動コイルに発生する誘起起電力を消弧する
ツェナ消弧回路を備えた燃料噴射弁の駆動装置におい
て、 該燃料噴射弁の通電時間に基づき該ツェナ消弧回路の消
弧時間を算出する消弧時間算出手段と、 該消弧時間算出手段で演算される該消弧時間に基づき該
通電時間を補正する通電時間補正手段とを備えたことを
特徴とするツェナ消弧回路を備えた燃料噴射弁の駆動装
置。
1. A drive device for a fuel injection valve, comprising: a zener arc extinguishing circuit for extinguishing an induced electromotive force generated in a drive coil installed in the fuel injection valve when the fuel injection valve is driven. Extinguishing time calculating means for calculating the extinguishing time of the Zener extinguishing circuit based on the energizing time of the injection valve, and energizing time for correcting the energizing time based on the extinguishing time calculated by the extinguishing time calculating means A drive device for a fuel injection valve having a Zener arc extinguishing circuit, comprising: a correction means.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9341181B2 (en) 2012-03-16 2016-05-17 Denso Corporation Control device of high pressure pump

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