JPH0759892B2 - エンジンの排気制御装置 - Google Patents
エンジンの排気制御装置Info
- Publication number
- JPH0759892B2 JPH0759892B2 JP4956387A JP4956387A JPH0759892B2 JP H0759892 B2 JPH0759892 B2 JP H0759892B2 JP 4956387 A JP4956387 A JP 4956387A JP 4956387 A JP4956387 A JP 4956387A JP H0759892 B2 JPH0759892 B2 JP H0759892B2
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- JP
- Japan
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- exhaust
- internal pressure
- intake
- valve
- control valve
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- Characterised By The Charging Evacuation (AREA)
- Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
- Exhaust Silencers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、4サイクルエンジンの排気管に設けた排気制
御弁を、エンジン運転状態に応じて開閉するエンジンの
排気制御装置に関するものである。
御弁を、エンジン運転状態に応じて開閉するエンジンの
排気制御装置に関するものである。
(発明の背景) 4サイクルエンジン、2サイクルエンジン等では、排気
弁の開閉により排気が間欠的に排気管に導かれ、排気管
内に排気の慣性効果および脈動効果が発生することが知
られている。これらの効果(動的効果という)は、エン
ジン回転速度により変化する。従って或る回転速度でこ
の動的効果を最大にして体積効率を高めると、他の回転
速度では動的効果が逆に作用して体積効率が著しく低下
する。このため、高回転域でこのの動的効果が最適にな
るように排気系の諸元(排気管長、排気管径など)を設
定した場合には、中速域でトルクの著しい減少(トルク
谷)が発生するという問題があった。
弁の開閉により排気が間欠的に排気管に導かれ、排気管
内に排気の慣性効果および脈動効果が発生することが知
られている。これらの効果(動的効果という)は、エン
ジン回転速度により変化する。従って或る回転速度でこ
の動的効果を最大にして体積効率を高めると、他の回転
速度では動的効果が逆に作用して体積効率が著しく低下
する。このため、高回転域でこのの動的効果が最適にな
るように排気系の諸元(排気管長、排気管径など)を設
定した場合には、中速域でトルクの著しい減少(トルク
谷)が発生するという問題があった。
そこで排気管の膨張室への開口端付近に排気流路面積を
変える排気制御弁を設け、体積効率が低下する回転速度
域では流路面積を減少し、動的効果の影響を打消して出
力特性の向上を図ることが提案されている(特願昭60−
263752号)。
変える排気制御弁を設け、体積効率が低下する回転速度
域では流路面積を減少し、動的効果の影響を打消して出
力特性の向上を図ることが提案されている(特願昭60−
263752号)。
また多気筒エンジンでは各排気管の下流側を膨張室で合
流させると、気筒間の排気干渉による容積効率の低下お
よびトルクの低下を引き起こすことがある。そこで各排
気管毎に排気制御弁を設け、排気干渉による悪影響が生
じる回転速度域でこの制御弁を閉じて排気流路面積を減
少させることも提案されている(特願昭60−263753
号)。
流させると、気筒間の排気干渉による容積効率の低下お
よびトルクの低下を引き起こすことがある。そこで各排
気管毎に排気制御弁を設け、排気干渉による悪影響が生
じる回転速度域でこの制御弁を閉じて排気流路面積を減
少させることも提案されている(特願昭60−263753
号)。
また排気管の背圧を制御することにより燃焼を改善する
ことも提案されている。
ことも提案されている。
このように排気制御弁によって出力特性等を改善する場
合、エンジンの回転速度によりその開度を制御すること
が考え得るが、実際には吸気管負圧の大小すなわちエン
ジン負荷の大小や、吸気温度、混合気濃度等の多くの条
件の影響を受けるため、最適な開度を決めることは非常
に困難であり装置が複雑にもなるという問題がある。ま
たエンジン特性の経年変化や環境変化に対しても対応で
