DE10212357A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Verbrennungsmotorregelung - Google Patents
Vorrichtung und Verfahren zur VerbrennungsmotorregelungInfo
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Abstract
Es ist eine Verbrennungsmotorregelungsvorrichtung zum Regeln des Startens und des Anhaltens eines Verbrennungsmotors (1) vorgesehen, die einen Abgasreinigungskatalysator (7) zum Reinigen eines Abgases aufweist, das beim Verbrennen des Kraftstoffs in dem Verbrennungsmotor (1) erzeugt wird. Bei der Verbrennungsmotorregelungsvorrichtung wird ein Zustand des Abgasreinigungskatalysators (7) beim Anhalten des Verbrennungsmotors (1) geschätzt und wird das Starten und das Anhalten des Verbrennungsmotors (1) auf der Grundlage des vorhergesagten Zustands geregelt.
Description
Die Erfindung betrifft im Allgemeinen eine
Verbrennungsmotorregelungsvorrichtung zum Regeln vom Starten und
Anhalten eines Verbrennungsmotors.
Das Starten und Anhalten eines Verbrennungsmotors, der an einem
Fahrzeug montiert ist, wird grundsätzlich durch einen
Zündschlüssel gesteuert, der durch einen Betreiber des Fahrzeugs
gedreht wird. In der Vergangenheit jedoch wurde zum Verbessern
der Kraftstoffeffizienz und zum Verringern von Emissionen ein
sog. "Eco-Run-System" oder ein "Economy-Running-System" bekannt,
bei dem das Starten und Anhalten eines Verbrennungsmotors auf
der Grundlage von Bedingungen gesteuert wird, die andere als das
Drehen eines Zündschlüssels sind.
Im Allgemeinen gibt ein Verbrennungsmotor eine Antriebskraft
durch Verbrennen eines Kraftstoffs ab, der dann einen Teil des
sich ergebenden Abgases, das aus unverbrannten Komponenten
besteht, aus einem Abgasrohr ausstößt. Ein
Abgasreinigungskatalysator ist an dem Abgasrohr montiert, um die
gefährlichen Komponenten in dem Abgas zu verringern. Der
Abgasreinigungskatalysator, der möglicherweise seinen Zustand in
Abhängigkeit von Temperaturen ändert, verringert die
gefährlichen Komponenten über eine katalytische Reaktion. Daher
ist es gemäß vorstehend Beschriebenem bekannt, dass das Wählen
einer Temperatur, bei der der Abgasreinigungskatalysator
aktiviert werden wird, eine der Bedingungen zum Ermitteln des
Startens und Anhaltens des Verbrennungsmotors ist. Ein solches
Beispiel ist beispielsweise in den japanischen
Patentoffenlegungsschriften Nr. 2000-97063 und 11-101172
offenbart.
Die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2000-97063
offenbart eine Technologie, die eine Regelungsvorrichtung eines
Hybridfahrzeugs betrifft. Insbesondere dienen ein
Verbrennungsmotor und ein Motor als eine Antriebskraftquelle,
die so aufgebaut ist, dass die Antriebskraft von zumindest
entweder dem Verbrennungsmotor oder dem Motor auf die
Antriebsräder übertragen wird. Jeweilige elektronische
Regelungsvorrichtungen zum Regeln des Verbrennungsmotors und des
Motors sind ebenso vorgesehen. Wenn die Drosselöffnung
vollständig geschlossen ist und die Fahrzeuggeschwindigkeit null
beträgt, wird der Verbrennungsmotor geregelt, so dass er
automatisch angehalten wird. Wenn jedoch die
Katalysatortemperatur gleich oder kleiner als eine vorbestimmte
Temperatur ist, wird das automatische Anhalten des
Verbrennungsmotors untersagt, auch wenn die Drosselöffnung
vollständig geschlossen ist und die Fahrzeuggeschwindigkeit null
beträgt. Wenn gemäß dieser Regelungsbauart die Temperatur der
katalytischen Vorrichtung niedrig ist, ermöglicht das
Unterbinden des automatischen Anhaltens des Verbrennungsmotors,
dass der Katalysator rasch auf die Aktivierungstemperatur
aufgewärmt wird.
Unterdessen offenbart die japanische Patentoffenlegungsschrift
Nr. 11-101172 eine Verbrennungsmotorabgasvorrichtung für ein
Schiff. Insbesondere ist ein Katalysator an einem Abgasrohr des
Verbrennungsmotors vorgesehen. Durch Unterbinden des
Wiederstartens des Verbrennungsmotors, nachdem er angehalten
wurde, wird verhindert, dass das Abgasrohr aufgrund von
unverbrannten Komponenten in dem Kraftstoff, die in den
Katalysator einströmen und in diesem verbrennen, überhitzt wird,
wenn die Temperatur des Abgasrohrs gleich oder größer als eine
bestimmte Temperatur ist.
Die in jeder der vorstehend genannten Veröffentlichungen
offenbarten Technologien regeln das Anhalten und Starten eines
Verbrennungsmotors auf der Grundlage der Temperatur der
katalytischen Vorrichtung. Es gibt jedoch Fälle, bei denen diese
Bauarten der Technologien ungeeignet sind. Wenn beispielsweise
eine Regelung durchgeführt wird, wie in der japanischen
Patentoffenlegungsschrift Nr. 2000-97063 offenbart ist, wenn die
Abgastemperatur des Verbrennungsmotors niedriger als die
Temperatur der katalytischen Vorrichtung ist, kühlt das Abgas
einfach die katalytische Vorrichtung noch mehr, was nicht
wünschenswert ist. Wenn des weiteren eine Regelung durchgeführt
wird, wie sie in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr.
11-101172 beschrieben ist, wenn die Temperatur des Katalysators
hoch ist, während Überhitzen verhindert werden kann, kann der
Katalysator nicht aktiv gekühlt werden. Anders gesagt gehen
beide vorstehend genannten Veröffentlichungen nur bis zu der
Regelung des Startens und des Anhaltens eines Verbrennungsmotors
auf der Grundlage von nur der Temperatur des
Abgasreinigungskatalysators. Die in beiden Veröffentlichungen
offenbarte Technologie berücksichtigt jedoch auf keine Weise
entweder die Tatsache, dass die Temperatur des
Abgasreinigungskatalysators durch das Starten und Anhalten des
Verbrennungsmotors beeinflusst wird, oder die
Temperaturbedingungen, die sich gemäß dem Starten und Anhalten
des Verbrennungsmotors ändern. In dieser Hinsicht verbleibt Raum
für eine Verbesserung.
