CN112302820B - 一种电控柴油发动机预喷油量获取方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电控柴油发动机预喷油量获取方法,解决现有电控柴油发动机预喷射油量的控制只能满足部分工况和环境使用要求,难以满足全工况和环境使用要求的问题。该方法主要包括:1.设置查询表;2.设置参数值;3.读取发动机信息;4.计算基础预喷油量;5.计算温度补偿油量;6.计算事件补偿油量;7.计算预喷油量。该方法通过发动机期望总喷油量和发动机转速对预喷油量进行了基础分配,同时引进了冷却液温度、进气歧管温度和特殊工况对预喷油量进行补偿,改善了发动机全工况下排放性能,降低了发动机噪音。
Description
技术领域
本发明属于电控柴油发动机动力控制领域,具体涉及一种电控柴油发动机预喷油量获取方法。
背景技术
在车辆行驶过程中,发动机是汽车的主要噪声源,为降低整车噪声应降低发动机的噪音。近年来随着排放规范的日趋严格,对电控柴油机的排放要求越来越高。而柴油机的主要噪声源是燃烧噪声,燃烧噪声经机体衰减后辐射出去成为整机噪声,因此降低燃烧噪声对于降低整机噪声具有重要意义。
电控柴油机的燃烧噪声与燃烧室的形状、喷油系统参数以及缸内燃烧状态有着密切联系。预喷射是降低柴油机燃烧噪声最有效的措施,预喷射燃油对主喷射燃料的燃烧起到了活化作用,使得主喷燃料的滞燃期缩短,从而使滞燃期内形成的可燃燃料减少,进而降低了燃烧噪声。传统方式对预喷油量的控制是通过标定固定值或引入转速和总喷油量进行计算后获得,由于车辆行驶过程中,发动机运行在复杂工况下,这种方法只能满足部分工况和环境使用要求,很难满足全工况和环境使用要求。
发明内容
本发明的目的是解决现有电控柴油发动机预喷射油量的控制只能满足部分工况和环境使用要求,难以满足全工况和环境使用要求的问题,提供一种电控柴油发动机预喷油量获取方法。
为实现以上发明目的,本发明技术方案是:
一种电控柴油发动机预喷油量获取方法,包括以下步骤:
步骤一、设置查询表
根据发动机型号和喷油器型号标定三维表MAP1、三维表MAP2、三维表MAP3、三维表MAP4、三维表MAP5、三维表MAP6、三维表MAP7和三维表MAP8,并导入发动机控制器内;
三维表MAP1表示发动机转速Nspeed、发动机期望总喷油量Fueltotal和正常预喷油量PIF1三者之间的关系;
三维表MAP2表示发动机转速Nspeed、发动机期望总喷油量Fueltotal和起动预喷油量PIF2三者之间的关系;
三维表MAP3表示发动机转速Nspeed、冷却液温度Tct和起动冷却液温度补偿喷油量PIF3三者之间的关系;
三维表MAP4表示发动机转速Nspeed、进气歧管温度Tcharge和起动进气歧管温度补偿油量PIF4三者之间的关系;
三维表MAP5表示发动机转速Nspeed、冷却液温度Tct和冷却液温度补偿油量PIF5三者之间的关系;
三维表MAP6表示发动机转速Nspeed、进气歧管温度Tcharge和进气歧管温度补偿油量PIF6三者之间的关系;
三维表MAP7表示发动机转速Nspeed、冷却液温度Tct和冷却液温度比例因子PIF_factor1三者之间的关系;
三维表MAP8表示发动机转速Nspeed、进气歧管温度Tcharge和进气歧管温度比例因子PIF_factor2三者之间的关系;
步骤二、设置参数值
步骤三、读取发动机信息
读取当前发动机运行参数的数值,发动机运行参数包括发动机转速Nspeed、发动机期望总喷油量Fueltotal、、冷却液温度Tct、进气歧管温度Tcharge;
步骤四、计算基础预喷油量PIFref
4.1)根据发动机转速Nspeed和发动机期望总喷油量Fueltotal查询三维表MAP1获取正常预喷油量PIF1;
4.2)根据发动机转速Nspeed和发动机期望总喷油量Fueltotal查询三维表MAP2,获取起动预喷油量PIF2;
4.3)根据正常预喷油量PIF1和起动预喷油量PIF2计算基础预喷油量PIFref;
