JP3678578B2 - 内燃機関のアイドル制御装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術の分野】
本発明は、内燃機関のアイドル制御装置(以下、補助空気制御装置とも言う)に関する。
【0002】
【従来の技術】
内燃機関の補助空気制御装置(アイドル制御装置)として、スロットル弁をバイパスする補助空気通路(以下、バイパス通路とも言う)に補助空気制御弁(アイドル制御弁、ISCバルブとも言う)を備え、このアイドル制御弁の開度を制御することにより補助空気量を制御してアイドル回転速度等を制御(以下、ISC制御とも言う)するようにしたものがある(実開昭60−188840号公報等参照)。
【0003】
アイドル制御弁は電磁式で、これに与えられるデューティ(一定周期で与える開弁用駆動パルス信号のパルス巾を制御して開度を制御するに際し、周期に対するパルス巾の時間割合%で表されるもの)に応じて開度が制御される。
アイドル制御弁へのデューティISCon(%)は、例えば下式により演算している。
【0004】
ISCON=ISCTW×ISCfb
ここで、ISCTWは基本制御量で、例えば機関冷却水温Twに基づきROM上のマップを参照して設定される。ISCfbはフィードバック補正量で、アイドル回転速度フィードバック(ISCフィードバック)制御条件下において、機関回転速度が目標アイドル回転速度となるように、比例(P)・積分(I)制御等により増減設定される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、電子制御燃料噴射装置を有する内燃機関においては、吸気マニホールドのブランチ部又は吸気ポートに各気筒ごとに電磁式燃料噴射弁を設けて、燃料噴射を行っているが、噴射燃料の微粒化(霧化)の促進等のため、アシストエア供給装置を設けたものがある。
【0006】
このものは、アシストエア通路により、スロットル弁上流より吸入空気の一部を導き、各燃料噴射弁の噴孔近傍にアシストエアとして供給するもので、噴射燃料へのアシストエアの衝突により噴射燃料を微粒化し、これにより燃焼を改善して排気性能等の向上を図るようになっている。
しかし、このようなアシストエア供給装置を作動させた場合において、従来のアイドル制御装置により、アイドル制御(ISC制御)を行わせると、以下のような惧れがある。
【0007】
即ち、
アシストエア供給装置を作動させると、アシストエアによって吸入空気量が増加することになるが、これに伴うアイドル回転変化を従来のISCフィードバック制御のままで補正しようとすると、フィードバック制御が収束するまでの間で、回転の吹け上がり等が生じる惧れがある(図9参照)。
【0008】
また、ISCノンフィードバック(ISCフィードフォワード)制御中においては、アシストエア供給装置の作動による吸入空気量増加により、エンジン吸気負圧が低下し、減速時において、減速感が低下する惧れがある(図9参照)。
なお、例えば、特開平5−180045号公報では、吸入空気量に応じてISC制御における制御速度(フィードバック補正量;ISCfb)を可変設定にしたり、吸入空気量が多いほどISCバルブの閉じ速度を速めるようにするようにしているが、かかる手法では、十分に上記惧れを回避することができなかった。
【0009】
本発明は、かかる従来の実情に鑑みなされたもので、アシストエア供給装置を備えた内燃機関のアイドル制御装置に関し、アイドル制御性、運転性等を改善できるようにすることを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明は、図1に示すように、スロットル弁下流に設けられた燃料噴射弁の噴孔近傍にスロットル弁上流より吸入空気の一部を導くアシストエア通路と、前記アシストエア通路に介装されたアシストエア制御弁と、を含んで構成されたアシストエア供給装置を備えると共に、スロットル弁をバイパスして再び吸気通路に合流する補助空気通路に介装された補助空気制御弁の開度を制御してアイドル回転速度を目標回転速度に制御するようにした内燃機関のアイドル制御装置であって、前記アシストエア供給装置によるアシストエア供給に伴う吸入空気量変化相当分を算出する吸入空気量変化相当分算出手段と、前記算出された吸入空気量変化相当分を、空気密度に応じて補正する空気密度補正手段と、前記空気密度補正手段により補正された吸入空気量変化相当分で、前記補助空気制御弁の制御量を補正する制御量補正手段と、を含んで構成し、前記空気密度補正手段が、車両各部の温度を検出する複数の温度センサよって検出された温度のうちで最も低い温度による補正項を含んで構成されたことを特徴とする。
