JP2020076373A - 内燃機関システム - Google Patents

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Abstract

【課題】パージ流量の低下とエバポエミッションの悪化を抑制しながら空燃比学習を行うことができる内燃機関システムを提供する。【解決手段】本開示の一態様は、内燃機関システム1において、制御部19は、A/Fフィードバック学習の実行中にパージ制御を実行し、A/Fフィードバック学習の実行後に、パージ濃度の検出を行い、A/Fフィードバック学習値からパージ濃度の寄与分の値をオフセットしたA/Fフィードバック学習補正値を算出し、A/Fフィードバック学習補正値の算出後、パージ制御を停止するまで、A/Fフィードバック学習補正値の更新を禁止して、空燃比ずれ量に基づきパージ濃度を検出する。【選択図】図1

Description

本開示は、燃料タンク内で発生した蒸発燃料を吸気通路を介して内燃機関に供給して処理する蒸発燃料処理装置を有する内燃機関システムに関する。
内燃機関システムにおいては、排気通路に設けられたA/Fセンサ(空燃比センサ)等で検出された空燃比と目標空燃比との空燃比ずれ量を修正するために、空燃比学習が行われる。
このような空燃比学習を行う内燃機関システムの一例として、特許文献1には、内燃機関の空燃比制御装置が開示されている。この特許文献1に開示された装置では、予め検出したパージガスの燃料状態(例えば、濃度)を用いて、パージ制御の実行中の空燃比学習値から学習補正値および学習ガード値(上下限値)を設定する。
特開2007−321681号公報
しかしながら、特許文献1に開示される装置においては、学習補正値が所定状態(学習ガード値近傍)である場合にはパージ制御を停止(禁止)するので、パージ流量(パージガスの流量)が低下して、エバポエミッションの悪化(大気中への蒸発燃料の排出量の増加)が生じるおそれがある。
そこで、本開示は上記した問題点を解決するためになされたものであり、パージ流量の低下とエバポエミッションの悪化を抑制しながら空燃比学習を行うことができる内燃機関システムを提供することを目的とする。
上記課題を解決するためになされた本開示の一形態は、内燃機関と、前記内燃機関へ供給する燃料を貯留する燃料タンクで発生する蒸発燃料を含むパージガスを前記内燃機関に供給して処理するためのパージ制御を実行する蒸発燃料処理装置と、前記内燃機関の空燃比を検出する空燃比検出部と、前記空燃比検出部で検出された前記空燃比と目標空燃比とのずれ量である空燃比ずれ量を修正するための空燃比学習を実行し、前記空燃比学習により算出される学習値に基づき前記内燃機関への前記燃料の供給量を制御する制御部と、を有する内燃機関システムにおいて、前記制御部は、前記空燃比学習の実行中に前記パージ制御を実行し、前記空燃比学習の実行後に、前記パージガスの濃度であるパージ濃度の検出を行い、前記学習値から前記パージ濃度の寄与分の値をオフセットした学習補正値を算出し、前記学習補正値の算出後、前記パージ制御を停止するまで、前記学習補正値の更新を禁止して、前記空燃比ずれ量に基づき前記パージ濃度を検出すること、を特徴とする。
この態様によれば、空燃比学習の実行中であってもパージ制御を実行する。そして、このとき、空燃比学習の実行中にパージ制御を実行することにより生じた空燃比ずれ量分の値を、空燃比学習により算出される学習値に吸収させておく。そして、空燃比学習の実行後、パージ濃度を検出し、検出されたパージ濃度に基づいて学習値を学習補正値に修正する。このようにして、空燃比学習の実行中であってもパージ制御を実行するので、パージ流量の低下とエバポエミッションの悪化を抑制しながら空燃比学習を行うことができる。そして、学習値を修正して算出される学習補正値に基づき、内燃機関への燃料の供給量を制御することにより、空燃比制御性が向上する。
また、学習補正値の算出後、パージ制御を実行して停止するまで、学習補正値の更新を禁止して、空燃比ずれ量に基づくパージ濃度の更新(検出)のみを行う。このようにして、学習補正値の算出後、学習補正値の更新を禁止するので、学習補正値の誤学習による空燃比制御性の悪化を防ぐことができる。また、学習補正値を算出した後、パージ制御を実行するので、パージ流量の低下を抑制できる。