PIFref=PIF1-(PIF1-PIF2)×CRANKmult(n)
其中,CRANKmult(n)为起动预喷油量比例系数;
步骤五、计算温度补偿油量PIFtadj
5.1)根据发动机转速Nspeed和冷却液温度Tct查询三维表MAP3获取起动冷却液温度补偿喷油量PIF3;
5.2)根据发动机转速Nspeed和进气歧管温度Tcharge查询三维表MAP4获取起动进气歧管温度补偿油量PIF4;
5.3)根据发动机转速Nspeed和冷却液温度Tct查询三维表MAP5获取冷却液温度补偿油量PIF5;
5.4)根据发动机转速Nspeed和进气歧管温度Tcharge查询三维表MAP6获取进气歧管温度补偿油量PIF6;
5.5)根据发动机转速Nspeed和冷却液温度Tct查询三维表MAP7获取冷却液温度比例因子PIF_factor1;
5.6)根据发动机转速Nspeed和进气歧管温度Tcharge查询三维表MAP8获取进气歧管温度比例因子PIF_factor2;
5.7)根据起动冷却液温度补偿喷油量PIF3、起动进气歧管温度补偿油量PIF4、冷却液温度补偿油量PIF5、进气歧管温度补偿油量PIF6、冷却液温度比例因子PIF_factor1和进气歧管温度比例因子PIF_factor2计算温度补偿油量PIFtadj;
步骤六、计算事件补偿油量PIFeadj
如果发动机运行状态为快怠速暖机工况,事件补偿油量PIFeadj等于快怠速暖机补偿量CFIWadj;如果发动机从快怠速暖机工况运行到正常工况,事件补偿油量PIFeadj以预喷油量起动比例变化率Crate从快怠速暖机补偿量降到0;
如果发动机运行状态为空燃比限制工况,事件补偿油量PIFeadj等于空燃比限制补偿量C_OFC_adj;如果发动机从空燃比限制工况运行到正常工况,事件补偿油量PIFeadj以预喷油量起动比例变化率Crate从空燃比限制补偿量C_OFC_adj降到0;
其中,T为控制运行周期;
步骤七、计算预喷油量PIFpilot
将基础预喷油量PIFref、温度补偿油量PIFtadj和事件补偿油量PIFeadj相加,经上下幅值限制后得到预喷油量PIFpilot,其计算过程如下:
PIFpilot=max{(min((PIFref+PIFtadj+PIFeadj),C_FLulim),C_FLllim}
其中,C_FLulim为预喷油量上限值;C_FLllim为预喷油下限值。
进一步地,步骤4.3)中,起动预喷油量比例系数CRANKmult(n)计算方法如下:
当发动机为起动状态,其计算公式为,
CRANKmult(n)=max{(min(Ccrankup+Crate*T),Ccrankup),0}
当发动机为非起动状态,其计算公式为,
CRANKmult(n)
=max{(min(CRANKmult(n-1)+Crate*T;),Ccrankup),0}
其中,Ccrankup为预喷油量起动比例系数上限值;Crate预喷油量起动比例变化率;T为控制运行周期;n为执行周期次数,CRANKmult(0)初始值为0。
进一步地,步骤5.7)中,温度补偿油量PIFtadj计算方法如下:
PIFctaj=PIF5*PIF_factor1
PIFimtaj=PIF6*PIF_factor2
PIFtadj=max(PIFctaj,PIFimtaj)-(max(PIFctaj,PIFimtaj)-(PIF3+PIF4))
*CRANKmult(n)
其中,PIFctaj为冷却液温度调整喷油量,PIFimtaj进气歧管温度调整喷油量。
进一步地,步骤三中,以10ms为周期读取当前发动机运行参数的数值。
与现有技术相比,本发明技术方案具有以下技术效果:
1.本发明方法将发动机分为起动和非起动工况,基于发动机期望总喷油量和发动机转速进行基础预喷油量控制,并引入进气歧管温度、冷却液温度和特殊工况进行状态判断,对预喷油量进行补偿分配,实现了车辆行驶过程中全工况下的噪音控制和排放控制,提高了车辆舒适性和排放性。
