JP2021079732A - 車両 - Google Patents

Abstract

【課題】より簡便な手法で、ユーザへの違和感の抑制と振動の抑制との両立を図る。【解決手段】エンジンの回転数と駆動軸の回転数を用いて演算されるエンジンの推定回転数との差である処理前変化量にハイパスフィルタ処理を施して得られる処理後変化量に比例する第１低減量を演算し、処理後変化量の積算値に比例する第２低減量を演算し、走行に要求される走行要求トルクに基づくエンジンの目標トルクから、第１低減量と第２低減量とを減じたものをトルク指令とする。【選択図】図５

Description

本発明は、車両に関し、詳しくは、エンジンを備える車両に関する。

従来、この種の車両としては、エンジンと、変速機と、を備え、エンジンの回転数が目標回転数となるように変速機を制御するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この車両では、目標回転数を、ユーザの意図に基づく回転数から、シフトダウンによるエンジンの回転数の変動に起因する振動を抑制する回転数へ変更することにより振動を抑制している。

特表２００３−５０２５９９号公報

しかしながら、上述の車両では、振動の抑制は実現されるものの、エンジンの回転数がユーザの意図とは異なる回転数となることから、ユーザが違和感を覚えることがある。そのため、ユーザへの違和感の抑制と振動の抑制とを両立する制御が望まれている。ユーザへの違和感の抑制と振動の抑制とを両立する制御を実行する際には、制御を実行する装置の負荷の増加を抑制するために、より簡便な手法で行なうことが望まれている。

本発明の車両は、より簡便な手法で、ユーザへの違和感の抑制と振動の抑制との両立を図ることを主目的とする。

本発明の車両は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の車両は、
車軸に連結された駆動軸に動力を出力するエンジンと、
トルク指令で運転されるように前記エンジンを制御する制御装置と、
を備える車両であって、
前記制御装置は、
前記エンジンの回転数と前記駆動軸の回転数を用いて演算される前記エンジンの推定回転数との差である処理前変化量にハイパスフィルタ処理を施して得られる処理後変化量に比例する第１低減量を演算し、
前記処理後変化量の積算値に比例する第２低減量を演算し、
走行に要求される走行要求トルクに基づく前記エンジンの目標トルクから、前記第１低減量と前記第２低減量とを減じたものを前記トルク指令とする、
ことを要旨とする。

この本発明の車両では、エンジンの回転数と駆動軸の回転数を用いて演算されるエンジンの推定回転数との差である処理前変化量にハイパスフィルタ処理を施して得られる処理後変化量に比例する第１低減量を演算し、処理後変化量の積算値に比例する第２低減量を演算する。エンジンからトルクを出力すると、駆動軸にねじれが生じ、このねじれにより駆動軸にトルク変動が発生する。駆動軸にトルク変動が生じると、エンジンの実際の回転数と駆動軸の回転数を用いて演算されるエンジンの推定回転数との間にトルク変動に応じた差が生じる。そのため、エンジンの実際の回転数と推定回転数との差である処理前変化量は、トルク変動の大きさや位相を反映した量となっている。処理前変化量には、エンジンの回転数や駆動軸の回転数を導出するために用いられる各センサのオフセット誤差が含まれる。そのため、処理前変化量にハイパスフィルタ処理を施して得られる処理後変化量を用いて第１、第２低減量を演算することにより、第１、第２低減量からエンジンの回転数や駆動軸の回転数を導出するために用いられる各センサのオフセット誤差を除去している。

