JP2006258062A - 動力出力装置およびこれを搭載する自動車並びに動力出力装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 内燃機関の燃焼が不安定な状態のときでも内燃機関が失火するなどの不都合が生じるのを抑制する。
【解決手段】 燃料の性状が重質であると共にエンジンの出力トルクが不安定であるか空燃比フィードバック補正量Ｔｓｅｔが不安定であるときには（Ｓ３００〜Ｓ３５０）、エンジンの運転ポイント（目標回転数，目標トルク）をホールドするホールド要求を設定し（Ｓ３６０）、その後、エンジンの出力トルクが安定し、且つ、空燃比フィードバック補正量Ｔｓｅｔが安定したときには（Ｓ３４０，Ｓ３５０）、設定したホールド要求の設定を解除する（Ｓ３７０）。これにより、エンジンの燃焼が不安定なときにその運転ポイントを変更することにより生じる失火などの不都合を抑制することができる。
【選択図】 図４

Description

本発明は、動力出力装置およびこれを搭載する自動車並びに動力出力装置の制御方法に関する。

従来、この種の動力出力装置としては、車両に搭載され、エンジンからの出力トルクが不安定なエンジンの冷温時には電動モータをできる限り車両の駆動源として用いるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、クラッチツウクラッチ変速である２−３変速や直接圧制御による変速である１−２変速のときに電動モータをできる限り車両の駆動源として用いることにより、変速時のショックを低減している。
特開平９−２９４３０６号公報

このようにエンジンの冷温時にエンジンからの出力トルクが不安定になる状態としては、エンジンの燃焼が安定して良好に行なわれないことに起因する場合があり、例えば、エンジンに供給される燃料が重質なものであるためにエンジンの燃焼が不安定になる場合を挙げることができる。このように、エンジンの燃焼が不安定なときに要求されるパワーの変更によりエンジンから出力するパワーを変更すると、パワーの変更に伴ってエンジンの燃焼が更に不安定となり、場合によっては失火する場合も生じる。

本発明の動力出力装置およびこれを搭載する自動車並びに動力出力装置の制御方法は、内燃機関の燃焼が不安定な状態のときでも内燃機関が失火するのを抑制することを目的の一つとする。また、本発明の動力出力装置およびこれを搭載する自動車並びに動力出力装置の制御方法は、内燃機関の燃焼が不安定な状態のときでも要求された動力を出力することを目的の一つとする。

本発明の動力出力装置およびこれを搭載する自動車並びに動力出力装置の制御方法は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。

本発明の動力出力装置は、
駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
前記駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、
前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、
前記駆動軸に要求される要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
前記設定された要求駆動力に基づいて前記内燃機関から出力すべき目標パワーを設定する目標パワー設定手段と、
前記内燃機関に供給される燃料の性状が重質であるか否かを判定する燃料性状判定手段と、
前記燃料性状判定手段により前記燃料の性状が重質ではないと判定されたときには前記設定された目標パワーが前記内燃機関から出力されると共に前記要求駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電動機とを制御し、前記燃料性状判定手段により前記燃料の性状が重質であると判定されたときには所定の解除条件が成立するまで前記燃料の性状が重質であると判定されたときに設定されている目標パワーが前記内燃機関から出力されると共に前記要求駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電動機とを制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。

この本発明の動力出力装置では、内燃機関に供給される燃料の性状が重質であるか否かを判定し、燃料の性状が重質ではないと判定されたときには駆動軸に要求される要求駆動力に基づいて設定された目標パワーが内燃機関から出力されると共に要求駆動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と電動機とを制御し、燃料の性状が重質であると判定されたときには所定の解除条件が成立するまで燃料の性状が重質であると判定されたときに設定されている目標パワーが内燃機関から出力されると共に要求駆動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と電動機とを制御する。これにより、燃料の性状が重質であるために内燃機関の燃焼が不安定なときでも内燃機関が失火するのを抑制することができると共に要求駆動力を駆動軸に出力することができる。ここで、燃料の性状が重質であるとは、同一の温度で通常の燃料より気化の程度が低い燃料をいう。

こうした本発明の動力出力装置において、前記内燃機関の燃焼状態を判定する燃焼状態判定手段を備え、前記所定の解除条件は前記燃焼状態判定手段により前記内燃機関の燃焼状態が安定した燃焼状態であると判定される条件であるものとすることもできる。こうすれば、内燃機関の燃焼状態が安定した燃焼状態に至ったときには内燃機関から目標パワーを出力することができ、装置の性能を発揮させることができる。この場合、前記燃焼状態判定手段は、前記内燃機関に供給する燃料における空燃比に関する補正量に基づいて燃焼状態を判定する手段であるものとすることもできるし、前記内燃機関から出力されるトルクの状態に基づいて燃焼状態を判定する手段であるものとすることもできる。