上記の態様においては、前記蒸発燃料処理装置は、前記パージガスが流れるパージ通路と、前記パージ通路に設けられ前記パージガスの流量を制御するパージポンプを備え、前記制御部は、前記空燃比学習の実行後にて前記学習補正値を算出するために行う前記パージ濃度の検出を、前記パージ制御の停止中に前記パージポンプの回転数を所定値に設定した状態にて、前記パージ通路における圧力の検出値に基づき行うこと、が好ましい。
この態様によれば、パージ濃度の検出を、パージ制御の停止中にパージポンプの回転数をパージ濃度の検出に適した所定値に設定した状態にて行うことにより、パージ濃度の検出精度を向上させることができる。
本開示の内燃機関システムによれば、パージ流量の低下とエバポエミッションの悪化を抑制しながら空燃比学習を行うことができる。
本実施形態の内燃機関システムの概略構成図である。 本実施形態で行われる制御内容を示す制御フローチャートを示す図である。 本実施形態で行われる制御内容を示す制御タイムチャートの一例を示す図である。
以下、本開示の内燃機関システムの実施形態について説明する。
<内燃機関システムの概要について>
本実施形態の内燃機関システム1の概要について説明する。内燃機関システム1は、自動車等の車両に用いられる。
図1に示すように、内燃機関システム1において、エンジン11(内燃機関)には、エンジン11に空気(吸気、吸入空気)を供給するための吸気通路12が接続されている。吸気通路12には、吸気通路12を開閉してエンジン11に流入する空気量(吸入空気量)を制御するスロットル13(スロットルバルブ)が設けられている。吸気通路12におけるスロットル13の上流側(吸入空気の流れ方向の上流側)には、過給器14と、吸気通路12に流入する空気から異物を除去するエアクリーナ15が設けられている。これにより、吸気通路12では、空気がエアクリーナ15を通過してエンジン11に向けて吸入される。
エンジン11には、エンジン11から排出される排気が流れる排気通路16が接続されている。そして、排気通路16に、エンジン11の空燃比、詳しくは、エンジン11から排出される排気の空燃比を検出する空燃比センサ17(空燃比検出部)が設けられている。
また、内燃機関システム1は、蒸発燃料処理装置18を有する。蒸発燃料処理装置18は、エンジン11へ供給する燃料を貯留する燃料タンク21内で発生する蒸発燃料を含むパージガスを、吸気通路12を介してエンジン11に供給して処理するためのパージ制御を実行する装置である。
図1に示すように、蒸発燃料処理装置18は、キャニスタ22と、パージ通路23と、パージポンプ24と、パージ制御弁25と、大気通路26と、ベーパ通路27と、フィルタ28と、第1圧力センサ(P1)29と、第2圧力センサ(P2)30と、第3圧力センサ(P3)31などを有する。
キャニスタ22は、ベーパ通路27を介して燃料タンク21に接続されており、燃料タンク21からベーパ通路27を介して流入される蒸発燃料を貯留する。また、キャニスタ22は、パージ通路23と大気通路26とに連通している。
パージ通路23は、吸気通路12とキャニスタ22とに接続している。これにより、キャニスタ22から流出するパージガス(蒸発燃料を含む気体)は、パージ通路23を流れて、吸気通路12に供給される。パージ通路23は、図1に示す例では吸気通路12におけるスロットル13の下流側(吸入空気の流れ方向の下流側)の位置に接続されているが、これに限定されず、吸気通路12における過給器14の上流側の位置に接続されていてもよい。
パージポンプ24は、パージ通路23に設けられており、パージ通路23を流れるパージガスの流量を制御する。すなわち、パージポンプ24は、キャニスタ22内のパージガスをパージ通路23に送出し、パージ通路23に送出されたパージガスを吸気通路12に供給する。
パージ制御弁25は、パージ通路23において、パージポンプ24の下流側(パージ制御実行時のパージガスの流れ方向の下流側)の位置、すなわち、パージポンプ24と吸気通路12との間の位置に設けられている。パージ制御弁25は、パージ通路23を開閉する。パージ制御弁25の閉弁時(弁が閉まった状態のとき)には、パージ通路23のパージガスは、パージ制御弁25によって停止され、吸気通路12に向かって流れない。一方、パージ制御弁25の開弁時(弁が開いた状態のとき)には、パージガスは吸気通路12に向かって流入する。
