DE102019132790A1 - Abgasreinigungssytem für ein Fahrzeug und Verfahren zum Steuern eines solchen - Google Patents
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Abstract
Abgasreinigungssystem für ein Fahrzeug, welches an einem Abgasrohr (12) bereitgestellt ist, das mit einer Auslassseite eines Verbrennungsmotors (10) verbunden ist, zum Reinigen eines Abgases des Verbrennungsmotors (10), aufweisend ein Gehäuse (21), das an einem Abgasrohr (12) montiert ist, einen Vorderseitenkatalysator (22), welcher in das Gehäuse (21) eingefügt ist, um das durch den vorderen Endabschnitt des Gehäuses (21) in das Gehäuse (21) einströmende Abgas primär zu reinigen, einen Rückseitenkatalysator (24), welcher in das Gehäuse (21) eingefügt ist, um das durch den Vorderseitenkatalysator (22) passierende Abgas sekundär zu reinigen, bevor das Abgas zu dem hinteren Endabschnitt des Gehäuses (21) ausströmt, und eine Steuervorrichtung (25), welcher mit dem Abgasrohr (12) an einem vorderen Endabschnitt des Gehäuses (21) verbunden ist, um die Konzentration des unverbrannten Kraftstoffs, welcher im Abgas enthalten ist, gemäß einer Temperatur des in das Gehäuse (21) einströmenden Abgases und einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu steuern.
Description
- QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
- Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der Koreanischen Patentanmeldung
10-2019-0065783 - HINTERGRUND DER ERFINDUNG
- Gebiet der Erfindung
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Abgasreinigungssystem für ein Fahrzeug und ein Verfahren zum Steuern eines solchen. Genauer betrifft die vorliegende Erfindung ein Abgasreinigungssystem für ein Fahrzeug und ein Verfahren zum Steuern eines solchen, welches Schadstoffe im Abgas verringert.
- Beschreibung der verwandten Technik
- Im Allgemeinen weist ein Abgassystem eines Verbrennungsmotors zum Verringern von Kohlenstoffmonooxid (CO), Kohlenwasserstoffen (HC), Feinstaub (PM), Stickstoffoxiden (NOx), etc. als ein Schadstoffmaterial, welches in einem Abgas enthalten ist, eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung, wie z.B. eine Diesel-Oxidationskatalysator (DOC)-Vorrichtung, einen Diesel-Feinstaubfilter (DPF), eine selektive katalytische Reduktion (SCR)-Vorrichtung und einen Stickstoffoxidspeicherkatalysator (NOx-Speicherkatalysator, LNT-Katalysator)-Vorrichtung, etc., auf.
- Jedoch führt das Anwenden dieser Vorrichtungen auf Ottomotoren zu einer Kostensteigerung und zu Unannehmlichkeiten bei Wartung und Reparatur des Fahrzeugs, wie z.B. Laden der Elemente. Darüber hinaus kann sich die NOx-Reinigungsleistung im Hochlastbereich aufgrund des Ammoniak (NH3)-Mangels verschlechtern. Im Hochlastbereich des Ottomotors mit magerer Verbrennung kann sich die NOx-Reinigungsleistung übermäßig verschlechtern.
- Kürzlich wurde ein Drei-Wege-Katalysator (TWC), der dazu konfiguriert ist, zugleich Kohlenstoffmonooxid, Stickstoffoxide und Kohlenwasserstoffe basierend auf wenigstens einem Katalysator von Palladium (Pd), Platin (Pt) und Rhodium (Rh) (hauptsächlich Palladium oder eine Kombination von wenigstens einem von Platin und Rhodium mit Palladium) zu entfernen, als eine Technik zum Beseitigen solch eines Problems und zum Durchführen von Abgasnachbehandlung eines Ottomotors in Übereinstimmung mit den Bestimmungen eines umweltfreundlichen Fahrzeugs entwickelt und auf das Abgasnachbehandlungssystem von Ottomotoren angewendet.
- Jedoch erfordert die Abgasnachbehandlung unter Verwendung des Drei-Wege-Katalysators ein Steuern, um die magerer-Kraftstoff- und die fetter-Kraftstoff-Bedingungen des Verbrennungsmotors abzuwechseln, um Kohlenstoffmonooxid und Kohlenwasserstoffe zu oxidieren und Stickstoffoxide zu reduzieren. Wenn der Verbrennungsmotor geheizt wird und der Drei-Wege-Katalysator aufgewärmt ist, werden die schädlichen Komponenten des Abgases, welche Stickstoffoxide aufweisen, zu fast 100% entfernt, aber es gibt eine Grenze, Stickstoffoxide in einem kalten Zustand in einer anfänglichen Phase des Verbrennungsmotorstarts zu entfernen. Gemäß den experimentellen Ergebnissen wurde gefunden, dass, wenn das Abgasnachbehandlungsgerät, welches den üblichen Drei-Wege-Katalysator verwendet, in dem die magerer-Kraftstoff- und der fetter-Kraftstoff-Bedingungen des Verbrennungsmotors periodisch abgewechselt sind, gemäß den FTP-75-Kriterien, dem städtischen Fahrmodus, welcher von der US Umweltschutzbehörde vorgeschrieben ist, im kalten Zustand des Verbrennungsmotorstarts ausgewertet ist, 60% oder mehr der gesamten Stickstoffoxide, welche im Abgas enthalten sind, durch das Auspuffendrohr ohne entfernt zu werden abgegeben wurden. Um der Kraftstoffeffizienzbestimmung zu genügen, welche eine der Bestimmungen zur Umweltfreundlichkeit von Fahrzeugen ist, wird ein Hocheffizienzverbrennungsmotor entwickelt, welcher auf ein Fahrzeug angewendet ist, um die Temperatur des Abgases zu senken, und eine Technologie zum Reinigen des Abgases bei einer niedrigen Temperatur ist zudem erforderlich.
