JP2020029842A - 蒸発燃料処理システムの診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】過給機を備えたエンジンにおいて、キャニスタとエンジンの吸気系とを、過給機の上流側において連通する上流側パージラインのパージフロー診断の頻度を増すことが可能な蒸発燃料処理システムの診断装置を提供する。【解決手段】蒸発燃料処理システムの診断装置１を構成するＥＣＵ５０は、過給時に上流側パージバルブ７４２を開弁し、非過給時に上流側パージバルブ７４２を閉弁するバルブ制御部５０４と、エンジン１０の吸入空気量及び上流側パージバルブ７４２の開閉状態を含む診断実行条件が成立して、上流側パージライン７３２のパージフロー診断が開始された後、診断実行条件が成立している時間を累積して計時する第１計時部５０１と、計時された累積時間が所定時間となるまでに、上流側パージライン７３２内の圧力が診断開始時よりも所定圧以上低下した場合に正常と判定し、所定圧以上低下しなかった場合に異常と判定する判定部５０５とを備える。【選択図】 図１

Description

本発明は、燃料タンク内で発生した蒸発燃料をエンジンの吸気系に吸引させて燃焼させ処理する蒸発燃料処理システムの診断装置に関し、特に、蒸発燃料処理システムのパージフローが正常か否かを診断する診断装置に関する。

従来から、燃料タンク内で発生した蒸発燃料の環境（大気）への放出を防止するために、蒸発燃料を一時的にキャニスタ内の吸着剤に吸着させ、吸着させた蒸発燃料を所定の運転条件下でエンジンの吸気系に吸引させて燃焼させ処理する蒸発燃料処理システム（エバポパージシステム）が広く用いられている。

また、例えば、ターボチャージャ等の過給機を有するエンジンでは、過給時（例えばインテークマニホールド内が正圧のとき）にもキャニスタに吸着させた蒸発燃料（エバポ）をパージできるように、キャニスタと過給機の下流側（例えばインテークマニホールド）とを連通する下流側パージラインに加えて、キャニスタと過給機の上流側（例えばターボ前ダクト）とを連通する上流側パージラインを備え、下流側パージラインに介装された下流側パージバルブを非過給時（すなわちインテークマニホールドが負圧のとき）に開弁し、上流側パージラインに介装された上流側パージバルブを過給時（すなわちインテークマニホールドが正圧のとき）に開弁する蒸発燃料処理システムも実用化されている。

ところで、ＯＢＤ２（Ｏｎ Ｂｏａｒｄ Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃｓ Ｓｅｃｏｎｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）では、このような蒸発燃料処理システムの異常診断（パージフロー診断）を行うこと、すなわち、パージラインを介してエンジンへパージしているシーンにおいて、実際にパージフローが発生しているか否かを診断することが求められている。ここで、特許文献１には、吸気流路における過給機より上流側に接続された上流側パージ流路（パージライン）の異常を検出する蒸発燃料処理装置が開示されている。

より具体的には、特許文献１に記載の蒸発燃料処理装置は、過給時に、上流側パージバルブを開弁して、上流側パージラインの圧力を診ることにより、パージフローの有無（異常の有無）を診断（判定）する。

特開２０１６−１７６３３７号公報

ところで、上述したように、過給時に、上流側パージバルブを開弁して、上流側パージラインの圧力を診ることにより、精度よくパージフローの有無（異常の有無）を診断するためには、過給状態が途切れることなく一定時間以上継続される必要がある。しかしながら、例えば、マニュアルトランスミッションが搭載された車両では、発進からの加速時において、シフトチェンジ（シフトアップ）の度に、アクセルペダルの踏込みが解除されて、過給が途切れることにより、上流側パージバルブが閉弁される。そのため、診断に必要な時間、継続して上流側パージバルブを開き続けることができず、パージフロー診断が中止される。その結果、パージフロー診断の頻度が低下するという問題があった。

本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、過給機を備えたエンジンにおいて、キャニスタとエンジンの吸気系とを、過給機の上流側において連通する上流側パージラインのパージフロー診断の頻度を増すことが可能な蒸発燃料処理システムの診断装置を提供することを目的とする。

本発明に係る蒸発燃料処理システムの診断装置は、過給機を備えたエンジンに供給される燃料を貯留する燃料タンクと、燃料タンクと連通され、燃料タンクで生じる蒸発燃料を吸着可能なキャニスタと、キャニスタとエンジンの吸気系とを、過給機の上流側において連通する上流側パージラインと、上流側パージラインに介装され、上流側パージラインを開閉する上流側パージバルブと、上流側パージライン内の圧力を検出する圧力検出手段と、過給機による過給時に上流側パージバルブを開弁し、非過給時に上流側パージバルブを閉弁するバルブ制御手段と、エンジンの吸入空気量及び上流側パージバルブの開閉状態を含む診断実行条件が成立して、上流側パージラインにおけるパージフローの診断が開始された後、当該診断実行条件が成立している時間を累積して計時する第１計時手段と、第１計時手段により計時された累積時間が所定時間となるまでに、圧力検出手段により検出された上流側パージライン内の圧力が診断開始時よりも所定圧以上低下した場合に正常と判定し、上流側パージライン内の圧力が診断開始時よりも所定圧以上低下しなかった場合に異常と判定する判定手段とを備えることを特徴とする。

本発明に係る蒸発燃料処理システムの診断装置によれば、過給機による過給時に上流側パージバルブが開弁され、非過給時に上流側パージバルブが閉弁される。一方、エンジンの吸入空気量及び上流側パージバルブの開閉状態を含む診断実行条件が成立して、上流側パージラインにおけるパージフローの診断が開始された後、当該診断実行条件が成立している時間が累積されて計時される。そして、計時された累積時間が所定時間となるまでに、上流側パージライン内の圧力が診断開始時よりも所定圧以上低下した場合に正常と判定され、上流側パージライン内の圧力が診断開始時よりも所定圧以上低下しなかった場合に異常と判定される。すなわち、診断実行条件が成立している時間が累積されて計時されるため、過給機による過給が中断され、一時的に診断実行条件が不成立になったとしても（すなわち一時的に診断が中断されたとしても）、再度、診断実行条件が成立すれば、診断を続行することができる。その結果、キャニスタとエンジンの吸気系とを、過給機の上流側において連通する上流側パージラインのパージフロー診断の頻度を増すことが可能となる。