きないという問題もある。
合、エンジンの回転速度によりその開度を制御すること
が考え得るが、実際には吸気管負圧の大小すなわちエン
ジン負荷の大小や、吸気温度、混合気濃度等の多くの条
件の影響を受けるため、最適な開度を決めることは非常
に困難であり装置が複雑にもなるという問題がある。ま
たエンジン特性の経年変化や環境変化に対しても対応で
きないという問題もある。
(発明の目的) 本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、エ
ンジンの運転状態の変化に対して最適な排気制御弁の開
度を常に正確に求めてエンジン出力を最大に引出すこと
を可能とし、またエンジンの経年変化や環境変化の影響
を受けるおそれのないエンジンの排気制御装置を提供す
ることを目的とする。
ンジンの運転状態の変化に対して最適な排気制御弁の開
度を常に正確に求めてエンジン出力を最大に引出すこと
を可能とし、またエンジンの経年変化や環境変化の影響
を受けるおそれのないエンジンの排気制御装置を提供す
ることを目的とする。
(発明の構成) 本発明によればこの目的は、エンジンの運転状態に応じ
て排気流路面積を変える排気制御弁を備える4サイクル
エンジンにおいて、前記エンジンの吸・排気弁のオーバ
ーラップを検出するオーバーラップ検出手段と、前記オ
ーバーラップ時の吸気弁付近の吸気管内圧を検出する内
圧検出手段と、前記吸気管内圧の増減を検出する内圧増
減判別手段と、前記吸気内圧が減少する前記排気制御弁
の回動方向を求めその方向へ前記排気制御弁を回動させ
る回転方向判別手段とを備えることを特徴とするエンジ
ンの排気制御装置により達成される。
て排気流路面積を変える排気制御弁を備える4サイクル
エンジンにおいて、前記エンジンの吸・排気弁のオーバ
ーラップを検出するオーバーラップ検出手段と、前記オ
ーバーラップ時の吸気弁付近の吸気管内圧を検出する内
圧検出手段と、前記吸気管内圧の増減を検出する内圧増
減判別手段と、前記吸気内圧が減少する前記排気制御弁
の回動方向を求めその方向へ前記排気制御弁を回動させ
る回転方向判別手段とを備えることを特徴とするエンジ
ンの排気制御装置により達成される。
(作用) 吸・排気弁の開弁期間が重なるオーバーラップ時には、
吸気管と排気管とは燃焼室を挾んで連通しているから、
排気管内圧は吸気管内圧とほぼ等しくなる。このオーバ
ーラップ時における吸気管付近の吸気管内圧が常に最小
となるように排気制御弁の開度が制御されているので、
この時には燃焼室内圧さらには排気弁付近の排気管内圧
も最小となる。このため燃焼室内の燃焼ガスの吸気管内
への吹き返しは最も少なくなり、新気の吸入が促進され
ると共に、排気管内圧は排気行程の終期で最小となるか
ら排気が促進される。この結果体積効率が向上する。以
上の効果はエンジン回転速度や負荷の大小等の種々の条
件変化に関係なく、常に得られるものである。
吸気管と排気管とは燃焼室を挾んで連通しているから、
排気管内圧は吸気管内圧とほぼ等しくなる。このオーバ
ーラップ時における吸気管付近の吸気管内圧が常に最小
となるように排気制御弁の開度が制御されているので、
この時には燃焼室内圧さらには排気弁付近の排気管内圧
も最小となる。このため燃焼室内の燃焼ガスの吸気管内
への吹き返しは最も少なくなり、新気の吸入が促進され
ると共に、排気管内圧は排気行程の終期で最小となるか
ら排気が促進される。この結果体積効率が向上する。以
上の効果はエンジン回転速度や負荷の大小等の種々の条
件変化に関係なく、常に得られるものである。
(実施例) 第1図は本発明の自動二輪車用の一実施例を示す全体
図、第2図はその機能ブロック図、第3図は動作説明
図、第4図は動作の流れ図である。
図、第2図はその機能ブロック図、第3図は動作説明
図、第4図は動作の流れ図である。
この図において符号10はクランクケース、12はシリン
ダ、14はクランク軸、16はピストン、18はコンロッド、
20は吸気弁、22は排気弁である。吸気弁20と排気弁22と
は図示しない動弁機構によって開閉される。排気弁22の
開弁期間22Aの終期は吸気弁20の開弁期間20Bの初期と重
なり、第3図(A)にTで示すオーバーラップ期間が形
成される。
ダ、14はクランク軸、16はピストン、18はコンロッド、
20は吸気弁、22は排気弁である。吸気弁20と排気弁22と
は図示しない動弁機構によって開閉される。排気弁22の
開弁期間22Aの終期は吸気弁20の開弁期間20Bの初期と重
なり、第3図(A)にTで示すオーバーラップ期間が形
成される。
24は吸気弁20に接続された吸気管であり、この吸気管24
の上流側は吸気清浄器26に接続されている。28はこの吸
気清浄器26に収容された吸気フィルタである。