【0011】
かかる構成とすれば、アシストエア供給に伴うアシストエア量による吸入空気量変化相当分(アシストエア補正量ISCAAIHOS)を求め、これにより、前記補助空気制御弁の制御量(ISC制御量ISCON)を直接補正するので、迅速に、アシストエア供給に伴う吸入空気量変化に見合った制御量を得ることができるため、従来装置のようにフィードバック補正量ISCfb(延いてはP分やI分)を可変設定してフィードバック制御の実行により吸入空気量変化を徐々に補正するものに比べ、アシストエア供給を行っても(或いは供給→停止しても)アイドル回転速度を目標アイドル回転速度に高い収束速度で制御することができることになる。
また、空気密度補正手段によって、外気温に一番近い温度を推定検出した上で空気密度変化によるアシストエア量変化分を補償することができるため、より一層高精度に前記吸入空気量変化相当分を設定でき、延いては一層高精度にアイドル回転速度を目標アイドル回転速度に制御することができる。
【0012】
請求項2に記載の発明では、前記複数の温度センサとして、冷却水温度を検出する水温センサ、吸気温センサ及び燃料温度センサを含むことを特徴とする。請求項3に記載の発明では、前記空気密度補正手段が、大気圧による補正項を含んで構成されたことを特徴とする。
【0013】
請求項2、3に記載の発明の構成によれば、前記吸入空気量変化相当分を求める際に、大気圧や吸気温(外気温)等の環境変化(空気密度変化)を加味できる。
【0014】
請求項4に記載の発明では、所定の加減速度合いが得られるように、加減速補正量で前記補助空気制御弁の制御量を補正する加減速補正手段を含んで構成した。かかる構成とすれば、加減速時には、加減速補正量によって、前記補助空気制御弁の制御量を直接補正するので、加減速度合いに見合った前記補助空気制御弁の制御量を得ることができるから、従来装置に比べて、運転性を改善することができる。従って、従来装置における減速感の低下と言った事態を回避することができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の一実施の形態を、添付の図面に基づいて説明する。
図2において、図示しないエアクリーナからの空気は、吸入空気流量Qを検出するエアフローメータ2を通過した後、アクセルペダルに連動するスロットル弁3の制御を受けて吸入されて、吸気マニホールド4、吸気ポート5を介して機関1の燃焼室内に導入される。そして、吸気ポート5には、各気筒毎に燃料噴射弁6が設けられている。
【0016】
燃料噴射弁6は、電磁コイルに通電されて開弁し通電停止されて閉弁する電磁式燃料噴射弁(インジェクタ)であって、コントロールユニット50からの駆動パルス信号により通電されて開弁し、図示しない燃料ポンプにより圧送されプレッシャレギュレータにより所定の圧力に調整された燃料を噴射するようになっている。なお、前記燃料噴射弁6は、吸気弁7を指向するように配設されている。
【0017】
そして、機関1の燃焼室には、点火栓が設けられており、これにより火花点火して吸入混合気を着火燃焼させる。
コントロールユニット50は、CPU,ROM,RAM,A/D変換器及び入出力インターフェース等を含んで構成されるマイクロコンピュータを備え、各種のセンサからの信号を受け、シリンダ吸入空気流量に見合った燃料噴射量(TP)を演算して燃料噴射弁6の駆動を制御する一方、機関負荷、機関回転速度などの運転状態に応じて点火時期を設定し、点火栓を駆動制御するようになっている。
【0018】
前記各種のセンサとしては、前記エアフローメータ2の他、以下のようなものが設けられている。
即ち、ディストリビュータ11には、クランク角センサ12が内蔵されており、該クランク角センサ12から機関回転と同期して出力されるクランク単位角信号を一定時間カウントして、又は、クランク基準角信号の周期を計測して機関回転速度Neを検出する。
【0019】
更に、機関1の冷却ジャケット内の冷却水温度Twを検出する水温センサ13が設けられている。
また、吸気マニホールド4内の吸気圧(吸気管内圧力)PBを検出するための吸気圧センサ14が設けられている。