大気通路26は、その一端が大気に開放され、その他端がキャニスタ22に接続されており、キャニスタ22を大気に連通させている。そして、大気通路26には、フィルタ28を介して大気から取り込まれた空気が流れる。
ベーパ通路27は、燃料タンク21とキャニスタ22に接続されている。これにより、燃料タンク21の蒸発燃料が、ベーパ通路27を介してキャニスタ22に流入する。
また、内燃機関システム1は、制御部19を有する。制御部19は、車両に搭載されたECU(不図示)の一部である。なお、制御部19は、ECUと別に配置されていてもよい。制御部19は、CPUとROM,RAM等のメモリを含む。制御部19は、メモリに予め格納されているプログラムに応じて、内燃機関システム1を制御する。また、制御部19は、第1圧力センサ29や第2圧力センサ30や第3圧力センサ31や空燃比センサ17の各センサから、その検出結果を取得する。
第1圧力センサ29は、パージ通路23におけるパージポンプ24よりも下流側の位置の圧力を検出する。第2圧力センサ30は、パージ通路23におけるパージポンプ24よりも上流側の位置の圧力を検出する。第3圧力センサ31は、パージ通路23におけるパージポンプ24よりも上流側の位置の圧力と下流側の位置の圧力との圧力差を検出する。なお、第1圧力センサ29と第2圧力センサ30と第3圧力センサ31が全て設けられている必要はなく、第1圧力センサ29と第2圧力センサ30と第3圧力センサ31のうちの少なくとも1つが設けられていればよい。
このような構成の内燃機関システム1において、エンジン11の運転中にパージ条件が成立すると、制御部19は、パージポンプ24とパージ制御弁25を制御して、すなわち、パージポンプ24を駆動させながらパージ制御弁25を開弁して、パージ制御を実行する。なお、パージ制御とは、パージガスをキャニスタ22からパージ通路23を介して吸気通路12からエンジン11へ供給して処理する制御である。
そして、パージ制御が実行されている間、エンジン11には、吸気通路12に吸入される空気と、燃料タンク21から燃料噴射弁(燃料供給部、不図示)を介して噴射(供給)される燃料と、パージ制御により吸気通路12に供給されるパージガスと、が供給される。そして、制御部19は、燃料噴射弁の噴射時間やパージ制御弁25の開弁時間などを調整することによって、エンジン11の空燃比(A/F)を最適な空燃比(例えば理想空燃比)に調整する。
<空燃比制御について>
次に、制御部19が行う空燃比制御について説明する。制御部19は、空燃比制御において、空燃比センサ17で検出された空燃比(検出空燃比)と目標空燃比とのずれ量である空燃比ずれ量を修正するために、A/Fフィードバック学習(空燃比学習)を実行する。そして、制御部19は、このA/Fフィードバック学習を行うことにより前記の空燃比ずれ量を修正するためのA/Fフィードバック学習値を算出し、算出したA/Fフィードバック学習値に基づき、燃料噴射弁によるエンジン11への燃料の噴射量(エンジン11への燃料の供給量)を制御する。
ここで、A/Fフィードバック学習の実行中にパージ制御を実行した場合には、前記の空燃比ずれ量がパージ制御の実行により発生したものであるか、あるいは、それ以外の要因(例えば、燃料噴射弁や空燃比センサ17の不具合や個体差等)により発生したものであるかが区別できない。そのため、A/Fフィードバック学習の実行中は、誤学習を防止するため、パージ制御を停止することが一般的に行われている。しかしながら、パージ制御を停止すると、パージ流量(吸気通路12を介してエンジン11に供給するパージガスの流量)が低下して、エバポエミッションの悪化(大気中への蒸発燃料の排出量の増加)が生じるおそれがある。
そこで、本実施形態では、制御部19は、A/Fフィードバック学習の実行中であってもパージ制御を実行し、A/Fフィードバック学習値についてパージ制御の実行により発生した空燃比ずれ量分の値を後から修正する(オフセットする)制御を行う。具体的には、制御部19は、図2に示す制御フローチャートに基づいて制御する。