の上流側は吸気清浄器26に接続されている。28はこの吸
気清浄器26に収容された吸気フィルタである。
30は負荷応動型気化器であり、吸気管24の途中に取付け
られて吸気流量を制御する。すなわちこの気化器30は、
スロットル弁32と、その上流側にあって負圧に応動する
ピストン弁34とを備え、吸気流量に応じてピストン弁34
は上下動してピストン弁34の下方の負圧を略一定に保
つ。ピストン弁34にはジェットニードル36が吊下され、
ピストン弁34の上下動に伴なってジェットニードル36が
メインノズル38内を進退し、燃料供給量が吸気流量に対
応して制御される。
られて吸気流量を制御する。すなわちこの気化器30は、
スロットル弁32と、その上流側にあって負圧に応動する
ピストン弁34とを備え、吸気流量に応じてピストン弁34
は上下動してピストン弁34の下方の負圧を略一定に保
つ。ピストン弁34にはジェットニードル36が吊下され、
ピストン弁34の上下動に伴なってジェットニードル36が
メインノズル38内を進退し、燃料供給量が吸気流量に対
応して制御される。
40は排気管であり、その上流端は排気弁22に接続され、
その下流端は膨張室42に接続されている。この排気管40
の下流側開放端すなわち膨張室42への開口端付近には、
蝶型の排気制御弁44が装着されている。この排気制御弁
44は全閉位置で排気流露面積を約1/2に絞る。この排気
制御弁44はサーボモータ46によりワイヤを介して開閉さ
れる。この排気制御弁44の開度θは弁開度検出手段48A
としてのポテンショメータ48により検出される。
その下流端は膨張室42に接続されている。この排気管40
の下流側開放端すなわち膨張室42への開口端付近には、
蝶型の排気制御弁44が装着されている。この排気制御弁
44は全閉位置で排気流露面積を約1/2に絞る。この排気
制御弁44はサーボモータ46によりワイヤを介して開閉さ
れる。この排気制御弁44の開度θは弁開度検出手段48A
としてのポテンショメータ48により検出される。
50は吸気管24内の吸気弁20付近の内圧Pを検出する圧力
センサであり、吸気管内圧検出手段50Aを形成する。ま
た52はクランク角Θを検出するクランク角検出手段52A
としての角度センサである。
センサであり、吸気管内圧検出手段50Aを形成する。ま
た52はクランク角Θを検出するクランク角検出手段52A
としての角度センサである。
これら吸気管内圧P、クランク角Θおよび排気制御弁44
の角度θは、A/D変換器(図示せず)やインターフェー
ス54を介して演算装置(以下CPUという)56に入力され
る。このCPU56は吸気管24内の吸気弁20付近の内圧Pが
減少する排気制御弁44の回動方向を求め、出力インタフ
ェース58、D/A変換器(図示せず)およびドライバ60を
介してサーボモータ46をその方向(内圧Pを減少させる
方向)へ回動させる。
の角度θは、A/D変換器(図示せず)やインターフェー
ス54を介して演算装置(以下CPUという)56に入力され
る。このCPU56は吸気管24内の吸気弁20付近の内圧Pが
減少する排気制御弁44の回動方向を求め、出力インタフ
ェース58、D/A変換器(図示せず)およびドライバ60を
介してサーボモータ46をその方向(内圧Pを減少させる
方向)へ回動させる。
次に本実施例の動作を説明する。CPU56はその機能の点
から見ると第2図に示すように、クランク角Θから吸・
排気弁20、22のオーバーラップTを検出するオーバーラ
ップ検出手段62と、このオーバーラップT内で排気制御
弁44をある方向へ回動した時に内圧Pが増加するか減少
するかを判別する内圧増減判別手段64と、この内圧Pが
減少する方向を判別してこの方向へ排気制御弁44を回動
させる回転方向判別手段66とを備える。
から見ると第2図に示すように、クランク角Θから吸・
排気弁20、22のオーバーラップTを検出するオーバーラ
ップ検出手段62と、このオーバーラップT内で排気制御
弁44をある方向へ回動した時に内圧Pが増加するか減少
するかを判別する内圧増減判別手段64と、この内圧Pが
減少する方向を判別してこの方向へ排気制御弁44を回動
させる回転方向判別手段66とを備える。
CPU56は一連の連続する動作の途中で、第4図に示すサ
ブルーチンに入り、先ず運転状態が変化したか否かを判
定する(ステップ100)。これは例えばクランク角Θか
ら求めたエンジン回転速度が変化した時とか、スロット
ル弁32の開度が変化したこと等の運転条件に基づいて判
断される。運転状態が変化した場合にはフラッグn=1
として(ステップ102)、角度センサ48から求めた開度
θをθ+Δθに微増させる(ステップ104)。CPU56はク
ランク角Θに基づいて予め記憶したオーバーラップ時T