そして、スロットル弁3の開度TVO(全閉時も含む)を検出するスロットルセンサ15(或いはアイドルスイッチ)が設けられると共に、車速Vを検出する車速センサ16、トランスミッションのニュートラル位置でONとなるニュートラルスイッチ17等からの信号もコントロールユニット50には入力されている。
【0020】
一方、アシストエア供給装置としては、図2に示されるように、アシストエア通路8が設けられている。
アシストエア通路8は、エアフローメータ2下流でかつスロットル弁3上流のアシストエア取入口9から、吸入空気の一部を導き、上流側と下流側との圧力差によりアシストエアを供給する構成(自然アシスト方式)である。なお、アシストエア通路8の途中にはアシストエア制御弁10が介装されると共に、アシストエア通路8の下流側は、各燃料噴射弁5の噴孔付近にそれぞれ接続されている。
【0021】
アシストエア制御弁10は、アシストエア通路8をON・OFF的に開閉制御する常閉型の電磁弁を用いることができ、これを所定条件下で開弁させることで、アシストエアを燃料噴射弁5の噴孔付近に噴出させて噴射燃料に衝突させ、噴射燃料の微粒化を促進する。
即ち、アシストエア制御弁10は、コントロールユニット50からの信号に基づいてON・OFF制御され、機関吸入混合気の一部を燃料噴射弁5の噴孔付近に噴出されるアシストエアの供給・遮断を切り換え制御することができるようになっている。
【0022】
なお、前記アシストエア通路8は、アシストエア取入口9とアシストエア制御弁10との間で2股に分岐されており、分岐されたバイパス通路(補助空気通路)18は、アイドル制御弁(補助空気制御弁,ISCバルブ)19が介装されスロットル弁3下流側で再び吸気マニホールド4と合流するようになっている。前記アイドル制御弁19は、付設された電磁コイルへの通電がデューティ制御されることによって開度が調整される開度制御弁であって、コントロールユニット50は所定のアイドル運転時に目標回転速度に近づくように前記アイドル制御弁19の開度をフィードバック制御することができるようになっている。
【0023】
即ち、コントロールユニット50内のマイクロコンピェータは、前記各種のセンサからの信号に基づいて、図3〜図5のフローチャートに示すISCルーチンに従って演算処理し、アイドル制御弁19の開度を、以下のように制御する。
なお、図3〜図5のISCルーチンは所定時間毎に実行される。ところで、本発明に係る吸入空気量変化相当分算出手段、制御量補正手段、空気密度補正手段、加減速補正手段としての機能は、以下に説明するように、コントロールユニット50がソフトウェア的に備えることになる。
【0024】
図3〜図5において、
ステップ(図では、Sと記してある。以下、同様)101では、各種センサからの入力信号を取り込む。
ステップ102では、水温センサ13により検出される水温Twに基づきROM上のマップを参照して基本制御量ISCTWを検索等により設定する。
【0025】
ステップ103では、図示しないエアコンスイッチ等からの信号に基づいてエアコン作動中か否かを判断し、エアコンON時には、予め記憶してあるエアコン補正量ISCACを設定する。
ステップ104では、スロットル開度TVO,機関回転速度Ne等に基づき、ROM上のマップを参照して加減速補正量ISCTR(=TR×K)を設定する。
【0026】
ステップ105では、アシストエア量分を補正するためのISCAAI補正量ISCAAIHOSを読み込む。
該ISCAAI補正量ISCAAIHOSは、例えば、後述する図6のフローチャートを実行することで演算される。
ステップ106では、アイドル回転数フィードバック(F/B)制御条件(アイドル運転条件)が成立しているか否かを判定する。ここで、アイドル回転数フィードバック制御条件とは、アイドルスイッチがON(スロットル全閉)でニュートラルスイッチ17がON、又はアイドルスイッチがONで車速センサ16により検出される車速Vが所定値(例えば8km/h )以下であること等を条件とする。
【0027】
アイドル回転数フィードバック制御条件成立(YES)の場合は、ステップ107へ進む。NOの場合は、ステップ115へ進む。
ステップ107では、水温Twに基づきROM上のマップを参照等して目標アイドル回転速度Nsを設定する。