2.本发明方法可以实现发动机多次喷射的预喷油量分配,该方法实现简便,无需额外的传感器等硬件资源,只需引入多个参数和运行工况即可实现不同运行工况对预喷油量调整;同时该方法可采用算术方法结合Map表查询来进行运算处理,该种方式运算速度较快,可以直接应用于嵌入式处理环境中。
附图说明
图1本发明预喷油量获取过程示意图;
图2本发明基础预喷油量三维曲面示意图;
图3本发明事件补偿油量计算过程示意图;
图4本发明发动机排气制动验证示意图。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施方法对本发明作进一步详细的说明。
本发明提供一种电控柴油发动机预喷油量获取方法,该方法通过发动机期望总喷油量和发动机转速对预喷油量进行了基础分配,同时引进了冷却液温度、进气歧管温度和特殊工况对预喷油量进行补偿,改善了发动机全工况下排放性能,降低了发动机噪音。
本发明提供了一种电控柴油发动机预喷油量获取方法,其具体实现步骤如下:
步骤一、设置查询表
根据发动机型号和喷油器型号标定三维表MAP1、三维表MAP2、三维表MAP3、三维表MAP4、三维表MAP5、三维表MAP6、三维表MAP7和三维表MAP8,并导入发动机控制器内;
三维表MAP1表示发动机转速Nspeed、发动机期望总喷油量Fueltotal和正常预喷油量PIF1三者之间的关系;
三维表MAP2表示发动机转速Nspeed、发动机期望总喷油量Fueltotal和起动预喷油量PIF2三者之间的关系;
三维表MAP3表示发动机转速Nspeed、冷却液温度Tct和起动冷却液温度补偿喷油量PIF3三者之间的关系;
三维表MAP4表示发动机转速Nspeed、进气歧管温度Tcharge和起动进气歧管温度补偿油量PIF4三者之间的关系;
三维表MAP5表示发动机转速Nspeed、冷却液温度Tct和冷却液温度补偿油量PIF5三者之间的关系;
三维表MAP6表示发动机转速Nspeed、进气歧管温度Tcharge和进气歧管温度补偿油量PIF6三者之间的关系;
三维表MAP7表示发动机转速Nspeed、冷却液温度Tct和冷却液温度比例因子PIF_factor1三者之间的关系;
三维表MAP8表示发动机转速Nspeed、进气歧管温度Tcharge和进气歧管温度比例因子PIF_factor2三者之间的关系;
步骤二、设置参数值
步骤三、读取发动机信息
以10ms周期读取当前发动机运行参数的数值,发动机运行参数包括发动机转速Nspeed、发动机期望总喷油量Fueltotal、冷却液温度Ccoolant、冷却液温度Tct、进气歧管温度Tcharge;
步骤四、计算基础预喷油量PIFref
4.1)根据发动机转速Nspeed和发动机期望总喷油量Fueltotal查询三维表MAP1获取正常预喷油量PIF1;
4.2)根据发动机转速Nspeed和发动机期望总喷油量Fueltotal查询三维表MAP2,获取起动预喷油量PIF2;
4.3)根据正常预喷油量PIF1和起动预喷油量PIF2计算基础预喷油量PIFref;
PIFref=PIF1-(PIF1-PIF2)*CRANKmult(n) (3)
其中,CRANKmult(n)为起动预喷油量比例系数;
起动预喷油量比例系数CRANKmult(n)的计算如下:
当发动机为起动状态时,其计算过程见公式(1)所示:
CRANKmult(n)=max{(min(Ccrankup+Crate*T),Ccrankup),0} (1)
当发动机为非起动状态时,其计算过程见公式(2)所示:
CRANKmult(n)=max{(min(CRANKmult(n-1)+Crate*T),Ccrankup),0} (2)
其中,Ccrankup为预喷油量起动比例系数上限值,标定值,取值范围(0~1);Crate预喷油量起动比例变化率,为标定值,取值范围(-1~0);T为控制运行周期,时间为10ms;n为执行周期次数,CRANKmult(0)初始值为0.