本発明に係る蒸発燃料処理システムの診断装置は、診断が開始された後、診断実行条件が継続して成立していない時間を計時する第２計時手段をさらに備え、判定手段が、第２計時手段により計時された継続時間が所定時間以上となった場合に、診断を終了することが好ましい。

この場合、診断が開始された後、診断実行条件が成立していない時間が計時され、計時された継続時間が所定時間以上となった場合（すなわち、所定時間以上継続して診断が中断された場合）に、診断が終了される。そのため、診断中断時間が長くなった場合に診断を終了（キャンセル）することができ、通常の制御とは異なる状態（診断状態）が長時間続くことを防止することが可能となる。

本発明に係る蒸発燃料処理システムの診断装置は、診断が開始された後、診断実行条件が成立していない時間を累積して計時する第３計時手段をさらに備え、判定手段が、第３計時手段により計時された累積時間が所定時間以上となった場合に、診断を終了することが好ましい。

この場合、診断が開始された後、診断実行条件が成立していない時間が累積して計時され、計時された累積時間が所定時間以上となった場合（すなわち、トータルとして所定時間以上診断が中断された場合）に、診断が終了される。そのため、例えば、短時間の診断中断が頻繁に生じた場合に診断を終了（キャンセル）することができ、誤診断を防止することが可能となる。

本発明に係る蒸発燃料処理システムの診断装置は、キャニスタとエンジンの吸気系とを、過給機の下流側において連通する下流側パージラインと、下流側パージラインに介装され、下流側パージラインを開閉する下流側パージバルブとを備え、診断中は、バルブ制御手段が下流側パージバルブを閉弁することが好ましい。

この場合、上流側パージラインのパージフロー診断中は、キャニスタとエンジンの吸気系とを、過給機の下流側において連通する下流側パージラインに介装された下流側パージバルブが閉弁される。すなわち、診断中は、過給が途切れたとしても、下流側パージバルブは閉弁状態に維持される（開弁が禁止される）。そのため、診断中に、下流側パージラインから蒸発燃料が吸引（パージ）されることを防止でき、誤診断を防止することが可能となる。

本発明に係る蒸発燃料処理システムの診断装置では、燃料タンクに貯留されている燃料量が所定量以上の場合、及び／又は、外気温度が所定温度未満の場合に、判定手段が、診断結果を確定することが好ましい。

この場合、燃料タンクに貯留されている燃料量が所定量以上の場合、及び／又は、外気温度が所定温度未満の場合に、上記診断結果が確定される。すなわち、燃料タンク内の空間が少ない場合には、上流側パージラインの圧力が下がり易くなるため、誤診断（誤判定）の可能性が低くなる。同様に、外気温度が比較的低く、蒸発燃料（エバポ）の発生が少ない場合には、上流側パージラインの圧力が下がり易くなるため、誤診断（誤判定）の可能性が低くなる。よって、誤診断をより確実に防止することが可能となる。

本発明に係る蒸発燃料処理システムの診断装置では、診断中に、キャニスタと大気との連通を遮断する遮断手段をさらに備えることが好ましい。

この場合、診断中に、キャニスタと大気との連通が遮断される。そのため、キャニスタから上流側パージラインへの大気の導入が遮断され、上流側パージラインの圧力低下が促進されることにより、誤診断を防止することが可能となる。

本発明に係る蒸発燃料処理システムの診断装置は、手動操作を受けて変速段を切り替え、エンジンのトルクを変換して出力するマニュアルトランスミッションを備えた車両に搭載されていることが好ましい。

この場合、上記蒸発燃料処理システムの診断装置が、マニュアルトランスミッション（手動変速機）を備えた車両に搭載される。そのため、シフトチェンジによる過給の中断（診断の中断）が生じたとしても、再度、診断実行条件が成立すれば、診断を続行することができる。よって、パージフロー診断の頻度をより効果的に増すことが可能となる。

本発明によれば、過給機を備えたエンジンにおいて、キャニスタとエンジンの吸気系とを、過給機の上流側において連通する上流側パージラインのパージフロー診断の頻度を増すことが可能となる。

実施形態に係る蒸発燃料処理システムの診断装置、及び該蒸発燃料処理システムの診断装置が適用されたエンジンの構成を示す図である。 実施形態に係る蒸発燃料処理システムの診断装置によるパージフロー診断処理の処理手順を示すフローチャート（その１）である。 実施形態に係る蒸発燃料処理システムの診断装置によるパージフロー診断処理の処理手順を示すフローチャート（その２）である。 パージフロー診断処理実行時における、診断実行フラグ、切替バルブ状態、ポンプ状態、上流側パージバルブ開閉フラグ、下流側パージバルブデューティ、吸入空気量、上流側パージライン内圧、第１，第２，第３計時部の計時時間等の変化の一例を示すタイミングチャートである。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図中、同一又は相当部分には同一符号を用いることとする。また、各図において、同一要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。

まず、図１を用いて、実施形態に係る蒸発燃料処理システムの診断装置１構成について説明する。図１は、蒸発燃料処理システムの診断装置１、及び該蒸発燃料処理システムの診断装置１が適用されたエンジン１０の構成を示す図である。

エンジン１０は、ターボチャージャ４０等の過給機を備えた、例えば水平対向型の４気筒ガソリンエンジンである。エンジン１０の出力軸（クランク軸）１０ａには、例えば、乾式クラッチを介して、マニュアルトランスミッション（図示省略）が接続されている。マニュアルトランスミッション（手動変速機）は、運転者の手動操作を受けて変速段を切り替え、エンジン１０からのトルク（駆動力）を変換して出力する

エンジン１０の吸気管（吸気通路）１５には、上流側からエアクリーナ１６、エアフローメータ１４、ターボチャージャ４０、インタークーラー４６、電子制御式スロットルバルブ（以下、単に「スロットルバルブ」ともいう）１３などが配置されている。

ターボチャージャ４０は、吸気管１５と排気管（排気通路）１８との間に配され、過給を行う過給機である。ターボチャージャ４０は、排気管１８に設けられたタービン４２と、吸気管１５に設けられ、タービン４２と回転軸４３で連結されたコンプレッサ４１とを有しており、排気のエネルギーでタービン４２を駆動することにより、同軸のコンプレッサ４１で空気を圧縮する。