また、本発明の動力出力装置において、所定の制約を用いて前記設定された目標パワーを出力すべき目標運転ポイントを設定する目標運転ポイント設定手段を備え、前記制御手段は、前記燃料性状判定手段により前記燃料の性状が重質ではないと判定されたときには前記設定された目標運転ポイントで前記内燃機関が運転されるよう制御し、前記燃料性状判定手段により前記燃料の性状が重質であると判定されたときには前記所定の解除条件が成立するまで前記燃料の性状が重質であると判定されたときに設定されている目標運転ポイントで前記内燃機関が運転されるよう制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、所定の制約を満たす運転ポイントで内燃機関を運転することができる。ここで、「所定の制約」には、内燃機関を効率よく運転する制約を含めることができる。こうすれば、装置のエネルギ効率の向上を図ることができる。

さらに、本発明の動力出力装置において、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され電力と動力の入出力を伴って前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段を備え、前記制御手段は前記燃料性状判定手段による前記燃料の性状の判定結果に基づいて前記電力動力入出力手段をも制御する手段であるものとすることもできる。この場合、前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と回転軸との３軸に接続され、該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、前記回転軸に動力を入出力可能な発電機と、を備える手段であるものとすることもできるし、前記内燃機関の出力軸に接続された第１の回転子と前記駆動軸に接続された第２の回転子とを有し前記第１の回転子と前記第２の回転子との相対的な回転により回転する対回転子電動機であるものとすることもできる。

本発明の自動車は、上述のいずれかの態様の本発明の動力出力装置、即ち、基本的には、駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、前記駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、前記駆動軸に要求される要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、前記設定された要求駆動力に基づいて前記内燃機関から出力すべき目標パワーを設定する目標パワー設定手段と、前記内燃機関に供給される燃料の性状が重質であるか否かを判定する燃料性状判定手段と、前記燃料性状判定手段により前記燃料の性状が重質ではないと判定されたときには前記設定された目標パワーが前記内燃機関から出力されると共に前記要求駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電動機とを制御し、前記燃料性状判定手段により前記燃料の性状が重質であると判定されたときには所定の解除条件が成立するまで前記燃料の性状が重質であると判定されたときに設定されている目標パワーが前記内燃機関から出力されると共に前記要求駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電動機とを制御する制御手段と、を備える動力出力装置を搭載し、車軸が前記駆動軸に連結されてなることを要旨とする。

この本発明の自動車では、上述のいずれかの態様の本発明の動力出力装置を搭載するから、本発明の動力出力装置が奏する効果、例えば、燃料の性状が重質であるために内燃機関の燃焼が不安定なときでも内燃機関が失火するのを抑制することができる効果や燃料の性状が重質であるために内燃機関の燃焼が不安定なときでも要求駆動力を駆動軸に出力することができる効果などと同様の効果を奏することができる。

本発明の動力出力装置の制御方法は、
駆動軸に動力を出力可能な内燃機関および電動機を備える動力出力装置の制御方法であって、
前記駆動軸に要求される要求駆動力に基づいて前記内燃機関から出力すべき目標パワーを設定する要求動力設定ステップと、
前記内燃機関に供給される燃料の性状が重質であるか否かを判定する判定ステップと、
前記判定ステップにより前記燃料の性状が重質ではないと判定されたときには前記設定された目標パワーが前記内燃機関から出力されると共に前記要求駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電動機とを制御し、前記判定ステップにより前記燃料の性状が重質であると判定されたときには所定の解除条件が成立するまで前記燃料の性状が重質であると判定されたときに設定されている目標パワーが前記内燃機関から出力されると共に前記要求駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電動機とを制御する制御ステップと
を備えることを要旨とする。

この本発明の動力出力装置の制御方法では、内燃機関に供給される燃料の性状が重質であるか否かを判定し、燃料の性状が重質ではないと判定されたときには駆動軸に要求される要求駆動力に基づいて設定された目標パワーが内燃機関から出力されると共に要求駆動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と電動機とを制御し、燃料の性状が重質であると判定されたときには所定の解除条件が成立するまで燃料の性状が重質であると判定されたときに設定されている目標パワーが内燃機関から出力されると共に要求駆動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と電動機とを制御する。これにより、燃料の性状が重質であるために内燃機関の燃焼が不安定なときでも内燃機関が失火するのを抑制することができると共に要求駆動力を駆動軸に出力することができる。