Im Hinblick auf die vorstehend genannten Tatsachen ist es die
Aufgabe der Erfindung, eine
Verbrennungsmotorregelungsvorrichtung zu schaffen, die das
Starten und Anhalten eines Verbrennungsmotors unter gewissen
Bedingungen regeln kann, die den Zustand des
Abgasreinigungskatalysators beeinflussen und die sich in
Abhängigkeit von dem Starten und Anhalten des Verbrennungsmotors
ändern.
Um die vorstehend genannte Aufgabe zu lösen, ist eine
Verbrennungsmotorregelungsvorrichtung zum Regeln eines
Verbrennungsmotors vorgesehen, der Leistung durch Verbrennen von
Kraftstoff erzeugt. Der Verbrennungsmotor hat eine
Abgasreinigungsvorrichtung, die ein Abgas reinigt, das von dem
Verbrennungsmotor beim Verbrennen von Kraftstoff abgegeben wird,
bei der eine Regelungseinrichtung zum Vorhersagen (insbesondere
zum Schätzen) eines Zustands der Abgasreinigungsvorrichtung zum
Zeitpunkt des Anhaltens des Verbrennungsmotors vorgesehen ist;
und zum Regeln des Startens und des Anhaltens des
Verbrennungsmotors auf der Grundlage eines Schätzungsergebnisses
der Änderung der Abgasreinigungsvorrichtung.
Gemäß der Erfindung wird der Zustand des
Abgasreinigungskatalysators geschätzt, insbesondere
vorhergesagt, unter der Annahme, dass der Verbrennungsmotor
angehalten wurde, und wird das Starten und Anhalten des
Verbrennungsmotors auf der Grundlage der Ergebnisse der
Schätzung geregelt. Demgemäß wird das Starten und Anhalten des
Verbrennungsmotors auf der Grundlage einer Bedingung geregelt,
die den Zustand des Abgasreinigungskatalysators beeinflusst.
Bei der Erfindung sagt die Vorhersageeinrichtung den Zustand der
Abgasreinigungsvorrichtung auf der Grundlage einer Temperatur
des Abgases und einer Temperatur der Abgasreinigungsvorrichtung
voraus (insbesondere schätzt diese). Die "Temperatur des
Abgases" bezieht sich auf die Temperatur des Abgases, bevor es
den Abgasreinigungskatalysator erreicht hat.
Gemäß der Erfindung wird der Zustand des
Abgasreinigungskatalysators vorhergesagt (insbesondere
geschätzt) auf der Grundlage der Abgastemperatur und der
Abgasreinigungskatalysatortemperatur.
Bei der vorstehend genannten Erfindung kann sich der "Zustand
des Abgasreinigungskatalysators" auf entweder eine katalytische
Reaktion auf der Grundlage einer Änderung der Temperatur des
Abgasreinigungskatalysators oder die Verschlechterung des
Katalysators beziehen.
Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen beschrieben, in denen ähnliche Schrittnummerierungen
ähnliche Schritte bezeichnen.
Fig. 1 ist ein Flussdiagramm, das ein Ausführungsbeispiel einer
Verbrennungsmotorregelungsvorrichtung gemäß der Erfindung zeigt;
Fig. 2 ist eine schematische Ansicht, die den Aufbau eines
Verbrennungsmotors zeigt, auf die die Erfindung angewendet wird;
Fig. 3 ist ein Blockdiagramm, das ein Regelungssystem eines
Fahrzeugs zeigt, auf das die Erfindung angewendet wird;
Fig. 4 ist eine Regelungsdarstellung, die zum Ermitteln des
Startens und Anhaltens des Verbrennungsmotors bei der Erfindung
verwendet wird; und
Fig. 5 ist ein Flussdiagramm, das ein weiteres
Ausführungsbeispiel einer Verbrennungsmotorregelungsvorrichtung
gemäß der Erfindung zeigt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Fig. 2 zeigt einen
Verbrennungsmotor 1 zum Abgeben einer Antriebskraft durch
Verbrennen eines Kraftstoffs. Ein Verbrennungsmotor,
insbesondere ein Benzinmotor, der mit Benzin läuft, ein
Dieselmotor, der mit Dieselöl läuft, ein LPG-Motor, der mit
flüssigem Propangas läuft, ein Methanolmotor, der mit Methanol
läuft, oder ein Wasserstoffmotor, der mit Wasserstoff läuft,
können als der Verbrennungsmotor 1 verwendet werden. In dem
Ausführungsbeispiel wird ein Benzinmotor als der
Verbrennungsmotor 1 verwendet. Der Verbrennungsmotor 1 hat eine
Brennkammer 2, ein Einlassrohr 3, das in Verbindung mit der
Brennkammer 2 steht, und eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 4
zum Einspritzen von Benzin in das Einlassrohr 3, das als der
Kraftstoff verwendet wird. In Verbindung mit der Brennkammer 2
steht ein Abgaskrümmer 5, mit dem ein Abgasrohr 6 verbunden ist.
Auf halbem Weg in Richtung der Abgasströmung ist an dem
Abgasrohr 6 ein Abgasreinigungskatalysator 7 angeordnet. An der
Innenseite der Einfassung dieses Abgasreinigungskatalysators 7
ist ein Träger vorgesehen, der ein Katalysatormetall trägt. Als
Abgasreinigungskatalysator 7 kann entweder ein
Oxidationskatalysator, der Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid
oxidiert, oder ein Drei-Wege-Katalysator verwendet werden, der
Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid oxidiert, wie auch
Stickstoffoxide rückgewinnt. Eine Platin-/Palladiumverbindung
kann für den Oxidationskatalysator verwendet werden, während
eine Platin-/Rhodiumverbindung für den Drei-Wege-Katalysator
verwendet werden kann. Eine Zündvorrichtung 8, ein Einlassventil
9, ein Auslassventil 10 und ein Kolben 11 und dergleichen sind
um die Brennkammer 2 vorgesehen. Der Kolben 11 ist über einen
Verbindungsstab (nicht gezeigt) mit einer Kurbelwelle (nicht
gezeigt) verbunden, die wiederum über einen (nicht gezeigten)
Kupplungsmechanismus mit einem Getriebe 12 verbunden ist.
