CN105051338B - 排气净化系统及排气净化系统的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种排气净化系统及其控制方法，所述排气净化系统及其控制方法能够避免由还原剂的固化引起的还原剂喷射阀堵塞和破损等的发生，能够防止还原剂回收处理及排气净化的效率降低。涉及本发明的一实施方式的排气净化系统及其控制方法具备下述方案：对应某一检测来检测还原剂喷射阀的喷射阀温度，基于喷射阀温度计算距开始还原剂回收处理的等待时间，前述某一检测为用于将内燃机停止的点火开关的关闭的检测或还原剂喷射阀的喷射停止的检测二者中某一较早的检测，将点火开关的关闭的检测及等待时间的经过作为条件，许可还原剂回收处理。
Description
技术领域
本发明涉及一种排气净化系统及排气净化系统的控制方法。特别涉及一种能够避免由尿素水溶液的固化引起的还原剂喷射阀或还原剂供给路径堵塞或破损等的发生的排气净化系统及排气净化系统的控制方法。
背景技术
以往，在搭载于车辆的内燃机的排气中含有氮氧化物（以下称作“NOx”）和颗粒物（以下有称作“PM”的情况）。这里，作为用于将其中的NOx还原来净化排气的装置，有尿素选择性催化还原（SCR）系统。尿素选择性催化还原系统构成为具备还原剂供给装置和选择性催化还原催化剂，所述还原剂供给装置用于将尿素水溶液从还原剂喷射阀供给至排气管内，所述尿素水溶液作为还原剂借助压送泵从储存罐内抽取，所述选择性催化还原催化剂是能够吸附氨的排气净化催化剂的一种。在该尿素选择性催化还原系统中，使由尿素水溶液的分解生成的氨被选择性催化还原催化剂吸附，使排气中的NOx在选择性催化还原催化剂中与氨反应，净化排气。
另一方面，作为用于捕捉PM来净化排气的装置，存在柴油机颗粒物捕捉器（以下称作“DPF”）。DPF配设于内燃机的排气管，在排气通过该DPF时捕捉排气中的PM。在具备DPF的排气净化系统中，为了防止DPF的阻塞，适时地进行强制再生控制，所述强制再生控制使DPF的温度上升至500℃至600℃左右，使在DPF中堆积的PM强制地燃烧。
近年来，伴随排气的净化标准的提高，具备DPF及选择性催化还原催化剂这两者的排气净化系统有所增加。
在尿素选择性催化还原系统中，通常构成为，在内燃机停止时，回收残存于还原剂供给路径的尿素水溶液（例如，参照专利文献1）。由此，欲避免尿素水溶液在残存于还原剂供给路径的状态下冻结、发生还原剂供给路径堵塞和破损等。
专利文献1：日本特开2008-101564号公报。
但是，在还原剂供给装置中，由于其结构上的原因，通常不能完全回收还原剂即尿素水溶液。
因此，存在下述问题：残存于还原剂供给路径、特别是残存于还原剂喷射阀内的尿素水溶液在内燃机停止后被加热，从而被浓缩，由此，固化温度上升，之后在被冷却的过程中尿素水溶液固化，结果，例如在专利文献1中记载的排气净化系统中，在内燃机启动时，尿素水溶液的供给受到阻碍，排气净化效率降低。
具体地说明的话，在排气净化系统中，在内燃机停止时，一般进行将填充于还原剂供给装置的还原剂供给路径的尿素水溶液回收至储存罐的清除处理，但是由于将储存罐及还原剂喷射阀连接的还原剂通路等的结构上的原因，通常无法将填充于还原剂供给路径内的尿素水溶液完全回收至储存罐。
另一方面，在内燃机停止的同时，作为还原剂喷射阀的放热功能的冷却水的循环等停止，所以特别是还原剂喷射阀的温度上升。这样，上述残存于还原剂喷射阀内的尿素水溶液中的水分由于气化而蒸发，其浓度上升。此后，随着排气管和周围的温度降低，尿素水溶液的温度降低，但浓度变得比通常的浓度高，所以固化的温度上升，有发生残存尿素水溶液固化从而堵塞还原剂喷射阀的可能。
图8是表示尿素水溶液的浓度和固化温度T0的关系的图表。
在还原剂供给装置中使用的作为还原剂的尿素水溶液的浓度通常调整为约32.5%，该浓度下固化温度最低，约为-11℃。
如图8的图表所示，尿素水溶液的固化温度具有下述特性：尿素水溶液的浓度为约32.5%时，固化温度最低，约为-11℃，无论尿素水溶液的浓度比约32.5%高或低，尿素水溶液的固化温度都上升。
因此，由于高温而水分蒸发使得浓度升高了的还原剂喷射阀内的残存尿素水溶液，在此后温度下降时易于固化，也成为设置于还原剂喷射阀的喷射板的喷射口堵塞的原因，在执行还原剂回收处理时和其后伴随内燃机的再启动的还原剂喷射时，穿过喷射口的气体和液体的流通受到阻碍，在最坏的情况下，有发生还原剂喷射阀破损等的可能性。
本发明是鉴于这样的问题而作出的，通过采取用于避免还原剂喷射阀喷射停止后喷射板的喷射口堵塞的措施，解决上述问题。
发明内容
即，本发明的目的在于，提供一种排气净化系统及排气净化系统的控制方法，所述排气净化系统及排气净化系统的控制方法通过进行用于避免还原剂喷射阀喷射停止后喷射板的喷射口堵塞的控制，能够避免由尿素水溶液的固化引起的还原剂供给路径和还原剂喷射阀、特别是喷射板的喷射口堵塞和破损等的发生，结果，能够防止还原剂回收处理和排气净化的效率降低。
涉及本发明的一技术方案的排气净化系统从排气上游侧起依次具备柴油机颗粒物捕捉器、还原剂供给装置、选择性催化还原催化剂，前述柴油机颗粒物捕捉器捕捉内燃机的排气中的排气微粒，前述还原剂供给装置将作为还原剂的尿素水溶液从储存罐向还原剂喷射阀供给，由此，向前述排气中喷射来供给，并且在将前述内燃机停止时，将供给路径内的前述尿素水溶液向前述储存罐回收，前述选择性催化还原催化剂使用前述尿素水溶液来净化前述排气中的NOx，其特征在于，前述排气净化系统具备控制装置，前述控制装置具有等待时间计算部和还原剂回收处理许可部，前述等待时间计算部对应某一检测来检测前述还原剂喷射阀的喷射阀温度，基于前述喷射阀温度计算距开始还原剂回收处理的等待时间，前述某一检测为用于将前述内燃机停止的点火开关的关闭的检测或前述还原剂喷射阀的喷射停止的检测二者中某一较早的检测，前述还原剂回收处理许可部将前述点火开关的关闭的检测及前述等待时间的经过作为条件，许可前述还原剂回收处理，通过具备这一方案，能够解决上述问题。