次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例である動力出力装置を搭載したハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、エンジン２２と、エンジン２２の出力軸としてのクランクシャフト２６にダンパ２８を介して接続された３軸式の動力分配統合機構３０と、動力分配統合機構３０に接続された発電可能なモータＭＧ１と、動力分配統合機構３０に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに取り付けられた減速ギヤ３５と、この減速ギヤ３５に接続されたモータＭＧ２と、動力出力装置全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット７０とを備える。

エンジン２２は、例えばガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力可能な内燃機関として構成されており、図２に示すように、エアクリーナ１２２により清浄された空気をスロットルバルブ１２４を介して吸入すると共に燃料噴射弁１２６からガソリンを噴射して吸入された空気とガソリンとを混合し、この混合気を吸気バルブ１２８を介して燃料室に吸入し、点火プラグ１３０による電気火花によって爆発燃焼させて、そのエネルギにより押し下げられるピストン１３２の往復運動をクランクシャフト２６の回転運動に変換する。エンジン２２からの排気は、一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ），窒素酸化物（ＮＯｘ）の有害成分を浄化する浄化装置（三元触媒）１３４を介して外気へ排出される。

エンジン２２は、エンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２４により制御されている。エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２の状態を検出する種々のセンサからの信号が図示しない入力ポートを介して入力されている。例えば、エンジンＥＣＵ２４には、エアクリーナ１２２に取り付けられた温度センサ１２３からの吸入空気温Ｔａやクランクシャフト２６の回転位置を検出するクランクポジションセンサ１４０からのクランクポジション，エンジン２２の冷却水の温度を検出する水温センサ１４２からの冷却水温Ｔｗ，燃焼室へ吸排気を行なう吸気バルブ１２８や排気バルブを開閉するカムシャフトの回転位置を検出するカムポジションセンサ１４４からのカムポジション，スロットルバルブ１２４のポジションを検出するスロットルバルブポジションセンサ１４６からのスロットルポジション，エンジン２２の負荷としての吸入空気量を検出するバキュームセンサ１４８からの吸入空気量Ｇａ，浄化装置１３４の上流側に取り付けられた空燃比センサ１３５ａからの空燃比ＡＦ，浄化装置１３４の下流側に取り付けられた酸素センサ１３５ｂからの酸素信号などが入力ポートを介して入力されている。また、エンジンＥＣＵ２４からは、エンジン２２を駆動するための種々の制御信号が図示しない出力ポートを介して出力されている。例えば、エンジンＥＣＵ２４からは、燃料噴射弁１２６への駆動信号や、スロットルバルブ１２４のポジションを調節するスロットルモータ１３６への駆動信号、イグナイタと一体化されたイグニッションコイル１３８への制御信号、吸気バルブ１２８の開閉タイミングの変更可能な可変バルブタイミング機構１５０への制御信号などが出力ポートを介して出力されている。なお、エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によりエンジン２２を運転制御すると共に必要に応じてエンジン２２の運転状態に関するデータを出力する。

動力分配統合機構３０は、外歯歯車のサンギヤ３１と、このサンギヤ３１と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ３２と、サンギヤ３１に噛合すると共にリングギヤ３２に噛合する複数のピニオンギヤ３３と、複数のピニオンギヤ３３を自転かつ公転自在に保持するキャリア３４とを備え、サンギヤ３１とリングギヤ３２とキャリア３４とを回転要素として差動作用を行なう遊星歯車機構として構成されている。動力分配統合機構３０は、キャリア３４にはエンジン２２のクランクシャフト２６が、サンギヤ３１にはモータＭＧ１が、リングギヤ３２にはリングギヤ軸３２ａを介して減速ギヤ３５がそれぞれ連結されており、モータＭＧ１が発電機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力をサンギヤ３１側とリングギヤ３２側にそのギヤ比に応じて分配し、モータＭＧ１が電動機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力とサンギヤ３１から入力されるモータＭＧ１からの動力を統合してリングギヤ３２側に出力する。リングギヤ３２に出力された動力は、リングギヤ軸３２ａからギヤ機構６０およびデファレンシャルギヤ６２を介して、最終的には車両の駆動輪６３ａ，６３ｂに出力される。

モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、いずれも発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ４１，４２を介してバッテリ５０と電力のやりとりを行なう。インバータ４１，４２とバッテリ５０とを接続する電力ライン５４は、各インバータ４１，４２が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかで発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。したがって、バッテリ５０は、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかから生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。なお、モータＭＧ１，ＭＧ２により電力収支のバランスをとるものとすれば、バッテリ５０は充放電されない。モータＭＧ１，ＭＧ２は、いずれもモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４０により駆動制御されている。モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するために必要な信号、例えばモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ４３，４４からの信号や図示しない電流センサにより検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２に印加される相電流などが入力されており、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２へのスイッチング制御信号が出力されている。モータＥＣＵ４０は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御すると共に必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。