処理前変化量にハイパスフィルタ処理を施して得られる処理後変化量の位相は、処理前変化量、即ち、トルク変動に比して最大９０度進む位相進みとなる。そのため、処理後変化量に比例する第１低減量にも、こうした位相進みが生じているため、第１低減量でエンジンの目標トルクを補正する場合、位相進みを補正する必要がある。第１低減量の位相進みを補正する手法として、第１低減量に位相遅れ補償を施す手法が考えられる。しかしながら、この手法では、複雑な演算処理が必要となり、制御装置の処理負荷が増大するため、より簡便な手法が望まれている。本発明では、こうしたことを考慮して、処理後変化量の積算値に比例する第２低減量を演算し、エンジンの目標トルクから、第１低減量と第２低減量とを減じたものをトルク指令とする。処理後変化量の時間変化は正弦波で近似できることから、処理後変化量の積算値に比例する第２低減量の位相は、処理後変化量を９０度遅らせたものとなる。こうして演算した第１低減量と第２低減量とを減じたものをトルク指令とすることにより、エンジンの目標トルクから第１低減量のみを減じたものをトルク指令とするものに比して、トルク変動をより適正に抑制することができる。また、第２の補正量は、処理後変化量の積算値に比例する量として演算されるから、第１低減量に位相進み補償を施すものに比して、より簡便な手法で、駆動軸のトルク変動を抑制でき、振動を抑制できる。さらに、エンジンをトルク制御するから、エンジンの回転数を制御するものに比して、ユーザに違和感を与えるのを抑制することができる。この結果、より簡便な手法で、ユーザへの違和感の抑制と振動の抑制との両立を図ることができる。

こうした本発明の車両において、前記エンジンの出力軸と前記駆動軸との間で変速比の変更を伴って動力を伝達する変速機を備え、前記駆動軸の回転数は、車軸に連結された車輪の回転数と、前記変速機の変速比と、から演算されてもよい。

本発明の一実施例としての自動車２０の構成の概略を示す構成図である。 ハイパスフィルタＨＰＦの構成の一例を示す回路図である。 ハイパスフィルタＨＰＦの位相特性を示す説明図である。 ハイパスフィルタＨＰＦのゲイン特性を示す説明図である。 ＥＣＵ５０により実行されるトルク指令設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。 駆動軸３７のトルク（駆動軸トルク）Ｔｄｓと総トルク低減量ΔＴｅｔとの時間変化の一例を示す説明図である。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としての自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例の自動車２０は、図示するように、エンジン２２と、トルクコンバータ２８と、変速機３０と、電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という）５０と、を備える。

エンジン２２は、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する内燃機関であり、エンジン２２の運転状態を検出する各種センサから信号を入力するＥＣＵ５０により燃料噴射制御や点火制御，吸入空気量調節制御などの運転制御を受けている。

トルクコンバータ２８は、一般的な流体式の伝導装置として構成されており、エンジン２２のクランクシャフト２３の動力を変速機３０の入力軸３２にトルクを増幅して伝達したり、トルクを増幅することなくそのまま伝達したりする。トルクコンバータ２８は、エンジン２２のクランクシャフト２３に接続されたポンプインペラと、入力軸３２に接続されたタービンランナと、タービンランナからポンプインペラへの作動油の流れを整流するステータと、ステータの回転方向を一方向に制限するワンウェイクラッチと、ポンプインペラとタービンランナとを連結する油圧駆動のロックアップクラッチ２８ａと、を備える。ロックアップクラッチ２８ａは、ＥＣＵ５０により駆動制御されている。

変速機３０は、ベルト式の無段変速機（ＣＶＴ）として構成されており、図示はしないが、溝幅が変更可能で入力軸３２（インプットシャフト）に接続されたプライマリプーリと、同じく溝幅が変更可能で駆動軸３７（アウトプットシャフト）に接続されたセカンダリプーリと、プライマリプーリおよびセカンダリプーリの溝に架けられたベルトと、作動油を用いてプライマリプーリおよびセカンダリプーリの溝幅を変更する油圧回路と、を備える。変速機３０は、油圧回路を駆動してプライマリプーリおよびセカンダリプーリの溝幅を変更することにより入力軸３２（インプットシャフト）の動力を無段階に変速して駆動軸３７（アウトプットシャフト）に出力する。

ＥＣＵ５０は、図示しないが、ＣＰＵ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、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭや、データを一時的に記憶するＲＡＭ、入出力ポート、通信ポート、ハイパスフィルタＨＰＦと、を備える。