- Die Informationen, welche in diesem Abschnitt „Hintergrund der vorliegenden Erfindung“ eingeschlossen sind, dienen ausschließlich zum verbesserten Verständnis des allgemeinen Hintergrunds der vorliegenden Erfindung und müssen nicht als eine Würdigung oder irgendeine Form der Empfehlung verstanden werden, dass diese Informationen den Stand der Technik ausbilden, wie er einem Fachmann bekannt ist.
- KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
- Verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung sind dazu bestimmt, ein Abgasreinigungssystem für ein Fahrzeug und ein Verfahren zum Steuern eines solchen bereitzustellen, welches selbst in einem kalten Zustand zu Beginn des Verbrennungsmotorstarts Stickstoffoxide im Abgas effektiv entfernen kann.
- Ein Abgasreinigungssystem für ein Fahrzeug, welches an einem Abgasrohr bereitgestellt ist, das mit einer Auslassseite eines Verbrennungsmotors verbunden ist, zum Reinigen eines Abgases des Verbrennungsmotors gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist auf ein Gehäuse, welches am Abgasrohr montiert ist, um das vom Verbrennungsmotor abgeführte Abgas zu empfangen und das von da aus in Richtung nach hinten passierte Abgas auszulassen, einen Vorderseitenkatalysator, welcher in das Gehäuse eingefügt ist, um das durch den vorderen Endabschnitt des Gehäuses in das Gehäuse strömende Abgas primär zu reinigen, einen Rückseitenkatalysator, welcher in das Gehäuse eingefügt ist, um das durch den Vorderseitenkatalysator passierte Abgas sekundär zu reinigen, bevor das Abgas zu dem hinteren Endabschnitt des Gehäuses ausströmt, und eine Steuervorrichtung, welche mit dem Abgasrohr an einem vorderen Endabschnitt des Gehäuses verbunden ist, um die Konzentration des unverbrannten Kraftstoffs, welcher im Abgas enthalten ist, gemäß einer Temperatur des in das Gehäuse einströmenden Abgases und einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu steuern, wobei die Steuervorrichtung eine Mager-Steuerung durchführt, um die Konzentration des unverbrannten Kraftstoffs, welcher im in das Gehäuse strömenden Abgas enthalten ist, zu steuern, um nach dem Start des Verbrennungsmotors magerer Kraftstoff zu sein, und eine Magerkeit der Konzentration des unverbrannten Kraftstoffs, welcher im Abgas enthalten ist, gemäß einer Temperatur des in das Gehäuse strömenden Abgases und einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs unterschiedlich steuert.
- Der Vorderseitenkatalysator kann ein Palladium (Pd)-Katalysator sein, welcher Kohlenwasserstoffe und Kohlenstoffmonooxid oxidiert und Stickstoffoxide sammelt.
- Der Vorderseitenkatalysator kann ein Pd/CZO-Katalysator sein.
- Der Rückseitenkatalysator kann ein Rhodium-Katalysator zum Reduzieren von Stickstoffoxiden sein.
- Der Rückseitenkatalysator kann ein Rh/CZO-Katalysator sein.
- Die Steuervorrichtung kann konfiguriert sein, um zu steuern, dass die Mager-Steuerung beendet wird, falls die Temperatur des Abgases über einer vorbestimmten Temperatur liegt oder die Geschwindigkeit des Fahrzeugs über einer festgelegten Geschwindigkeit liegt.
- Die Steuervorrichtung kann, falls die Temperatur des Abgases geringer ist als die vorbestimmte Temperatur, und falls die Geschwindigkeit des Fahrzeugs geringer ist als die festgelegte Geschwindigkeit, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des unverbrannten Kraftstoffs, welcher im in das Gehäuse einströmenden Abgas enthalten ist, auf weniger als 1,08 steuern, wenn das Getriebe des Fahrzeugs im neutralen (N) Zustand ist.
- Die Steuervorrichtung kann konfiguriert sein, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des unverbrannten Kraftstoffs, welcher im in das Gehäuse strömenden Abgas enthalten ist, auf weniger als 1,05 steuern, wenn das Getriebe des Fahrzeugs im Fahr (D)-Zustand ist.
- Die vorbestimmte Temperatur kann 450 °C oder mehr und weniger als 500 °C betragen.
- Die festgelegte Geschwindigkeit kann 3 km/h betragen.
- Ein Verfahren zum Steuern eines Abgasreinigungssystems für ein Fahrzeug, aufweisend ein Gehäuse, welches am Abgasrohr montiert ist, um das vom Verbrennungsmotor abgeführte Abgas zu empfangen und das von da aus in Richtung nach hinten passierte Abgas auszulassen, einen Vorderseitenkatalysator, welcher das Abgas primär reinigt, einen Rückseitenkatalysator, welcher das durch den Vorderseitenkatalysator passierende Abgas sekundär reinigt, und eine Steuervorrichtung, welche mit einem Abgasrohr an einem vorderen Endabschnitt des Gehäuses verbunden ist, um die Konzentration des unverbrannten Kraftstoffs, welcher im Abgas enthalten ist, gemäß einer Temperatur des in das Gehäuse strömenden Abgases und einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu steuern, weist gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf ein Starten des Verbrennungsmotors, ein Durchführen, mittels der Steuervorrichtung, einer Mager-Steuerung, um die Konzentration des unverbrannten Kraftstoffs, welcher im in das Gehäuse einströmenden Abgas enthalten ist, zu steuern, um magerer Kraftstoff zu sein, ein Ermitteln, ob die Temperatur des in das Gehäuse einströmenden Abgases niedriger als eine vorbestimmte Temperatur ist und die Geschwindigkeit des Fahrzeugs geringer als eine festgelegte Geschwindigkeit ist, ein Ermitteln, mittels der Steuervorrichtung, eines Getriebe-Schaltzustands (z.B. Getriebezustands) des Fahrzeugs, falls die Temperatur des in das Gehäuse einströmenden Abgases geringer ist als die vorbestimmte Temperatur und die Geschwindigkeit des Fahrzeugs geringer ist als die festgelegte Geschwindigkeit, und ein Steuern, mittels der Steuervorrichtung, des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des unverbrannten Kraftstoffs, welcher im in das Gehäuse einströmenden Abgas enthalten ist, auf weniger als 1,08, falls das Getriebe des Fahrzeugs im neutralen (N) Zustand ist.