Bei einem Regelungssystem, das in Fig. 3 gezeigt ist, eines
Fahrzeugs mit dem Verbrennungsmotor 1 ist eine elektronische
Regelungseinheit 13 zum Regeln des Fahrzeugs vorgesehen. Diese
elektronische Regelungseinheit 13 hat eine zentrale
Verarbeitungseinheit (CPU oder MPU) und eine Speichervorrichtung
(RAM und ROM) zusätzlich zu einem Mikroprozessor, der
hauptsächlich eine Eingabe-/Ausgabeschnittstelle ist.
Die elektronische Regelungseinheit 13 nimmt Eingaben
verschiedenartiger Signale auf. Diese Signale schließen
folgendes ein: ein Signal von einem Zündschalter 14, der das
Drehen eines (nicht gezeigten) Zündschlüssels erfasst, ein
Signal eines Beschleunigeröffnungssensors 15, der eine
Betätigung eines (nicht gezeigten) Beschleunigerpedals erfasst,
ein Signal von einem Verbrennungsmotordrehzahlsensor 16, ein
Signal von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 17, ein Signal
von einem Bremsschalter 18, der eine Betätigung eines (nicht
gezeigten) Bremspedals erfasst, ein Signal von einem
Schaltpositionssensor 19, ein Signal von einem Eco-Run-
Hauptschalter 20, ein Signal von einem Abgastemperatursensor 21
und ein Signal von einem Katalysatortemperatursensor 22, der
eine Temperatur des Abgasreinigungskatalysators 7 erfasst. Der
Abgastemperatursensor 21 erfasst eine Temperatur des Abgases in
einem Abgasströmungspfad von der Brennkammer 2 zu dem
Abgasreinigungskatalysator 7. Insbesondere erfasst der
Abgastemperatursensor 21 eine Temperatur des Abgases an der
stromaufwärtigen Seite des Abgasreinigungskatalysators 7 in dem
Abgasströmungspfad. Demgemäß kann der Abgastemperatursensor 21
beispielsweise in dem Abgaskrümmer 5 oder dem Abgasrohr 6
angeordnet sein.
Unterdessen werden verschiedenartige Signale ebenso von der
elektronischen Regelungseinheit 13 abgegeben. Diese Signale
schließen folgendes ein: ein Signal zum Regeln eines
Startermotors zum Starten des Verbrennungsmotors 1, ein Signal
zum Regeln einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung 4, ein Signal
zum Regeln der Zündvorrichtung 8, ein Signal zum Regeln der
Öffnung eines elektronischen Drosselventils 24, das in dem
Einlassrohr 3 vorgesehen ist, und ein Signal zum Regeln einer
Hydraulikregelungseinheit 25 für das Getriebe 12.
Die Regelung des in den Fig. 2 und 3 gezeigten Systems wird
nachstehend beschrieben. Wenn zunächst der Eco-Run-Hauptschalter
20 ausgeschaltet ist, wird das Starten und Anhalten des
Verbrennungsmotors 1 grundsätzlich auf der Grundlage des Signals
von dem Zündschalter 14 geregelt. Das heißt, dass die Position,
auf die der Zündschalter gedreht ist, insbesondere VERRIEGELT,
ZUGRIFF, EIN, START, durch den Zündschalter 14 erfasst wird.
Wenn "VERRIEGELT" oder "ZUGRIFF" durch den Zündschalter 14
erfasst wird, wird der Startermotor 23 nicht angetrieben, wird
die Zündregelung durch die Zündvorrichtung 8 nicht durchgeführt
und wird die Kraftstoffeinspritzung durch die
Kraftstoffeinspritzvorrichtung 4 angehalten, wird insbesondere
der Verbrennungsmotor 1 angehalten.
Wenn "EIN" durch den Zündschalter 14 erfasst wird, wird die
elektronische Regelungseinheit 13 gestartet, und wenn der
Zündschalter 14 "START" in der Folge von "EIN" erfasst, wird der
Startermotor 23 angetrieben, um die Kurbelwelle des
Verbrennungsmotors 1 anfänglich zu drehen. Wenn sich die
Kurbelwelle dreht, senkt sich der Kolben 11. Luft wird von dem
Einlassrohr 3 eingeführt, während Kraftstoff durch die
Kraftstoffeinspritzvorrichtung 4 eingespritzt wird, um ein Luft-
Kraftstoff-Gemisch zu bilden, das dann in die Brennkammer 2
eingeführt wird. Die Zündvorrichtung 8 führt dann die
Zündregelung durch, wobei ein Funken erzeugt wird und die
Verbrennung des Gemisches somit in Gang gesetzt wird. Aus dieser
Verbrennung erzeugte Wärmeenergie treibt den Kolben 11 nach
unten. Das sich ergebende Abgas oder unverbrannte Komponenten in
der Brennkammer 2 werden dann von dem Abgaskrümmer 5
ausgestoßen, wenn die Drehung der Kurbelwelle den Kolben 11
anhebt. Diese wohl bekannte Reihe von Einlass-, Verdichtungs-,
Expansions- und Auslasstakt wird wiederholt, wobei es dem
Verbrennungsmotor 1 ermöglicht wird, zu laufen.
Der Startermotor 23 hält an, wenn der Verbrennungsmotor 1
selbsttätig laufen kann. Wenn der Zündschlüssel losgelassen
wird, nachdem er zu der "START"-Position gedreht wurde, kehrt er
zu der "EIN"-Position zurück. Wenn der Zündschlüssel von der
"EIN"-Position zu der "ZUGRIFF"-Position gedreht wird, während
der Verbrennungsmotor einläuft, wird die Einspritzung des
Kraftstoffs von der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 4 und der
Funken von der Funkenregelung der Zündvorrichtung 8 angehalten,
wobei somit der Verbrennungsmotor 1 anhält.