涉及本发明的一技术方案的排气净化系统从排气上游侧起依次具备柴油机颗粒物捕捉器、还原剂供给装置、选择性催化还原催化剂，前述柴油机颗粒物捕捉器捕捉内燃机的排气中的排气微粒，前述还原剂供给装置将作为还原剂的尿素水溶液从储存罐向还原剂喷射阀供给，由此，向前述排气中喷射来供给，并且在将前述内燃机停止时，将供给路径内的前述尿素水溶液向前述储存罐回收，前述选择性催化还原催化剂使用前述尿素水溶液来净化前述排气中的NOx，其特征在于，前述排气净化系统具备控制装置，前述控制装置具有等待时间计算部和还原剂回收处理许可部，前述等待时间计算部对应用于将前述内燃机停止的点火开关的关闭的检测，检测前述还原剂喷射阀的喷射阀温度，基于前述喷射阀温度计算距开始还原剂回收处理的等待时间，前述还原剂回收处理许可部将前述等待时间的经过作为条件，许可前述还原剂回收处理，通过具备这一方案，能够解决上述问题。
涉及本发明的一技术方案的排气净化系统从排气上游侧起依次具备柴油机颗粒物捕捉器、还原剂供给装置、选择性催化还原催化剂，前述柴油机颗粒物捕捉器捕捉内燃机的排气中的排气微粒，前述还原剂供给装置将作为还原剂的尿素水溶液从储存罐向还原剂喷射阀供给，由此，向前述排气中喷射来供给，并且在将前述内燃机停止时，将供给路径内的前述尿素水溶液向前述储存罐回收，前述选择性催化还原催化剂使用前述尿素水溶液来净化前述排气中的NOx，其特征在于，前述排气净化系统具备控制装置，前述控制装置具有等待时间计算部和还原剂回收处理许可部，前述等待时间计算部对应前述还原剂喷射阀的喷射停止的检测，检测前述还原剂喷射阀的喷射阀温度，基于前述喷射阀温度计算距开始还原剂回收处理的等待时间，前述还原剂回收处理许可部将用于将前述内燃机停止的点火开关的关闭的检测及前述等待时间的经过作为条件，许可前述还原剂回收处理，通过具备这一方案，能够解决上述问题。
此外，在涉及本发明的一技术方案的排气净化系统的控制方法中，前述排气净化系统从排气上游侧起依次具备柴油机颗粒物捕捉器、还原剂供给装置、选择性催化还原催化剂，前述柴油机颗粒物捕捉器捕捉内燃机的排气中的排气微粒，前述还原剂供给装置将作为还原剂的尿素水溶液从储存罐向还原剂喷射阀供给，由此，向前述排气中喷射来供给，并且在将前述内燃机停止时，将供给路径内的前述尿素水溶液向前述储存罐回收，前述选择性催化还原催化剂使用前述尿素水溶液来净化前述排气中的NOx，前述排气净化系统的控制方法的特征在于，前述排气净化系统的控制方法具有计算过程和许可过程，前述计算过程对应某一检测来检测前述还原剂喷射阀的喷射阀温度，基于前述喷射阀温度计算距开始还原剂回收处理的等待时间，前述某一检测为用于将前述内燃机停止的点火开关的关闭的检测或前述还原剂喷射阀的喷射停止的检测二者中某一较早的检测，前述许可过程将前述点火开关的关闭的检测及前述等待时间的经过作为条件，许可前述还原剂回收处理，通过具备这一方案，能够解决上述问题。
此外，在涉及本发明的一技术方案的排气净化系统的控制方法中，前述排气净化系统从排气上游侧起依次具备柴油机颗粒物捕捉器、还原剂供给装置、选择性催化还原催化剂，前述柴油机颗粒物捕捉器捕捉内燃机的排气中的排气微粒，前述还原剂供给装置将作为还原剂的尿素水溶液从储存罐向还原剂喷射阀供给，由此，向前述排气中喷射来供给，并且在将前述内燃机停止时，将供给路径内的前述尿素水溶液向前述储存罐回收，前述选择性催化还原催化剂使用前述尿素水溶液来净化前述排气中的NOx，前述排气净化系统的控制方法的特征在于，前述排气净化系统的控制方法具有计算过程和许可过程，前述计算过程对应用于将前述内燃机停止的点火开关的关闭的检测，检测前述还原剂喷射阀的喷射阀温度，基于前述喷射阀温度计算距开始还原剂回收处理的等待时间，前述许可过程将前述等待时间的经过作为条件，许可前述还原剂回收处理，通过具备这一方案，能够解决上述问题。
此外，在涉及本发明的一技术方案的排气净化系统的控制方法中，前述排气净化系统从排气上游侧起依次具备柴油机颗粒物捕捉器、还原剂供给装置、选择性催化还原催化剂，前述柴油机颗粒物捕捉器捕捉内燃机的排气中的排气微粒，前述还原剂供给装置将作为还原剂的尿素水溶液从储存罐向还原剂喷射阀供给，由此，向前述排气中喷射来供给，并且在将前述内燃机停止时，将供给路径内的前述尿素水溶液向前述储存罐回收，前述选择性催化还原催化剂使用前述尿素水溶液来净化前述排气中的NOx，前述排气净化系统的控制方法的特征在于，前述排气净化系统的控制方法具有计算过程和许可过程，前述计算过程对应前述还原剂喷射阀的喷射停止的检测，检测前述还原剂喷射阀的喷射阀温度，基于前述喷射阀温度计算距开始还原剂回收处理的等待时间，前述许可过程将用于将前述内燃机停止的点火开关的关闭的检测及前述等待时间的经过作为条件，许可前述还原剂回收处理，通过具备这一方案，能够解决上述问题。
即，涉及本发明的一技术方案的排气净化系统及排气净化系统的控制方法，具备用于避免还原剂喷射阀喷射停止后喷射板的喷射口堵塞的上述各方案，由此能够避免由尿素水溶液的固化引起的还原剂供给路径和还原剂喷射阀、特别是喷射板的喷射口堵塞和破损等的发生，结果，能够防止还原剂回收处理和排气净化的效率降低。