バッテリ５０は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）５２によって管理されている。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な信号、例えば，バッテリ５０の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧，バッテリ５０の出力端子に接続された電力ライン５４に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流，バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１からの電池温度Ｔｂなどが入力されており、必要に応じてバッテリ５０の状態に関するデータを通信によりハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。なお、バッテリＥＣＵ５２では、バッテリ５０を管理するために電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいて残容量（ＳＯＣ）も演算している。

ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、ＣＰＵ７２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ７２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ７４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット７０には、イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号，シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ８８からの車速Ｖなどが入力ポートを介して入力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、前述したように、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と通信ポートを介して接続されており、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。

こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０は、運転者によるアクセルペダル８３の踏み込み量に対応するアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるように、エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とが運転制御される。エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２の運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にエンジン２２から出力される動力のすべてが動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによってトルク変換されてリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御するトルク変換運転モードや要求動力とバッテリ５０の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にバッテリ５０の充放電を伴ってエンジン２２から出力される動力の全部またはその一部が動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによるトルク変換を伴って要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御する充放電運転モード、エンジン２２の運転を停止してモータＭＧ２からの要求動力に見合う動力をリングギヤ軸３２ａに出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。

次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特にエンジン２２に供給される燃料が重質な燃料であるためにエンジン２２の燃焼が不安定な状態に至っている際の動作について説明する。ここで、重質な燃料とは、気化の程度が通常の燃料より低い燃料をいう。図３はハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートであり、図４は、エンジンＥＣＵ２４により実行されるホールド要求設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。これらのルーチンは、所定時間毎（例えば数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。実施例では説明の容易のために、まず、図４のホールド要求設定ルーチンを用いてエンジン２２の要求パワーＰｅ＊のホールド要求の設定の様子について説明し、その後、図３の駆動制御ルーチンを用いて車両の駆動制御について説明する。

ホールド要求設定ルーチンが実行されると、エンジンＥＣＵ２４は、まず、温度センサ１２３からの吸入空気温Ｔａや水温センサ１４２からの冷却水温Ｔｗ，バキュームセンサ１４８からの吸入空気量Ｇａ，空燃比センサ１３５ａからの空燃比ＡＦ，燃料噴射時間Ｔｆ，空燃比フィードバック補正量Ｔｓｅｔ，モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊などエンジン２２の要求パワーＰｅ＊のホールド要求を設定するか設定されているホールド要求を解除するかを判定するのに必要なデータを入力する処理を実行する（ステップＳ３００）。ここで、燃料噴射時間Ｔｆは、吸入空気量Ｇａや吸入空気温Ｔａなどに基づいて設定したものを入力するものとした。また、空燃比フィードバック補正量Ｔｓｅｔは、燃料噴射時間Ｔｆを設定する際に空燃比センサ１３５ａに基づいて設定されたものを入力するものとした。さらに、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊は、図３の駆動制御ルーチンにより設定されたものをハイブリッド用電子制御ユニット７０から通信により入力するものとした。

こうしてデータを入力すると、エンジン２２に供給されている燃料の性状が重質であるか否かを判定すると共に（ステップＳ３１０）、エンジン２２の出力トルクが安定しているか否かを判定し（ステップＳ３２０）、さらに、空燃比フィードバック補正量Ｔｓｅｔが安定しているか否かを判定する（ステップＳ３３０）。ここで、燃料の性状が重質であるか否かの判定は、通常の燃料に対して気化の程度が小さいか否かの判定に基づく。例えば、吸入空気温Ｔａや冷却水温Ｔｗにより外気が低温のときやエンジン２２の暖機が完了していないときに吸入空気量Ｇａに対する燃料噴射量（燃料噴射時間Ｔｆ）が通常時に比して大きいときに燃料の性状が重質であると判定したり、吸入空気温Ｔａや冷却水温Ｔｗにより外気が低温のときやエンジン２２の暖機が完了していないときに空燃比フィードバック補正量Ｔｓｅｔが安定していないときに燃料の性状が重質であると判定したり、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊が変動することからエンジン２２の出力トルクが不安定であるときに燃料の性状が重質であると判定したりすることができる。エンジン２２の出力トルクが安定しているか否かの判定は、実施例では、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊が安定しているか否かにより判定するものとした。これは、動力分配統合機構３０を介してエンジン２２とモータＭＧ１とが接続されているために、モータＭＧ１の出力トルクがエンジン２２の出力トルクを反映することに基づく。空燃比フィードバック補正量Ｔｓｅｔが安定しているか否かの判定は、空燃比フィードバック補正量Ｔｓｅｔの履歴からその変動量が所定変動量以内にあるか否かを判定することにより行なうことができる。