インタークーラー４６は、ターボチャージャ４０（コンプレッサ４１）で圧縮されて高温になった吸気を熱交換によって冷却するものである。インタークーラー４６の下流側には、吸入空気量を調節するスロットルバルブ１３が配されている。

エンジン１０では、エアクリーナ１６から吸入され、必要に応じてターボチャージャ４０で過給された空気が、スロットルバルブ１３により絞られ、インテークマニホールド１１を通り、エンジン１０に形成された各気筒に吸入される。ここで、エアクリーナ１６から吸入された空気の量（エンジン１０に吸入される空気量）は、エアクリーナ１６とスロットルバルブ１３との間に配置されたエアフローメータ１４により検出される。また、インテークマニホールド１１を構成するコレクター部（サージタンク）の内部には、インテークマニホールド１１内の圧力（吸気マニホールド圧力）を検出するバキュームセンサ３０が配設されている。さらに、スロットルバルブ１３には、該スロットルバルブ１３の開度を検出するスロットル開度センサ３１が配設されている。

シリンダヘッドには、気筒毎に吸気ポートと排気ポートとが形成されている。各吸気ポート、排気ポートそれぞれには、該吸気ポート、排気ポートを開閉する吸気バルブ、排気バルブが設けられている。吸気バルブを駆動する吸気カム軸と吸気カムプーリとの間には、吸気カムプーリと吸気カム軸とを相対回動してクランク軸１０ａに対する吸気カム軸の回転位相（変位角）を連続的に変更して、吸気バルブのバルブタイミング（開閉タイミング）を進遅角する可変バルブタイミング機構２６が配設されている。この可変バルブタイミング機構２６により吸気バルブの開閉タイミングがエンジン運転状態に応じて可変設定される。

同様に、排気カム軸と排気カムプーリとの間には、排気カムプーリと排気カム軸とを相対回動してクランク軸１０ａに対する排気カム軸の回転位相（変位角）を連続的に変更して、排気バルブのバルブタイミング（開閉タイミング）を進遅角する可変バルブタイミング機構２７が配設されている。この可変バルブタイミング機構２７により排気バルブの開閉タイミングがエンジン運転状態に応じて可変設定される。

エンジン１０の各気筒には、シリンダ内に燃料を噴射するインジェクタ１２が取り付けられている。インジェクタ１２は、高圧燃料ポンプ６０により加圧された燃料を各気筒の燃焼室内へ直接噴射する。

インジェクタ１２は、デリバリーパイプ６１に接続されている。デリバリーパイプ６１は、高圧燃料ポンプ６０から燃料配管６２を通じて圧送されてきた燃料を各インジェクタ１２に分配するものである。高圧燃料ポンプ６０は、燃料タンク８０からフィードポンプ（低圧燃料ポンプ）６４により吸い上げられた燃料を、運転状態に応じて高圧（例えば、８〜１３ＭＰａ）に昇圧してデリバリーパイプ６１へ供給する。なお、本実施形態では、高圧燃料ポンプ６０として、エンジン１０のカム軸によって駆動される形式のものを用いた。

各気筒のシリンダヘッドには、混合気に点火する点火プラグ１７、及び該点火プラグ１７に高電圧を印加するイグナイタ内蔵型コイル２１が取り付けられている。エンジン１０の各気筒では、吸入された空気とインジェクタ１２によって噴射された燃料との混合気が点火プラグ１７により点火されて燃焼する。燃焼後の排気ガスは排気管１８を通して排出される。

排気管（排気通路）１８の集合部下流側には、ターボチャージャ４０を構成するタービン４２が設けられている。ターボチャージャ４０には、タービン４２の入口側から出口側に排気ガスをバイパスさせるウェストゲート４４、及び、ウェストゲート４４を開閉するウェストゲートバルブ４４ａが設けられている。ウェストゲートバルブ４４ａは、エンジン制御装置（以下「ＥＣＵ」という）５０によって開度が制御されることにより、過給圧を調節する。

タービン４２の下流側には、排気ガス中の酸素濃度に応じた信号を出力する空燃比センサ１９Ａが取り付けられている。空燃比センサ１９Ａとしては、排気空燃比をリニアに検出することのできるリニア空燃比センサ（ＬＡＦセンサ）が用いられる。なお、空燃比センサ１９Ａとして、排気空燃比をオン−オフ的に検出するＯ_２センサを用いてもよい。

また、空燃比センサ１９Ａの下流にはフロント排気浄化触媒（ＣＡＴ）２０１が配設されている。排気浄化触媒２０は三元触媒であり、排気ガス中の炭化水素（ＨＣ）及び一酸化炭素（ＣＯ）の酸化と、窒素酸化物（ＮＯｘ）の還元を同時に行い、排気ガス中の有害ガス成分を無害な二酸化炭素（ＣＯ_２）、水蒸気（Ｈ_２Ｏ）及び窒素（Ｎ_２）に清浄化するものである。フロント排気浄化触媒２０１の下流には、排気空燃比をオン−オフ的に検出するリヤ（ＣＡＴ後）Ｏ_２センサ１９Ｂ、及び、リヤ排気浄化触媒（ＣＡＴ）２０２が設けられている。

燃料タンク８０は、エンジン１０（インジェクタ１２）に供給される燃料を貯留する。ここで、エンジン１０には、燃料タンク１１０で発生する蒸発燃料を燃焼室１８に供給するための蒸発燃料処理システム３、及び、蒸発燃料処理システムの診断装置１が備え付けられている。蒸発燃料処理装置３、及び、蒸発燃料処理システムの診断装置１は、主として、燃料タンク８０、キャニスタ７０、ベーパライン７２、下流側パージライン７３１、上流側パージライン７３２、下流側パージバルブ７４１、上流側パージバルブ７４２、ＥＬＣＭ（Ｅｖａｐｏｒａｔｉｖｅ Ｌｅａｋ Ｃｈｅｃｋ Ｍｏｄｕｌｅ）７７、ＥＣＵ５０を有して構成される。

燃料タンク８０の上部空間は、ベーパライン（配管）７２を介して、燃料タンク８０で生じる蒸発燃料を吸着可能なキャニスタ７０と連通されている。キャニスタ７０は、内部に活性炭等の吸着剤を有しており、燃料タンク８０内の蒸発燃料を一時的に吸着する。