在涉及本发明的一技术方案的排气净化系统及其控制方法的上述各方案中，也可以是，在前述等待时间经过前执行了前述还原剂喷射阀的喷射的情况下，将前述等待时间无效。
此外，也可以是，基于前述喷射阀温度计算附着于前述还原剂喷射阀具备的喷射板的外部侧及内部侧的前述尿素水溶液的浓度及固化温度，由此计算前述等待时间。
此外，也可以是，将前述等待时间作为附着于前述喷射板的外部侧的前述尿素水溶液的液滴固化、但附着于前述喷射板的内部侧的前述尿素水溶液的液滴未固化的程度的时间进行计算。
附图说明
图1是涉及本发明的一实施方式的排气净化系统的整体结构图。
图2是涉及本发明的一实施方式的排气净化系统具备的控制装置的框图。
图3是表示涉及本发明的一实施方式的排气净化系统中的还原剂喷射阀温度及还原剂固化温度等的变化的一例的图表。
图4是表示涉及本发明的一实施方式的排气净化系统中的还原剂喷射阀温度及还原剂固化温度等的变化的另一例的图表。
图5是用于说明作为涉及本发明的排气净化系统及排气净化系统的控制方法的基础的、还原剂喷射阀中的固化还原剂的吸水作用的示意图。
图6是用于说明有关涉及本发明的第1实施方式的排气净化系统及排气净化系统的控制方法的流程图。
图7是用于说明有关涉及本发明的第2实施方式的排气净化系统及排气净化系统的控制方法的流程图。
图8是表示尿素水溶液的浓度和固化温度T0的关系的图表。
具体实施方式
以下，参照附图，对涉及本发明的排气净化系统及排气净化系统的控制方法的实施方式进行具体说明。
但是，以下实施方式表示本发明的一实施方式，不对本发明进行限定，本发明能够在本发明的范围内任意地变更。
另外，在各图中附有相同附图标记的表示相同的部件或部分，适当地省略说明。
1. 排气净化系统
(1) 整体结构
图1是涉及本发明的一实施方式的排气净化系统10的整体结构图。
该排气净化系统10具备排气净化单元20、还原剂供给装置40、控制装置60作为主要的结构要素，所述排气净化单元20具有DPF22及选择性催化还原催化剂24，所述还原剂供给装置40包括还原剂喷射阀43，所述控制装置60进行DPF22的强制再生控制和还原剂供给装置40的动作控制。
该排气净化系统10构成为下述装置：用于借助DPF22来捕捉排气中的颗粒物（PM），并且使用作为还原剂的尿素水溶液在选择性催化还原催化剂24中选择性地净化排气中的NOx。
(2) 排气净化单元
排气净化单元20从排气上游侧起依次具备氧化催化剂21、DPF22和选择性催化还原催化剂24。
在该排气净化单元20的结构要素中，氧化催化剂21将被由内燃机5进行的补充喷射等供给至排气管11内的未燃燃料氧化，产生氧化热。由此，能够使流入至DPF22的排气升温，将DPF22加热。氧化催化剂21可以使用众所周知的催化剂，例如向在氧化铝上载持有铂的催化剂中添加了既定量的铈等稀土类元素的催化剂。
此外，DPF22在排气通过DPF22时捕捉排气中的PM。在图1中所示的排气净化系统10中，DPF22配设于比选择性催化还原催化剂24更靠排气上游侧的位置，没有PM附着于选择性催化还原催化剂24的可能。DPF22可以使用众所周知的部件，例如由陶瓷材料构成的蜂窝结构的过滤器。
此外，选择性催化还原催化剂24将由尿素水溶液的分解生成的氨吸附，将流入的排气中的NOx还原，所述尿素水溶液借助还原剂喷射阀43喷射至排气中。作为选择性催化还原催化剂24，例如可以使用具有氨的吸附功能且能够将NOx选择性地还原的沸石系的还原催化剂。
以上说明的排气净化单元20在DPF22的前后分别具备压力传感器51、52，在选择性催化还原催化剂24的前后分别具备温度传感器53、54。此外，在选择性催化还原催化剂24的排气下游侧具备NOx传感器55。进而，在排气净化单元的周围配置有检测外部气体温度的外部气体温度传感器。
这些传感器的传感值被送入至控制装置60，检测各个位置的压力、温度或NOx浓度。
另外，若通过运算能够推定，则能够省略这些传感器。
此外，以上说明的排气净化单元20具备从排气管11的第1弯曲部23a分岔并用于将还原剂喷射阀43固定的连接管12。经由该连接管12，作为还原剂的尿素水溶液从还原剂喷射阀43向与排气的流动方向大致一致的方向喷射。
因此，与将还原剂喷射阀43直接固定于排气管11的情况相比，能够使得从排气管11和排气等难以向还原剂喷射阀43传递热量。
(3) 强制再生机构
本实施方式的排气净化系统10具备用于进行DPF22的强制再生控制的强制再生机构。用于使DPF22升温到500℃至600℃左右，进行使堆积于DPF22的PM强制性地燃烧的强制再生。
在本实施方式中，燃料喷射阀（图中未示出）、控制装置60的控制部和氧化催化剂21构成强制再生机构，所述燃料喷射阀通过由内燃机5进行的补充喷射等将未燃燃料供给至排气管11内，所述控制装置60的控制部用于指示燃料喷射阀的控制，来控制来自燃料喷射阀的燃料喷射量和喷射时机等，所述氧化催化剂21将未燃燃料氧化，产生氧化热。
另外，强制再生机构不限于上述结构例，只要能使排气升温到500℃至600℃左右即可。例如，也可以不借助补充喷射，利用将未燃燃料供给至氧化催化剂21的装置来构成强制再生机构。此外，也可以具备燃烧器或电热丝等加热装置，直接加热DPF22。
(4) 还原剂供给装置
还原剂供给装置40具备储存尿素水溶液的储存罐41、压送泵42、还原剂喷射阀43作为主要结构要素。
其中，储存罐41及压送泵42由第1供给通路44连接，压送泵42及还原剂喷射阀43由第2供给通路45连接。在该第2供给通路45中设有压力传感器56，传感值被发送至控制装置60，检测第2供给通路45内的压力。