こうして各種判定すると、燃料の性状が重質であると判定されると共にエンジン２２の出力トルクが不安定であるか空燃比フィードバック補正量Ｔｓｅｔが不安定であるときには（ステップＳ３４０，Ｓ３５０）、エンジン２２を安定して運転するために、エンジン２２から出力すべき要求パワーＰｅ＊をホールドするホールド要求を設定して（ステップＳ３６０）、本ルーチンを終了する。一方、燃料の性状が重質でないと判定されたときや燃料の性状が重質であると判定されてもエンジン２２の出力トルクが安定しており且つ空燃比フィードバック補正量Ｔｓｅｔが安定しているときには（ステップＳ３４０，Ｓ３５０）、エンジン２２は通常に運転可能と判断し、ホールド要求が設定されているときにはホールド要求を解除して（ステップＳ３７０）、本ルーチンを終了する。

次に、図３の駆動制御ルーチンに基づいて車両の駆動制御について説明する。駆動制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、アクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃや車速センサ８８からの車速Ｖ，モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔなど制御に必要なデータを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。ここで、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２は、回転位置検出センサ４３，４４により検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置に基づいて計算されたものをモータＥＣＵ４０から通信により入力するものとした。また、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、温度センサ５１により検出されたバッテリ５０の電池温度Ｔｂとバッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）とに基づいて設定されたものをバッテリＥＣＵ５２から通信により入力するものとした。

こうしてデータを入力すると、入力したアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて車両に要求されるトルクとして駆動輪６３ａ，６３ｂに連結された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクＴｒ＊を設定する（ステップＳ１１０）。要求トルクＴｒ＊は、実施例では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと要求トルクＴｒ＊との関係を予め定めて要求トルク設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとが与えられると記憶したマップから対応する要求トルクＴｒ＊を導出して設定するものとした。図５に要求トルク設定用マップの一例を示す。

続いて、ホールド要求がなされているか否かを判定する（ステップＳ１２０）。ホールド要求の設定については図４のホールド要求設定ルーチンを用いて説明した。ホールド要求がなされていないときには、設定した要求トルクＴｒ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒを乗じたものとバッテリ５０が要求する充放電要求パワーＰｂ＊とロスＬｏｓｓとの和として要求パワーＰｅ＊を計算し（ステップＳ１３０）、計算した要求パワーＰｅ＊に基づいてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する（ステップＳ１４０）。ここで、リングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒは、車速Ｖに換算係数ｋを乗じることによって求めたり、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで割ることによって求めることができる。また、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊の設定は、エンジン２２を効率よく動作させる動作ラインと要求パワーＰｅ＊とに基づいて行う。エンジン２２の動作ラインの一例と目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する様子を図６に示す。図示するように、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊は、動作ラインと要求パワーＰｅ＊（Ｎｅ＊×Ｔｅ＊）が一定の曲線との交点により求めることができる。

続いて、設定した目標回転数Ｎｅ＊とリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒ（Ｎｍ２／Ｇｒ）と動力分配統合機構３０のギヤ比ρとを用いて次式（１）によりモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を計算すると共に計算した目標回転数Ｎｍ１＊と現在の回転数Ｎｍ１とに基づいて式（２）によりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を計算する（ステップＳ１６０）。ここで、式（１）は、動力分配統合機構３０の回転要素に対する力学的な関係式である。動力分配統合機構３０の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図を図７に示す。図中、左のＳ軸はモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１であるサンギヤ３１の回転数を示し、Ｃ軸はエンジン２２の回転数Ｎｅであるキャリア３４の回転数を示し、Ｒ軸はモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで除したリングギヤ３２の回転数Ｎｒを示す。式（１）は、この共線図を用いれば容易に導くことができる。なお、Ｒ軸上の２つの太線矢印は、エンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊の運転ポイントで定常運転したときにエンジン２２から出力されるトルクＴｅ＊がリングギヤ軸３２ａに伝達されるトルクと、モータＭＧ２から出力されるトルクＴｍ２＊が減速ギヤ３５を介してリングギヤ軸３２ａに作用するトルクとを示す。また、式（２）は、モータＭＧ１を目標回転数Ｎｍ１＊で回転させるためのフィードバック制御における関係式であり、式（２）中、右辺第２項の「ｋ１」は比例項のゲインであり、右辺第３項の「ｋ２」は積分項のゲインである。

Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ-Nm2/(Gr・ρ) (1)
Tm1*=前回Tm1*+k1(Nm1*-Nm1)+k2∫(Nm1*-Nm1)dt (2)

こうしてモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊とトルク指令Ｔｍ１＊とを計算すると、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔと計算したモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に現在のモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を乗じて得られるモータＭＧ１の消費電力（発電電力）との偏差をモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２で割ることによりモータＭＧ２から出力してもよいトルクの上下限としてのトルク制限Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘを次式（３）および式（４）により計算すると共に（ステップＳ１７０）、要求トルクＴｒ＊とトルク指令Ｔｍ１＊と動力分配統合機構３０のギヤ比ρを用いてモータＭＧ２から出力すべきトルクとしての仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを式（５）により計算し（ステップＳ１８０）、計算したトルク制限Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘで仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを制限した値としてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する（ステップＳ１９０）。このようにモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定することにより、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力する要求トルクＴｒ＊を、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で制限したトルクとして設定することができる。なお、式（５）は、前述した図７の共線図から容易に導き出すことができる。

Tmin=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2 (3)
Tmax=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2 (4)
Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr (5)

こうしてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊，モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定すると、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊についてはエンジンＥＣＵ２４に、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０にそれぞれ送信して（ステップＳ２００）、駆動制御ルーチンを終了する。目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを受信したエンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とによって示される運転ポイントで運転されるようにエンジン２２における燃料噴射制御や点火制御などの制御を行なう。また、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、トルク指令Ｔｍ１＊でモータＭＧ１が駆動されると共にトルク指令Ｔｍ２＊でモータＭＧ２が駆動されるようインバータ４１，４２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。

一方、ステップＳ１２０でホールド要求がなされていると判定されると、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とに前回このルーチンが実行されたときに設定された目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定し（ステップＳ１５０）、設定した目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを用いて上述したようにモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定し（ステップＳ１６０〜Ｓ１９０）、設定した目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊，トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をエンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ２００）、本ルーチンを終了する。ここで、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とに前回値を設定する処理は、ホールド要求がなされている間中継続されるから、ホールド要求がなされたときに目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とをホールドすること、即ち、ホールド要求がなされたときにエンジン２２の運転ポイント（要求パワーＰｅ＊）をホールドすることになる。ホールド要求がなされているときには、ホールド要求が燃料の性状が重質であると判定されると共にエンジン２２の出力トルクが不安定であるか空燃比フィードバック補正量Ｔｓｅｔが不安定であるときに設定されることを考慮すると、エンジン２２の燃焼状態は良好な状態であるとは言えない。実施例では、こうしたエンジン２２の燃焼状態が良好な状態にあるとは言えないときにエンジン２２の運転ポイントを変更することにより生じる失火や更なるエンジン２２の出力トルクの不安定化などの不都合を抑制するために、エンジン２２の運転ポイントをホールドするのである。これにより、燃料の性状が重質でありエンジン２２の出力トルクが不安定であるか空燃比フィードバック補正量Ｔｓｅｔが不安定であるときでも、エンジン２２の運転をより安定して行なうことができる。さらに、このように、エンジン２２の運転ポイントをホールドしても、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに要求トルクＴｒ＊がバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で出力されるようモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊が設定されるから、リングギヤ軸３２ａには要求トルクＴｒ＊に基づくトルクを出力することができる。即ち、エンジン２２の運転ポイントをホールドしても運転者の要求するトルクにより走行することができるのである。