キャニスタ７０は、下流側（低圧）パージライン（配管）７３１を介して、ターボチャージャ４０の下流側（例えばインテークマニホールド１１）に連通されている。すなわち、下流側パージライン７３１は、ターボチャージャ４０の下流側（例えばインテークマニホールド１１）において、キャニスタ７０とエンジン１０の吸気系とを連通する。また、キャニスタ７０は、上流側（高圧）パージライン（配管）７３２を介して、ターボチャージャ４０の上流側（例えばターボ前ダクト）に連通されている。すなわち、上流側パージライン７３２は、ターボチャージャ４０の上流側（例えばターボ前ダクト）において、キャニスタ７０とエンジン１０の吸気系とを連通する。なお、本実施形態では、上流側パージライン７３２と下流側パージライン７３１との一部を共用する構成としたが、上流側パージライン７３２と下流側パージライン７３１とを、それぞれ独立して設ける構成としてもよい。以下、下流側パージライン７３１、及び、上流側パージライン７３２を総称して（まとめて）パージライン７３ということもある。

下流側パージライン７３１には、該下流側パージライン７３１を開閉する下流側（低圧）パージバルブ７４１が介装されている。下流側パージバルブ７４１は、ＥＣＵ５０によって開度が調節される可変流量電磁弁である。下流側パージバルブ７４１は、例えば、非過給時（すなわち、インテークマニホールド１１の圧力が負圧のとき）に開弁され、過給時に閉弁される。

また、上流側パージライン７３２には、該上流側パージライン７３２を開閉する上流側（高圧）パージバルブ７４２が介装されている。上流側パージバルブ７４２は、ＥＣＵ５０によって開度が調節される可変流量電磁弁である。上流側パージバルブ７４２は、例えば、過給時（すなわち、インテークマニホールド１１の圧力が正圧又は正圧に近いとき）に開弁され、非過給時に閉弁される。

さらに、キャニスタ７０には、ＥＬＣＭ７７が接続されている。ＥＬＣＭ７７は、主として、切替バルブ７７１、ポンプ７７２、及び、圧力センサ７７３を有して構成されており、蒸発燃料処理システム３からの蒸発燃料のリークを自動的に検出する。本実施形態では、このＥＬＣＭ７７をパージフローの診断に利用（応用）する。

切替バルブ７７１は、パージフローの診断中に閉弁され、キャニスタ７０（パージライン７３）と大気との連通を遮断する。すなわち、切替バルブ７７１は、特許請求の範囲に記載の遮断手段として機能する。ポンプ７７２には、例えば、ベーンポンプが用いられる。なお、診断開始時にポンプ７７２を一時的に駆動して密閉度（シール性）を上げることが好ましい。圧力センサ７７３は、上流側パージライン７３２内、及び、下流側パージライン７３１内の圧力を検出する。すなわち、圧力センサ７７３は、特許請求の範囲に記載の圧力検出手段として機能する。なお、切替バルブ７７１及びポンプ７７２の駆動制御はＥＣＵ５０によって行われる。また、圧力センサ７７３は、ＥＣＵ５０に接続されており、圧力に応じた電気信号（例えば電圧）がＥＣＵ５０によって読み込まれる。

上述したように、切替バルブ７７１、下流側パージバルブ７４１、及び、上流側パージバルブ７４２それぞれの開閉はＥＣＵ５０によって制御される。上流側パージライン７３２の診断時には、切替バルブ７７１が閉弁され、下流側パージバルブ７４１が閉弁されるとともに、上流側パージバルブ７４２が開弁される。そして、上流側パージライン７３２の圧力に基づいてパージフローの診断が行われる。ここで、蒸発燃料処理システム３が正常であれば、過給時に上流側パージバルブ７４２を開くことにより、ターボ前ダクトに発生した負圧によって、キャニスタ７０内に吸着された蒸発燃料が吸い出されるパージフローが生じる。その際に、ＥＬＣＭ７７の切替バルブ７７１を閉じることにより、蒸発燃料処理システム３の大気側が遮断されるため、上流側パージバルブ７４２からエンジン１０へのパージフローが発生していれば、上流側パージライン７３２の圧力低下が発生する。そのため、所定時間経過しても所定圧以上の圧力低下が診られない場合、異常と判定することができる。

一方、下流側パージライン７３１の診断時には、切替バルブ７７１が閉弁され、下流側パージバルブ７４１が開弁されるとともに、上流側パージバルブ７４２が閉弁される。そして、下流側パージライン７３１の圧力に基づいてパージフローの診断が行われる。

なお、非過給時におけるエバポパージ時には、切替バルブ７７１が開弁され、下流側パージバルブ７４１が開弁されるとともに、上流側パージバルブ７４２が閉弁される。そして、下流側パージライン７３１を介して蒸発燃料（エバポ）がパージされる。より詳細には、下流側パージバルブ７４１が開弁されてインテークマニホールド１１における負圧がキャニスタ７０に作用すると、キャニスタ７０内にＥＬＣＭ７７を介して空気が導入され、キャニスタ７０内の活性炭等に吸着されている蒸発燃料が脱離される。脱離された蒸発燃料は、ＥＬＣＭ７７を介して導入された空気と共に下流側パージライン７３１を通じてエンジン１０のインテークマニホールド１１に吸入される。そして、インテークマニホールド１１に吸入された蒸発燃料は、エンジン１０のシリンダ内で燃焼されて処理される。

一方、過給時におけるエバポパージ時には、切替バルブ７７１が開弁され、下流側パージバルブ７４１が閉弁されるとともに、上流側パージバルブ７４２が開弁される。そして、上流側パージライン７３２を介して蒸発燃料（エバポ）がパージされる。より詳細には、上流側パージバルブ７４２が開弁されてターボ前ダクトにおける負圧がキャニスタ７０に作用すると、キャニスタ７０内にＥＬＣＭ７７を介して空気が導入され、キャニスタ７０内の活性炭等に吸着されている蒸発燃料が脱離される。脱離された蒸発燃料は、ＥＬＣＭ７７を介して導入された空気と共に上流側パージライン７３２を通じてエンジン１０のターボ前ダクトに吸入される。そして、ターボ前ダクトに吸入された蒸発燃料は、エンジン１０のシリンダ内で燃焼されて処理される。