此外，第2供给通路45及储存罐41由第3供给通路46连接，由此，能够使供给至第2供给通路45的剩余的尿素水溶液返回至储存罐41。
此外，还原剂供给装置40具备换向阀（リバーティングバルブ）47，所述换向阀47具有将尿素水溶液的流道由从储存罐41朝向还原剂喷射阀43的顺方向切换为从还原剂喷射阀43朝向储存罐41的逆方向的功能。即，本实施方式的排气净化系统10具有下述结构：在内燃机5停止时，能够将填充于还原剂供给装置40的尿素水溶液回收至储存罐41。
该还原剂供给装置40的结构要素中，压送泵42抽取储存罐41内的尿素水溶液，压送至还原剂喷射阀43，使得第2供给路径45内的压力维持为既定值。作为压送泵42，以使用电动式泵为代表。
此外，还原剂喷射阀43在还原剂喷射阀43由于从控制装置60输出的控制信号而打开时，将尿素水溶液喷射至排气管11中。作为还原剂喷射阀43，例如使用由占空比控制来控制阀门的开闭的开闭阀。
构成这样的还原剂喷射阀43的电子部分和树脂部分等比较不耐热，其耐热温度Tlim为140℃至150℃左右，另一方面，通常运转时的排气温度为200℃至300℃左右。
因此，该还原剂供给装置40具备冷却水通路35、冷却水循环通路33·34、冷却水流量控制阀31·32，所述冷却水通路35设置于还原剂喷射阀43的壳上，所述冷却水循环通路33·34从内燃机5的冷却水通路33分岔，连通至冷却水通路35上，所述冷却水流量控制阀31·32调节在冷却水循环通路33·34中流动的冷却水的流量。
由此，能够使内燃机5的冷却水在还原剂喷射阀43的冷却水通路35中循环，将还原剂喷射阀43的温度保持为70℃至80℃左右，防止还原剂喷射阀43的热损伤。
此外，为了进行来自还原剂喷射阀43的还原剂的喷射，储存罐41内的相对低温的尿素水溶液被压送至还原剂喷射阀43，所以通过从还原剂喷射阀43向尿素水溶液的热移动，也促进还原剂喷射阀43的放热。
上述由发动机冷却水的循环、向尿素水溶液的热移动引起的还原剂喷射阀43的放热，特别是在内燃机5的运转中进行。
这是因为，在内燃机5的运转中发动机冷却水发生循环，此外，在内燃机5的运转中尿素水溶液被向还原剂喷射阀43压送。
2. 控制装置
(1) 整体结构
接着，参照图2，对涉及本发明的一实施方式的排气净化系统10具备的控制装置60大致分为喷射阀动作检测部61、温度检测部62、强制再生控制部63、等待时间计算部64、还原剂回收处理许可部65来进行具体的说明。这些各部分典型地通过由微型电子计算机实现的程序执行来实现。
即，图2是用功能框来表示在排气净化系统10具备的控制装置60中的、关于用于避免还原剂喷射阀喷射停止后喷射板的喷射口堵塞的控制的部分的结构例。
控制装置60构成为，能够读取点火开关57的信号和以各压力传感器和各温度传感器为代表的、检测发动机转速Ne的转速传感器、检测车辆的车速V的车速传感器、检测加速器踏板的操作量Acc的加速器传感器、检测制动器踏板的操作量Brk的制动器传感器等各种传感器信号。此外，在控制装置60中，具备用于存储由各部分得到的运算结果和检测结果的图中未示出的随机存取存储器（RAM）。
另外，控制装置60在内燃机5的运转中，控制压送泵42的驱动使得第2供给路径45内的压力维持为既定值，并且基于发动机转速Ne和设置于选择性催化还原催化剂的排气下游侧的NOx传感器55的传感值等，控制还原剂喷射阀43的驱动。
此外，控制装置60构成为，检测由用于将内燃机启动及停止的点火开关57产生的打开及关闭的信号，更优选地，还检测还原剂喷射阀43的动作，特别检测喷射开始及喷射停止，在内燃机5停止时检测出点火开关57的关闭信号或还原剂喷射阀43的喷射停止时，检测这些检测时间点中的某一较早的检测时间点下的还原剂喷射阀43的喷射阀温度Tudv，基于该喷射阀温度Tudv计算等待时间T1，从上述较早的检测时间点等待该等待时间T1之后，许可还原剂回收处理。
进而，控制装置60对应等待上述等待时间T1之后的还原剂回收处理的许可，执行还原剂回收处理即清除处理。即，将用于将尿素水溶液的流道从顺方向切换至逆方向的信号相对于换向阀47输出，并且将用于使还原剂喷射阀43开阀并使压送泵42驱动的信号相对于压送泵42及还原剂喷射阀43输出，由此，将存在于还原剂喷射阀43及还原剂供给路径的内部的还原剂回收至储存罐41。
涉及本发明的一实施方式的排气净化系统10具备的控制装置60在还原剂回收处理的执行前设置等待时间T1，所述等待时间T1用于还原剂喷射阀43内部的附着于喷射口附近的尿素水溶液的液滴借助后述的吸水效果被向还原剂喷射阀43外部吸出，进行用于避免还原剂喷射阀喷射停止后喷射板的喷射口堵塞的控制之后，执行还原剂回收处理，由此，避免由于尿素水溶液的固化引起的还原剂供给路径和还原剂喷射阀、特别是喷射板的喷射口堵塞和破损等的发生，结果，防止还原剂回收处理和排气净化的效率的降低。
(2) 喷射阀动作检测部
喷射阀动作检测部61检测还原剂喷射阀43的动作，特别检测喷射开始及喷射停止。
在涉及本发明的排气净化系统及排气净化系统的控制方法的实施方式中，在除基于点火开关57的关闭的检测之外还基于还原剂喷射阀43的喷射停止的检测来进行控制的实施方式中，基于喷射停止的检测时间点下的喷射阀温度Tudv计算等待时间T1。因此，喷射阀动作检测部61检测还原剂喷射阀43的喷射停止。
此外，在该实施方式中，在等待时间T1经过之前的时间里还原剂喷射阀43的喷射再次开始的情况下，需要将测量时间T的计时器复位，所以，喷射阀动作检测部61还检测还原剂喷射阀43的喷射开始。