なお、ホールド要求がなされてエンジン２２の運転ポイント（要求パワーＰｅ＊）をホールドした後に、エンジン２２の出力トルクが安定し、且つ、空燃比フィードバック補正量Ｔｓｅｔが安定したときには、図４のホールド要求設定ルーチンのステップＳ３７０によりホールド要求の設定が解除されるから、その後は、ステップＳ１３０により要求トルクＴｒ＊に基づいて要求パワーＰｅ＊が計算され、これに基づいて制御される。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、燃料の性状が重質であると共にエンジン２２の出力トルクが不安定であるか空燃比フィードバック補正量Ｔｓｅｔが不安定であるときには、エンジン２２の運転ポイント（目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊）をホールドするから、エンジン２２の運転ポイントを変更することにより生じる失火や更なるエンジン２２の出力トルクの不安定化などの不都合を抑制することができる。この結果、より安定してエンジン２２を運転することができる。しかも、エンジン２２の運転ポイントをホールドしているときでも、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに要求トルクＴｒ＊がバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で出力されるようモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊が設定されるから、リングギヤ軸３２ａには要求トルクＴｒ＊に基づくトルク、即ち運転者が要求するトルクを出力することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、燃料の性状が重質であると共にエンジン２２の出力トルクが不安定であるか空燃比フィードバック補正量Ｔｓｅｔが不安定であるときには、エンジン２２の運転ポイント（目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊）をホールドするものとしたが、燃料の性状が重質であるときには、エンジン２２の出力トルクが不安定であるか否かや空燃比フィードバック補正量Ｔｓｅｔが不安定であるか否かを考慮せず、他の要因、例えばエンジン２２の暖機完了か否かなどを考慮して、エンジン２２の運転ポイント（目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊）をホールドするものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、ホールド要求がなされていないときには、要求トルクＴｒ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒを乗じたものとバッテリ５０が要求する充放電要求パワーＰｂ＊とロスＬｏｓｓとの和として要求パワーＰｅ＊を計算すると共にエンジン２２を効率よく動作させる動作ラインを用いてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定するものとしたが、エンジン２２の暖機が終了していないときや浄化装置１３４の触媒の暖機が終了していないときであって、大きな要求トルクＴｒ＊が要求されておらず、さらに バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）が十分なときには、エンジン２２や浄化装置１３４の触媒を暖機するための暖機運転用の要求パワーＰｅ＊を設定すると共に暖機運転用の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊を設定するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、燃料の性状が重質であるか否かの判定として、吸入空気温Ｔａや冷却水温Ｔｗにより外気が低温のときやエンジン２２の暖機が完了していないときに吸入空気量Ｇａに対する燃料噴射量（燃料噴射時間Ｔｆ）が通常時に比して大きいときに燃料の性状が重質であると判定したり、吸入空気温Ｔａや冷却水温Ｔｗにより外気が低温のときやエンジン２２の暖機が完了していないときに空燃比フィードバック補正量Ｔｓｅｔが安定していないときに燃料の性状が重質であると判定したり、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊が変動することからエンジン２２の出力トルクが不安定であるときに燃料の性状が重質であると判定したりするものとしたが、これらの判定手法に限られず、如何なる判定手法を用いるものとしても構わない。また、エンジン２２の出力トルクが安定しているか否かの判定として、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊が安定しているか否かにより判定するものとしたが、エンジン２２の出力トルクを実際に検出して出力トルクが安定しているか否かを判定するものとするなど、他の手法を用いて判定するものとしても構わない。

実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２の動力を減速ギヤ３５により変速してリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図８の変形例のハイブリッド自動車１２０に例示するように、モータＭＧ２の動力をリングギヤ軸３２ａが接続された車軸（駆動輪６３ａ，６３ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図８における車輪６４ａ，６４ｂに接続された車軸）に接続するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の動力を動力分配統合機構３０を介して駆動輪６３ａ，６３ｂに接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図９の変形例のハイブリッド自動車２２０に例示するように、エンジン２２のクランクシャフト２６に接続されたインナーロータ２３２と駆動輪６３ａ，６３ｂに動力を出力する駆動軸に接続されたアウターロータ２３４とを有し、エンジン２２の動力の一部を駆動軸に伝達すると共に残余の動力を電力に変換する対ロータ電動機２３０を備えるものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２からの動力を動力分配統合機構３０と二つのモータＭＧ１，ＭＧ２とによりトルク変換可能なものとして構成したが、車軸に連結された駆動軸にエンジンからの動力を出力することができると共にモータからの動力を出力することができるタイプであれば、如何なる構成としても構わない。

実施例では、動力出力装置を搭載するハイブリッド自動車２０の形態として説明したが、動力出力装置をハイブリッド自動車２０以外の車両や船舶，航空機などの移動体に搭載するものとしたり、動力出力装置を建設設備などの移動しない設備やシステムに組み込むものとしてもよい。また、動力出力装置の制御方法の形態としても構わない。

以上、本発明の実施の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明の一実施例であるハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。 エンジン２２の構成の概略を示す構成図である。 実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 エンジンＥＣＵ２４により実行されるホールド要求設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。 要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。 エンジン２２の動作ラインの一例と目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊を設定する様子を示す説明図である。 動力分配統合機構３０の回転要素を力学的に説明するための共線図の一例を示す説明図である。 変形例のハイブリッド自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。 変形例のハイブリッド自動車２２０の構成の概略を示す構成図である。