ステップ108では、クランク角センサ12に基づいて検出される機関回転速度Neと、目標アイドル回転速度Nsと、を比較し、N>Nsとなった初回のときはステップ109を経てステップ110で比例制御によりフィードバック補正量ISCfbを前回値に対し所定の比例分P減少させ、初回でないときにはステップ111で積分制御によりフィードバック補正量ISCfbを前回値に対し所定の積分分I減少させる。
【0028】
一方、N<Nsとなった初回のときはステップ112を経てステップ113で比例制御によりフィードバック補正量ISCfbを前回値に対し所定の比例分P増大させ、初回でないときにはステップ114で積分制御によりフィードバック補正値ISCfbを前回値に対し所定の積分分I増大させる。
なお、ステップ115では、フィードバック補正値ISCfbを所定値(例えば1.0)にクランプして、ステップ116へ進む。即ち、アイドル回転数フィードバック制御中以外はISCCLはクランプされる。
【0029】
次のステップ116では、アシストエア制御弁10がONとなっている条件であるか否かを判断する。
アシストエア制御弁10をONとする条件は、例えば、始動後所定時間以内であること、始動時水温が所定範囲内であること、現在の水温が所定範囲内であること、減速判定回数が所定回未満であること、等とすることができる。
【0030】
そして、NOの場合は、アシストエアの供給はないので、ステップ105で読み込んだ値をリセットするべく、ステップ117で、ISCAAI補正量ISCAAIHOS=0に設定する。
YESであれば、そのままステップ118へ進む。
ステップ118では、ISC制御量ISCONを、次式により求める。
【0031】
ISCON=ISCTW×ISCAC×ISCTR×ISCfb−ISCAAIHOS
ステップ119では、ISCONに基づいて、アイドル制御弁(ISCバルブ)19のステップ量ISCSTEPを、ROM上のマップ等を検索等することで求める。
そして、ステップ120では、このステップ量ISCSTEPをアイドル制御弁19に出力する。すると、このステップ量ISCSTEPのパルス信号でアイドル制御弁19の開弁用コイルが通電され、これにより開度が制御されて、所望の補助空気流量が得られる。
【0032】
即ち、
上記によれば、アシストエア供給に伴うアシストエア量による吸入空気量変化相当分を求め、これにより、ISC制御量ISCONを直接補正するようにしたので、迅速にアシストエア供給に伴う吸入空気量変化に見合ったISC制御量ISCONを得ることができるから、従来装置のようにフィードバック補正量ISCfb(延いてはP分やI分)を可変設定してフィードバック制御の実行により前記変化相当分を徐々に補正するものに比べ、アシストエア供給を行っても(或いは供給→停止しても)アイドル回転速度を目標アイドル回転速度に高い収束速度で制御することができることになる。
【0033】
また、加減速時には、加減速補正量ISCTRによって、ISC制御量ISCONを直接補正するようにしたので、加減速度合いに見合ったISC制御量ISCONを得ることができるから、従来装置に比べて、運転性を改善することができる。従って、アシストエア供給を行っても、従来装置における減速感の低下と言った事態を回避することができる。
【0034】
ここで、アシストエア量分を補正するためのISCAAI補正量ISCAAIHOSの演算ルーチンを示す図6のフローチャートについて説明する。
ステップ1では、各種センサからの入力信号を取り込む。
ステップ2では、予め設定記憶してあるISCAAI基本補正量KAAHOSを読み込む。
【0035】
ステップ3では、ROM上のマップ等の検索により、外気温補正量TRを求める。なお、外気温(吸気温)は、直接検出しても良いし、例えば、図7のフローチャートを実行することで推定検出することもできる。
ステップ4では、ROM上のマップ等の検索により、大気圧補正量KALTを求める。なお、大気圧は、直接検出しても良いし、例えば、図8のフローチャートを実行することで推定検出することもできる。
【0036】
ステップ5では、ISCAAI補正量ISCAAIHOSを、次式に従って算出する。
ISCAAIHOS=KAAHOS×TR×KALT
そして、該ISCAAIHOSは、前記ステップ105において読み込まれ、前記ステップ118におけるISC制御量ISCONの演算に用いられることになる。
【0037】
次に、外気温を推定検出するための図7のフローチャートについて説明する。