(3) 温度检测部
温度检测部62用于使用温度传感器53来检测还原剂喷射阀43的喷射阀温度Tudv，但在无法直接检测的情况下，也可以根据其附近的DPF22下游侧温度Tdpf等计算或推测。
(4) 强制再生控制部
强制再生控制部63基于由设置于DPF22前后的压力传感器51、52求出的压差，推定PM的堆积量Vpm。并且，当推定PM堆积量Vpm超过既定的阈值Vpm0时，判定为需要DPF22的强制再生，相对于强制再生机构发送用于执行强制再生的信号。
此外，强制再生控制部63在推定PM堆积量Vpm降低至既定量时，停止相对于强制再生机构发送的用于执行强制再生的信号。
(5) 等待时间计算部
等待时间计算部64在检测出点火开关57关闭时，或在通过喷射阀动作检测部61检测出还原剂喷射阀43的喷射停止时，对应该检测，通过温度检测部62检测这些检测时间点中的某一较早的检测时间点下的还原剂喷射阀43的喷射阀温度Tudv。在此，在喷射阀温度Tudv的检测中，如上所述，除了直接检测喷射阀温度Tudv的方案以外，还包括例如由喷射阀43附近的DPF22下游侧温度Tdpf等进行计算或推测的方案。
然后，等待时间计算部64基于上述较早的检测时间点下的还原剂喷射阀43的喷射阀温度Tudv计算等待时间T1。该等待时间T1在后述控制的动作顺序中，用作从上述较早的检测时间点至许可还原剂回收处理的等待时间。
在涉及本发明的排气净化系统及排气净化系统的控制方法中，在还原剂回收处理执行前设置等待时间T1的理由的概要为，如上所述，等待还原剂喷射阀43内部的附着于喷射口附近的尿素水溶液的液滴借助吸水效果被向还原剂喷射阀43外部吸出，由此，避免还原剂喷射阀喷射停止后喷射板的喷射口堵塞，之后执行还原剂回收处理，由此，避免由于尿素水溶液的固化引起的还原剂供给路径和还原剂喷射阀、特别是喷射板的喷射口堵塞和破损等的发生，结果，防止还原剂回收处理和排气净化的效率的降低。
在此，关于作为涉及本发明的排气净化系统及排气净化系统的控制方法的基础的原理，进一步进行详细的说明。
图3是表示涉及本发明的一实施方式的排气净化系统中的还原剂喷射阀温度及还原剂固化温度等的变化的一例的图表。
若在时刻t1点火开关57关闭，内燃机5停止，则内燃机5的冷却水的循环也停止，还原剂喷射阀43的放热效率降低，所以能够预测还原剂喷射阀43的喷射阀温度Tudv从该时间点起在一定程度的时间内上升，到达最高到达温度Tudvmax之后下降。
这样，点火开关57关闭之后，喷射阀温度Tudv上升，所以残存于还原剂喷射阀43内的尿素水溶液的温度也上升，尿素水溶液的水分气化，浓度升高，结果，该残存尿素水溶液的固化温度T0也上升。
即，残存尿素水溶液的固化温度T0也以稍微延迟地追随喷射阀温度Tudv的上升的方式随着该水溶液的浓度的上升而上升，如图3所示。
然后，若喷射阀温度Tudv降低，在时刻t2降低至残存尿素水溶液的固化温度T0即固化点，则在还原剂喷射阀43的残存尿素水溶液中发生固化即凝固。
图4是表示涉及本发明的一实施方式的排气净化系统中的还原剂喷射阀温度及还原剂固化温度等的变化的另一例的图表。
在图4的例子中，在点火开关57关闭的时刻t1之前的时刻t0，DPF22的强制再生控制开始，能够预见随着DPF22的强制再生控制开始，喷射阀温度Tudv及DPF22下游侧温度Tdpf上升，但关于其他点，与上述图3的例子大致相同。
图3及图4的图表中表示的由于尿素水溶液的温度上升导致的浓度及固化温度T0上升，是根据图8的图表中所示的尿素水溶液的特性得出的，在温度上升较多的情况下，尿素水溶液的浓度及固化温度T0的上升也较多。
无论对于残存于还原剂喷射阀43内部的尿素水溶液，还是对于附着于还原剂喷射阀43外部的尿素水溶液，都发生由于尿素水溶液的温度上升引起的浓度及固化温度T0的上升，但附着于还原剂喷射阀43外部的尿素水溶液直接暴露于在排气管11、23a、23b中通过的高温的排气，所以浓度及固化温度T0升高较多，有与残存于还原剂喷射阀43内部的尿素水溶液相比在较高的温度下在早期固化的倾向。
图5是用于说明涉及作为本发明的排气净化系统及排气净化系统的控制方法的基础的、还原剂喷射阀中的固化还原剂的吸水作用的示意图。
如图5（a）所示，排气净化系统具备的还原剂供给装置的还原剂喷射阀43具备圆筒状部件431、销部件432和喷射板（孔板）433，所述圆筒状部件431在内部设置有具有贯通孔的狭窄部，所述销部件432具有嵌合于狭窄部的末端部432a，通过被向圆筒状部件431的中心轴方向驱动来开闭贯通孔，所述喷射板433设有喷射口433a，所述喷射口433a用于喷射以在圆筒状部件431和销部件432之间的间隙及贯通孔中通过的方式被供给的作为还原剂的尿素水溶液。
从储存罐41经由还原剂供给通路供给的尿素水溶液被送入至还原剂喷射阀43的圆筒状部件431内，销部件432被驱动，末端部432a从圆筒状部件431的狭窄部分离，由此，尿素水溶液在圆筒状部件431和销部件432之间的间隙及贯通孔中通过，从喷射板433的喷射口433a喷射至排气管23b内。
在点火开关57关闭或对应内燃机的动作状态由还原剂喷射阀43进行的还原剂的喷射停止时，如图5（b）所示，借助销部件432的驱动，销部件432的末端部432a嵌合于圆筒状部件431的狭窄部，切断还原剂供给路径，由此，还原剂的喷射停止。
此时，大多数情况下，在喷射板433的喷射口433a附近的还原剂喷射阀43外部侧、内部侧分别附着有还原剂的液滴D1、D2。