図２は、ハイパスフィルタＨＰＦの構成の一例を示す回路図である。ハイパスフィルタＨＰＦは、図示するように、入力Ｖｉｎと出力Ｖｏｕｔとの間に容量Ｃ（容量値ｃ）と抵抗Ｒ（抵抗値ｒ）とを備える周知のハイパスフィルタとして構成されている。図３は、ハイパスフィルタＨＰＦの位相特性を示す説明図であり、図４は、ハイパスフィルタＨＰＦのゲイン特性を示す説明図である。図中、「Ｔｓ」は、次式（１）を用いて演算される。「ω」は、入力信号の周波数である。ハイパスフィルタＨＰＦの出力Ｖｏｕｔの位相は、図３に示すように、入力Ｖｉｎに比して最大９０度の位相進みとなる。

Ts=1/(c・r) ・・・(1)

ＥＣＵ５０には、エンジン２２の運転制御やロックアップクラッチ２８ａ、変速機３０の制御に必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。ＥＣＵ５０に入力される信号としては、例えば、エンジン２２のクランクシャフト２３の回転位置を検出するクランクポジションセンサ２２ａからのクランク角θｃｒや、エンジン２２の冷却水の温度を検出する水温センサからの冷却水温を挙げることができる。スロットルバルブのポジションを検出するスロットルポジションセンサからのスロットル開度や、吸気ポートに取り付けられたエアフローメータからの吸入空気量も挙げることができる。入力軸３２に取り付けられた回転数センサからの入力軸３２の回転数Ｎｉなどが入力ポートを介して入力されている。さらに、イグニッションスイッチ６０からのイグニッション信号や、シフトレバー６１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ６２からのシフトポジションＳＰも挙げることができる。さらに、アクセルペダル６３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６４からのアクセル開度Ａｃｃや、ブレーキペダル６５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６６からのブレーキペダルポジションＢＰ、車速センサ６８からの車速Ｖ、駆動輪３６ａ，３６ｂに取り付けられた車輪速センサ７０ａ，７０ｂからの駆動輪３６ａ，３６ｂの回転速度（車輪速）Ｖｗａ，Ｖｗｂも挙げることができる。

ＥＣＵ５０からは、エンジン２２の運転制御やロックアップクラッチ２８ａ、変速機３０の制御に必要な各種制御信号が出力ポートを介して出力される。各種制御信号としては、例えば、スロットルバルブのポジションを調節するスロットルモータや燃料噴射弁への駆動信号や、燃料噴射弁への駆動信号などを挙げることができる。また、トルクコンバータ２８のロックアップクラッチ２８ａへの制御信号や、変速機３０の油圧回路への制御信号などを挙げることができる。

ＥＣＵ５０は、クランクポジションセンサ２２ａからのクランク角θｃｒに基づいてエンジン２２の回転数Ｎｅを演算したり、車輪速センサ７０ａ，７０ｂからの駆動輪３６ａ，３６ｂの回転速度（車輪速）Ｖｗａ，Ｖｗｂの平均値を用いて駆動軸３７の回転数Ｎｄｓを演算している。

こうして構成された実施例の自動車２０では、ＥＣＵ５０は、以下の走行制御を行なう。走行制御では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて走行に要求される走行要求トルクＴｄｒｖ＊を設定し、走行要求トルクＴｄｒｖ＊に基づいて変速機３０の目標変速比Ｇｒ＊を設定し、変速機３０の変速比Ｇｒが目標変速比Ｇｒ＊となるように変速機３０の油圧回路を制御する。また、走行要求トルクＴｄｒｖ＊と変速機３０の変速比Ｇｒとに基づいて変速機３０の入力軸３２に要求される要求トルクＴｉｎ＊を設定し、要求トルクＴｉｎ＊が変速機３０の入力軸３２に出力されるようにエンジン２２の目標トルクＴｅｉｎを設定する。そして、後述するトルク指令設定処理によりトルク指令Ｔｅ＊を設定して、エンジン２２がトルク指令Ｔｅ＊で運転されるようにエンジン２２を制御する。なお、ＥＣＵ５０は、アクセル開度Ａｃｃや車速Ｖの入力から変速機３０の制御までの処理やアクセル開度Ａｃｃや車速Ｖ，変速比Ｇｒの入力からエンジン２２の制御までの処理を、数ｍｓｅｃ毎に実行する。