Der Schaltpositionssensor 19 erfasst ein Signal zum wahlweisen
Schalten verschiedenartiger Schaltpositionen (Bereiche) zum
Regeln des Getriebes 12. Beispielsweise kann der
Schaltpositionssensor 19 Signale für gewählte Positionen
erfassen, wie zum Beispiel eine P-Position (Parken), eine R-
Position (rückwärts), eine N-Position (neutral), eine D-Position
(Fahren), eine Drei-Position (dritte), eine Zwei-Position
(zweite) und eine L-Position (langsam).
Wenn unterdessen der Eco-Run-Hauptschalter 20 eingeschaltet ist,
kann das Starten und Anhalten des Verbrennungsmotors 1 auf der
Grundlage einer Bedingung geregelt werden, die eine andere als
das Signal von dem Zündschalter 14 ist. Diese Funktion wird als
ein sog. "Eco-Run-System" bezeichnet, wie nachstehend
beispielhaft dargestellt ist. Wenn beispielsweise erfasst wird,
dass: die D-Position ausgewählt ist, das Beschleunigerpedal
nicht gedrückt ist und das Bremspedal gedrückt ist, während das
Fahrzeug fährt, dann sind die Anhaltbedingungen erfüllt und
werden die Kraftstoffeinspritzregelung und die Zündungsregelung
angehalten, wobei dadurch der Verbrennungsmotor 1 angehalten
wird. Zu den vorstehend genannten Bedingungen zum Ermitteln, ob
die Anhaltebedingungen erfüllt sind, kann hinzugefügt werden,
"wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit null ist". Wenn dagegen die
Anhaltebedingungen erfüllt sind und der Verbrennungsmotor 1
angehalten ist, wird bei dem Vorfall, dass eine oder mehrere von
diesen Bedingungen nicht mehr erfüllt ist, ermittelt, dass die
Anhaltebedingungen nicht mehr erfüllt sind, und die
Anfangsdrehungsregelung der Kurbelwelle durch Antreiben des
Startermotors 23, die Kraftstoffeinspritzregelung und die
Zündungsregelung werden gestartet, so dass der Verbrennungsmotor
1 zu seinem ursprünglichen Betriebszustand zurückkehrt.
Während der Verbrennungsmotor 1 läuft, wird das Abgas oder die
unverbrannten Kraftstoffkomponenten von dem Fahrzeug über den
Abgaskrümmer 5 und das Abgasrohr 6 nach außen ausgestoßen.
Dieses Abgas enthält schädliche bzw. gefährliche Komponenten,
wie zum Beispiel Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoffe und
Stickstoffoxide. Diese schädlichen Komponenten werden über eine
katalytische Reaktion in dem Abgasreinigungskatalysator 7 unter
Verwendung von Wasserdampf, Kohlendioxid, Stickstoff und
dergleichen entfernt. Der Zustand des
Abgasreinigungskatalysators 7 ändert sich in Abhängigkeit von
den Temperaturbedingungen. Das heißt, dass, wenn die
Aktivierungstemperatur, bei der die katalytische Reaktion
stattfindet, nicht nur größer als eine erste Bezugstemperatur
sondern auch größer als eine zweite Bezugstemperatur ist, die
höher als die erste Bezugstemperatur ist, die
Reinigungsleistungsfähigkeit des Katalysators sich senkt und
sich der Katalysator selbst verschlechtert. Anders gesagt ist
es, obwohl eine Temperatur, die höher als diejenige der zweiten
Bezugstemperatur ist, eine katalytische Reaktion in dem
Abgasreinigungskatalysator 7 vorantreibt, vorzuziehen, die
Temperatur des Abgasreinigungskatalysators 7 so zu regeln, dass
sie innerhalb eines Zieltemperaturbereichs von gleich oder
größer als der ersten Bezugstemperatur oder gleich oder
niedriger als der zweiten Bezugstemperatur liegt, um eine
Verschlechterung des Katalysators zu verhindern.
Der Abgasreinigungskatalysator 7 ist jedoch in dem Abgasrohr
angeordnet, das als der Abgasströmungspfad dient. Daher wird der
Abgasreinigungskatalysator 7 durch das durch das Abgasrohr 6
strömende Abgas aufgeheizt oder gekühlt und ändert sich dadurch
die Temperatur des Abgasreinigungskatalysators 7. Für diesen
Fall ist es daher vorzuziehen, die Temperatur des
Abgasreinigungskatalysators 7 als ein Festlegungskriterium zum
Regeln des Startens und Anhaltens des Verbrennungsmotors 1 durch
das Eco-Run-System hinzuzufügen. Um dieses Kriterium
hinzuzufügen, unterbindet dieses Ausführungsbeispiel das Starten
und Anhalten des Verbrennungsmotors 1 oder gestattet dieses auf
der Grundlage einer Regelungsabbildung, wie in Fig. 4 gezeigt
ist.
Bei der Regelungsabbildung in Fig. 4 stellt die vertikale Achse
die Temperatur des Abgases dar, das in den
Abgasreinigungskatalysator 7 eintritt (im Folgenden einfach als
die Abgastemperatur bezeichnet), und die horizontale Achse
stellt die Temperatur des Abgasreinigungskatalysators 7 dar. Die
Abgastemperatur, die in Fig. 4 gezeigt ist, bezieht sich auf die
Temperatur des Abgases, wenn das Fahrzeug angehalten ist und der
Verbrennungsmotor 1 sich im Leerlauf befindet. Die Bedeutung
einer ersten Bezugstemperatur TH1 und einer zweiten
Bezugstemperatur TH2 und die Hoch-Tief-Beziehung zwischen diesen
Bezugstemperaturen in Fig. 4 sind wie folgt. Der
"Zieltemperaturbereich" ist der Bereich von gleich oder größer
als die erste Bezugstemperatur TH1 oder gleich oder niedriger
als die zweite Bezugstemperatur TH2.