にこのクランク角Θが入るまで待ち(ステップ106)、
オーバーラップT内に入ると次に内圧Pが時間tに対し
てどのように変化するか、すなわち内圧Pの増減を判別
する(ステップ108)。このサブルーチンの1回前の演
算動作で求めた内圧P0と、現在の演算動作で求めた内圧
Pとを比較し、P>P0すなわち内圧増加中であればフラ
ッグn=−1とする(ステップ110)。この時には次回
の動作で運転条件の変化が無ければ(ステップ100)、
開度θ=θ−Δθに回動させる(ステップ104)。すな
わち排気制御弁44を反対方向へ回動させる。P=P0であ
ればフラッグn=0として(ステップ112)、開度θは
変更せず(ステップ104)、モータ46を停止する。さら
にP<P0すなわち内圧Pが減少中であればフラッグn=
1とし(ステップ114)モータ46を同一方向へΔθずつ
回転する(ステップ104)。
ブルーチンに入り、先ず運転状態が変化したか否かを判
定する(ステップ100)。これは例えばクランク角Θか
ら求めたエンジン回転速度が変化した時とか、スロット
ル弁32の開度が変化したこと等の運転条件に基づいて判
断される。運転状態が変化した場合にはフラッグn=1
として(ステップ102)、角度センサ48から求めた開度
θをθ+Δθに微増させる(ステップ104)。CPU56はク
ランク角Θに基づいて予め記憶したオーバーラップ時T
にこのクランク角Θが入るまで待ち(ステップ106)、
オーバーラップT内に入ると次に内圧Pが時間tに対し
てどのように変化するか、すなわち内圧Pの増減を判別
する(ステップ108)。このサブルーチンの1回前の演
算動作で求めた内圧P0と、現在の演算動作で求めた内圧
Pとを比較し、P>P0すなわち内圧増加中であればフラ
ッグn=−1とする(ステップ110)。この時には次回
の動作で運転条件の変化が無ければ(ステップ100)、
開度θ=θ−Δθに回動させる(ステップ104)。すな
わち排気制御弁44を反対方向へ回動させる。P=P0であ
ればフラッグn=0として(ステップ112)、開度θは
変更せず(ステップ104)、モータ46を停止する。さら
にP<P0すなわち内圧Pが減少中であればフラッグn=
1とし(ステップ114)モータ46を同一方向へΔθずつ
回転する(ステップ104)。
以上の動作を繰り返しつつ内圧Pが最小となる方向へモ
ータ46を回転し、運転状態が変化すれば(ステップ10
0)再びステップ102以下の動作を繰り返す。
ータ46を回転し、運転状態が変化すれば(ステップ10
0)再びステップ102以下の動作を繰り返す。
以上の動作を第3図に基づいて説明すると次のようにな
る。例えば排気制御弁44が同図(B)の実線aの位置に
ある時、内圧Pが同図(A)の実線aのようにオーバー
ラップT内で大きくなるものとする。制御弁44をb,c,d
と次第に閉じてゆけば、排気弁22から排気管40内を制御
弁44方向へ伝播する正の圧力波のうち、膨張室42におけ
る開放端での膨張により生じて戻ってゆく負の圧力波x
に対する、制御弁44により反射されて戻る正の圧力波y
の強度割合y/xは次第に大きくなってゆく。そして排気
流路面積が1/2に絞られた全閉時にy=xとなって、正
・負の圧力波は排気弁22付近で互いに打消される。従っ
てこの時排気側の内圧とほぼ等しい吸気側の内圧Pは最
小となる。
る。例えば排気制御弁44が同図(B)の実線aの位置に
ある時、内圧Pが同図(A)の実線aのようにオーバー
ラップT内で大きくなるものとする。制御弁44をb,c,d
と次第に閉じてゆけば、排気弁22から排気管40内を制御
弁44方向へ伝播する正の圧力波のうち、膨張室42におけ
る開放端での膨張により生じて戻ってゆく負の圧力波x
に対する、制御弁44により反射されて戻る正の圧力波y
の強度割合y/xは次第に大きくなってゆく。そして排気
流路面積が1/2に絞られた全閉時にy=xとなって、正
・負の圧力波は排気弁22付近で互いに打消される。従っ
てこの時排気側の内圧とほぼ等しい吸気側の内圧Pは最
小となる。
このようにオーバーラップ時T内で内圧Pが最小となる
から、燃焼室から排気管40への排気の流出が促進され、
また吸気管24への吹き戻しは最も弱くなる。このため体
積効率が向上し、出力特性が良好となる。さらに吸気管
の内圧を求める圧力センサは、排気管に設ける場合に比
べて排気のカーボン等による汚れの心配が無いので、長
期の使用に対して誤動作などの不具合が発生する恐れが
ない。
から、燃焼室から排気管40への排気の流出が促進され、
また吸気管24への吹き戻しは最も弱くなる。このため体
積効率が向上し、出力特性が良好となる。さらに吸気管
の内圧を求める圧力センサは、排気管に設ける場合に比
べて排気のカーボン等による汚れの心配が無いので、長