如前所述，附着于还原剂喷射阀43外部的尿素水溶液的液滴D1直接暴露于在排气管中通过的高温的排气，所以浓度及固化温度T0升高较多，如图5（c）所示，比残存于还原剂喷射阀43内部的液滴D2更早地固化、结晶化。
这样一来，通过结晶的吸水作用，如图5（d）所示，残存于还原剂喷射阀43内部的液滴D2以被在外部固化的液滴D1吸收的方式被从喷射口433a向外部吸出。
涉及本发明的排气净化系统及排气净化系统的控制方法基于固化还原剂的吸水作用，在还原剂的喷射停止后设置等待时间T1，由此，等待还原剂喷射阀43内部的残存于喷射口433a附近的还原剂的液滴被向喷射口433a的外部吸出，由此，避免还原剂喷射阀喷射停止后喷射板的喷射口堵塞，此后执行还原剂回收处理，由此避免由于尿素水溶液的固化引起的还原剂供给路径和还原剂喷射阀、特别是喷射板的喷射口堵塞和破损等的发生，结果，防止还原剂回收处理和排气净化的效率降低。
等待时间T1基于点火开关57关闭或还原剂喷射阀43喷射停止的检测时间点中某一个较早的检测时间点下的还原剂喷射阀43的喷射阀温度Tudv进行计算。另外，在点火开关57关闭时，由还原剂喷射阀43进行的还原剂的喷射立刻停止，所以所谓点火开关57关闭或还原剂喷射阀43喷射停止的检测时间点中某一个较早的检测时间点，实质上意味着大致相同的时间点
基于该检测时间点下的喷射阀温度Tudv来计算等待时间T1的理由是因为，附着于还原剂喷射阀43外部的尿素水溶液的液滴固化的时间对应喷射阀温度Tudv而变化。即，若喷射阀温度Tudv较低，则尿素水溶液的浓度及固化温度T0的上升较少，所以尿素水溶液的液滴固化的时间变长，若喷射阀温度Tudv较高，则尿素水溶液的浓度及固化温度T0的上升较多，所以尿素水溶液的液滴固化的时间变短。
因此，考虑基于在上述检测时间点下的还原剂喷射阀43的喷射阀温度Tudv推测的此后到达的最高到达温度Tudvmax，并且考虑喷射阀外部及内部的温度差，计算附着于还原剂喷射阀43外部的尿素水溶液的液滴固化、但残存于还原剂喷射阀43内部的液滴未固化的程度的等待时间T1。
另外，在等待时间T1的计算中，除了还原剂喷射阀43的喷射阀温度Tudv以外，作为实施的对象的实际设备固有的各种条件也可能产生影响，所以希望预先用实际设备进行试验，仅靠特定上述检测时间点下的还原剂喷射阀43的喷射阀温度Tudv便能够以足够的精度计算出最适合的等待时间T1。
等待时间T1的计算，更具体地说，是从上述检测时间点下的还原剂喷射阀43的喷射阀温度Tudv推定出最高到达温度Tudvmax，并且，考虑喷射阀外部及内部的温度差，计算喷射阀外部及内部的尿素水溶液的浓度，基于与图8的图表相同地表示尿素水溶液的浓度和固化温度T0的关系的特性图，分别特定对应于这些浓度的喷射阀外部及内部的尿素水溶液的固化温度T0，计算附着于还原剂喷射阀43外部的尿素水溶液的液滴固化、但残存于还原剂喷射阀43内部的液滴未固化的程度的等待时间T1。因此，等待时间T1的值不一定必须被严格地特定，而是可在某种程度的允许范围内计算或选定。上述特性图可以存储于控制装置60内的既定的存储机构。
为了进行更高精度的计算，除了还原剂喷射阀43的喷射阀温度Tudv以外，也可以将到达最高到达温度Tudvmax时还原剂喷射阀43的温度梯度δTudv、外部气体温度Tout及根据需要的其他条件进行适当的组合，进行残存尿素水溶液的浓度、固化温度T0及等待时间T1的计算。这是因为，在温度梯度δTudv较陡的情况下或在外部气体温度Tout较高的情况下，有残存尿素水溶液的浓度变得更高、该残存尿素水溶液的固化温度T0也变得更高的倾向。
(6) 还原剂回收处理许可部
还原剂回收处理许可部65在借助等待时间计算部64计算出等待时间T1之后，由计时器进行的时间T的测量立刻开始，对应测量时间T是否到达等待时间T1（T≥T1？），即测量时间T到达等待时间T1后，许可还原剂回收处理，对应该许可，还原剂回收处理开始。
由等待时间计算部64进行的等待时间T1的计算，实际上借助由构成控制装置60的微型电子计算机进行的程序执行来瞬间进行，所以还原剂回收处理许可部65中的由计时器进行的时间T的测量开始时间点与还原剂喷射阀43的喷射阀温度Tudv的检测时间点实质上相同。
3. 控制方法
以下，使用流程图对涉及本发明的一实施方式的排气净化系统及排气净化系统的控制方法的具体例进行说明。
图6是表示涉及本发明的第1实施方式的排气净化系统及排气净化系统的控制方法的动作顺序的流程图，特别地，是具体地表示在对应点火开关57的关闭的检测来检测喷射阀温度Tudv并计算等待时间T1的情况下的动作顺序的流程图。
首先，在控制装置60、特别是等待时间计算部64检测出点火开关57的关闭时（步骤S1），等待时间计算部64通过温度检测部62检测还原剂喷射阀43的喷射阀温度Tudv（步骤S2）。另外，当点火开关57关闭时，由还原剂喷射阀43进行的还原剂喷射也立刻停止，所以实质上可以说是在检测喷射停止时间点下的喷射阀温度Tudv。
等待时间计算部64基于已检测的喷射阀温度Tudv计算等待时间T1（步骤S3）。具体而言，基于检测出的喷射阀温度Tudv，考虑喷射阀外部及内部的温度差，计算喷射阀外部及内部的尿素水溶液的浓度及固化温度T0，计算附着于还原剂喷射阀43外部的尿素水溶液的液滴固化、但残存于还原剂喷射阀43内部的液滴还未固化的程度的等待时间T1。在其过程中，也可以根据需要，从喷射阀温度Tudv推定最高到达温度Tudvmax，计算等待时间T1。
计算出等待时间T1时，还原剂回收处理许可部65立刻开始由计时器进行的时间T的测量（步骤S4）。