Ebenso bezeichnet in der Figur die strichpunktierte Linie eine
maximale Abgastemperatur, die höher als die erste
Bezugstemperatur TH1 aber niedriger als die zweite
Bezugstemperatur TH2 ist. Die gestrichelte Linie bezeichnet die
Stelle, bei der die Temperatur des Abgasreinigungskatalysators 7
und die Abgastemperatur gleich sind. Ein erster Eco-Run-
Unterbindungsbereich A1 und ein zweiter Eco-Run-
Unterbindungsbereich A2 gemeinsam mit einem Eco-Run-
Zulassungsbereich B1 sind auf der Grundlage der entsprechenden
Beziehung zwischen der Abgastemperatur und der Temperatur des
Abgasreinigungskatalysators 7 ebenso auf der Grundlage von der
ersten Bezugstemperatur TH1, der zweiten Bezugstemperatur TH2
und der maximalen Abgastemperatur gesetzt.
Insbesondere ist in dem ersten Eco-Run-Unterbindungsbereich A1
die Abgastemperatur gleich der Maximaltemperatur oder niedriger
und ist in einen Bereich höher als die Temperatur des
Abgasreinigungskatalysators 7 gesetzt. In dem zweiten Eco-Run-
Unterbindungsbereich A2 ist die Abgastemperatur gleich der
Maximaltemperatur oder niedriger und ist die Temperatur des
Abgasreinigungskatalysators 7 in einen Bereich gleich der
zweiten Bezugstemperatur TH2 oder höher gesetzt. Darüber hinaus
ist in dem Eco-Run-Unterbindungsbereich B1 die Abgastemperatur
gleich der Maximaltemperatur oder niedriger und ist die
Temperatur des Abgasreinigungskatalysators 7 der zweiten
Bezugstemperatur TH2 gleich oder niedriger und ist in einen
Bereich gesetzt, der höher als die Abgastemperatur ist.
Ein Regelungsbeispiel, wenn das Starten und Anhalten des
Verbrennungsmotors 1 durch Kombinieren der vorstehend genannten
Anhaltebedingungen des Eco-Run-Systems und die
Regelungsabbildung in Fig. 4 geregelt wird, wird im Folgenden
unter Verwendung des Flussdiagramms von Fig. 1 beschrieben. Das
heißt, dass das Regelungsbeispiel von Fig. 1 durchgeführt wird,
wenn die Anhaltebedingungen erfüllt wurden, während der
Verbrennungsmotor 1 läuft. Zunächst werden jeweilige Signale von
dem Abgastemperatursensor 21 und dem Katalysatortemperatursensor
22 in Schritt S1 eingelesen und wird ermittelt, ob die
Temperatur des Abgasreinigungskatalysators 7 niedriger als die
Abgastemperatur in Schritt S2 ist.
Ein Fall wird beschrieben, bei dem die entsprechende Beziehung
zwischen der Temperatur des Abgasreinigungskatalysators 7 und
der Abgastemperatur durch einen Punkt E1 in Fig. 4 zum Zeitpunkt
dieser Ermittelung bezeichnet ist. Für diesen Fall ist die
Temperatur des Abgasreinigungskatalysators 7 niedriger als die
erste Bezugstemperatur TH1 und ist ebenso niedriger als die
Abgastemperatur. Wenn die entsprechende Beziehung zwischen der
Temperatur des Abgasreinigungskatalysators 7 und der
Abgastemperatur durch den Punkt E1 bezeichnet wird, wird der
Eco-Run-Betrieb in Schritt S3 unterbunden, um den
Abgasreinigungskatalysator 7 mit der Wärme des Abgases auf eine
Temperatur aufzuheizen, die gleich der ersten Bezugstemperatur
TH1 oder größer ist. Der Vorgang wird dann zurückgestellt. In
diesem Fall bezieht sich der Ausdruck "Eco-Run-Betrieb wird
unterbunden" auf die Unterbindungsregelung, um den
Verbrennungsmotor 1 anzuhalten, wenn die vorstehend genannten
Anhaltebedingungen erfüllt sind, insbesondere um den
Verbrennungsmotor 1 zu regeln, so dass er sich in einem
Leerlaufzustand befindet.
Ein Fall wird nachstehend beschrieben, bei dem die entsprechende
Beziehung zwischen der Temperatur des
Abgasreinigungskatalysators 7 und der Abgastemperatur durch
einen Punkt E2 innerhalb des ersten Eco-Run-
Unterbindungsbereichs A1 zu dem Zeitpunkt der Ermittelung in
Schritt S2 bezeichnet ist. Für diesen Fall ist die Temperatur
des Abgasreinigungskatalysators 7 höher als die erste
Bezugstemperatur TH1 aber niedriger als die Abgastemperatur.
Daher kann der Verbrennungsmotor 1 auch angehalten werden, wenn
die Ermittelung nur auf der Grundlage der entsprechenden
Beziehung zwischen der Temperatur des
Abgasreinigungskatalysators 7 und dem Zieltemperaturbereich
gemacht wird. Wenn der Verbrennungsmotor 1 zu diesem Zeitpunkt
angehalten wird, gibt es jedoch die Möglichkeit, dass die
Temperatur des Abgasreinigungskatalysators 7 auf die erste
Bezugstemperatur TH1 oder darunter in einem kurzen Zeitraum
abfallen könnte, da der Punkt E2 nah an der ersten
Bezugstemperatur TH1 gelegen ist. Daher schreitet der Vorgang zu
Schritt S3 weiter, so dass das Anhalten des Verbrennungsmotors 1
unterbunden wird, um den Abgasreinigungskatalysator 7 mit der
Wärme des Abgases zum Aufrechterhalten der Temperatur innerhalb
des Zieltemperaturbereichs unterbunden wird. Wenn die
Ermittelung in Schritt S2 NEIN ist, schreitet der Vorgang zu
Schritt S4 weiter, bei dem ermittelt wird, ob die Temperatur des
Abgasreinigungskatalysators 7 gleich der zweiten
Bezugstemperatur TH2 oder größer ist. Ein Fall wird nachstehend
beschrieben, bei dem die entsprechende Beziehung zwischen der
Temperatur des Abgasreinigungskatalysators 7 und der
Abgastemperatur in einem Bereich gleich der maximalen
Abgastemperatur oder niedriger ist, und wird durch einen Punkt
E3 innerhalb eines Bereichs gleich der zweiten Bezugstemperatur
TH2 oder größer zum Zeitpunkt der Ermittlung in Schritt S4
bezeichnet. Wenn für diesen Fall der Verbrennungsmotor 1
angehalten wird, da der Abgasreinigungskatalysator 7 nur durch
die Strahlungswärme von seiner Einfassung abgekühlt ist, ist es
möglich, dass die Temperatur des Abgasreinigungskatalysators 7
gleich der zweiten Bezugstemperatur TH2 oder größer bleiben
würde. Da die Abgastemperatur niedriger als die Temperatur des
Abgasreinigungskatalysators 7 an dem Punkt E3 ist, schreitet der
Vorgang zu Schritt S3 weiter, so dass das Anhalten des
Verbrennungsmotors unterbunden wird, um den
Abgasreinigungskatalysator 7 mit dem Abgas zu kühlen, um seine
Temperatur auf die zweite Bezugstemperatur TH2 oder darunter zu
verringern.