図2に示すように、制御部19は、A/Fフィードバック学習が実行中であるとき(ステップS1:YES)、A/Fフィードバックによるパージ濃度(A/F)学習(空燃比ずれ量に基づくパージ濃度の検出)を禁止する一方で、パージ制御の実行を許可する(ステップS2)。
このようにして、本実施形態では、制御部19は、パージ条件が成立すると、A/Fフィードバック学習の実行中であってもパージ制御を実行する。そして、このとき、A/Fフィードバック学習により算出されるA/Fフィードバック学習値に、パージ制御が実行されることにより生じた空燃比ずれ量分の値を、吸収させておく。
次に、制御部19は、A/Fフィードバック学習が完了し、かつ、パージ制御が停止中であれば(ステップS3:YES)、濃度確定中になるまで、すなわち、後述するステップS7までパージ制御を禁止する(ステップS4)。このようにして、制御部19は、A/Fフィードバック学習の実行後に、パージ制御を停止する。
次に、制御部19は、ポンプ回転数(パージポンプ24の回転数)を濃度検出できる第1所定回転数(例えば、30,000rpm)に設定する(ステップS5)。このようにして、制御部19は、パージ制御の停止中に、ポンプ回転数をパージ濃度の検出に適した第1所定回転数(所定値)に設定する。
次に、制御部19は、濃度センサにより、パージ濃度(A/F)学習値(パージ濃度)を検出する(ステップS6)。ここで、濃度センサは、例えば、パージ通路23における圧力の検出値に基づきパージ濃度を検出する。本実施形態では、濃度センサは、第1圧力センサ29と第2圧力センサ30と第3圧力センサ31である。そして、制御部19は、例えば、第1圧力センサ29の検出値のみを用いて、または、第1圧力センサ29の検出値と第2圧力センサ30の検出値との差を用いて、または、第3圧力センサ31の検出値(パージポンプ24の前後の差圧)を用いて、パージ濃度を検出する。
次に、制御部19は、ポンプ回転数を第2所定回転数(例えば、10,000rpm)に落とす(ステップS7)。なお、このとき、制御部19は、パージ制御を開始する。また、ステップS4〜S7においてパージ制御の停止時間は、例えば、3〜6sec(秒)である。
このようにして、制御部19は、A/Fフィードバック学習の実行後に、パージガスの濃度であるパージ濃度の検出を行う。
次に、制御部19は、イグニッションSWがONされてから初回のA/Fフィードバック学習であれば(ステップS8:YES)、検出したパージ濃度分をA/Fフィードバック学習値にオフセットさせて、A/Fフィードバック学習補正値を求める(ステップS9)。このようにして、制御部19は、A/Fフィードバック学習値からパージ濃度の寄与分の値をオフセットしたA/Fフィードバック学習補正値(学習補正値、修正後のA/Fフィードバック学習値)を算出する。すなわち、A/Fフィードバック学習値に対して、パージ制御の実行により生じた空燃比ずれ量分に相当する値が補正されることにより、A/Fフィードバック学習補正値が算出される。
次に、制御部19は、A/Fフィードバック学習が完了し、かつ、パージ制御が実行中であるか否かを判断する(ステップS10)。
ここで、A/Fフィードバック学習補正値の算出後、パージ制御の実行中にA/Fフィードバック学習補正値の更新が行われると、パージ濃度が変化したときにA/Fフィードバック学習補正値が誤学習されるおそれがある。そうすると、誤学習されたA/Fフィードバック学習補正値に基づき燃料噴射弁によるエンジン11への燃料噴射量が制御されて、A/F制御性(空燃比制御性)が悪化するおそれがある。また、このようにA/F制御性を悪化させないために、パージ制御を停止してパージ濃度を検出しようとすると、パージ流量が低下(目減り)してしまう。
そこで、このようなA/F制御性の悪化の防止とパージ流量の低下の抑制を図るため、本実施形態では、A/Fフィードバック学習補正値の算出後、A/Fフィードバック学習補正値の更新タイミングを制限するためA/Fフィードバック学習補正値の更新を禁止して、空燃比ずれ量よりパージ濃度の更新のみを行う。
具体的には、図2の説明に戻って、制御部19は、A/Fフィードバック学習が完了し(A/Fフィードバック学習補正値が算出され)、かつ、パージ制御が実行中であれば(ステップS10:YES)、A/Fフィードバックよりパージ濃度学習値を検出し(ステップS11)、A/Fフィードバック学習補正値の更新を禁止する(ステップS12)。