次に、トルク指令設定処理について説明する。図５は、ＥＣＵ５０により実行されるトルク指令設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。

本ルーチンが実行されると、最初に、エンジン２２の回転数Ｎｅと推定回転数Ｎｅｓとを入力する（ステップＳ１００）。エンジン２２の回転数Ｎｅは、クランクポジションセンサ２２ａからのクランク角θｃｒに基づいて演算したものである。推定回転数Ｎｅｓは、車輪速センサ７０ａ，７０ｂからの回転速度（車輪速）Ｖｗａ，Ｖｗｂを用いて演算した駆動軸３７の回転数Ｎｄｓと変速機３０の現在の変速比Ｇｒとにより演算したエンジン２２の回転数である。

続いて、入力したエンジン２２の回転数Ｎｅから推定回転数Ｎｅｓを減じた処理前変化量ΔＮｅｐｒｅ（＝Ｎｅ−Ｎｅｓ）を演算し、処理前変化量ΔＮｅｐｒｅにハイパスフィルタＨＰＦを用いたハイパスフィルタ処理を施したものを処理後変化量ΔＮｅに設定する（ステップＳ１１０）。ところで、エンジン２２からのトルクの出力により駆動軸３７にねじれが生じる。駆動軸３７は、こうしたねじれによりトルク変動、即ち、回転数Ｎｄｓに変動が生じることから、エンジン２２の回転数Ｎｅと駆動軸３７の回転数Ｎｄｓから演算する推定回転数Ｎｅｓとの間に差が生じる。したがって、エンジン２２の回転数Ｎｅから推定回転数Ｎｅｓを減じた処理前変化量ΔＮｅｐｒｅは、駆動軸３７のトルク変動を反映した量となっている。こうした処理前変化量ΔＮｅｐｒｅにハイパスフィルタ処理を施すのは、エンジン２２の回転数Ｎｅを導出するのに用いられるクランクポジションセンサ２２ａや駆動軸３７の回転数Ｎｄｓを導出するのに用いられる車輪速センサ７０ａ，７０ｂのオフセット誤差を除去するためである。上述したように、ハイパスフィルタＨＰＦの出力Ｖｏｕｔの位相は、入力Ｖｉｎに比して最大９０度の位相進みとなっている。そのため、処理後変化量ΔＮｅは、駆動軸３７のトルク変動を反映しているが、位相が実際の駆動軸３７のトルク変動に比して最大で９０度進んでいる。

続いて、処理後変化量ΔＮｅに定数ｋｐを乗じてトルク低減量ΔＴｅ１を演算し（ステップＳ１２０）、処理後変化量ΔＮｅの積算値Ｓ（＝ΣΔＮｅ）に定数ｋｉを乗じてトルク低減量ΔＴｅ２を演算し（ステップＳ１３０）、目標トルクＴｅｉｎからトルク低減量ΔＴｅ１とトルク低減量ΔＴｅ２との和のトルクを減じたもの、即ち目標トルクＴｅｉｎからトルク低減量ΔＴｅ１、ΔＴｅ２を減じたものをトルク指令Ｔｅ＊に設定して（ステップＳ１４０）、本ルーチンを終了する。ステップＳ１３０で、積算値Ｓは、自動車２０が出荷されて初めてシステム起動されてから、本ルーチンが実行されて処理後変化量ΔＮｅが演算される毎に積算される値である。処理後変化量ΔＮｅの時間変化は正弦波で近似できることから、処理後変化量ΔＮｅの積算値Ｓに比例するトルク低減量ΔＴｅ２の位相は、処理後変化量ΔＮｅを９０度遅らせたものとなる。