Ein Fall wird nachstehend beschrieben, bei dem die entsprechende
Beziehung zwischen der Temperatur des
Abgasreinigungskatalysators 7 und der Abgastemperatur durch
einen Punkt E4 innerhalb des Eco-Run-Zulassungsbereichs B1 zu
dem Zeitpunkt der Ermittlung in Schritt S4 bezeichnet ist, so
dass die Ermittlung in Schritt S4 NEIN ist. Für diesen Fall
liegt die Temperatur des Abgasreinigungskatalysators 7 innerhalb
des Zieltemperaturbereichs und ist die Abgastemperatur niedriger
als die Temperatur des Abgasreinigungskatalysators 7. Wenn daher
der Betrieb des Verbrennungsmotors 1 fortgesetzt wird, gibt es
die Möglichkeit, dass der Abgasreinigungskatalysator 7 durch das
Abgas gekühlt wird, so dass seine Temperatur auf die erste
Bezugstemperatur TH1 oder darunter fallen würde. Wenn daher die
Ermittlung in Schritt S4 NEIN ist, wird das Anhalten des
Verbrennungsmotors 1 in Schritt S5 gestattet und kehrt die
Routine zurück.
Wenn die Temperatur des Abgasreinigungskatalysators 7 an einem
Punkt E5, die niedriger als die erste Bezugstemperatur TH1 ist,
zu dem Zeitpunkt liegt, bei dem die Ermittelung in Schritt S4
gemacht wird, ist die Ermittelung in Schritt S4 NEIN und
schreitet der Vorgang zu Schritt S5 weiter. Das heißt, dass,
wenn die Temperatur des Abgasreinigungskatalysators 7 sich an
dem Punkt E5 befindet, es die Möglichkeit gibt, dass, wenn der
Verbrennungsmotor läuft, die Temperatur des
Abgasreinigungskatalysators 7 dadurch noch weiter fallen könnte,
dass er durch das Abgas gekühlt wird, da die Abgastemperatur
niedriger als die Temperatur des Abgasreinigungskatalysators 7
ist. Daher wird das Anhalten des Verbrennungsmotors 1 gestattet,
um die Temperatur des Abgasreinigungskatalysators 7 vor dem
Abfallen zu bewahren.
Fig. 5 ist ein Flussdiagramm, das ein weiteres Regelungsbeispiel
zeigt, wenn das Starten und Anhalten des Verbrennungsmotors 1
auf der Grundlage der Temperatur des Abgasreinigungskatalysators
7 geregelt wird. Dieses Regelungsbeispiel kann auch mit einem
Eco-Run-System kombiniert werden. Gemäß dem Flussdiagramm von
Fig. 5 schreitet der Vorgang von Schritt S1 direkt zu dem
Schritt S4. Das in dieser Figur gezeigte Regelungsbeispiel kann
auch für den Fall angewendet werden, wenn die Temperatur des
Abgasreinigungskatalysators 7 höher als die Abgastemperatur ist.
Gemäß den Regelungsbeispielen von Fig. 1 und Fig. 5 wird, wenn
die Anhaltebedingungen erfüllt sind, geschätzt (insbesondere
vorhergesagt) unter der Annahme, dass der Verbrennungsmotor 1
angehalten wurde, wie sich die Temperatur des
Abgasreinigungskatalysators 7 ändern wird. Anders gesagt wird
geschätzt, ob der Abgasreinigungskatalysator 7 durch das Abgas
gekühlt oder aufgeheizt wird. In dieser Folge regelt die
Regelungsvorrichtung dann das Starten und das Anhalten des
Verbrennungsmotors 1 auf der Grundlage der Ergebnisse dieser
Vorhersage oder Schätzung. Insbesondere wird zunächst eine
Änderung der Temperatur des Abgasreinigungskatalysators 7 auf
der Grundlage der Temperatur des von der Brennkammer 2
ausgestoßenen Abgases und der Temperatur des
Abgasreinigungskatalysators geschätzt. Die Regelungsvorrichtung
regelt dann das Starten und Anhalten des Verbrennungsmotors 1
auf der Grundlage der Ergebnisse dieser Schätzung. Das macht es
einfacher, die Temperatur des Abgasreinigungskatalysators 7
innerhalb des Zieltemperaturbereichs zu halten, was sowohl eine
Reaktion in dem Abgasreinigungskatalysator 7 vorantreibt als
auch eine Verschlechterung des Abgasreinigungskatalysators 7
unterbindet, wobei somit verhindert wird, dass sich die
Reinigungsleistungsfähigkeit des Abgasreinigungskatalysators 7
verringert.
Wie vorstehend beschrieben ist, kombiniert dieses beispielhafte
Ausführungsbeispiel die Anhaltebedingungen bei dem Eco-Run-
System mit den Regelungsbeispielen von den Fig. 1 und 5. Für
diesen Fall ist ein Verfahren vorgesehen zum Regeln des Startens
und des Anhaltens des Verbrennungsmotors 1 durch Durchführen der
Regelung, die in den Fig. 1 oder 5 gezeigt ist, nachdem die
Anhaltebedingungen erfüllt sind, ebenso wie zum Unterbinden
einer Regelung zum Anhalten eines laufenden Verbrennungsmotors 1
ohne die Ermittelung, ob die Anhaltebedingungen erfüllt sind,
wenn das Regelungsbeispiel von den Fig. 1 oder 5 zuerst
durchgeführt wird und das in der Fig. 1 oder der Fig. 5 gezeigte
Regelungsschema zu dem Schritt S3 voranschreitet. Obwohl dies
nicht besonders gezeigt ist, schließt der technische Umfang der
Erfindung auch das Vergleichen der Temperatur des
Abgasreinigungskatalysators 7 mit der Abgastemperatur, das
Ermitteln, wie der Zustand des Abgasreinigungskatalysators 7
sich direkt ändern wird, ohne Berücksichtigung, wie sich die
Temperatur des Abgasreinigungskatalysators 7 ändern wird, und
Regeln des Startens und des Anhaltens des Verbrennungsmotors 1
auf der Grundlage der Ergebnisse der Ermittelung ein.