然后，还原剂回收处理许可部65判断测量时间T是否到达等待时间T1（T≥T1？）（步骤S5），测量时间T到达等待时间T1时，许可还原剂回收处理。
还原剂回收处理被还原剂回收处理许可部65许可时，对应该许可，还原剂供给装置40开始还原剂回收处理（步骤S6）。确认还原剂回收处理结束时（步骤S7），本实施方式的动作顺序结束。
图7是表示涉及本发明的第2实施方式的排气净化系统及排气净化系统的控制方法的动作顺序的流程图，特别地，是具体地表示在对应还原剂喷射阀43喷射停止的检测来检测喷射阀温度Tudv从而计算等待时间T1的情况下的动作顺序的流程图。
首先，在控制装置60、特别是喷射阀动作检测部61检测出还原剂喷射阀43喷射停止时（步骤S11），等待时间计算部64通过温度检测部62检测还原剂喷射阀43的喷射阀温度Tudv（步骤S12）。
等待时间计算部64基于已检测的喷射阀温度Tudv计算等待时间T1（步骤S13）。等待时间T1的具体的计算方法与第1实施方式相同。
计算出等待时间T1时，还原剂回收处理许可部65立刻开始由计时器进行的时间T的测量（步骤S14）。
在该第2实施方式中，设想为在检测出点火开关57关闭之前检测出还原剂喷射阀43喷射停止的情况，所以可能有在计算出等待时间T1并开始时间T的测量之后、还原剂喷射阀43的喷射再次执行的情况。
若还原剂喷射阀43的喷射再次执行，则由于该喷射，喷射阀温度Tudv变化，此外，还原剂喷射阀43外部及内部的附着于喷射板433上且状态正向着固化变化的尿素水溶液的液滴流淌或飞溅，所以已计算的等待时间T1必须被无效，计时器的测量时间T也必须复位。
因此，在还原剂回收处理许可部65的由计时器进行的时间T的测量开始后，喷射阀动作检测部61监视还原剂喷射阀43的喷射是否再次进行（步骤S15）。
喷射阀动作检测部61在测量时间T到达等待时间T1之前检测出还原剂喷射阀43的喷射的情况下，将该检测通知至等待时间计算部64及还原剂回收处理许可部65，由此，通知应该将已计算的等待时间T1无效，将计时器的测量时间T复位。在该情况下，第2实施方式的动作顺序返回至最初，在还原剂喷射阀43的喷射停止再次被检测出的情况下，动作顺序从最初的步骤S11再次依次执行。
另一方面，在未检测出还原剂喷射阀43的喷射的情况下，监视点火开关57的关闭是否被检测出（步骤S16）。这是因为点火开关57的关闭被检测出是执行还原剂回收处理的前提条件。
点火开关57的关闭可以是在等待时间计算部64检测出之后通知至还原剂回收处理许可部65，也可以是等待时间计算部64及还原剂回收处理许可部65分别进行检测。
点火开关57的关闭既可以在测量时间T到达等待时间T1之前被检测出，也可以在测量时间T到达等待时间T1之后被检测出。
点火开关57的关闭被检测出时，还原剂回收处理许可部65判断测量时间T是否已到达等待时间T1（T≥T1？）（步骤S17），在测量时间T未到达等待时间T1的情况下，等待测量时间T到达等待时间T1之后许可还原剂回收处理，在测量时间T已到达等待时间T1的情况下，立刻许可还原剂回收处理。
还原剂回收处理被还原剂回收处理许可部65许可时，对应该许可，还原剂供给装置40开始还原剂回收处理（步骤S18）。确认还原剂回收处理结束时（步骤S19），本实施方式的动作顺序结束。
根据以上说明的图6及图7的流程图所示的涉及本发明的第1及第2实施方式的排气净化系统及排气净化系统的控制方法的该动作顺序，等待还原剂喷射阀43内部的残存于喷射口433a附近的还原剂的液滴被向喷射口433a外部吸出，由此，避免还原剂喷射阀喷射停止后喷射板的喷射口堵塞，此后执行还原剂回收处理，由此能够避免由尿素水溶液的固化引起的还原剂供给路径和还原剂喷射阀、特别是喷射板的喷射口堵塞和破损等的发生，结果，能够防止还原剂回收处理和排气净化的效率降低。
Claims (8)
1.一种排气净化系统，前述排气净化系统从排气上游侧起依次具备柴油机颗粒物捕捉器、还原剂供给装置、选择性催化还原催化剂，前述柴油机颗粒物捕捉器捕捉内燃机的排气中的排气微粒，前述还原剂供给装置将作为还原剂的尿素水溶液从储存罐向还原剂喷射阀供给，由此，向前述排气中喷射来供给，并且在将前述内燃机停止时，将供给路径内的前述尿素水溶液向前述储存罐回收，前述选择性催化还原催化剂使用前述尿素水溶液来净化前述排气中的NOx，其特征在于，
前述排气净化系统具备控制装置，前述控制装置具有等待时间计算部和还原剂回收处理许可部，
前述等待时间计算部对应某一检测来检测前述还原剂喷射阀的喷射阀温度，基于前述喷射阀温度计算距开始还原剂回收处理的等待时间，前述某一检测为用于将前述内燃机停止的点火开关的关闭的检测或前述还原剂喷射阀的喷射停止的检测二者中某一较早的检测，
前述还原剂回收处理许可部将前述点火开关的关闭的检测及前述等待时间的经过作为条件，许可前述还原剂回收处理，
前述等待时间计算部将前述等待时间作为附着于前述还原剂喷射阀具备的喷射板的外部侧的前述尿素水溶液的液滴固化、但附着于前述喷射板的内部侧的前述尿素水溶液的液滴未固化的程度的时间进行计算。
2.一种排气净化系统，前述排气净化系统从排气上游侧起依次具备柴油机颗粒物捕捉器、还原剂供给装置、选择性催化还原催化剂，前述柴油机颗粒物捕捉器捕捉内燃机的排气中的排气微粒，前述还原剂供给装置将作为还原剂的尿素水溶液从储存罐向还原剂喷射阀供给，由此，向前述排气中喷射来供给，并且在将前述内燃机停止时，将供给路径内的前述尿素水溶液向前述储存罐回收，前述选择性催化还原催化剂使用前述尿素水溶液来净化前述排气中的NOx，其特征在于，
前述排气净化系统具备控制装置，前述控制装置具有等待时间计算部和还原剂回收处理许可部，