上述したエアフローメータ１４、ＬＡＦセンサ１９Ａ、Ｏ_２センサ１９Ｂ、バキュームセンサ３０、スロットル開度センサ３１に加え、エンジン１０のカムシャフト近傍には、エンジン１０の気筒判別を行うためのカム角センサが取り付けられている。また、エンジン１０のクランクシャフト１０ａ近傍には、クランクシャフト１０ａの回転位置を検出するクランク角センサ３３が取り付けられている。ここで、クランクシャフト１０ａの端部には、例えば、２歯欠歯した３４歯の突起が１０°間隔で形成されたタイミングロータ３３ａが取り付けられており、クランク角センサ３３は、タイミングロータ３３ａの突起の有無を検出することにより、クランクシャフト１０ａの回転位置を検出する。カム角センサ及びクランク角センサ３３としては、例えば電磁ピックアップ式のものなどが用いられる。

これらのセンサは、ＥＣＵ５０に接続されている。さらに、ＥＣＵ５０には、エンジン１０の冷却水の温度を検出する水温センサ３４、潤滑油の温度を検出する油温センサ３５、アクセルペダルの踏み込み量すなわちアクセルペダルの開度（操作量）を検出するアクセル開度センサ３６、及び、外気温度を検出する外気温センサ３７等の各種センサも接続されている。

一方、ＥＣＵ５０には、例えばＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）１００を介して、コンビネーションメータ（図示省略）を総合的に制御するメータ・コントロールユニット（以下「ＭＣＵ」という）５６等と相互に通信可能に接続されている。ＭＣＵ５６には、燃料タンク８０の燃料量（燃料残量）を検出するフロート式燃料量センサ８１が接続されており、ＭＣＵ５６は、検出された燃料量データ（燃料残量データ）をＣＡＮ１００を介してＥＣＵ５０に送信する。ＥＣＵ５０は、ＣＡＮ１００を介して、燃料量データ（燃料残量データ）を受信する。

ＥＣＵ５０は、演算を行うマイクロプロセッサ、該マイクロプロセッサに各処理を実行させるためのプログラム等を記憶するＥＥＰＲＯＭ、演算結果などの各種データを記憶するＲＡＭ、バッテリによってその記憶内容が保持されるバックアップＲＡＭ、及び入出力Ｉ／Ｆ等を有して構成されている。また、ＥＣＵ５０は、インジェクタ１２を駆動するインジェクタドライバ、点火信号を出力する出力回路、及び、電子制御式スロットルバルブ１３（電動モータ）を駆動するモータドライバ等を備えている。さらに、ＥＣＵ５０は、切替バルブ７７１、下流側パージバルブ７４１、上流側パージバルブ７４２、及び、ウェストゲートバルブ４４を駆動するドライバ等も備えている。

ＥＣＵ５０では、カム角センサの出力から気筒が判別され、クランク角センサ３３の出力からエンジン回転数が求められる。また、ＥＣＵ５０では、上述した各種センサから入力される検出信号に基づいて、吸入空気量、吸気管負圧、アクセルペダル開度、混合気の空燃比、外気温度、及び、エンジン１０の水温や油温等の各種情報が取得される。そして、ＥＣＵ５０は、取得したこれらの各種情報に基づいて、燃料噴射量や点火時期、スロットルバルブ１３やウェストゲートバルブ４４、及び、下流側パージバルブ７４１、上流側パージバルブ７４２、切替バルブ７７１等の各種デバイスを制御することによりエンジン１０を総合的に制御する。

特に、ＥＣＵ５０は、上流側パージライン７３２のパージフロー診断の頻度を増す機能を有している。そのため、ＥＣＵ５０は、第１計時部５０１、第２計時部５０２、第３計時部５０３、バルブ制御部５０４、及び、判定部５０５を機能的に備えている。ＥＣＵ５０では、ＥＥＰＲＯＭなどに記憶されているプログラムがマイクロプロセッサによって実行されることにより、第１計時部５０１、第２計時部５０２、第３計時部５０３、バルブ制御部５０４、及び、判定部５０５それぞれの機能が実現される。

第１計時部５０１は、カウンタ又はタイマを有し、エンジン１０の吸入空気量及び上流側パージバルブ７４２の開閉状態を含む診断実行条件が成立して、上流側パージライン７３２におけるパージフローの診断が開始された後、当該診断実行条件が成立している時間を累積して計時する。すなわち、第１計時部５０１は、特許請求の範囲に記載の第１計時手段として機能する。なお、第１計時部５０１により計時された上記累積時間は、判定部５０５に出力される。

第２計時部５０２は、カウンタ又はタイマを有し、パージフロー診断が開始された後、診断実行条件が継続して成立していない時間（上流側パージバルブ７４２が継続して閉弁されている継続時間）を計時する。すなわち、第２計時部５０２は、特許請求の範囲に記載の第２計時手段として機能する。なお、第２計時部５０２により計時された上記継続時間は、判定部５０５に出力される。

第３計時部５０３は、カウンタ又はタイマを有し、パージフロー診断が開始された後、診断実行条件が成立していない時間（上流側パージバルブ７４２が閉弁されている時間）を累積して計時する。すなわち、第３計時部５０３は、特許請求の範囲に記載の第３計時手段として機能する。なお、第３計時部５０３により計時された上記累積時間は、判定部５０５に出力される。

バルブ制御部５０４は、ターボチャージャ４０による過給時に上流側パージバルブ７４２を開弁し、非過給時に上流側パージバルブ７４２を閉弁する。すなわち、バルブ制御部５０４は、特許請求の範囲に記載のバルブ制御手段として機能する。また、バルブ制御部５０４は、上流側パージライン７３２のパージフロー診断中は、下流側パージバルブ７４１によるパージフローが生じることにより誤って正常判定してしまうことを防止するため、下流側パージバルブ７４１を閉弁固定する。