步骤五、计算温度补偿油量PIFtadj
5.1)根据发动机转速Nspeed和冷却液温度Tct查询三维表MAP3获取起动冷却液温度补偿喷油量PIF3;
5.2)根据发动机转速Nspeed和进气歧管温度Tcharge查询三维表MAP4获取起动进气歧管温度补偿油量PIF4;
5.3)根据发动机转速Nspeed和冷却液温度Tct查询三维表MAP5获取冷却液温度补偿油量PIF5;
5.4)根据发动机转速Nspeed和进气歧管温度Tcharge查询三维表MAP6获取进气歧管温度补偿油量PIF6;
5.5)根据发动机转速Nspeed和冷却液温度Tct查询三维表MAP7获取冷却液温度比例因子PIF_factor1;
5.6)根据发动机转速Nspeed和进气歧管温度Tcharge查询三维表MAP8获取进气歧管温度比例因子PIF_factor2;
5.7)根据起动冷却液温度补偿喷油量PIF3、起动进气歧管温度补偿油量PIF4、冷却液温度补偿油量PIF5、进气歧管温度补偿油量PIF6、冷却液温度比例因子PIF_factor1和进气歧管温度比例因子PIF_factor2计算温度补偿油量PIFtadj,计算过程见公式(4)~(6)所示:
PIFctaj=PIF5*PIF_factor1 (4)
PIFimtaj=PIF6*PIF_factor2 (5)
PIFtadj=max(PIFctaj,PIFimtaj)-(max(PIFctaj,PIFimtaj)-(PIF3+
PIF4))*CRANKmult(n) (6)
其中,PIFctaj为冷却液温度调整喷油量,PIFimtaj进气歧管温度调整喷油量;
步骤六、计算事件补偿油量PIFeadj
如果发动机运行状态为快怠速暖机工况,事件补偿油量PIFeadj等于快怠速暖机补偿量CFIWadj;如果发动机从快怠速暖机工况运行到正常工况,事件补偿油量PIFeadj以预喷油量起动比例变化率Crate从快怠速暖机补偿量降到0;
如果发动机运行状态为空燃比限制工况,事件补偿油量PIFeadj等于空燃比限制补偿量C_OFC_adj;如果发动机从空燃比限制工况运行到正常工况,事件补偿油量PIFeadj以预喷油量起动比例变化率Crate从空燃比限制补偿量C_OFC_adj降到0;
步骤七、计算预喷油量PIFpilot
将基础预喷油量PIFref、温度补偿油量PIFtadj和事件补偿油量PIFeadj相加,经上下幅值限制后得到预喷油量PIFpilot,其计算过程如下:
PIFpilot=max{(min((PIFref+PIFtadj+PIFeadj),C_FLulim),C_FLllim}
其中,C_FLulim为预喷油量上限值,根据发动机型号设为标定值,C_FLllim为预喷油下限值,根据发动机型号标定。
下面结合该电控柴油发动机预喷油量获取方法在某电控柴油发动机电子控制器项目中的实际应用,具体讲解该方法的实施方式及使用效果,其中电控柴油机排量为6.7L,额定功率为300马力,喷油次数3次,将上述方法应用到电控柴油发动机燃油控制系统对预喷油量进行分配,并进行发动机外特性验证,如图1所示,具体工作步骤如下:
步骤一、设置查询表
步骤二、设置参数值
设定预喷油量起动比例系数上限值Ccrankup为1,预喷油量上限值C_FLulim为30mg/stroke,预喷油下限值C_FLllim为0,快怠速暖机补偿量C_FIW_adj为1mg/stroke,空燃比限制补偿量C_OFC_adj为1mg/stroke,预喷油量起动比例变化率Ctrate为2mg/stroke;
步骤三、读取发动机信息
控制器上电后,起动发动机,以10ms周期任务读取发动机转速Nspeed、发动机期望总喷油量Fueltotal、冷却液温度Tct和进气歧管温度Tcharge;
步骤四、计算基础预喷油量PIFref
根据发动机转速Nspeed和发动机期望总喷油量Fueltotal查询三维表MAP1和三维表MAP2获取正常预喷油量PIF1和起动预喷油量PIF2;
计算起动预喷油量比例系数CRANKmult(n),当发动机为非起动状态,其计算过程见下式;
CRANKmult(n)=max((min(CRANKmult(n-1)+Crate*T),Ccrankup),0}
其中,Ccrankup为预喷油量起动比例系数上限值,取值范围(0~1);Crate预喷油量起动比例变化率,取值范围(-1~0);T为控制运行周期;
根据正常预喷油量PIF1和起动预喷油量PIF2计算基础预喷油量PIFref,计算过程见公式(3)所示;
PIFref=PIF1_(PIF1-PIF2)*CRANKmult(n) (3)
步骤五、计算温度补偿油量PIFtadj
根据发动机转速Nspeed、冷却液温度Tct、进气歧管温度Tcharge分别查询三维表MAP3~三维表MAP8获取起动冷却液温度补偿喷油量PIF3、起动进气歧管温度补偿油量PIF4、冷却液温度补偿油量PIF5、进气歧管温度补偿油量PIF6、冷却液温度比例因子PIF_factor1和进气歧管温度比例因子PIF_factor2,其中,MAP3基础预喷油量三维曲面图见图2所示;
根据起动冷却液温度补偿喷油量PIF3、起动进气歧管温度补偿油量PIF4、冷却液温度补偿油量PIF5、进气歧管温度补偿油量PIF6、冷却液温度比例因子PIF_factor1和进气歧管温度比例因子PIF_factor2计算温度补偿油量PIFtadj,计算方法见公式(4)~(6)所示:
PIFctaj=PIF5*PIF_factor1 (4)
PIFimtaj=PIF6*PIF_factor2 (5)
PIFtadj=max(PIFctaj,PIFimtaj)-(max(PIFctaj,PIFimtaj)-(PIF3+
PIF4))*CRANKmult (6)
其中,PIFctaj为冷却液温度调整喷油量,PIFimtaj进气歧管温度调整喷油量;
步骤六、计算事件补偿油量PIFeadj
将发动机运行在3秒自由加速工况,如果发动机运行状态为空燃比限制工况,事件补偿油量PIFeadj等于标定值C_OFC_adj,如果发动机从空燃比限制工况运行到正常工况,事件补偿油量PIFeadj以预喷油量起动比例变化率Crate从空燃比限制补偿量C_OFC_adj降到0,计算过程如图3所示;
步骤七、计算预喷油量PIFpilot
将基础预喷油量PIFref、温度补偿油量PIFtadj和事件补偿油量PIFeadj相加,经上下幅值限制后得到预喷油量PIF,其计算过程见公式(6)所示:
在3秒自由加速工况下,发动机转速从怠速750r/min,将踏板从0%踩到100%,在加速过程中,预喷油量与总喷油量之间的关系如图4所示。
Claims (4)
1.一种电控柴油发动机预喷油量获取方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一、设置查询表
根据发动机型号和喷油器型号标定三维表MAP1、三维表MAP2、三维表MAP3、三维表MAP4、三维表MAP5、三维表MAP6、三维表MAP7和三维表MAP8,并导入发动机控制器内;
三维表MAP1表示发动机转速Nspeed、发动机期望总喷油量Fueltotal和正常预喷油量PIF1三者之间的关系;
三维表MAP2表示发动机转速Nspeed、发动机期望总喷油量Fueltotal和起动预喷油量PIF2三者之间的关系;
三维表MAP3表示发动机转速Nspeed、冷却液温度Tct和起动冷却液温度补偿喷油量PIF3三者之间的关系;
三维表MAP4表示发动机转速Nspeed、进气歧管温度Tcharge和起动进气歧管温度补偿油量PIF4三者之间的关系;
三维表MAP5表示发动机转速Nspeed、冷却液温度Tct和冷却液温度补偿油量PIF5三者之间的关系;
三维表MAP6表示发动机转速Nspeed、进气歧管温度Tcharge和进气歧管温度补偿油量PIF6三者之间的关系;
三维表MAP7表示发动机转速Nspeed、冷却液温度Tct和冷却液温度比例因子PIF_factor1三者之间的关系;
三维表MAP8表示发动机转速Nspeed、进气歧管温度Tcharge和进气歧管温度比例因子PIF_factor2三者之间的关系;
步骤二、设置参数值
步骤三、读取发动机信息
读取当前发动机运行参数的数值,发动机运行参数包括发动机转速Nspeed、发动机期望总喷油量Fueltotal、、冷却液温度Tct、进气歧管温度Tcharge;
步骤四、计算基础预喷油量PIFref
4.1)根据发动机转速Nspeed和发动机期望总喷油量Fueltotal查询三维表MAP1获取正常预喷油量PIF1;
4.2)根据发动机转速Nspeed和发动机期望总喷油量Fueltotal查询三维表MAP2,获取起动预喷油量PIF2;
4.3)根据正常预喷油量PIF1和起动预喷油量PIF2计算基础预喷油量PIFref;
PIFref=PIF1-(PIF1-PIF2)×CRANKmult (n)
其中,CRANKmult(n)为起动预喷油量比例系数;
步骤五、计算温度补偿油量PIFtadj
5.1)根据发动机转速Nspeed和冷却液温度Tct查询三维表MAP3获取起动冷却液温度补偿喷油量PIF3;
5.2)根据发动机转速Nspeed和进气歧管温度Tcharge查询三维表MAP4获取起动进气歧管温度补偿油量PIF4;
5.3)根据发动机转速Nspeed和冷却液温度Tct查询三维表MAP5获取冷却液温度补偿油量PIF5;
5.4)根据发动机转速Nspeed和进气歧管温度Tcharge查询三维表MAP6获取进气歧管温度补偿油量PIF6;
5.5)根据发动机转速Nspeed和冷却液温度Tct查询三维表MAP7获取冷却液温度比例因子PIF_factor1;
5.6)根据发动机转速Nspeed和进气歧管温度Tcharge查询三维表MAP8获取进气歧管温度比例因子PIF_factor2;
5.7)根据起动冷却液温度补偿喷油量PIF3、起动进气歧管温度补偿油量PIF4、冷却液温度补偿油量PIF5、进气歧管温度补偿油量PIF6、冷却液温度比例因子PIF_factor1和进气歧管温度比例因子PIF_factor2计算温度补偿油量PIFtadj;
步骤六、计算事件补偿油量PIFeadj
如果发动机运行状态为快怠速暖机工况,事件补偿油量PIFeadj等于快怠速暖机补偿量如果发动机从快怠速暖机工况运行到正常工况,事件补偿油量PIFeadj以预喷油量起动比例变化率Crate从快怠速暖机补偿量降到0;
如果发动机运行状态为空燃比限制工况,事件补偿油量PIFeadj等于空燃比限制补偿量C_OFC_adj;如果发动机从空燃比限制工况运行到正常工况,事件补偿油量PIFeadj以预喷油量起动比例变化率Crate从空燃比限制补偿量C_OFC_adj降到0;
其中,T为控制运行周期;
步骤七、计算预喷油量PIFpilot
将基础预喷油量PIFref、温度补偿油量PIFtadj和事件补偿油量PIFeadj相加,经上下幅值限制后得到预喷油量PIFpilot,其计算过程如下:
PIFpilot=max{(min((PIFref+PIFtadj+PIFeadj),C_FLulim),C_FLllim}
其中,C_FLulim为预喷油量上限值;C_FLllim为预喷油下限值。
2.根据权利要求1所述的电控柴油发动机预喷油量获取方法,其特征在于:步骤4.3)中,起动预喷油量比例系数CRANKmult(n)计算方法如下,
当发动机为起动状态,其计算公式为,
CRANKmult(n)=max{(min(Ccrankup+Crate*T),Ccrankup),0}
当发动机为非起动状态,其计算公式为,
CRANKmult(n)=max{(min(CRANKmult(n-1)+Crate*T),Ccrankup),0}
其中,Ccrankup为预喷油量起动比例系数上限值;Crate预喷油量起动比例变化率;T为控制运行周期;n为执行周期次数,CRANKmult(0)初始值为0。
3.根据权利要求2所述的电控柴油发动机预喷油量获取方法,其特征在于:步骤5.7)中,温度补偿油量PIFtadj计算方法如下:
PIFctaj=PIF5*PIF_factor1
PIFimtaj=PIF6*PIF_factor2
PIFtadj=max(PIFctaj,PIFimtaj)-(max(PIFctaj,PIFimtaj)-(PIF3+PIF4))*CRANKmult(n)
其中,PIFctaj为冷却液温度调整喷油量,PIFimtaj进气歧管温度调整喷油量。
4.根据权利要求1或2或3所述的电控柴油发动机预喷油量获取方法,其特征在于:步骤三中,以10ms为周期读取当前发动机运行参数的数值。
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