- Das Verfahren zum Steuern eines Abgasreinigungssystems für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann weiterhin aufweisen ein Steuern, mittels der Steuervorrichtung, des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des unverbrannten Kraftstoffs, welcher im in das Gehäuse einströmenden Abgas enthalten ist, auf weniger als 1,05, wenn das Getriebe des Fahrzeugs im Fahr (D)-Zustand ist.
- Das Verfahren zum Steuern eines Abgasreinigungssystems für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann weiterhin ein Steuern aufweisen, um die Mager-Steuerung zu beenden, falls die Temperatur des in das Gehäuse einströmenden Abgases über der vorbestimmten Temperatur liegt oder die Geschwindigkeit des Fahrzeugs über der festgelegten Geschwindigkeit liegt.
- Die vorbestimmte Temperatur kann 450 °C oder mehr und weniger als 500 °C betragen.
- Die festgelegte Geschwindigkeit kann 3 km/h betragen.
- Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es möglich in einem kalten Zustand zu Beginn des Motorstarts mittels optimalen Steuerns, mittels, der Steuervorrichtung, des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses gemäß der Geschwindigkeit und der Getriebebedingung des Fahrzeugs Stickstoffoxide im Abgas effizient zu entfernen.
- Die Verfahren und Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung haben andere Eigenschaften und Vorteile, welche aus den beiliegenden Zeichnungen, die hierin aufgenommen sind, und der folgenden detaillierten Beschreibung, die zusammen dazu dienen, bestimmte Grundsätze der vorliegenden Erfindung zu erklären, deutlich werden oder darin detaillierter ausgeführt werden.
- Figurenliste
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1 ist ein schematisches Diagramm eines Abgasreinigungssystems für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. -
2 ist ein Graph, welcher die Stickstoffoxid-Reinigungsleistung gemäß jedem Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem Fall zeigt, in dem das Abgasreinigungssystem für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im kalten Zustand des Verbrennungsmotors Mager-Steuerung durchführt. -
3 ist ein Graph, welcher die Veränderung jedes Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in dem Fall zeigt, in dem das Abgasreinigungssystem für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im kalten Zustand des Verbrennungsmotors Mager-Steuerung durchführt. -
4 ist ein Ablaufdiagramm, welches ein Verfahren zum Steuern eines Abgasreinigungssystems für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. - Es ist zu verstehen, dass die angehängten Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstabsgetreu sind und eine etwas vereinfachte Darstellungsweise von verschiedenen Eigenschaften darstellen, um die Grundprinzipien der Erfindung aufzuzeigen. Die spezifischen Konstruktionsmerkmale der vorliegenden Erfindung, einschließlich z.B. konkrete Abmessungen, Ausrichtungen, Positionen und Formen, wie sie hierin offenbart sind, werden teilweise von der jeweiligen geplanten Anwendung und Nutzungsumgebung vorgegeben.
- In den Zeichnungen beziehen sich die gleichen Bezugszeichen auf gleiche oder wesensgleiche Bauteile der vorliegenden Erfindung.
- DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
- Es wird nun im Detail Bezug auf verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung genommen, von denen Beispiele in den beigefügten Zeichnungen dargestellt und im Folgenden beschrieben werden. Obwohl die Erfindung in Verbindung mit den beispielhaften Ausführungsformen beschrieben wird, ist es klar, dass die vorliegende Beschreibung nicht dazu gedacht ist, die Erfindung auf diese beispielhaften Ausführungsformen zu beschränken. Die Erfindung ist im Gegenteil dazu gedacht, nicht nur die beispielhaften Ausführungsformen abzudecken, sondern auch diverse Alternativen, Änderungen, Abwandlungen und andere Ausführungsformen, die im Sinn und Umfang der Erfindung, wie durch die angehängten Ansprüchen definiert, enthalten sein können.
- Darüber hinaus sind in beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, weil gleiche Bezugszeichen gleiche oder wesensgleiche Bauelemente mit der gleichen Konfiguration bezeichnen, verschiedene beispielhafte Ausführungsformen repräsentativ beschrieben und in anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nur Konfigurationen beschrieben, die sich von den verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen unterscheiden.
- Die Figuren sind schematisch und sind nicht maßstabsgetreu veranschaulicht. Relative Dimensionen und Proportionsverhältnisse sind in den Figuren aus Gründen der Klarheit und der Zweckmäßigkeit verkleinert oder vergrößert dargestellt und die Dimensionen sind nur beispielhaft und nicht beschränkend. Auch werden für die gleichen Strukturen, Elemente oder Komponenten, welche in mehr als einer der Figuren erscheinen, die gleichen Bezugszeichen verwendet, um ähnliche Merkmale zu bezeichnen. Es soll verstanden werden, dass, wenn ein Element so wie eine Schicht, ein Film, ein Bereich oder ein Substrat „auf“ einem anderen Element ist, es direkt auf dem anderen Element sein kann oder auch Zwischenelemente vorhanden sein können.