ステップ11では、水温センサ13の出力(水温Tw)、或いは吸気温センサ20、燃料温度センサ21等の各部温度センサを備える場合には、これらの出力(吸気温TA,燃料温度TF等)を取り出す。
ステップ12では、始動時であるか否かを判断する。例えば、従来同様に、クランキング中か否か、或いはキースイッチの位置の変化等によって判断することができる。
【0038】
YESであれば、ステップ13へ進む。NOであれば、始動時ではないので、誤検出を回避すべく、そのまま本フローを終了する。
ステップ13では、始動時であるので、各部温度は外気温度まで低下している可能性が高く、外気温の推定検出を比較的精度良く行える条件であると判断して、外気温の推定検出を行う。具体的には、ステップ11で取り込んだ水温Tw、吸気温TA,燃料温度TF等のうちで最も低い温度を、外気温として推定する。
【0039】
このようにすると、各部温度のうち、外気温に一番近い温度を、外気温として推定検出できることになる。
そして、外気温を推定検出できたら、本フローを終了する。
なお、水温センサ13、吸気温センサ20、燃料温度センサ21等のうちの何れか1つを備える場合には、やや推定精度は低下するものの、始動時における当該センサの出力に基づいて、外気温を推定検出するように構成することができるものである。
【0040】
つづいて、大気圧を推定検出するための図8のフローチャートについて説明する。
即ち、図8に示すように、
ステップ201では、各種センサからの入力信号を取り込む。
ステップ202では、機関回転速度Neと、所定値と、を比較し、Ne<所定値であればステップ203へ進み、Ne≧所定値であればステップ204へ進む。
【0041】
ステップ203では、吸気マニホールド4内の吸気圧(吸気管内圧力)PBは略大気圧であるとして、吸気圧センサ14で検出された吸気圧PBを大気圧として推定検出する。
一方、ステップ204では、機関回転速度Neが所定以上であるから、スロットル弁3の開度TVOが所定値以下の場合には、スロットル弁3の絞りの影響で吸気マニホールド4内の吸気圧(吸気管内圧力)と大気圧との偏差が大きくなるため、大気圧の誤検出を回避するべく、スロットル弁3の開度TVOと、所定値と、を比較する。
【0042】
そして、TVO>所定値であれば、吸気マニホールド4内の吸気圧(吸気管内圧力)PBに対するスロットル弁3の絞りの影響は小さいと判断して、ステップ203へ進む。即ち、吸気マニホールド4内の吸気圧(吸気管内圧力)PBには、略大気圧であるとして、吸気圧センサ14で検出された吸気圧PBを大気圧として推定検出する。
【0043】
これに対し、TVO≦所定値であれば、吸気マニホールド4内の吸気圧(吸気管内圧力)PBに対するスロットル弁3の絞りの影響が大きく、吸気マニホールド4内の吸気圧(吸気管内圧力)と大気圧との偏差が大きくなるため、大気圧の検出を行うことなく、本フローを終了する。
該図8のフローチャートによれば、別個新たに大気圧センサを設けることなく、吸気圧センサ14を用いて比較的高精度に大気圧を推定検出することができる。また、誤差が大きくなる惧れがある条件下では、大気圧検出を行わず、前回ルーチン実行時に推定検出した大気圧をそのまま利用する構成としたので、大気圧の誤検出が確実に排除されることになる。
【0044】
このように、本実施形態によれば、アシストエア供給に伴うアシストエア量による吸入空気量変化相当分(アシストエア補正量ISCAAIHOS)を求め、これにより、ISC制御量ISCONを直接補正するようにしたので、迅速に、アシストエア供給に伴う吸入空気量変化に見合ったISC制御量ISCONを得ることができるから、従来装置のようにフィードバック補正量ISCfb(延いてはP分やI分)を可変設定してフィードバック制御の実行により前記変化相当分を徐々に補正するものに比べ、アシストエア供給を行っても(或いは供給→停止しても)アイドル回転速度を目標アイドル回転速度に高い収束速度で制御することができることになる。
【0045】
また、加減速時には、加減速補正量ISCTRによって、ISC制御量ISCONを直接補正するようにしたので、加減速度合いに見合ったISC制御量ISCONを得ることができるから、従来装置に比べて、運転性を改善することができる。従って、アシストエア供給を行っても、従来装置における減速感の低下と言った事態を回避することができる。
【0046】