Der charakteristische Aufbau der Erfindung, wie er auf der
Grundlage des vorstehend erwähnten beispielhaften
Ausführungsbeispiels beschrieben ist, ist wie folgt. Es ist eine
Verbrennungsmotorregelungsvorrichtung zum Regeln des Startens
und des Anhaltens des Verbrennungsmotors vorgesehen, die einen
Verbrennungsmotor zum Abgeben einer Antriebskraft durch
Verbrennen eines Kraftstoffs und einen
Abgasreinigungskatalysator zum Reinigen des Abgases aufweist,
das erzeugt wird, wenn der Kraftstoff verbrannt wird. Diese
Verbrennungsmotorregelungsvorrichtung ist des weiteren mit einer
Temperaturbeziehungsermittelungseinrichtung zum Ermitteln der
entsprechenden Beziehung zwischen der Abgastemperatur und der
Temperatur des Abgasreinigungskatalysators versehen, wenn die
Anhaltebedingungen zum Anhalten eines laufenden
Verbrennungsmotors erfüllt sind. Die
Verbrennungsmotorregelungsvorrichtung ist ebenso mit einer
Regelungseinrichtung zum Regeln des Startens und des Anhaltens
des Verbrennungsmotors versehen, was die Temperatur des
Abgasreinigungskatalysators in die Nähe der Zieltemperatur auf
der Grundlage der Ergebnisse aus der Ermittelung der
Temperaturbeziehungsermittelungseinrichtung bringt.
Drei Bauarten der Regelung können als Beispiele der Regelung
gegeben werden, um die Temperatur des
Abgasreinigungskatalysators in die Nähe der Zieltemperatur zu
bringen: 1) Regelung zum Halten der Temperatur des
Abgasreinigungskatalysators innerhalb des
Zieltemperaturbereichs, wenn die Temperatur des
Abgasreinigungskatalysators schon innerhalb des
Zieltemperaturbereichs liegt, 2) Regelung zum Erhöhen der
Temperatur des Abgasreinigungskatalysators auf innerhalb des
Zieltemperaturbereichs, wenn die Temperatur des
Abgasreinigungskatalysators unterhalb des Zieltemperaturbereichs
liegt, und 3) Regelung zum Verringern der Temperatur des
Abgasreinigungskatalysators auf innerhalb des
Zieltemperaturbereichs, wenn die Temperatur des
Abgasreinigungskatalysators oberhalb des Zieltemperaturbereichs
liegt. Diese Erfindung kann auch auf entweder ein Fahrzeug, bei
dem nur ein Verbrennungsmotor als die Quelle der Antriebskraft
verwendet wird, oder ein Fahrzeug angewendet werden, bei dem
sowohl ein Verbrennungsmotor als auch ein Generator als die
Quelle der Antriebskraft verwendet werden.
Gemäß der Erfindung wird vorhergesagt (insbesondere wird
geschätzt), ob die Regelung zum Starten und Anhalten des
Verbrennungsmotors den Zustand des Abgasreinigungskatalysators
beeinflussen würde, und das Starten und das Anhalten des
Verbrennungsmotors wird dann auf der Grundlage der Ergebnisse
dieser Schätzung regelbar. Demgemäß kann eine Verringerung der
Leistungsfähigkeit des Abgasreinigungskatalysators verhindert
werden.
In der vorstehend genannten Erfindung wird der Zustand des
Abgasreinigungskatalysators auf der Grundlage der
Abgastemperatur und der Temperatur des
Abgasreinigungskatalysators geschätzt und wird das Starten und
das Anhalten des Verbrennungsmotors auf der Grundlage der
Ergebnisse dieser Schätzung geregelt.
Die Verbrennungsmotorregelungsvorrichtung zum Regeln des
Startens und des Anhaltens des Verbrennungsmotors 1, die den
Abgasreinigungskatalysator 7 zum Reinigen des Abgases aufweist,
das beim Verbrennen des Kraftstoffs in dem Verbrennungsmotor 1
erzeugt wird, ist offenbart. Bei der
Verbrennungsmotorregelungsvorrichtung wird der Zustand des
Abgasreinigungskatalysators 7 geschätzt (insbesondere
vorhergesagt) beim Anhalten des Verbrennungsmotors 1 und wird
das Starten und das Anhalten des Verbrennungsmotors 1 auf der
Grundlage des geschätzten Zustands geregelt.
Somit ist die Verbrennungsmotorregelungsvorrichtung zum Regeln
des Startens und des Anhaltens des Verbrennungsmotors 1
vorgesehen, die den Abgasreinigungskatalysator 7 zum Reinigen
des Abgases aufweist, das beim Verbrennen des Kraftstoffs in dem
Verbrennungsmotor 1 erzeugt wird. Bei der
Verbrennungsmotorregelungsvorrichtung wird der Zustand des
Abgasreinigungskatalysators 7 beim Anhalten des
Verbrennungsmotors 1 geschätzt und wird das Starten und das
Anhalten des Verbrennungsmotors 1 auf der Grundlage des
vorhergesagten Zustands geregelt.