前述等待时间计算部对应用于将前述内燃机停止的点火开关的关闭的检测，检测前述还原剂喷射阀的喷射阀温度，基于前述喷射阀温度计算距开始还原剂回收处理的等待时间，
前述还原剂回收处理许可部将前述等待时间的经过作为条件，许可前述还原剂回收处理，
前述等待时间计算部将前述等待时间作为附着于前述还原剂喷射阀具备的喷射板的外部侧的前述尿素水溶液的液滴固化、但附着于前述喷射板的内部侧的前述尿素水溶液的液滴未固化的程度的时间进行计算。
3.一种排气净化系统，前述排气净化系统从排气上游侧起依次具备柴油机颗粒物捕捉器、还原剂供给装置、选择性催化还原催化剂，前述柴油机颗粒物捕捉器捕捉内燃机的排气中的排气微粒，前述还原剂供给装置将作为还原剂的尿素水溶液从储存罐向还原剂喷射阀供给，由此，向前述排气中喷射来供给，并且在将前述内燃机停止时，将供给路径内的前述尿素水溶液向前述储存罐回收，前述选择性催化还原催化剂使用前述尿素水溶液来净化前述排气中的NOx，其特征在于，
前述排气净化系统具备控制装置，前述控制装置具有等待时间计算部和还原剂回收处理许可部，
前述等待时间计算部对应前述还原剂喷射阀的喷射停止的检测，检测前述还原剂喷射阀的喷射阀温度，基于前述喷射阀温度计算距开始还原剂回收处理的等待时间，
前述还原剂回收处理许可部将用于将前述内燃机停止的点火开关的关闭的检测及前述等待时间的经过作为条件，许可前述还原剂回收处理，
前述等待时间计算部将前述等待时间作为附着于前述还原剂喷射阀具备的喷射板的外部侧的前述尿素水溶液的液滴固化、但附着于前述喷射板的内部侧的前述尿素水溶液的液滴未固化的程度的时间进行计算。
4.如权利要求1或3所述的排气净化系统，其特征在于，在前述等待时间经过前执行了前述还原剂喷射阀的喷射的情况下，前述等待时间计算部及前述还原剂回收处理许可部将前述等待时间无效。
5.如权利要求1至3中任一项所述的排气净化系统，其特征在于，前述等待时间计算部基于前述喷射阀温度计算附着于前述喷射板的外部侧及内部侧的前述尿素水溶液的浓度及固化温度，由此计算前述等待时间。
6.一种排气净化系统的控制方法，前述排气净化系统从排气上游侧起依次具备柴油机颗粒物捕捉器、还原剂供给装置、选择性催化还原催化剂，前述柴油机颗粒物捕捉器捕捉内燃机的排气中的排气微粒，前述还原剂供给装置将作为还原剂的尿素水溶液从储存罐向还原剂喷射阀供给，由此，向前述排气中喷射来供给，并且在将前述内燃机停止时，将供给路径内的前述尿素水溶液向前述储存罐回收，前述选择性催化还原催化剂使用前述尿素水溶液来净化前述排气中的NOx，前述排气净化系统的控制方法的特征在于，
前述排气净化系统的控制方法具有计算过程和许可过程，
前述计算过程对应某一检测来检测前述还原剂喷射阀的喷射阀温度，基于前述喷射阀温度计算距开始还原剂回收处理的等待时间，前述某一检测为用于将前述内燃机停止的点火开关的关闭的检测或前述还原剂喷射阀的喷射停止的检测二者中某一较早的检测，
前述许可过程将前述点火开关的关闭的检测及前述等待时间的经过作为条件，许可前述还原剂回收处理，
前述计算过程将前述等待时间作为附着于前述还原剂喷射阀具备的喷射板的外部侧的前述尿素水溶液的液滴固化、但附着于前述喷射板的内部侧的前述尿素水溶液的液滴未固化的程度的时间进行计算。
7.一种排气净化系统的控制方法，前述排气净化系统从排气上游侧起依次具备柴油机颗粒物捕捉器、还原剂供给装置、选择性催化还原催化剂，前述柴油机颗粒物捕捉器捕捉内燃机的排气中的排气微粒，前述还原剂供给装置将作为还原剂的尿素水溶液从储存罐向还原剂喷射阀供给，由此，向前述排气中喷射来供给，并且在将前述内燃机停止时，将供给路径内的前述尿素水溶液向前述储存罐回收，前述选择性催化还原催化剂使用前述尿素水溶液来净化前述排气中的NOx，前述排气净化系统的控制方法的特征在于，
前述排气净化系统的控制方法具有计算过程和许可过程，
前述计算过程对应用于将前述内燃机停止的点火开关的关闭的检测，检测前述还原剂喷射阀的喷射阀温度，基于前述喷射阀温度计算距开始还原剂回收处理的等待时间，
前述许可过程将前述等待时间的经过作为条件，许可前述还原剂回收处理，
前述计算过程将前述等待时间作为附着于前述还原剂喷射阀具备的喷射板的外部侧的前述尿素水溶液的液滴固化、但附着于前述喷射板的内部侧的前述尿素水溶液的液滴未固化的程度的时间进行计算。
8.一种排气净化系统的控制方法，前述排气净化系统从排气上游侧起依次具备柴油机颗粒物捕捉器、还原剂供给装置、选择性催化还原催化剂，前述柴油机颗粒物捕捉器捕捉内燃机的排气中的排气微粒，前述还原剂供给装置将作为还原剂的尿素水溶液从储存罐向还原剂喷射阀供给，由此，向前述排气中喷射来供给，并且在将前述内燃机停止时，将供给路径内的前述尿素水溶液向前述储存罐回收，前述选择性催化还原催化剂使用前述尿素水溶液来净化前述排气中的NOx，前述排气净化系统的控制方法的特征在于，
前述排气净化系统的控制方法具有计算过程和许可过程，
前述计算过程对应前述还原剂喷射阀的喷射停止的检测，检测前述还原剂喷射阀的喷射阀温度，基于前述喷射阀温度计算距开始还原剂回收处理的等待时间，
前述许可过程将用于将前述内燃机停止的点火开关的关闭的检测及前述等待时间的经过作为条件，许可前述还原剂回收处理，
前述计算过程将前述等待时间作为附着于前述还原剂喷射阀具备的喷射板的外部侧的前述尿素水溶液的液滴固化、但附着于前述喷射板的内部侧的前述尿素水溶液的液滴未固化的程度的时间进行计算。
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