符号の説明

２０，１２０，２２０ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２４ エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２６ クランクシャフト、２８ ダンパ、３０ 動力分配統合機構、３１ サンギヤ、３２ リングギヤ、３２ａ リングギヤ軸、３３ ピニオンギヤ、３４ キャリア、３５，減速ギヤ、４０ モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２ インバータ、４３，４４ 回転位置検出センサ、５０ バッテリ、５１ 温度センサ、５２ バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、５４ 電力ライン、６０ ギヤ機構、６２ デファレンシャルギヤ、６３ａ，６３ｂ 駆動輪、６４ａ，６４ｂ 車輪、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット、７２ ＣＰＵ、７４ ＲＯＭ、７６ ＲＡＭ、８０ イグニッションスイッチ、８１ シフトレバー、８２ シフトポジションセンサ、８３ アクセルペダル、８４ アクセルペダルポジションセンサ、８５ ブレーキペダル、８６ ブレーキペダルポジションセンサ、８８ 車速センサ、１２２ エアクリーナ、１２３ 温度センサ、１２４ スロットルバルブ、１２６ 燃料噴射弁、１２８ 吸気バルブ、１３０ 点火プラグ、１３２ ピストン、１３４ 浄化装置、１３５ａ 空燃比センサ、１３５ｂ 酸素センサ、１３６ スロットルモータ、１３８ イグニッションコイル、１４０ クランクポジションセンサ、１４２ 水温センサ、１４４ カムポジションセンサ、１４６ スロットルバルブポジションセンサ、１４８ バキュームセンサ、１５０ 可変バルブタイミング機構、２３０ 対ロータ電動機、２３２ インナーロータ ２３４ アウターロータ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (10)

1. 駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
   前記駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、
   前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、
   前記駆動軸に要求される要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
   前記設定された要求駆動力に基づいて前記内燃機関から出力すべき目標パワーを設定する目標パワー設定手段と、
   前記内燃機関に供給される燃料の性状が重質であるか否かを判定する燃料性状判定手段と、
   前記燃料性状判定手段により前記燃料の性状が重質ではないと判定されたときには前記設定された目標パワーが前記内燃機関から出力されると共に前記要求駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電動機とを制御し、前記燃料性状判定手段により前記燃料の性状が重質であると判定されたときには所定の解除条件が成立するまで前記燃料の性状が重質であると判定されたときに設定されている目標パワーが前記内燃機関から出力されると共に前記要求駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電動機とを制御する制御手段と、
   を備える動力出力装置。
2. 請求項１記載の動力出力装置であって、
   前記内燃機関の燃焼状態を判定する燃焼状態判定手段を備え、
   前記所定の解除条件は、前記燃焼状態判定手段により前記内燃機関の燃焼状態が安定した燃焼状態であると判定される条件である
   動力出力装置。
3. 前記燃焼状態判定手段は、前記内燃機関に供給する燃料における空燃比に関する補正量に基づいて燃焼状態を判定する手段である請求項２記載の動力出力装置。
4. 前記燃焼状態判定手段は、前記内燃機関から出力されるトルクの状態に基づいて燃焼状態を判定する手段である請求項２または３記載の動力出力装置。
5. 請求項１ないし４いずれか記載の動力出力装置であって、
   所定の制約を用いて前記設定された目標パワーを出力すべき目標運転ポイントを設定する目標運転ポイント設定手段を備え、
   前記制御手段は、前記燃料性状判定手段により前記燃料の性状が重質ではないと判定されたときには前記設定された目標運転ポイントで前記内燃機関が運転されるよう制御し、前記燃料性状判定手段により前記燃料の性状が重質であると判定されたときには前記所定の解除条件が成立するまで前記燃料の性状が重質であると判定されたときに設定されている目標運転ポイントで前記内燃機関が運転されるよう制御する手段である
   動力出力装置。
6. 請求項１ないし５いずれか記載の動力出力装置であって、
   前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され、電力と動力の入出力を伴って前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を前記駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段を備え、
   前記制御手段は、前記燃料性状判定手段による前記燃料の性状の判定結果に基づいて前記電力動力入出力手段をも制御する手段である
   動力出力装置。
7. 前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と回転軸との３軸に接続され、該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、前記回転軸に動力を入出力可能な発電機と、を備える手段である請求項６記載の動力出力装置。
8. 前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸に接続された第１の回転子と前記駆動軸に接続された第２の回転子とを有し、前記第１の回転子と前記第２の回転子との相対的な回転により回転する対回転子電動機である請求項６記載の動力出力装置。
9. 請求項１ないし８いずれか記載の動力出力装置を搭載し、車軸が前記駆動軸に連結されてなる自動車。
10. 駆動軸に動力を出力可能な内燃機関および電動機を備える動力出力装置の制御方法であって、
    前記駆動軸に要求される要求駆動力に基づいて前記内燃機関から出力すべき目標パワーを設定する要求動力設定ステップと、
    前記内燃機関に供給される燃料の性状が重質であるか否かを判定する判定ステップと、
    前記判定ステップにより前記燃料の性状が重質ではないと判定されたときには前記設定された目標パワーが前記内燃機関から出力されると共に前記要求駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電動機とを制御し、前記判定ステップにより前記燃料の性状が重質であると判定されたときには所定の解除条件が成立するまで前記燃料の性状が重質であると判定されたときに設定されている目標パワーが前記内燃機関から出力されると共に前記要求駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電動機とを制御する制御ステップと
    を備える動力出力装置の制御方法。
    

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