こうしてトルク指令Ｔｅ＊を設定すると、エンジン２２がトルク指令Ｔｅ＊で運転されるようにエンジン２２を制御する、即ち、エンジン２２をトルク制御する。したがって、変速機３０の変速比Ｇｒを変更してエンジン２２の回転数Ｎｅを制御するものに比して、ユーザに違和感を与えるのを抑制することができる。

ここで、目標トルクＴｅｉｎからトルク低減量ΔＴｅ１とトルク低減量ΔＴｅ２とを減じたものをトルク指令Ｔｅ＊に設定する理由について説明する。

上述したように、処理後変化量ΔＮｅは、処理前変化量ΔＮｅｐｒｅに比して位相が最大９０度進んでいる。そのため、処理後変化量ΔＮｅに定数ｋｐを乗じて得られるトルク低減量ΔＴｅ１の位相は、処理前変化量ΔＮｅｐｒｅに比して最大９０度の位相進みとなっている。処理前変化量ΔＮｅｐｒｅ、即ち、駆動軸３７のトルク変動を示していることから、エンジン２２の目標トルクＴｅｉｎからトルク低減量ΔＴｅ１を減じたものをトルク指令Ｔｅ＊とし、トルク指令Ｔｅ＊で運転されるようにエンジン２２を制御すると、駆動軸３７のトルク変動に対してトルク低減量ΔＴｅ１の位相がずれていることから、駆動軸３７のトルク変動を適正に抑制することができない。トルク変動を適正に抑制する手法として、トルク低減量ΔＴｅ１に位相遅れ補償を施すことも考えられる。しかしながら、この手法では、複雑な演算処理が必要となり、ＥＣＵ５０の処理負荷が増大してしまう。

実施例では、上述したことを考慮して、処理後変化量ΔＮｅの積算値Ｓに比例するトルク低減量ΔＴｅ２を演算し、エンジン２２の目標トルクＴｅｉｎから、トルク低減量ΔＴｅ１とトルク低減量ΔＴｅ２とを減じたものをトルク指令Ｔｅ＊とする。図６は、駆動軸３７のトルク（駆動軸トルク）Ｔｄｓと総トルク低減量ΔＴｅｔとの時間変化の一例を示す説明図である。実線は、実施例の自動車２０での駆動軸トルクＴｄｓ、総トルク低減量ΔＴｅｔ（＝ΔＴｅ１＋ΔＴｅ２）の時間変化の一例である。破線は、比較例の自動車の駆動軸トルクＴｄｓ、総トルク低減量ΔＴｅｔ（＝ΔＴｅ１）の時間変化の一例である。比較例では、処理前変化量ΔＮｅｐｒｅに比して最大９０度進むトルク低減量ΔＴｅ１を目標トルクＴｅｉｎから減じたものをトルク指令Ｔｅ＊としている。そのため、例えば、タイミングｔ１など、総トルク低減量ΔＴｅｔが正の値となりエンジン２２のトルク指令Ｔｅ＊を減少させるタイミングと駆動軸トルクＴｄｓが高くなるタイミングとが一致せず、駆動軸トルクＴｄｓの変動を適正に抑制することができない。実施例では、処理前変化量ΔＮｅｐｒｅに比して最大９０度進むトルク低減量ΔＴｅ１とトルク低減量ΔＴｅ１を９０度遅らせたトルク低減量ΔＴｅ２とを目標トルクＴｅｉｎから減じたものをトルク指令Ｔｅ＊としている。そのため、例えば、タイミングｔ２など、総トルク低減量ΔＴｅｔ（＝ΔＴｅ１＋ΔＴｅ２）が正の値となりエンジン２２のトルク指令Ｔｅ＊を減少させるタイミングと駆動軸トルクＴｄｓが高くなるタイミングとが一致する。このように、実施例では、駆動軸トルクＴｄｓの変動を適正に抑制することができる。なお、定数ｋｐ，ｋｉは、後述する駆動軸３７のトルク変動を抑制できるように、実験や解析などで予め定めた値を用いている。