判定部５０５は、第１計時部５０１により計時された累積時間が所定時間（例えば６秒）以上となるまでに、圧力センサ７７３により検出された上流側パージライン７３２内の圧力が診断開始時よりも所定圧以上低下した場合に正常と判定する。一方、判定部５０５は、上流側パージライン７３２内の圧力が診断開始時よりも所定圧以上低下しなかった場合に異常と判定する。すなわち、判定部５０５は、特許請求の範囲に記載の判定手段として機能する。ここで、圧力低下は上流側パージバルブ７４２から吸い出されるパージ流量と相関を有し、パージ流量はターボ前ダクトに発生している負圧に依存する。ターボ前ダクトに発生する負圧は、吸入空気量が増大して、ターボチャージャ４０の仕事量が増えるほど大きくなる。よって、吸入空気量が所定量以上であり、かつ、上流側パージバルブ７４２が開いている状態が所定時間以上経過したとき（すなわち診断実行条件の成立している状態が一定時間以上のとき）に正常か否かを判定することで、精度よく正常・異常を切り分けることができる。

ただし、判定部５０５は、第２計時部５０２により計時された継続時間が所定時間以上となった場合（すなわち、所定時間以上継続して診断が中断された場合）に、パージフロー診断を終了（キャンセル）する。ここで、下流側パージバルブ７４１の閉状態は、パージ流量の低下につながるおそれがあるため、必要最小限にとどめることが望ましい。よって、診断実行条件が所定時間以上不成立となった場合には、診断をキャンセルして、下流側パージバルブ７４１の開制御を許可することで、パージ流量への影響を抑えることが好ましい。

また、判定部５０５は、第３計時部５０３により計時された累積時間が所定時間以上となった場合（すなわち、トータルとして所定時間以上診断が中断された場合）に、パージフロー診断を終了（キャンセル）する。ここで、第２計時部５０２によってキャンセルされない程度の時間間隔で過給と非過給とが繰り返される様な運転状態が続いた場合、第１計時部５０１による計時時間が所定時間となるまでに、比較的長い時間を要することとなる。一方、診断に長時間を要した場合、ＥＬＣＭ７７側からの圧力リークの影響を無視できなくなるため、診断を精度よく行うことができなくなるおそれがある。よって、第３計時部５０３による累積時間が所定時間に到達した場合には診断をキャンセルすることが好ましい。

なお、誤診断を防止する観点から、判定部５０５は、燃料タンク８０に貯留されている燃料量が所定量以上の場合、及び（又は）、外気温度が所定温度未満の場合に、上記診断結果を確定することが好ましい。ここで、上流側パージライン７３２の圧力低下は、エンジン１０側（ターボ前ダクト）の負圧と、蒸発燃料処理システム３の空間の容積とに影響される。すなわち、密閉された空間の容積が小さければ比較的短時間で圧力が低下する。一方、空間の容積が大きければ圧力の低下が緩慢になる。ここで、空間の容積は燃料タンク８０内の残燃料量によって大きく変化する。また、外気温度が高いときは蒸発燃料（エバポ）が大量に発生するため、精度よく診断することが困難となる。よって、上述したように、燃料タンク８０に貯留されている燃料量が所定量以上の場合、及び（又は）、外気温度が所定温度未満の場合に、診断結果を確定することが好ましい。

次に、図２乃至図４を併せて参照しつつ、蒸発燃料処理システムの診断装置１の動作について説明する。ここで、図２，３は、蒸発燃料処理システムの診断装置１によるパージフロー診断処理の処理手順を示すフローチャートである。本処理は、ＥＣＵ５０において、所定のタイミングで繰り返して実行される。また、図４は、パージフロー診断処理実行時における、診断実行フラグ、切替バルブ状態、ポンプ状態、上流側パージバルブ開閉フラグ、下流側パージバルブデューティ、吸入空気量、上流側パージライン内圧、第１，第２，第３計時部の計時時間等の変化の一例を示すタイミングチャートである。なお、図４の横軸は時刻であり、縦軸は、上段から順に、診断実行フラグ（実行中／停止中）、切替バルブ７７１駆動状態（オン／オフ）、ポンプ７７２駆動状態（オン／オフ）、上流側パージバルブ７４２開閉フラグ、下流側パージバルブ７４１デューティ（％）、吸入空気量（ｍｇ）、上流側パージライン内圧（ｋＰａ）、第１，第２，第３計時部５０１〜５０３の計時時間（カウンタ値）である。

まず、ステップＳ１００では、ターボチャージャ４０による過給時であるか否かについての判断が行われる。ここで、過給時である場合には、ステップＳ１０２に処理が移行する。一方、過給時でないとき（すなわち非過給時のとき）には、ステップＳ１３０に処理が移行する。

ステップＳ１０２では、下流側パージバルブ７４１が閉弁されるとともに、上流側パージバルブ７４２が開弁される（図４の時刻ｔ１参照）。次に、ステップＳ１０４では、パージフローの診断実行条件が成立しているか否かの判断が行われる。より詳細には、例えば、バッテリ電圧≧閾値、大気圧≧閾値、積算パージ流量≧閾値、パージしていない時間が所定時間経過、外気温度が所定の範囲内、吸入空気量が所定値以上、第２パージバルブＯＮ、燃料レベル≧閾値、等の条件が満足されている場合に診断実行条件が成立していると判断される（図４の時刻ｔ２参照）。ここで、パージフローの診断実行条件が成立している場合には、ステップＳ１０６に処理が移行する。一方、パージフローの診断実行条件が成立していないときには、ステップＳ１３０に処理が移行する。

ステップＳ１０６では、診断が開始される際に、ＥＬＣＭ７７の切替バルブ７７１が一時的に開弁されるとともに、ポンプ７７２が一時的に駆動される（図４の時刻ｔ３〜ｔ４参照）。その後、切替バルブ７７１が閉弁される（図４の時刻ｔ４〜参照）。一方、ステップＳ１０８では、第１計時部５０１のカウンタ値がカウントアップ（計時処理が実行）される（図４の時刻ｔ２〜参照）。また、ステップＳ１１０では、第２計時部５０２のカウンタ値がリセットされる（図４の時刻ｔ２〜ｔ５，ｔ６〜ｔ７，ｔ８〜ｔ９参照）。

続いて、ステップＳ１１２では、上流側パージライン７３２内の圧力が、診断開始時よりも所定圧以上低下したか否かについての判断が行われる。ここで、圧力が所定圧以上低下した場合（図４の時刻ｔ９参照）には、ステップＳ１１４に処理が移行する。一方、圧力が所定圧以上低下していないとき（図４の時刻ｔ２〜ｔ９参照）には、ステップＳ１２０に処理が移行する。

ステップＳ１１４では、燃料タンク８０に貯留されている燃料の量（燃料残量）が所定量以上であり、かつ、外気温度が所定温度未満であるか否かについての判断が行われる（図４の時刻ｔ９参照）。ここで、双方の条件が満足されている場合には、ステップＳ１１６に処理が移行する。一方、双方の条件又はいずれか一方の条件が満足されていないときには、ステップＳ１１６の処理が行われることなく、ステップＳ１１８に処理が移行する。

ステップＳ１１６では、上流側パージライン７３２のパージフローが正常であると確定される。そして、ステップＳ１１８において、第１計時部５０１、第２計時部５０２、第３計時部５０３それぞれのカウンタ値がリセットされ、パージフロー診断が終了する（図４の時刻ｔ９参照）。その後、本処理から抜ける。

一方、ステップＳ１２０では、第１計時部５０１により計時された累積時間（カウンタ値）が所定時間以上であるか否か（すなわち、診断開始後、診断実行条件の成立している累積時間が所定時間以上となったか否か）についての判断が行われる。ここで、累積時間が所定時間以上である場合には、ステップＳ１２２に処理が移行する。一方、累積時間が所定時間未満であるとき（図４の時刻ｔ２〜ｔ９参照）には、本処理から一旦抜ける。

ステップＳ１２２では、上流側パージライン７３２のパージフローが異常であると判定される。そして、ステップＳ１２４において、第１計時部５０１、第２計時部５０２、第３計時部５０３それぞれのカウンタ値がリセットされ、パージフロー診断が終了する。その後、本処理から抜ける。

一方、非過給時に、ステップＳ１３０では、パージフローの診断中であるか否かについての判断が行われる。ここで、診断中である場合（図４の時刻ｔ２〜ｔ９参照）には、ステップＳ１３２に処理が移行する。一方、診断中でないとき（図４の時刻ｔ９〜参照）には、ステップＳ１５０に処理が移行する。

ステップＳ１３２では、第２計時部５０２のカウンタ値がカウントアップ（計時処理が実行）される（図４の時刻ｔ５〜ｔ６，ｔ７〜ｔ８参照）。同様に、ステップＳ１３４では、第３計時部５０３のカウンタ値がカウントアップ（計時処理が実行）される（図４の時刻ｔ５〜ｔ６，ｔ７〜ｔ８参照）。続いて、ステップＳ１３６では、第２計時部５０２により計時された継続時間（例えばカウンタ値）が所定時間以上であるか否か（すなわち、所定時間以上継続して診断が中断されたか否か）についての判断が行われる（図４の時刻ｔ５〜ｔ６，ｔ７〜ｔ８参照）。ここで、継続時間が所定時間以上である場合には、ステップＳ１３８に処理が移行する。一方、継続時間が所定時間未満であるとき（図４の時刻ｔ２〜ｔ９参照）には、ステップＳ１４０に処理が移行する。

ステップＳ１３８では、第１計時部５０１、第２計時部５０２、第３計時部５０３それぞれのカウンタ値がリセットされ、パージフロー診断が終了する。その後、本処理から抜ける。

一方、ステップＳ１４０では、第３計時部５０３により計時された累積時間（例えばカウンタ値）が所定時間以上であるか否か（すなわち、トータルとして所定時間以上診断が中断されたか否か）についての判断が行われる（図４の時刻ｔ５〜ｔ６，ｔ７〜ｔ８参照）。ここで、累積時間が所定時間以上である場合には、ステップＳ１４２に処理が移行する。一方、累積時間が所定時間未満であるとき（図４の時刻ｔ２〜ｔ９参照）には、本処理から一旦抜ける。

ステップＳ１４２では、第１計時部５０１、第２計時部５０２、第３計時部５０３それぞれのカウンタ値がリセットされ、パージフロー診断が終了する。その後、本処理から抜ける。

一方、診断中でないときに、ステップＳ１５０では、切替バルブ７７１が開弁され、下流側パージバルブ７４１が開弁されるとともに、上流側パージバルブ７４２が閉弁される。すなわち、通常のパージ処理が実行される（図４の時刻ｔ９〜参照）。そして、ステップＳ１５２において、第１計時部５０１、第２計時部５０２、第３計時部５０３それぞれのカウンタ値がリセットされた後、本処理から抜ける（図４の時刻ｔ９〜参照）。

以上、詳細に説明したように、本実施形態によれば、ターボチャージャ４０による過給時に上流側パージバルブ７４２が開弁され、非過給時に上流側パージバルブ７４２が閉弁される。一方、エンジン１０の吸入空気量及び上流側パージバルブ７４２の開閉状態を含む診断実行条件が成立して、上流側パージライン７３２におけるパージフローの診断が開始された後、当該診断実行条件が成立している時間が累積されて計時される。そして、計時された累積時間が所定時間となるまでに、上流側パージライン７３２内の圧力が診断開始時よりも所定圧以上低下した場合に正常と判定され、上流側パージライン７３２内の圧力が診断開始時よりも所定圧以上低下しなかった場合に異常と判定される。すなわち、診断実行条件が成立している時間が累積されて計時されるため、ターボチャージャ４０による過給が中断され、一時的に診断実行条件が不成立になったとしても（すなわち一時的に診断が中断されたとしても）、再度、診断実行条件が成立すれば、診断を続行することができる。よって、継続して過給されない運転パターンにおいても診断を行うことができる。その結果、キャニスタ７０とエンジン１０の吸気系とを、ターボチャージャ４０の上流側（例えばターボ前ダクト）において連通する上流側パージライン７３２のパージフロー診断の頻度を増すことが可能となる。

本実施形態によれば、パージフロー診断が開始された後、診断実行条件が成立していない時間が計時され、計時された継続時間が所定時間以上となった場合（すなわち、所定時間以上継続して診断が中断された場合）に、診断が終了される。そのため、診断中断時間が長くなった場合に診断を終了（キャンセル）することができ、通常の制御とは異なる状態（診断状態）が長時間続くことを防止することが可能となる。

本実施形態によれば、パージフロー診断が開始された後、診断実行条件が成立していない時間が累積して計時され、計時された累積時間が所定時間以上となった場合（すなわち、トータルとして所定時間以上して診断が中断された場合）に、診断が終了される。そのため、例えば、短時間の診断中断が頻繁に生じた場合に診断を終了（キャンセル）することができ、誤診断を防止することが可能となる。