- Die beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Detail. Als ein Ergebnis werden verschiedene Modifikationen der Figuren erwartet. Deshalb sind die beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nicht auf einen bestimmten Aspekt des veranschaulichten Bereichs beschränkt und enthalten zum Beispiel Modifikationen eines Aspekts mittels einer Herstellung.
- Nun wird ein Abgasreinigungssystem gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf
1 beschrieben. -
1 ist ein schematisches Diagramm eines Abgasreinigungssystems für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. - Mit Bezug auf
1 ist ein Abgasreinigungssystem für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung an einem Abgasrohr12 bereitgestellt, welches mit einer Auslassseite eines Verbrennungsmotors10 verbunden ist, zum Reinigen eines Abgases des Verbrennungsmotors10 und weist auf ein Gehäuse21 , welches am Abgasrohr12 montiert ist, einen Vorderseitenkatalysator22 und einen Rückseitenkatalysator24 , welche in das Gehäuse21 eingefügt sind, und eine Steuervorrichtung25 , um die Konzentration des unverbrannten Kraftstoffs, welcher im in das Gehäuse21 einströmenden Abgas enthalten ist, zu steuern. In1 ist ein Abschnitt des Gehäuses21 aufgeschnitten, um die Konfiguration des Vorderseitenkatalysator22 und des Rückseitenkatalysator24 zu zeigen. - Der Verbrennungsmotor
10 verbrennt eine Luft-Kraftstoff-Mischung, in welcher Kraftstoff und Luft gemischt sind, um chemische Energie in mechanische Energie umzuwandeln. Der Verbrennungsmotor10 weist auf eine Mehrzahl an Verbrennungskammern zum Generieren einer Triebkraft mittels Verbrennung von Kraftstoff und ist mit einem Einlasskrümmer verbunden, um die Luft in einer Verbrennungskammer zu empfangen, und ist mit einem Auslass verbunden, sodass das Abgas, welches im Verbrennungsprozess generiert wird, im Auslasskrümmer gesammelt und nach außen ausgestoßen wird. Ein Injektor ist in der Verbrennungskammer montiert, um den Kraftstoff in die Verbrennungskammer einzuspritzen. - Das Abgasrohr
12 ist mit der Auslassseite des Verbrennungsmotors10 verbunden, um das Abgas, welches vom Verbrennungsmotor10 nach außen abgeführt wird, auszulassen. Indes kann sich das Abgasrohr12 in Richtung nach hinten entlang des Unterbodens des Fahrzeugs erstrecken, um das Abgas in Richtung zur Rückseite des Fahrzeugs auszulassen, und die Anordnung des Abgasrohrs12 und die Verbindung mit der Auslassseite des Verbrennungsmotors10 werden einem Fachmann offensichtlich sein, sodass eine detaillierte Beschreibung davon weggelassen wird. - Das Abgas, welches aus dem Verbrennungsmotor
10 abgeführt wird, passiert durch das Abgasrohr12 und passiert durch das Abgasreinigungssystem20 . Darüber hinaus passiert das Abgas, welches durch das Abgasreinigungssystem20 passiert, der Reihe nach durch den Vorderseitenkatalysator22 und den Rückseitenkatalysator24 . Das heißt, der vordere Endabschnitt des Gehäuses21 ist mit dem Verbrennungsmotor10 mittels des Abgasrohrs12 verbunden, um das Abgas, welches vom Verbrennungsmotor10 abgeführt wird, zu empfangen, und der hintere Endabschnitt des Gehäuses21 ist mit dem Abgasreinigungssystem20 verbunden, um das durch das Abgasrohr12 in Richtung nach hinten des Fahrzeugs passierte Abgas abzuführen. Hier betreffen der vordere Endabschnitt und der hintere Endabschnitt des Bauteils die Strömung des Abgases und das Abgas ist definiert als vom vorderen Endabschnitt zum hinteren Endabschnitt des Bauteils zu strömen. - Der Vorderseitenkatalysator
22 ist konfiguriert, um das durch den vorderen Endabschnitt des Gehäuses21 in das Gehäuse21 einströmende Abgas primär zu reinigen. Darüber hinaus kann der Vorderseitenkatalysator22 ein Palladium (Pd)-Katalysator sein, der Kohlenwasserstoffe (HC) und Kohlenstoffmonooxid (CO) oxidiert und Stickstoffoxide (NOx) sammelt. Indes kann der Vorderseitenkatalysator22 insbesondere ein Pd/CZO-Katalysator im Palladium (Pd)-Katalysator sein. Hier sind CZO, was ein Mischoxid aus Cer (Ce) und Zirkonium (Zr) ist, welches zum Erhöhen der Effizienz des Pd-Katalysators enthalten ist, und der Pd-Katalysator einem Fachmann offensichtlich und deshalb wird eine detaillierte Beschreibung davon weggelassen. - Der Rückseitenkatalysator
24 ist konfiguriert, um das durch den Vorderseitenkatalysator22 passierende Abgas primär zu reinigen, bevor das Abgas zum hinteren Endabschnitt des Gehäuses21 ausströmt. Darüber hinaus kann der Rückseitenkatalysator24 ein Rhodium (Rh)-Katalysator zum Reduzieren von Stickstoffoxiden sein. Indes kann der Rückseitenkatalysator24 insbesondere ein Rh/CZO-Katalysator im Rhodium (Rh)-Katalysator sein. Hier ist der Rh-Katalysator einem Fachmann offensichtlich, weshalb eine detaillierte Beschreibung davon weggelassen wird. - Die Steuervorrichtung
25 ist mit dem Abgasrohr12 am vorderen Endabschnitt des Gehäuses21 verbunden, um die Konzentration des unverbrannten Kraftstoffs, welcher im Abgas enthalten ist, gemäß einer Temperatur des in das Gehäuse21 einströmenden Abgases und einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu steuern. - Die Steuervorrichtung
25 kann die Temperatur des durch das Abgasrohr12 , welches mit einem vorderen Endabschnitt des Gehäuses21 verbunden ist, strömenden Abgases durch einen Temperatursensor, welcher mit der Steuervorrichtung25 verbunden ist, detektieren und kann die Geschwindigkeit des Fahrzeugs mittels eines Geschwindigkeitssensors, welcher mit der Steuervorrichtung25 verbunden ist, detektieren. Darüber hinaus ist ein Sauerstoffsensor mit der Steuervorrichtung25 verbunden, um mit dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis (λ) verwandte Informationen zu sammeln. - Die Steuervorrichtung