また、トルク低減量ΔＴｅ２は、ステップＳ１３０で処理後変化量ΔＮｅの積算値Ｓに比例する量として演算されるから、トルク低減量ΔＴｅ１に位相遅れ補償を施すものに比して、より簡便に演算でき、制御装置の負荷の増加を抑制できる。これにより、より簡便な手法で、ユーザへの違和感の抑制と振動の抑制との両立を図ることができる。

以上説明した実施例の自動車２０によれば、エンジン２２の回転数Ｎｅと駆動軸３７の回転数Ｎｄｓを用いて演算されるエンジン２２の推定回転数Ｎｅｓとの差である処理前変化量ΔＮｅｐｒｅにハイパスフィルタ処理を施して得られる処理後変化量ΔＮｅに比例するトルク低減量ΔＴｅ１を演算し、処理後変化量ΔＮｅの積算値Ｓに比例するトルク低減量ΔＴｅ２を演算し、走行に要求される走行要求トルクＴｄｒｖ＊に基づく前記エンジンの目標トルクＴｅｉｎから、トルク低減量ΔＴｅ１とトルク低減量ΔＴｅ２とを減じたものをトルク指令Ｔｅ＊とすることにより、より簡便な手法で、ユーザへの違和感の抑制と振動の抑制との両立を図ることができる。

実施例の自動車２０では、車輪速センサ７０ａ，７０ｂを用いて駆動軸３７の回転数Ｎｄｓを検出している。しかしながら、駆動軸３７に回転数を検出する回転数センサを取り付け、この回転数センサにより回転数Ｎｄｓを検出してもよい。

実施例の自動車２０では、積算値Ｓを、自動車２０が出荷されて初めてシステム起動されてから、本ルーチンが実行されて処理後変化量ΔＮｅが演算される毎に積算される値としている。しかしながら、積算値Ｓを、イグニッションがオンされたときから本ルーチンが実行されて処理後変化量ΔＮｅが演算される毎に積算される値とし、イグニッションオフされたときに値０にリセットしてもよい。

実施例の自動車２０では、変速機３０をＣＶＴとして構成している。しかしながら、変速機３０を、有段変速機として構成してもよい。

実施例では、本発明を、エンジン２２と、トルクコンバータ２８と、変速機３０と、を備える自動車について適用する場合について例示しているが、本発明は、車軸に連結された駆動軸に動力を出力するエンジンを備える自動車であるならば如何なる構成のものに適用しても構わない。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、エンジン２２が「エンジン」に相当し、ＥＣＵ５０が「制御装置」に相当する。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するため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。

本発明は、車両の製造産業などに利用可能である。

２０ 自動車、２２ エンジン、２２ａ クランクポジションセンサ、２３ クランクシャフト、２８ トルクコンバータ、２８ａ ロックアップクラッチ、３０ 変速機、３２ 入力軸、３６ａ，３６ｂ 駆動輪 、３７ 駆動軸、５０ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）、６０ イグニッションスイッチ、６１ シフトレバー、６２ シフトポジションセンサ、６３ アクセルペダル、６４ アクセルペダルポジションセンサ、６５ ブレーキペダル、６６ ブレーキペダルポジションセンサ、６８ 車速センサ、７０ａ，７０ｂ 車輪速センサ。

Claims (1)

1. 車軸に連結された駆動軸に動力を出力するエンジンと、
   トルク指令で運転されるように前記エンジンを制御する制御装置と、
   を備える車両であって、
   前記制御装置は、
   前記エンジンの回転数と前記駆動軸の回転数を用いて演算される前記エンジンの推定回転数との差である処理前変化量にハイパスフィルタ処理を施して得られる処理後変化量に比例する第１低減量を演算し、
   前記処理後変化量の積算値に比例する第２低減量を演算し、
   走行に要求される走行要求トルクに基づく前記エンジンの目標トルクから、前記第１低減量と前記第２低減量とを減じたものを前記トルク指令とする、
   車両。

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