このようにして、制御部19は、A/Fフィードバック学習補正値の算出後、パージ制御を実行して停止するまで、A/Fフィードバック学習補正値の更新を禁止して、空燃比ずれ量に基づきパージ濃度を検出する。
そして、このような図2に示す制御チャートに基づいて制御が行われることにより、図3のような制御タイムチャートの一例が実施される。
図3に示すように、時間T1においてイグニッションSWが「ON」になった後、A/Fフィードバック学習が実行されると、その後パージ制御の実行により空燃比がリッチな状態になってA/Fフィードバック(空燃比ずれ量)が生じる。そして、時間T2において、A/Fフィードバック学習が完了したときに、A/Fフィードバック学習値はパージ濃度の影響により誤学習された値(誤学習値)になる。このようにして、本実施形態では、A/Fフィードバック学習の実行中にパージ制御を実行することにより生じた空燃比ずれ量分の値を、一旦、A/Fフィードバック学習値に吸収させておく。
その後、時間T3において、パージ制御の実行が停止する(禁止される)。そして、その後、ポンプ回転数が第1所定回転数(例えば、30,000rpm)に制御され、時間T4において、濃度センサの検出値(濃度センサ値)(図中、「α1」と表記)からパージ濃度(図中、「α2」と表記)が求められる。その後、時間T5において、A/Fフィードバック学習値が、時間T4にて求められたパージ濃度の値分(図中、「α3」と表記)についてオフセットされるように修正されて、A/Fフィードバック学習補正値が算出される。これにより、A/Fフィードバック学習値は、正常値に戻る。
そして、その後(時間T5以降において)、パージ制御が実行され、その後、パージ制御が停止するまで、A/Fフィードバックによるパージ濃度学習が行われる(図中、「β」で表記)一方で、A/Fフィードバック学習補正値(修正後のA/Fフィードバック学習値)の更新が禁止される。
<本実施形態の作用効果について>
以上のように本実施形態では、制御部19は、A/Fフィードバック学習の実行中にパージ制御を実行する。そして、制御部19は、A/Fフィードバック学習の実行後に、パージ濃度の検出を行い、A/Fフィードバック学習値からパージ濃度の寄与分の値をオフセットしたA/Fフィードバック学習補正値を算出する。
このように本実施形態では、A/Fフィードバック学習の実行中であってもパージ制御を実行する。そして、このとき、A/Fフィードバック学習により算出されるA/Fフィードバック学習値に、パージ制御を実行することにより生じた空燃比ずれ量分の値を、吸収させておく。そして、A/Fフィードバック学習の実行後、パージ濃度を検出し、検出されたパージ濃度に基づいてA/Fフィードバック学習値を正確なA/Fフィードバック学習値(A/Fフィードバック学習補正値、正常値)に修正する。このようにして、A/Fフィードバック学習の実行中であってもパージ制御を停止せずに実行するので、パージ流量の低下とエバポエミッションの悪化を抑制しながらA/Fフィードバック学習を行うことができる。そして、A/Fフィードバック学習を修正して算出されるA/Fフィードバック学習補正値に基づき、燃料噴射弁によるエンジン11への燃料の噴射量を制御することにより、A/F制御性(空燃比の制御性)が向上する。
また、パージ制御の実行中に算出されるA/Fフィードバック学習値をもとにA/Fフィードバック学習補正値を算出するので、A/Fフィードバック学習補正値が所定範囲から外れ難くなり、A/Fフィードバック学習補正値の誤学習が抑制される。そして、このように誤学習が抑制されるA/Fフィードバック学習補正値に基づき燃料噴射弁によるエンジン11への燃料噴射量を制御することにより、A/F制御性が向上し、排気エミッションの悪化が抑制される。
また、制御部19は、A/Fフィードバック学習補正値の算出後、パージ制御を停止するまで、A/Fフィードバック学習補正値の更新を禁止して、空燃比ずれ量に基づきパージ濃度を検出する。