25 kann die Mager-Steuerung durchführen, sodass die Konzentration des unverbrannten Kraftstoffs, welcher im in das Gehäuse21 einströmenden Abgas enthalten ist, nach dem Starten des Verbrennungsmotors10 ein magerer Kraftstoff wird. Die Steuervorrichtung25 steuert unterschiedlich eine Magerkeit der Konzentration des unverbrannten Kraftstoffs, welcher im Abgas enthalten ist, gemäß der Temperatur des in das Gehäuse21 einströmenden Abgases und der Geschwindigkeit des Fahrzeugs. - In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Steuervorrichtung
25 mit dem Injektor verbunden, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ des unverbrannten Kraftstoffs, welcher im Abgas enthalten ist, zu steuern. - Die Steuervorrichtung
25 steuert, um die Mager-Steuerung zu beenden, falls die Temperatur des Abgases über einer vorbestimmten Temperatur T liegt oder die Geschwindigkeit des Fahrzeugs über einer festgelegten Geschwindigkeit V liegt. - Die Steuervorrichtung
25 kann, falls die Temperatur des Abgases geringer als die vorbestimmte Temperatur T ist und die Geschwindigkeit geringer als die festgelegte Geschwindigkeit V ist, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ des unverbrannten Kraftstoffs, welcher im in das Gehäuse21 einströmenden Abgas enthalten ist, auf weniger als 1,08 steuern, wenn das Getriebe des Fahrzeugs im neutralen (N) Zustand ist. Hier kann die vorbestimmte Temperatur T etwa 450 °C oder mehr und weniger als etwa 500 °C betragen und die festgelegte Geschwindigkeit V kann etwa 3 km/h betragen. - Darüber hinaus kann die Steuervorrichtung
25 , falls die Temperatur des Abgases geringer ist als die vorbestimmte Temperatur T und die Geschwindigkeit geringer ist als die festgelegte Geschwindigkeit V, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ des unverbrannten Kraftstoffs, welcher im in das Gehäuse21 einströmenden Abgases enthalten ist, auf weniger als 1,05 steuern, wenn das Getriebe des Fahrzeugs im Fahr (D)-Zustand ist. -
2 ist ein Graph, welcher die Reinigungsleistung von Stickstoffoxid gemäß jedem Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ in dem Fall zeigt, in dem das Abgasreinigungssystem für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem kalten Zustand des Verbrennungsmotors Mager-Steuerung durchführt, und3 ist ein Graph, welcher die Veränderung jedes Luft-Kraftstoff-Verhältnisses λ in dem Fall zeigt, in dem das Abgasreinigungssystem für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem kalten Zustand des Verbrennungsmotors Mager-Steuerung durchführt. - In dem in
2 gezeigten Graph stellt die vertikale Achse die Konzentration an Stickstoffoxiden (NOx), welche im Abgas enthalten ist, dar und die horizontale Achse stellt die Zeit dar. Das heißt, der Graph zeigt die Konzentration an Stickstoffoxiden (NOx), welche im Abgas enthalten sind, im Laufe der Zeit in einem anfänglichen kalten Zustand nach dem Start des Verbrennungsmotors10 . Im Graph ist eine Abgastemperatur-Steigungskurve zusammen mit dem Verlauf der Zeit in einem anfänglichen kalten Zustand des Verbrennungsmotors10 zusammen mit einer gepunkteten Linie gezeigt, die Konzentrationsänderung (NOx_rein) des Stickstoffoxids (NOx), welches im in das Gehäuse21 einströmenden Abgas enthalten ist, ist mittels einer Strichpunkt-Linie gezeigt, und, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ 1,02, 1,04 bzw. 1,08 ist, ist die Veränderung der Konzentration (NOx_raus) des Stickstoffoxids (NOx), welches im aus dem Gehäuse21 ausströmenden Abgas enthalten ist, mittels der entsprechenden Linien gezeigt. - Darüber hinaus stellt die vertikale Achse im in
3 gezeigten Graph das Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ des Abgases dar und die horizontale Achse stellt die Zeit dar. Jede gezeigte Linie in3 stellt einen Fall dar, in dem das Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ von unten nach oben 1,02, 1,04 bzw. 1,08 ist, und stellt einen Durchschnittswert dar. - Die Änderung der Stickstoffoxid-Konzentration, welche in den in
2 und3 gezeigten Graphen gezeigt ist, stellt die Änderung an Stickstoffoxid (NOx) dar, welches im aus dem Gehäuse21 ausströmenden Abgas enthalten ist, im Zustand, in dem die Steuervorrichtung25 das Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ auf 1,02, 1,04, 1,08 unter Mager-Steuerung steuert, um die Konzentration des unverbrannten Kraftstoffs, welcher im in das Gehäuse21 einströmenden Abgas enthalten ist, unter mageren Kraftstoffbedingungen zu steuern. Wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ 1,02 ist, beträgt die Zeit zum Detektieren von Stickstoffoxid (NOx) im Abgas nach dem Starten des Verbrennungsmotors10 etwa 5 Sekunden, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ 1,04 ist, beträgt die Zeit zum Detektieren von Stickstoffoxid (NOx) im Abgas nach dem Starten des Verbrennungsmotors10 etwa 10 Sekunden, und wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ 1,08 ist, beträgt die Zeit zum Detektieren von Stickstoffoxid (NOx) im Abgas nach dem Starten des Verbrennungsmotors10 etwa 16 Sekunden. Wie in2 und3 gezeigt, steigt die Zeit zum Detektieren von Stickstoffoxid im aus dem Gehäuse21 ausströmenden Abgas mit dem steigenden Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ während der Mager-Steuerung im kalten Zustanden der anfänglichen Phase des Verbrennungsmotor 10-Starts. Es kann gesehen werden, dass die Konzentration (NOx_raus) des Stickstoffoxids (NOx), welches im Abgas enthalten ist, niedrig ist. Deshalb kann bestätigt werden, dass die Abgasreinigungseffizienz höher ist, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ größer ist zu der Zeit der Mager-Steuerung im kalten Zustand zum anfänglichen Start des Verbrennungsmotors10 . -