Claims (10)
1. Verbrennungsmotorregelungsvorrichtung zum Regeln eines
Verbrennungsmotors (1), der Leistung durch Kraftstoffverbrennen
erzeugt, wobei der Verbrennungsmotor (1) eine
Abgasreinigungsvorrichtung (7) zum Reinigen eines Abgases
aufweist, das von dem Verbrennungsmotor beim
Kraftstoffverbrennen abgegeben wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Regelungseinrichtung folgendes aufweist:
eine Vorhersageeinrichtung (S1, S2, S4) zum Vorhersagen eines Zustands der Abgasreinigungsvorrichtung (7) zu dem Zeitpunkt des Anhaltens des Verbrennungsmotors (1); und
eine Regelungseinrichtung (S3, S5) des Verbrennungsmotorstarts und des Verbrennungsmotoranhaltens zum Regeln des Startens und des Anhaltens des Verbrennungsmotors (1) auf der Grundlage des vorhergesagten Zustands der Abgasreinigungsvorrichtung (7), der durch die Vorhersageeinrichtung (S1, S2, S4) vorgesehen ist.
dadurch gekennzeichnet, dass
die Regelungseinrichtung folgendes aufweist:
eine Vorhersageeinrichtung (S1, S2, S4) zum Vorhersagen eines Zustands der Abgasreinigungsvorrichtung (7) zu dem Zeitpunkt des Anhaltens des Verbrennungsmotors (1); und
eine Regelungseinrichtung (S3, S5) des Verbrennungsmotorstarts und des Verbrennungsmotoranhaltens zum Regeln des Startens und des Anhaltens des Verbrennungsmotors (1) auf der Grundlage des vorhergesagten Zustands der Abgasreinigungsvorrichtung (7), der durch die Vorhersageeinrichtung (S1, S2, S4) vorgesehen ist.
2. Verbrennungsmotorregelungsvorrichtung gemäß Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Vorhersageeinrichtung den Zustand der
Abgasreinigungsvorrichtung (7) auf der Grundlage einer
Temperatur des Abgases und einer Temperatur der
Abgasreinigungsvorrichtung (7) vorhersagt.
3. Verbrennungsmotorregelungsvorrichtung gemäß Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Vorhersageeinrichtung zumindest entweder einen Zustand einer
katalytischen Reaktion oder einen Zustand einer Verschlechterung
der Abgasreinigungsvorrichtung (7) als den Zustand der
Abgasreinigungsvorrichtung (7) zu dem Zeitpunkt des Anhaltens
des Verbrennungsmotors (1) vorhersagt.
4. Verbrennungsmotorregelungsvorrichtung gemäß Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Regelungseinrichtung des Verbrennungsmotorstarts und des
Verbrennungsmotoranhaltens die Fortsetzung des Betriebs und das
Anhalten des Verbrennungsmotors (1) so regelt, dass die
Temperatur der Abgasreinigungsvorrichtung (7) eine
Zieltemperatur auf der Grundlage einer Beziehung zwischen der
Temperatur des Abgases und der Temperatur der
Abgasreinigungsvorrichtung (7) erreicht, nachdem vorbestimmte
Bedingungen zum Anhalten des Verbrennungsmotors (1) in einem
Betriebszustand erfüllt sind.
5. Verbrennungsmotorregelungsvorrichtung gemäß Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Regelungseinrichtung des Verbrennungsmotorstarts und des
Verbrennungsmotoranhaltens die Fortsetzung des Anhaltens und des
Startens des Verbrennungsmotors (1) so regelt, dass die
Temperatur der Abgasreinigungsvorrichtung (7) eine
Zieltemperatur auf der Grundlage einer Beziehung zwischen der
Temperatur des Abgases und der Temperatur der
Abgasreinigungsvorrichtung (7) erreicht, nachdem vorbestimmte
Bedingungen zum Anhalten des Verbrennungsmotors (1) in einem
Betriebszustand erfüllt sind.
6. Verbrennungsmotorregelungsvorrichtung gemäß Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Anhalten des Verbrennungsmotors (1) in einem Laufzustand
unterbunden wird, nachdem die Fortsetzung des Betriebs des
Verbrennungsmotors (1) auf der Grundlage der Temperatur des
Abgasreinigungskatalysators (7) ermittelt ist.
7. Verbrennungsmotorregelungsverfahren zum Regeln eines
Verbrennungsmotors (1), der Leistung durch Kraftstoffverbrennen
erzeugt, wobei der Verbrennungsmotor (1) eine
Abgasreinigungsvorrichtung (7) zum Reinigen eines Abgases
aufweist, das beim Kraftstoffverbrennen abgegeben wird,
gekennzeichnet durch
die folgenden Schritte:
Vorhersagen (S1, S2, S4) eines Zustands der Abgasreinigungsvorrichtung (7) zu dem Zeitpunkt des Anhaltens des Verbrennungsmotors (1); und
Regeln (S3, S5) des Startens und des Anhaltens des Verbrennungsmotors (1) auf der Grundlage des vorhergesagten Zustands der Abgasreinigungsvorrichtung (7).
Vorhersagen (S1, S2, S4) eines Zustands der Abgasreinigungsvorrichtung (7) zu dem Zeitpunkt des Anhaltens des Verbrennungsmotors (1); und
Regeln (S3, S5) des Startens und des Anhaltens des Verbrennungsmotors (1) auf der Grundlage des vorhergesagten Zustands der Abgasreinigungsvorrichtung (7).
8. Verbrennungsmotorregelungsverfahren gemäß Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Zustand der Abgasreinigungsvorrichtung (7) auf der Grundlage
einer Temperatur des Abgases und einer Temperatur der
Abgasreinigungsvorrichtung (7) vorhergesagt wird.
9. Verbrennungsmotorregelungsverfahren gemäß Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Fortsetzung des Betriebs und das Anhalten des
Verbrennungsmotors (1) geregelt wird, so dass die Temperatur der
Abgasreinigungsvorrichtung (7) eine Zieltemperatur auf der
Grundlage einer Beziehung zwischen der Temperatur des Abgases
und der Temperatur der Abgasreinigungsvorrichtung (7) erreicht,
nachdem vorbestimmte Bedingungen zum Anhalten des
Verbrennungsmotors (1) in einem Betriebszustand erfüllt sind.
10. Verbrennungsmotorregelungsverfahren gemäß Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Fortsetzung des Anhaltens und das Starten des
Verbrennungsmotors (1) so geregelt wird, dass die Temperatur der
Abgasreinigungsvorrichtung (7) eine Zieltemperatur auf der
Grundlage einer Beziehung zwischen der Temperatur des Abgases
und der Temperatur der Abgasreinigungsvorrichtung (7) erreicht,
nachdem vorbestimmte Bedingungen zum Anhalten des
Verbrennungsmotors (1) in einem Betriebszustand erfüllt sind.
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