本実施形態によれば、上流側パージライン７３２のパージフロー診断中は、下流側パージライン７３１に介装された下流側パージバルブ７４１が閉弁される。すなわち、診断中は、過給が途切れたとしても、下流側パージバルブ７４１は閉弁状態に維持される（開弁が禁止される）。そのため、診断中に、下流側パージライン７３１から蒸発燃料が吸引（パージ）されることを防止でき、誤診断を防止することが可能となる。

本実施形態によれば、燃料タンク８０に貯留されている燃料量が所定量以上の場合、及び（又は）、外気温度が所定温度未満の場合に、上記診断結果が確定される。すなわち、燃料タンク８０内の空間が少ない場合には、上流側パージライン７３２の圧力が下がり易くなるため、誤診断（誤判定）の可能性が低くなる。同様に、外気温度が比較的低く、蒸発燃料（エバポ）の発生が少ない場合には、上流側パージライン７３２の圧力が下がり易くなるため、誤診断（誤判定）の可能性が低くなる。よって、誤診断をより確実に防止することが可能となる。

本実施形態によれば、パージフロー診断中に、キャニスタ７０と大気との連通が遮断される。そのため、キャニスタ７０から上流側パージライン７３２への大気の導入が遮断され、上流側パージライン７３２の圧力低下が促進されることにより、誤診断を防止することが可能となる。

本実施形態によれば、上記蒸発燃料処理システムの診断装置１が、マニュアルトランスミッション（手動変速機）を備えた車両に搭載される。そのため、シフトチェンジによる過給の中断（診断の中断）が生じたとしても、再度、診断実行条件が成立すれば、診断を続行することができる。よって、パージフロー診断の頻度をより効果的に増すことが可能となる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、切替バルブ７７１や圧力センサ７７３として、ＥＬＣＭ７７を流用（兼用）したが、別途、独立して設けてもよい。また、上流側パージライン７３２のパージフローの診断実行条件は、上記実施形態に限られることなく、求められる要件等に応じて任意に設定することができる。

また、上記実施形態では、過給機としてターボチャージャを用いたが、過給機はターボチャージャに限られることなく、例えば、スーパーチャージャ等を用いてもよい。同様に、上記実施形態では、本発明をガソリンエンジン車に適応したが、本発明は、例えば、ＨＥＶ（ハイブリッド車）や、ＰＨＥＶ（プラグイン・ハイブリッド車）などにも適用することができる。

１ 蒸発燃料処理システムの診断装置
３ 蒸発燃焼処理システム
１０ エンジン
３７ 外気温センサ
４０ ターボチャージャ
４１ コンプレッサ
４２ タービン
５０ ＥＣＵ
５０１ 第１計時部
５０２ 第２計時部
５０３ 第３計時部
５０４ バルブ制御部
５０５ 判定部
５６ ＭＣＵ
７０ キャニスタ
７１ 大気ポート
７２ ベーパライン
７３１ 下流側パージライン
７３２ 上流側パージライン
７４１ 下流側パージバルブ
７４２ 上流側パージバルブ
７７ ＥＬＣＭ
７７１ 切替バルブ
７７２ ポンプ
７７３ 圧力センサ
８０ 燃料タンク
８１ フロート式燃料量センサ

Claims (7)

1. 過給機を備えたエンジンに供給される燃料を貯留する燃料タンクと、
   前記燃料タンクと連通され、前記燃料タンクで生じる蒸発燃料を吸着可能なキャニスタと、
   前記キャニスタと前記エンジンの吸気系とを、前記過給機の上流側において連通する上流側パージラインと、
   前記上流側パージラインに介装され、前記上流側パージラインを開閉する上流側パージバルブと、
   前記上流側パージライン内の圧力を検出する圧力検出手段と、
   前記過給機による過給時に前記上流側パージバルブを開弁し、非過給時に前記上流側パージバルブを閉弁するバルブ制御手段と、
   前記エンジンの吸入空気量及び前記上流側パージバルブの開閉状態を含む診断実行条件が成立して、前記上流側パージラインにおけるパージフローの診断が開始された後、当該診断実行条件が成立している時間を累積して計時する第１計時手段と、
   前記第１計時手段により計時された累積時間が所定時間となるまでに、前記圧力検出手段により検出された前記上流側パージライン内の圧力が診断開始時よりも所定圧以上低下した場合に正常と判定し、前記上流側パージライン内の圧力が診断開始時よりも所定圧以上低下しなかった場合に異常と判定する判定手段と、を備えることを特徴とする蒸発燃料処理システムの診断装置。
2. 前記診断が開始された後、前記診断実行条件が継続して成立していない時間を計時する第２計時手段をさらに備え、
   前記判定手段は、前記第２計時手段により計時された継続時間が所定時間以上となった場合に、前記診断を終了することを特徴とする請求項１に記載の蒸発燃料処理システムの診断装置。
3. 前記診断が開始された後、前記診断実行条件が成立していない時間を累積して計時する第３計時手段をさらに備え、
   前記判定手段は、前記第３計時手段により計時された累積時間が所定時間以上となった場合に、前記診断を終了することを特徴とする請求項１又は２に記載の蒸発燃料処理システムの診断装置。
4. 前記キャニスタと前記エンジンの吸気系とを、前記過給機の下流側において連通する下流側パージラインと、
   前記下流側パージラインに介装され、前記下流側パージラインを開閉する下流側パージバルブと、を備え、
   前記バルブ制御手段は、前記診断中は、前記下流側パージバルブを閉弁することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の蒸発燃料処理システムの診断装置。
5. 前記判定手段は、前記燃料タンクに貯留されている燃料量が所定量以上の場合、及び／又は、外気温度が所定温度未満の場合に、診断結果を確定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の蒸発燃料処理システムの診断装置。
6. 前記診断中に、前記キャニスタと大気との連通を遮断する遮断手段をさらに備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の蒸発燃料処理システムの診断装置。
7. 手動操作を受けて変速段を切り替え、前記エンジンのトルクを変換して出力するマニュアルトランスミッションを備えた車両に搭載されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の蒸発燃料処理システムの診断装置。

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