4 ist ein Ablaufdiagramm, welches ein Verfahren zum Steuern eines Abgasreinigungssystems für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. - Mit Bezug auf
4 ist ein Verfahren zum Steuern eines Abgasreinigungssystems für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konfiguriert zum Steuern eines Abgasreinigungssystems für ein Fahrzeug, aufweisend ein Gehäuse21 , welches an das Abgasrohr12 montiert ist, um das vom Verbrennungsmotor10 abgeführte Abgas zu empfangen, und um das von da aus in Richtung nach hinten passierte Abgas auszulassen, einen Vorderseitenkatalysator22 , welcher das Abgas primär reinigt, einen Rückseitenkatalysator24 , welcher das durch den Vorderseitenkatalysator22 strömende Abgas sekundär reinigt, und eine Steuervorrichtung25 , welche mit dem Abgasrohr12 an einem vorderen Endabschnitt des Gehäuses21 verbunden ist, um die Konzentration von unverbranntem Kraftstoff, welcher im Abgas enthalten ist, gemäß einer Temperatur des in das Gehäuse21 einströmenden Abgases und einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu steuern, und das Verfahren weist als erstes das Starten des Verbrennungsmotors10 S101 auf. Darüber hinaus, mit oder unmittelbar nach dem Starten des Verbrennungsmotors10 wird eine Mager-Steuerung mittels der Steuervorrichtung25 durchgeführt, um die Konzentration des unverbrannten Kraftstoffs, welcher im in das Gehäuse21 einströmenden Abgas enthalten ist, zu steuern, um magerer Kraftstoff zu seinS102 . Hier ist die Mager-Steuerung vorzugsweise so, dass das niedrigste Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ bei 1,03 oder mehr erhalten wird. Darüber hinaus ist die Magerkeit der Konzentration des unverbrannten Kraftstoffs, welcher im Abgas enthalten ist, gemäß der Temperatur des Abgases und der Geschwindigkeit des Fahrzeugs unterschiedlich gesteuert. - Während die Mager-Steuerung durchgeführt wird, ermittelt die Steuervorrichtung
25 , ob die Temperatur des in das Gehäuse21 einströmenden Abgases geringer ist als die vorbestimmte Temperatur T, und ermittelt, ob die Geschwindigkeit des Fahrzeugs geringer ist als die festgelegte Geschwindigkeit VS103 . Hier kann die vorbestimmte Temperatur T etwa 450 °C oder mehr und weniger als etwa 500 °C betragen. Darüber hinaus kann die festgelegte Geschwindigkeit V etwa 3 km/h betragen. - Falls die Temperatur des in das Gehäuse
21 einströmenden Abgases geringer ist als eine vorbestimmte Temperatur T und die Geschwindigkeit geringer ist als eine festgelegte Geschwindigkeit V, dauert die Mager-Steuerung an. Das heißt, die Mager-Steuerung wird aufrechterhalten, während der Verbrennungsmotor10 ermittelt wird, in einem kalten Zustand des Verbrennungsmotor 10-Starts zu sein. Falls die Temperatur des in das Gehäuse21 einströmenden Abgases über der vorbestimmten Temperatur T liegt oder die Geschwindigkeit des Fahrzeugs über der festgelegten Geschwindigkeit V liegt, wird die Mager-Steuerung beendet S108. - Während die Mager-Steuerung aufrechterhalten wird, ermittelt die Steuervorrichtung
25 den Getriebezustand des FahrzeugsS104 undS106 . - Die Steuervorrichtung
25 steuert das Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ des unverbrannten Kraftstoffs, welcher im in das Gehäuse21 einströmenden Abgas enthalten ist, falls das Getriebe des Fahrzeugs im neutralen (N) Zustand ist, auf weniger als 1,08 S104 und S105. Darüber hinaus steuert die Steuervorrichtung25 das Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ des unverbrannten Kraftstoffs, welcher im in das Gehäuse21 einströmenden Abgas enthalten ist, wenn das Getriebe des Fahrzeugs im Fahr (D)-Zustand ist, auf weniger als 1,05S106 undS107 . Weil sich das optimale Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ-Level, welches die Verbrennungsstabilität sichert, abhängig von der Getriebebedingung des Fahrzeugs verändert wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ, wenn der Getriebezustand der neutrale (N) bzw. der Fahr (D)-Zustand ist, auf jeweils zugeordnet weniger als 1,08 (wenn N-Zustand) und weniger als 1,05 (wenn D-Zustand) gesteuert. - Auf diese Weise, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, ist es möglich, in einem kalten Zustand zu Beginn des Verbrennungsmotor 10-Starts mittels optimalen Steuerns, mittels der Steuervorrichtung
25 , das Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ gemäß der Geschwindigkeit und der Getriebebedingung des Fahrzeugs Stickstoffoxide im Abgas effektiv zu entfernen. - Zur Erleichterung der Erklärung und zur genauen Definition der beigefügten Ansprüche werden die Begriffe „ober...“, „unter...“, „inner...“, „äußer...“, „oben“, „unten“, „aufwärts“, „abwärts“, „vorder...“, „hinter...“, „vorne“, „hinten“, „innen“, „außen“, „innerhalb“, „außerhalb“, „einwärts / nach innen“, „auswärts / nach außen“, „vorwärts / nach vorne“ und „rückwärts / nach hinten“ verwendet, um Merkmale der beispielhaften Ausführungsformen mit Bezug auf Positionen dieser Merkmale, welche in den Zeichnungen gezeigt sind, zu beschreiben. Es wird weiter verstanden, dass der Begriff „verbinden“ oder seine Ableitungen sowohl die direkte als auch die indirekte Verbindung betreffen.
- Die vorhergehende Beschreibung von bestimmten beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung diente dem Zweck der Darstellung und Beschreibung. Sie sind nicht dazu gedacht, erschöpfend zu sein oder die Erfindung auf genau die offenbarten Formen zu beschränken, und offensichtlich sind viele Änderungen und Abwandlungen vor dem Hintergrund der obigen Lehre möglich. Die beispielhaften Ausführungsformen wurden ausgewählt und beschrieben, um bestimmte Grundsätze der Erfindung und ihre praktische Anwendbarkeit zu beschreiben, um es dadurch dem Fachmann zu erlauben, verschiedene beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, sowie verschiedene Alternativen und Abwandlungen davon, herzustellen und anzuwenden. Es ist gewünscht, dass der Umfang der Erfindung durch die beigefügten Ansprüche definiert wird.
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
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- KR 1020190065783 [0001]
Claims (19)
- Abgasreinigungssystem (20), welches an einem Abgasrohr (12) montiert ist, das mit einer Auslassseite eines Verbrennungsmotors (10) eines Fahrzeugs verbunden ist, zum Reinigen eines Abgases des Verbrennungsmotors (10), das Abgasreinigungssystem (20) aufweisend: ein Gehäuse (21), welches am Abgasrohr (12) montiert ist, um das vom Verbrennungsmotor (10) abgeführte Abgas zu empfangen und um das von da aus in Richtung nach hinten des Gehäuses (21) passierte Abgas auszulassen, einen Vorderseitenkatalysator (22), welcher in das Gehäuse (21) eingefügt ist, um das durch den vorderen Endabschnitt des Gehäuses (21) in das Gehäuse (21) einströmende Abgas primär zu reinigen, einen Rückseitenkatalysator (24), welcher in das Gehäuse (21) eingefügt ist und an einer Rückseite des Vorderseitenkatalysators (22) angebracht ist, um das durch den Vorderseitenkatalysator (22) passierende Abgas sekundär zu reinigen, bevor das Abgas aus einem hinteren Endabschnitt des Gehäuses (21) ausströmt, und eine Steuervorrichtung (25), welche konfiguriert ist, um eine Konzentration von unverbranntem Kraftstoff, welcher im Abgas enthalten ist, gemäß einer Temperatur des in das Gehäuse (21) einströmenden Abgases und einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu steuern, wobei die Steuervorrichtung (25) konfiguriert ist, um eine Mager-Steuerung durchzuführen, um die Konzentration des unverbrannten Kraftstoffs, welcher im in das Gehäuse (21) einströmenden Abgas enthalten ist, zu steuern, um nach dem Start des Verbrennungsmotors (10) magerer Kraftstoff zu sein, und um eine Magerkeit der Konzentration des unverbrannten Kraftstoffs, welcher im Abgas enthalten ist, gemäß der Temperatur des in das Gehäuse (21) einströmenden Abgases und der Geschwindigkeit des Fahrzeugs unterschiedlich zu steuern.
- Abgasreinigungsvorrichtung (20) gemäß
Anspruch 1 , wobei der Vorderseitenkatalysator (22) ein Palladium-Katalysator ist, welcher Kohlenwasserstoffe und Kohlenstoffmonooxid oxidiert und Stickstoffoxide sammelt. - Abgasreinigungsvorrichtung (20) gemäß
Anspruch 2 , wobei der Vorderseitenkatalysator (22) ein Pd/CZO-Katalysator ist. - Abgasreinigungsvorrichtung (20) gemäß einem der
Ansprüche 1 bis3 , wobei der Rückseitenkatalysator (24) ein Rhodium-Katalysator zum Reduzieren von Stickstoffoxiden ist. - Abgasreinigungsvorrichtung (20) gemäß
Anspruch 4 , wobei der Rückseitenkatalysator (24) ein Rh/CZO-Katalysator ist. - Abgasreinigungsvorrichtung (20) gemäß einem der
Ansprüche 1 bis5 , wobei die Steuervorrichtung (25), konfiguriert ist, um zu steuern, dass die Mager-Steuerung beendet wird, sobald ermittelt wird, dass die Temperatur des Abgases über einer vorbestimmten Temperatur (T) liegt oder die Geschwindigkeit des Fahrzeugs über einer festgelegten Geschwindigkeit (V) liegt. - Abgasreinigungsvorrichtung (20) gemäß
Anspruch 6 , wobei die Steuervorrichtung (25), auf das Ermitteln, dass die Temperatur des Abgases geringer ist als die vorbestimmte Temperatur (T) und dass die Geschwindigkeit des Fahrzeugs geringer ist als die festgelegte Geschwindigkeit (V), konfiguriert ist, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis (λ) des unverbrannten Kraftstoffs, welcher im in das Gehäuse (21) einströmenden Abgas enthalten ist, auf weniger als 1,08 steuern, sobald ermittelt wird, dass der Getriebe-Schaltzustand des Fahrzeugs ein neutraler (N) Zustand ist. - Abgasreinigungsvorrichtung (20) gemäß