更に、本実施形態では、アシストエア補正量ISCAAIHOSを求める際には、外気温度や大気圧等の環境変化を加味できるようにしたので、環境変化延いては空気密度変化等によるアシストエア量変化分を補償することができるので、より一層高精度にアシストエア補正量ISCAAIHOSを設定でき、延いては一層高精度にアイドル回転速度を目標アイドル回転速度に制御することができる。
【0047】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、従来装置のようにフィードバック補正量を可変設定してフィードバック制御の実行により吸入空気量変化を徐々に補正するものに比べ、アイドル回転速度を目標アイドル回転速度に高い収束速度で制御することができる。
【0048】
また、高精度に前記吸入空気量変化相当分を設定でき、延いては一層高精度にアイドル回転速度を目標アイドル回転速度に制御することができる。また、請求項4に記載の発明によれば、加減速時には、加減速補正量によって、前記補助空気制御弁の制御量を直接補正するので、加減速度合いに見合った前記補助空気制御弁の制御量を得ることができるから、従来装置に比べて、運転性を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の構成を示す機能ブロック図である。
【図2】本発明の一実施形態を示すシステム図である。
【図3】同上実施形態に係るISC制御内容を示すフローチャートである(その1)。
【図4】同上実施形態に係るISC制御内容を示すフローチャートである(その2)。
【図5】同上実施形態に係るISC制御内容を示すフローチャートである(その3)。
【図6】同上実施形態に係るアシストエア補正量を求めるルーチンを示すフローチャートである。
【図7】同上実施形態に係る外気温補正量TRを求めるルーチンを示すフローチャートである。
【図8】同上実施形態に係る大気圧補正量KALTを求めるルーチンを示すフローチャートである。
【図9】従来における問題を説明するタイミングチャートである。
【符号の説明】
1 機関(エンジン)
3 スロットル弁
6 燃料噴射弁
8 アシストエア通路
10 アシストエア制御弁
12 クランク角センサ
13 水温センサ
18 補助空気通路(バイパス通路)
19 補助空気制御弁(アイドル制御弁)
20 吸気温センサ
21 燃料温度センサ
50 コントロールユニット
Claims (4)
- スロットル弁下流に設けられた燃料噴射弁の噴孔近傍にスロットル弁上流より吸入空気の一部を導くアシストエア通路と、前記アシストエア通路に介装されたアシストエア制御弁と、を含んで構成されたアシストエア供給装置を備えると共に、
スロットル弁をバイパスして再び吸気通路に合流する補助空気通路に介装された補助空気制御弁の開度を制御してアイドル回転速度を目標回転速度に制御するようにした内燃機関のアイドル制御装置であって、
前記アシストエア供給装置によるアシストエア供給に伴う吸入空気量変化相当分を算出する吸入空気量変化相当分算出手段と、
前記算出された吸入空気量変化相当分を、空気密度に応じて補正する空気密度補正手段と、
前記空気密度補正手段により補正された吸入空気量変化相当分で、前記補助空気制御弁の制御量を補正する制御量補正手段と、を含んで構成し、
前記空気密度補正手段は、車両各部の温度を検出する複数の温度センサよって検出された温度のうちで最も低い温度による補正項を含んで構成されることを特徴とする内燃機関のアイドル制御装置。 - 前記複数の温度センサとして、冷却水温度を検出する水温センサ、吸気温センサ及び燃料温度センサを含むことを特徴とする請求項1記載の内燃機関のアイドル制御装置。
- 前記空気密度補正手段が、大気圧による補正項を含んで構成されたことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の内燃機関のアイドル制御装置。
- 所定の加減速度合いが得られるように、加減速補正量で前記補助空気制御弁の制御量を補正する加減速補正手段を含んで構成したことを特徴とする請求項1〜請求項3記載の内燃機関のアイドル制御装置。
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JPH11264337A (ja) | 1999-09-28 |
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