期の使用に対して誤動作などの不具合が発生する恐れが
ない。
以上の実施例は、排気制御弁は排気管の下流側開放端付
近に設けたものであるが、本発明はこれに限られず、排
気管の途中等、排気系の他の場所に設けた場合にも有効
であり、本発明はこれを包含する。また排気制御弁を駆
動するモータは、サーボモータに限られるものではな
く、例えばステッピングモータであってもよい。
近に設けたものであるが、本発明はこれに限られず、排
気管の途中等、排気系の他の場所に設けた場合にも有効
であり、本発明はこれを包含する。また排気制御弁を駆
動するモータは、サーボモータに限られるものではな
く、例えばステッピングモータであってもよい。
(発明の効果) 本発明は以上のように、吸気管内圧を監視し、この内圧
が最小となるように排気制御弁を制御するものでるか
ら、エンジン運転速度等の運転条件の影響を受けず最大
の出力特性を得るのに最も適する開度に排気制御弁を回
動させることができる。またエンジン特性の経年変化や
環境変化の影響を受けることもない。
が最小となるように排気制御弁を制御するものでるか
ら、エンジン運転速度等の運転条件の影響を受けず最大
の出力特性を得るのに最も適する開度に排気制御弁を回
動させることができる。またエンジン特性の経年変化や
環境変化の影響を受けることもない。
第1図は本発明の自動二輪車用の一実施例を示す全体
図、第2図はその機能ブロック図、第3図は動作説明
図、第4図は動作の流れ図である。 20……吸気弁、22……排気弁、40……排気管、 44……排気制御弁、50A……内圧検出手段 62A……オーバーラップ検出手段、 64A……内圧増減判別手段、 66A……回転方向判別手段。
図、第2図はその機能ブロック図、第3図は動作説明
図、第4図は動作の流れ図である。 20……吸気弁、22……排気弁、40……排気管、 44……排気制御弁、50A……内圧検出手段 62A……オーバーラップ検出手段、 64A……内圧増減判別手段、 66A……回転方向判別手段。
Claims (1)
- 【請求項1】エンジンの運転状態に応じて排気流路面積
を変える排気制御弁を備える4サイクルエンジンにおい
て、 前記エンジンの吸・排気弁のオーバーラップを検出する
オーバーラップ検出手段と、前記オーバーラップ時の吸
気弁付近の吸気管内圧を検出する内圧検出手段と、前記
吸気管内圧の増減を検出する内圧増減判別手段と、前記
吸気内圧が減少する前記排気制御弁の回動方向を求めそ
の方向へ前記排気制御弁を回動させる回動方向判別手段
とを備えることを特徴とするエンジンの排気制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4956387A JPH0759892B2 (ja) | 1987-03-04 | 1987-03-04 | エンジンの排気制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4956387A JPH0759892B2 (ja) | 1987-03-04 | 1987-03-04 | エンジンの排気制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63215823A JPS63215823A (ja) | 1988-09-08 |
| JPH0759892B2 true JPH0759892B2 (ja) | 1995-06-28 |
Family
ID=12834671
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4956387A Expired - Lifetime JPH0759892B2 (ja) | 1987-03-04 | 1987-03-04 | エンジンの排気制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0759892B2 (ja) |
-
1987
- 1987-03-04 JP JP4956387A patent/JPH0759892B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63215823A (ja) | 1988-09-08 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
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|
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|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |