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Die Erfindung betrifft ein Schmierölsystem zur Versorgung von motorinternen Schmierstellen eines Verbrennungsmotors mit Schmiermittel, wobei das Schmierölsystem eine von dem Verbrennungsmotor angetriebene Schmierölpumpe zur Erzeugung eines Schmieröldruckes umfasst, und der Verbrennungsmotor mit einer Start-Stopp-Funktion versehen ist, die den Verbrennungsmotor in Abhängigkeit von Betriebsbedingungen automatisch abschaltet und startet, wobei das Schmierölsystem mit einer unabhängig von der Schmierölpumpe arbeitenden Schmieröldruckerzeugungseinrichtung versehen ist, mit der vor dem Start des Verbrennungsmotors durch die Start-Stopp-Funktion bei abgeschaltetem Verbrennungsmotor in dem Schmierölsystem ein Schmieröldruck zur Versorgung der motorinternen Schmierstellen mit Schmiermittel erzeugbar ist.
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Bei Verbrennungsmotoren, beispielsweise Diesel- oder Ottomotoren, werden in der Regel elektromotorisch betriebene Startereinrichtungen eingesetzt, mit denen zum Start des abgestellten Verbrennungsmotor die zum Selbstlauf des Verbrennungsmotors benötigte Drehzahl mit einem elektrischen Startermotor erzeugt wird, der über ein Getriebe mit der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors verbunden ist. Das Getriebe ist in der Regel von einem Ritzel an der Abtriebswelle des elektrischen Startermotors und einem Zahnkranz an der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors gebildet und weist ein hohes Übersetzungsverhältnis auf, so dass ein schnelllaufender und klein bauender elektrischer Startermotor verwendet werden kann.
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Um den Kraftstoffverbrauch des Verbrennungsmotors während Arbeitspausen oder Arbeitsunterbrechungen zu verringern, ist es bereits bekannt, eine sogenannte Start-Stopp-Funktion für den Verbrennungsmotor vorzusehen, bei der der Verbrennungsmotor in Abhängigkeit von Betriebsbedingungen automatisch abgeschaltet und wieder gestartet wird. Das Abschalten und der nachfolgende Neustart des Verbrennungsmotors erfolgt hierbei auch bei relativ kurzen Leerlaufzeiten, so dass der Startvorgang des Verbrennungsmotors entsprechend häufig und in kurzen Intervallen im Betrieb des Verbrennungsmotors auftritt.
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Ein häufiger Neustart des Verbrennungsmotors in kurzen Intervallen durch die Start-Stopp-Funktion führt jedoch zu einem erhöhten Verschleiß an den Schmierstellen des Verbrennungsmotors. Die Schmierstellen sind in der Regel von hydrostatischen bzw. hydrodynamischen Lagerstellen des Verbrennungsmotors gebildet, insbesondere den Lagerungen einer drehenden Nockenwelle, den Lagerungen von drehenden Ausgleichswellen, den Lagerungen von Pleuelstangen und den Lagerungen der Kurbelwelle bei einem als Hubkolbenmaschine ausgebildeten Verbrennungsmotor, die bei laufendem Verbrennungsmotor von dem Schmierölsystem des Verbrennungsmotors mit Schmiermittel versorgt werden, das eine mit der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors trieblich verbundenen Schmierölpumpe umfasst, die bei laufendem Verbrennungsmotor mitangetrieben wird und die Schmierstellen mit Schmieröldruck versorgt.
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Bei einem Startvorgang des Verbrennungsmotors durchlaufen diese Lagerungen, beispielsweise die buntmetallisch ausgeführten Lagerungen der Kurbelwelle, ein Gebiet der Mischreibung, da der Schmieröldruck im Schmierölsystem von der Schmierölpumpe, die trieblich mit der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors gekoppelt ist, bei den ersten Umdrehungen der Kurbelwelle noch nicht aufgebaut ist.
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Bisherige Verbrennungsmotoren, die keine Start-Stopp-Funktion aufweisen, sind für eine geringe und begrenzte Anzahl von Startvorgängen freigegeben, die für den bisher bekannten Betrieb mit einer begrenzten Anzahl von Startvorgängen ausgelegt ist. Sofern die Anzahl von Startvorgängen des Verbrennungsmotors durch eine Start-Stopp-Funktion zur Verringerung des Kraftstoffverbrauchs stark angehoben wird, sind die von den Lagerstellen gebildeten Schmierstellen für die gesteigerten Zeitanteile im Mischreibungsgebiet entsprechend konstruktiv zu überarbeiten und vergrößert auszuführen, wodurch jedoch der Herstellungsaufwand und der Bauraumbedarf für die Lagerstellen ansteigen.
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Um den Bauaufwand für die Umgestaltung der Lagerstellen zu vermeiden, ist bereits aus der
DE 10 2010 062 784 A1 bekannt, in dem Schmierölkreis des Verbrennungsmotors einen Druckspeicher vorzusehen, der die Versorgung der Schmierstellen des Verbrennungsmotors unmittelbar vor dem Startvorgang des Verbrennungsmotors ermöglicht. Bei der
DE 10 2010 062 784 A1 werden die motorinternen Schmierstellen mit Schmiermittel aus dem Druckspeicher versorgt. Der Druckspeicher wird mittels einer Ventileinrichtung durch einen speziellen Hydrostaten aufgeladen, der mit der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors gekoppelt ist und die Funktion einer Schmierölpumpe zum Laden des Druckspeichers und die Funktion eines Motors aufweist, der mit Schmiermittel aus dem Druckspeicher angetrieben wird zur Bildung eines Hybridantriebs oder einer Start-Stopp-Funktion. Bei der
DE 10 2010 062 784 A1 ist jedoch nachteilig, dass eine spezieller als Pumpe und Motor arbeitender, im Schmierölkreislauf des Verbrennungsmotors angeordneter Hydrostat erforderlich ist und die Schmierstellen auch bei laufendem Verbrennungsmotor aus dem Druckspeicher mit Schmiermittel versorgt werden, so dass ein spezieller Schmierölkreislauf an dem Verbrennungsmotor erforderlich ist und ein konventioneller Verbrennungsmotor mit einem üblichen Schmierölkreislauf nicht auf einfache Weise um- bzw. nachgerüstet werden kann, um in Verbindung mit einer Start-Stopp-Funktion ohne Veränderungen des Schmierölkreislaufs des Verbrennungsmotors eine Versorgung der Schmierstellen unmittelbar vor dem Startvorgang des Verbrennungsmotors mit Schmierdruck zu ermöglichen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schmierölsystem der eingangs genannten Gattung zur Verfügung zu stellen, dessen Schmieröldruckerzeugungseinrichtung zur Versorgung der Schmierstellen des abgeschalteten Verbrennungsmotors vor dem Startvorgang durch die Start-Stopp-Funktion auf einfache Weise an dem Verbrennungsmotor nachgerüstet werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Schmieröldruckerzeugungseinrichtung eine Zusatzschmierölpumpe aufweist, die an das Schmierölsystem des Verbrennungsmotors angeschlossen ist und mittels eines elektrischen Antriebsmotors angetrieben ist. Die von dem elektrischen Antriebsmotor angetriebene Zusatzschmierölpumpe bildet somit ein hydrostatisches Powerpack, das einen einfachen Aufbau aufweist und auf einfache Weise an das bereits vorhandene Schmierölsystem des Verbrennungsmotor angeschlossen werden kann, so dass dieses hydrostatische Powerpack auf einfache Weise an einem Verbrennungsmotor mit einem konventionellen Schmierölsystem nachgerüstet werden kann. Die Zusatzschmierölpumpe kann hierbei durch den elektrischen Antriebsmotor bei abgestelltem Verbrennungsmotor betrieben werden, so dass bei einem Verbrennungsmotor mit einer Start-Stopp-Funktion mit der auf einfache Weise nachrüstbaren elektrisch angetriebenen Zusatzschmierölpumpe unmittelbar vor dem Start des Verbrennungsmotors durch die Start-Stopp-Funktion die motorinternen Schmierstellen auf einfache Weise mit einem Schmieröldruck versorgt werden. Die von dem elektrischen Antriebsmotor angetriebene Zusatzschmierölpumpe ermöglicht es somit auf einfache Weise, den Schmieröldruck an den Schmierstellen bereits vor den ersten Umdrehungen der Kurbelwelle bei einem Startvorgang durch die Start-Stopp-Funktion aufzubauen, so dass der Verschleiß an den Lagerstellen des Verbrennungsmotors verringert werden kann und der Verbrennungsmotor bei unveränderter konstruktiver Auslegung der Lagerstellen für eine zum Betrieb mit einer Start-Stopp-Funktion stark erhöhten Anzahl an Startvorgängen freigegeben werden kann.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung steht die Zusatzschmierölpumpe eingangsseitig mit einem Schmiermittelreservoir in Verbindung und fördert ausgangsseitig in eine Förderleitung, die an das Schmierölsystem des Verbrennungsmotors angeschlossen ist, wobei in der Förderleitung ein in Richtung zur Zusatzschmierölpumpe sperrendes Sperrventil angeordnet ist. Die Zusatzschmierölpumpe kann über die Förderleitung auf einfache Weise an das Schmierölsystem des Verbrennungsmotors angeschlossen und somit nachgerüstet werden, wobei das in der Förderleitung angeordnete Sperrventil auf einfache Weise verhindert, dass bei laufendem Verbrennungsmotor, wobei der Elektromotor abgeschaltet ist und das Schmierölsystem von der von dem Verbrennungsmotor angetriebenen Schmierölpumpe versorgt wird, die von dem laufenden Verbrennungsmotor angetriebene Schmierölpumpe des Schmierölsystems Schmiermittel über die Zusatzschmierölpumpe in das Schmiermittelreservoir zurückfördert.
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Mit besonderem Vorteil ist der elektrische Antriebsmotor mittels einer elektronischen Steuereinrichtung ansteuerbar, wobei die elektronische Steuereinrichtung derart ausgebildet ist, dass bei einem Startvorgang des abgestellten Verbrennungsmotors durch die Start-Stopp-Funktion der Antriebsmotor zeitlich vor dem Start des Verbrennungsmotors angesteuert wird. In Verbindung mit einer elektronischen Steuereinrichtung kann der die Zusatzschmierölpumpe antreibende elektrische Antriebsmotor auf einfache Weise unmittelbar vor dem Start des Verbrennungsmotors, bei dem der Verbrennungsmotor durch die Start-Stopp-Funktion gestartet wird, eingeschaltet werden, um den Schmieröldruck an den Schmierstellen des Verbrennungsmotors aufzubauen. Da die Zusatzschmierölpumpe lediglich in kurzen Zeitspannen unmittelbar vor dem Startvorgang des Verbrennungsmotors durch die Start-Stopp-Funktion betrieben wird, kann die Zusatzschmierölpumpe mit einem geringen Fördervolumen versehen werden, die eine entsprechend geringe Antriebsleistung durch elektrischen Antriebsmotor erfordert, so dass das erfindungsgemäße hydrostatische Powerpack von einem einfach aufgebauten und kostengünstigen Motorpumpenaggregat gebildet werden kann, das mit elektrischer Energie aus der Starterbatterie des Verbrennungsmotors betrieben werden kann.
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Die Start-Stopp-Funktion des Verbrennungsmotors kann gemäß einer Ausgestaltungsform der Erfindung einen elektrischen Startermotor zum Starten des Verbrennungsmotors aufweisen. Da mit der erfindungsgemäßen Schmieröldruckerzeugungseinrichtung vor dem Start des Verbrennungsmotors durch die Start-Stopp-Funktion der Schmieröldruck an den Schmierstellen des Verbrennungsmotors aufgebaut und somit die Reibung beim Start des Verbrennungsmotors durch die Start-Stopp-Funktion verringert wird, ergeben sich besondere Vorteile bei einer Verwendung eines elektrischen Startermotors der Start-Stopp-Funktion.
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Gemäß einer alternativen Ausgestaltungsform der Erfindung weist die die Start-Stopp-Funktion einen hydraulischen Startermotor zum Starten des Verbrennungsmotors auf. Der hydraulische Startermotor kann wahlweise als Hydromotor mit einem festen Schluckvolumen oder als Hydromotor mit einem verstellbaren Schluckvolumen ausgebildet sein. Insbesondere ein Hydromotor mit einem festen Schluckvolumen als hydrostatischer Starter des Verbrennungsmotors weist einen geringen Bauaufwand auf und ermöglicht eine kostengünstige Ausführung der Start-Stopp-Funktion. Der hydraulische Startermotor kann beispielsweise als Zahnradmaschine oder als Axialkolbenmaschine oder als Radialkolbenmaschine ausgebildet werden. Derartige Bauweisen von hydraulischen Motoren, insbesondere eine Zahnradmaschine, zeichnen sich durch günstige Herstellkosten und einen robusten Betrieb aus.
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Der Verbrennungsmotor kann einen Antriebsstrang antreiben, der ohne zusätzliche Hydraulik, beispielsweise eine Arbeitshydraulik, versehen ist, die von dem Verbrennungsmotor angetrieben wird. Für den Betrieb eines hydraulischen Startermotors kann bei einem derartigen Antriebsstrang ohne zusätzliche Arbeitshydraulik ein eigenständiger Druckmittelkreislauf, beispielsweise eine geeignete Hydraulikflüssigkeit, vorgesehen werden. Bei einem derartigen von dem Verbrennungsmotor angetriebenen Antriebsstrang ohne zusätzliche Arbeitshydraulik ergeben sich besondere Vorteile, wenn gemäß einer Ausgestaltungsform der Erfindung als Druckmittel zum Betrieb des hydraulischen Startermotors das Schmiermittel des Schmierölkreislaufs und somit das Motorenöl des Verbrennungsmotors eingesetzt wird, so dass kein eigenständiger Druckmittelkreislauf, beispielsweise Hydraulikflüssigkeit, zum Betrieb des hydraulischen Startermotors erforderlich ist.
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Sofern der Verbrennungsmotor einen Antriebsstrang mit einer Arbeitshydraulik antreibt, kann der hydraulischen Startermotors mit besonderem Vorteil von dem Druckmittel der Arbeitshydraulik betrieben werden.
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Der mit dem erfindungsgemäßen Schmierölsystem ausgestattete Verbrennungsmotor kann als Stationärmotor ausgeführt sein. Alternativ kann der mit einem erfindungsgemäßen Schmierölsystem ausgerüstete Verbrennungsmotor als Antriebsmotor eines Fahrzeugs ausgeführt sein. Das Fahrzeug kann hierbei ohne hydrostatische Arbeitshydraulik ausgeführt sein oder mit einer hydrostatischen Arbeitshydraulik in dem von dem Verbrennungsmotor angetriebenen Antriebsstrang versehen sein, die mindestens eine von dem Verbrennungsmotor angetriebene Arbeitshydraulikpumpe zur Versorgung der Verbraucher der Arbeitshydraulik mit Druckmittel aufweist.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand des in der schematischen Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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In der Figur ist ein Verbrennungsmotor 1 mit einem Schmierölsystem 2 zur Versorgung von motorinternen Schmierstellen des Verbrennungsmotors 1 mit Schmiermittel dargestellt.
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Das Schmierölsystem 2 weist eine von einer Kurbelwelle 3 des Verbrennungsmotors 1 angetriebene Schmierölpumpe 4 auf, die eingangsseitig mit einem Schmiermittelreservoir 5, beispielsweise einer Ölwanne des Verbrennungsmotors 1, in Verbindung steht und Schmiermittel aus dem Schmiermittelreservoir 5 ansaugt. Ausgangsseitig fördert die Schmierölpumpe 4 in ein Schmierölleitungssystem 6, mit dem die motorinternen Schmierstellen, die in der Figur durch einen Pfeil am Verbrennungsmotor 1 verdeutlicht sind, mit Schmiermittel versorgt werden. Über eine Rücklaufleitung 7 kann das Schmiermittel nach dem Durchströmen der motorinternen Schmierstellen zurück in das Schmiermittelreservoir 5 strömen. Die Schmierstellen sind beispielsweise bei einem als Hubkolbenmotor ausgebildeten Verbrennungsmotor 1 von den Lagerungen einer drehenden Nockenwelle, den Lagerungen von drehenden Ausgleichswellen, den Lagerungen von Pleuelstangen und den Lagerungen der Kurbelwelle gebildet, die als hydrostatischen bzw. hydrodynamischen Lagerstellen ausgebildet sind. Die von der Kurbelwelle 3 angetriebene Schmierölpumpe 4 arbeitet lediglich als Pumpe und stellt bei laufendem Verbrennungsmotor 1 einen Schmierölkreislauf von dem Schmiermittelreservoir 5 über das Schmierleitungssystem 6 zu den Schmierstellen des Verbrennungsmotors 1 sicher. Ein dem Schmierölleitungssystem 6 zugeordnetes Druckbegrenzungsventil 8 sichert das Schmierölsystem 2 gegen Überdruck ab.
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Der Verbrennungsmotor 1 ist mit einer Start-Stopp-Funktion 10 versehen, die den Verbrennungsmotor 1 zur Verringerung des Kraftstoffverbrauchs in Abhängigkeit von Betriebsbedingungen automatisch abschaltet und startet. Die Start-Stopp-Funktion 10 weist einen Startermotor 11 auf. Der Startermotor 11 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als elektrischer Startermotor ausgebildet, der über ein Getriebe 12 mit der Kurbelwelle 3 des Verbrennungsmotors 1 in trieblicher Verbindung steht.
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Bis hierher entspricht der Verbrennungsmotor 1 und das Schmierölsystem 2, das von der aus dem Schmiermittelreservoir 5 ansaugenden Schmierölpumpe 4, dem Schmierölleitungssystem 6, der Rücklaufleitung 7 und dem Druckbegrenzungsventil 8 gebildet ist, dem Stand der Technik.
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Um in dem Schmierölsystem 2 einen Schmieröldruck zur Versorgung der motorinternen Schmierstellen mit Schmiermittel zeitlich unmittelbar vor dem Start des Verbrennungsmotors 1 durch die Start-Stopp-Funktion 10 und somit bei abgeschaltetem Verbrennungsmotor 1 zu ermöglichen, ist das Schmierölsystem 2 mit einer unabhängig von der durch die Kurbelwelle 3 angetriebenen Schmierölpumpe 4 arbeitenden Schmieröldruckerzeugungseinrichtung 15 versehen, die erfindungsgemäß eine Zusatzschmierölpumpe 16 aufweist, die an das Schmierölsystem 2 des Verbrennungsmotors 1 angeschlossen ist und mittels eines elektrischen Antriebsmotors 17 angetrieben ist.
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Die Zusatzschmierölpumpe 16 steht eingangsseitig mit dem Schmiermittelreservoir 5 in Verbindung und fördert ausgangsseitig in eine Förderleitung 18, die mittels eines Anschlusses A an das Schmierölsystem 2 des Verbrennungsmotors 1 angeschlossen ist. In der Förderleitung 18 Zusatzschmierölpumpe 16 ist ein in Richtung zur Zusatzschmierölpumpe 16 sperrendes Sperrventil 19 angeordnet ist, das bevorzugt als Rückschlagventil ausgebildet ist.
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Der die Zusatzschmierölpumpe 16 antreibende elektrische Antriebmotor 17 steht zur Versorgung mit elektrischer Energie mit einer üblichen Starterbatterie 20 in Verbindung. Die Starterbatterie 20 kann weiterhin den Startermotor 11 mit elektrischer Energie versorgen. Der Elektromotor 17 steht zur Ansteuerung beispielsweise mit der elektronischen Steuereinrichtung 21 in Verbindung. Die Steuereinrichtung 21 kann weiterhin den Startermotor 11 ansteuern.
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Die elektronische Steuereinrichtung 21 ist hierbei derart ausgebildet, dass bei einem Startvorgang des abgestellten Verbrennungsmotors 11 durch die Start-Stopp-Funktion 10 der die Zusatzschmierölpumpe 16 antreibende Antriebsmotor 16 zeitlich unmittelbar vor dem Start des Verbrennungsmotors 1 durch den Startermotor 11 angesteuert wird, so dass von der Zusatzschmierölpumpe 16 direkt vor dem Startvorgang des Verbrennungsmotors 1 durch die Start-Stopp-Funktion 10 die motorinternen Schmierstellen des Verbrennungsmotors 1 mit einem entsprechenden Schmieröldruck versorgt werden.
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Nach dem Startvorgang des Verbrennungsmotors 11 bei selbstlaufendem Verbrennungsmotor 1 wird der erforderliche Schmieröldruck an den motorinternen Schmierstellen von der durch die Kurbelwelle 3 angetrieben Schmierölpumpe 4 erzeugt, so dass die Ansteuerung des Elektromotors 17 beendet werden kann.
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Durch die Parallelschaltung der Zusatzschmierölpumpe 16 zu der bereits vorhandenen Schmierölpumpe 4 kann die erfindungsgemäße und unabhängig von der Schmierölpumpe 2 betreibbare Schmieröldruckerzeugungseinrichtung 15 auf einfache Weise bei einem Verbrennungsmotor 1 mit einem üblichen Schmiersystem 2 nach- oder umgerüstet werden, um in Verbindung mit einer Start-Stopp-Funktion 10 den Aufbau eines Schmieröldrucks an den motorinternen Schmierstellen unmittelbar vor dem Start des Verbrennungsmotors 1 durch die Start-Stopp-Funktion 10 aufzubauen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010062784 A1 [0007, 0007, 0007]