Anspruch 7 , wobei die Steuervorrichtung (25) konfiguriert ist, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis (λ) des unverbrannten Kraftstoffs, welcher im in das Gehäuse (21) einströmenden Abgas enthalten ist, auf weniger als 1,05 steuern, sobald ermittelt wird, dass der Getriebe-Schaltzustand des Fahrzeugs ein Fahr (D)-Zustand ist. - Abgasreinigungsvorrichtung (20) gemäß einem der
Ansprüche 6 bis8 , wobei die vorbestimmte Temperatur (T) 450 °C oder mehr und weniger als 500 °C beträgt. - Abgasreinigungsvorrichtung (20) gemäß einem der
Ansprüche 6 bis9 , wobei die festgelegte Geschwindigkeit (V) 3 km/h beträgt. - Verfahren zum Steuern eines Abgasreinigungssystems (20), das aufweist ein Gehäuse (21), welches an einem Abgasrohr (12) montiert ist, um das vom Verbrennungsmotor (10) eines Fahrzeugs abgeführte Abgas zu empfangen und um das von da aus in Richtung nach hinten des Gehäuses (21) passierte Abgas auszulassen, einen Vorderseitenkatalysator (22), welcher das Abgas reinigt, einen Rückseitenkatalysator (24), welcher an einer Rückseite des Vorderseitenkatalysators (22) angebracht ist und das durch den Vorderseitenkatalysator (22) passierende Abgas reinigt, und eine Steuervorrichtung (25), welche konfiguriert ist, eine Konzentration des unverbrannten Kraftstoffs, welcher im Abgas enthalten ist, gemäß einer Temperatur des in das Gehäuse (21) einströmenden Abgases und einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs steuert, wobei das Verfahren aufweist: ein Durchführen, mittels der Steuervorrichtung (25), einer Mager-Steuerung, um die Konzentration des unverbrannten Kraftstoffs, welcher im in das Gehäuse (21) einströmenden Abgas enthalten ist, zu steuern, um magerer Kraftstoff zu sein (S102), ein Ermitteln, mittels der Steuervorrichtung (25), wann die Temperatur des in das Gehäuse (21) einströmenden Abgases geringer ist als eine vorbestimmte Temperatur (T) und die Geschwindigkeit des Fahrzeugs geringer ist als eine festgelegte Geschwindigkeit (V) (S103), ein Ermitteln, mittels der Steuervorrichtung (25), eines Getriebezustands des Fahrzeugs, sobald ermittelt wird, dass die Temperatur des in das Gehäuse (21) einströmenden Abgases geringer ist als die vorbestimmte Temperatur (T) und die Geschwindigkeit des Fahrzeugs geringer ist als die festgelegte Geschwindigkeit (V) (S104, S106), und ein Steuern, mittels der Steuervorrichtung (25), eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses (λ) des unverbrannten Kraftstoffs, welcher im in das Gehäuse (21) einströmenden Abgas enthalten ist, sobald ermittelt wird, dass der Getriebe-Schaltzustand des Fahrzeugs ein neutraler (N) Zustand ist, auf weniger als 1,08 (S105).
- Verfahren zum Steuern des Abgasreinigungssystems (20) gemäß
Anspruch 11 , weiterhin aufweisend ein Steuern, mittels der Steuervorrichtung (25), des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses (λ) des unverbrannten Kraftstoffs, welcher im in das Gehäuse (21) einströmenden Abgas enthalten ist, sobald ermittelt wird, dass der Getriebe-Schaltzustand des Fahrzeugs ein Fahr (D)-Zustand ist, auf weniger als 1,05 (S107). - Verfahren zum Steuern des Abgasreinigungssystems (20) gemäß
Anspruch 11 oder12 , weiterhin aufweisend ein Steuern, um die Mager-Steuerung zu beenden, sobald ermittelt wird, dass die Temperatur des in das Gehäuse (21) einströmenden Abgases höher als die vorbestimmte Temperatur (T) ist oder die Geschwindigkeit des Fahrzeugs über der festgelegten Geschwindigkeit (V) ist (S108). - Verfahren zum Steuern des Abgasreinigungssystems (20) gemäß einem der
Ansprüche 11 bis13 , wobei die vorbestimmte Temperatur (T) 450 °C oder mehr und weniger als 500 °C beträgt. - Verfahren zum Steuern des Abgasreinigungssystems (20) gemäß einem der
Ansprüche 11 bis14 , wobei die festgelegte Geschwindigkeit (V) 3 km/h beträgt. - Verfahren zum Steuern des Abgasreinigungssystems (20) gemäß einem der
Ansprüche 11 bis15 , wobei der Vorderseitenkatalysator ein Palladium-Katalysator ist, der Kohlenwasserstoffe und Kohlenstoffmonooxide oxidiert und Stickstoffoxide sammelt. - Verfahren zum Steuern des Abgasreinigungssystems (20) gemäß
Anspruch 16 , wobei der Vorderseitenkatalysator (22) ein Pd/CZO-Katalysator ist. - Verfahren zum Steuern des Abgasreinigungssystems (20) gemäß einem der
Ansprüche 11 bis17 , wobei der Rückseitenkatalysator (24) ein Rhodium-Katalysator zum Reduzieren von Stickstoffoxiden ist. - Verfahren zum Steuern des Abgasreinigungssystems (20) gemäß
Anspruch 18 , wobei der Rückseitenkatalysator (24) ein Rh/CZO-Katalysator ist.
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