すなわち、A/Fフィードバック学習補正値の算出後、パージ制御を実行して停止するまで、A/Fフィードバック学習補正値の更新を禁止して、A/Fフィードバック(空燃比ずれ量)に基づくパージ濃度の更新(検出)のみを行う。このようにして、A/Fフィードバック学習補正値の算出後、A/Fフィードバック学習補正値の更新を禁止するので、A/Fフィードバック学習補正値の誤学習によるA/F制御性の悪化を防ぐことができる。また、A/Fフィードバック学習補正値を算出した後、パージ制御を実行するので、パージ流量の低下を抑制できる。
また、制御部19は、A/Fフィードバック学習の実行後にてA/Fフィードバック学習補正値を算出するために行うパージ濃度の検出を、パージ通路23における圧力の検出値に基づき行う。そして、このとき、制御部19は、パージ制御の停止中にポンプ回転数を第1所定回転数(例えば、30,000rpm)に設定した状態にて、パージ濃度の検出を行う。なお、制御部19は、例えば、第1圧力センサ29の検出値のみを用いて、または、第1圧力センサ29の検出値と第2圧力センサ30の検出値との差を用いて、または、第3圧力センサ31の検出値(パージポンプ24の前後の差圧)を用いて、パージ濃度の検出を行う。
このようにして、パージ濃度の検出を、パージ制御の停止中にてポンプ回転数をパージ濃度の検出に適した第1所定回転数に設定した状態にて行うことにより、パージ濃度の検出精度を向上させることができる。
また、本実施形態では、制御部19は、パージ濃度を、パージ制御の停止中は濃度センサ(例えば、第1圧力センサ29や第2圧力センサ30や第3圧力センサ31)より検出し、パージ制御の実行中はA/Fフィードバック(空燃比ずれ量)より検出する。
なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本開示を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。例えば、エンジン11の空燃比を検出する空燃比検出部として、排気通路16に設けられた空燃比センサ17以外の手段を用いてもよい。また、パージ濃度を検出する濃度センサとして、圧力センサ以外の手段を用いてもよい。
1 内燃機関システム
11 エンジン
12 吸気通路
13 スロットル
14 過給器
15 エアクリーナ
16 排気通路
17 空燃比センサ
18 蒸発燃料処理装置
19 制御部
21 燃料タンク
22 キャニスタ
23 パージ通路
24 パージポンプ
25 パージ制御弁
26 大気通路
27 ベーパ通路
28 フィルタ
29 第1圧力センサ(P1)
30 第2圧力センサ(P2)
31 第3圧力センサ(P3)

Claims (2)

  1. 内燃機関と、
    前記内燃機関へ供給する燃料を貯留する燃料タンクで発生する蒸発燃料を含むパージガスを前記内燃機関に供給して処理するためのパージ制御を実行する蒸発燃料処理装置と、
    前記内燃機関の空燃比を検出する空燃比検出部と、
    前記空燃比検出部で検出された前記空燃比と目標空燃比とのずれ量である空燃比ずれ量を修正するための空燃比学習を実行し、前記空燃比学習により算出される学習値に基づき前記内燃機関への前記燃料の供給量を制御する制御部と、
    を有する内燃機関システムにおいて、
    前記制御部は、
    前記空燃比学習の実行中に前記パージ制御を実行し、前記空燃比学習の実行後に、前記パージガスの濃度であるパージ濃度の検出を行い、前記学習値から前記パージ濃度の寄与分の値をオフセットした学習補正値を算出し、
    前記学習補正値の算出後、前記パージ制御を停止するまで、前記学習補正値の更新を禁止して、前記空燃比ずれ量に基づき前記パージ濃度を検出すること、
    を特徴とする内燃機関システム。
  2. 請求項1の内燃機関システムにおいて、
    前記蒸発燃料処理装置は、前記パージガスが流れるパージ通路と、前記パージ通路に設けられ前記パージガスの流量を制御するパージポンプを備え、
    前記制御部は、前記空燃比学習の実行後にて前記学習補正値を算出するために行う前記パージ濃度の検出を、前記パージ制御の停止中に前記パージポンプの回転数を所定値に設定した状態にて、前記パージ通路における圧力の検出値に基づき行うこと、
    を特徴とする内燃機関システム。
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