FR2860034A1 - Procede de restriction de l'elevation excessive de la temperature du filtre dans un moteur a combustion interne - Google Patents

Procede de restriction de l'elevation excessive de la temperature du filtre dans un moteur a combustion interne Download PDF

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Abstract

Un procédé de restriction d'une élévation excessive de la température dans un moteur à combustion interne selon la présente invention peut fournir une technologie qui permet de restreindre une élévation excessive de la température d'un filtre de manière plus fiable dans un moteur à combustion interne possédant le filtre fourni dans le passage d'échappement pour collecter des particules dans les gaz d'échappement. Dans ce procédé, lorsque l'état de fonctionnement du moteur à combustion interne devient ralenti pendant le processus de régénération du filtre, la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement s'écoulant dans le filtre est réduite. Ensuite, lorsque l'état de fonctionnement du moteur à combustion interne passe du ralenti à un état de fonctionnement avec une charge moteur plus élevée que dans le ralenti, la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement s'écoulant dans le filtre est progressivement augmentée.

Description

PROCEDE DE RESTRICTION DE L'ELEVATION EXCESSIVE DE LA TEMPERATURE DU
FILTRE DANS UN MOTEUR A COMBUSTION INTERNE
La présente invention concerne un procédé de restriction de l'élévation excessive de la température d'un filtre pour restreindre une élévation excessive de la température d'un filtre dans un moteur à combustion interne équipé du filtre destiné à collecter des particules contenues dans les gaz d'échappements fourni dans le passage d'échappement.
Des moteurs à combustion interne possédant un filtre fourni dans le passage d'échappement pour collecter des particules telles que la suie contenue dans les gaz d'échappement sont connus. Dans le moteur à combustion interne possédant un filtre, un processus de régénération du filtre est effectué lorsque la quantité de particules se déposant sur le filtre devient égale ou supérieure à une quantité spécifiée. Dans le processus de régénération du filtre, la température du filtre est élevée pour oxyder et retirer les particules se déposant sur le filtre.
Lors du processus de régénération du filtre, il existe un risque que la température du filtre puisse être élevée excessivement par la chaleur générée par l'oxydation des particules, si bien que la détérioration thermique du filtre peut être accélérée ou le filtre peut fondre. Dans cette perspective, l'on connaît une technologie dans laquelle l'injection de carburant sous la forme de post- injection est régulée sur la base de la quantité d'écoulement des gaz d'échappement pour commander la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement, restreignant ainsi une élévation excessive de la température du filtre (voir, par exemple, brevet japonais 2860034 2 mis à l'inspection publique n 2002-285897). Il existe une autre technologie dans laquelle lorsque la température du filtre est élevée et la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement est élevée au moment où l'état de fonctionnement d'un moteur à combustion interne passe d'un fonctionnement en charge élevée à un fonctionnement ralenti, la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement est réduite, restreignant ainsi une élévation excessive de la température du filtre (voir, par exemple, brevet japonais n 5-11205). Il existe encore une autre technologie dans laquelle lorsqu'un moteur à combustion interne entre dans un état de fonctionnement qui requiert une restriction d'autoallumage des particules se déposant sur le filtre, la quantité d'injection de carburant en injection pilote est augmentée, restreignant ainsi une élévation excessive de la température du filtre (voir, par exemple, brevet japonais mis à l'inspection publique n 2003-172124).
Comme décrit ci-dessus, dans le moteur à injection interne doté d'un filtre destiné à collecter les particules contenues dans les gaz d'échappement fourni dans le passage d'échappement, lorsque le risque d'une élévation excessive de la température du filtre devient élevé pendant le processus de régénération du filtre, la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement est réduite pour supprimer l'oxydation des particules, restreignant ainsi une élévation excessive de la température du filtre.
Dans ce cas, tandis que la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement est rendue faible, le retrait des particules depuis le filtre se poursuit à peine. Par conséquent, après la réduction de la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement, même dans le cas où la possibilité d'une élévation excessive de la température a été rendue faible, une augmentation brutale de la concentration en oxygène peut entraîner une élévation excessive de la température du filtre due à l'oxydation rapide des particules restant sur le filtre sans être retirées.
La présente invention a été réalisée dans. la perspective du problème décrit ci-dessus. La présente invention vise un moteur à combustion interne possédant un filtre destiné à collecter des particules contenues dans les gaz d'échappement fourni dans le passage d'échappement, et un objet de la présente invention est de proposer une technologie pour restreindre une élévation excessive de la température du filtre de manière plus fiable.
Afin d'atteindre l'objet ci-dessus, la présente invention adopte le moyen suivant.
À savoir, selon la présente invention, alors que la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement s'écoulant dans un filtre est maintenue basse afin de restreindre une élévation de la température du filtre, si la possibilité d'une élévation excessive de la température diminue, la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement s'écoulant dans le filtre est progressivement augmentée.
Plus précisément, dans un procédé pour restreindre une élévation excessive de la température d'un filtre dans un moteur à combustion interne selon la présente invention, le moteur à combustion interne possède un filtre fourni dans un passage d'échappement pour collecter des particules contenues dans les gaz d'échappement, et lorsque la quantité de particules se déposant sur le filtre devient égale ou supérieure à une quantité de dépôt spécifiée, la température du filtre est élevée pour oxyder et retirer les particules se déposant sur le filtre. Le procédé est caractérisé par le fait que lorsqu'une condition selon laquelle il est anticipé que la température dudit filtre deviendra égale ou supérieure à une température spécifiée est établie tandis que le retrait des particules dudit filtre est exécuté, la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement s'écoulant dans ledit filtre est diminuée, et lorsque après que ladite condition expire, la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement s'écoulant dans ledit filtre est progressivement augmentée.
Plus précisément, dans un procédé pour restreindre une élévation excessive de la température d'un filtre dans un moteur à combustion interne selon la présente invention, le moteur à combustion interne possède un filtre fourni dans un passage d'échappement pour collecter des particules contenues dans les gaz d'échappement, et lorsque la quantité de particules se déposant sur le filtre devient égale ou supérieure à une quantité de dépôt spécifiée, la température du filtre est élevée pour oxyder et retirer les particules se déposant sur le filtre. Le procédé est caractérisé par le fait que lorsqu'une condition selon laquelle il est anticipé que la température dudit filtre deviendra égale ou supérieure à une température spécifiée est établie tandis que le retrait des particules dudit filtre est exécuté, la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement s'écoulant dans ledit filtre est diminuée, et lorsque après que ladite condition expire, la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement s'écoulant dans ledit filtre est progressivement augmentée.
Ici, la quantité de dépôt spécifiée est une quantité inférieure à la quantité qui implique le risque que la température du filtre puisse être élevée excessivement par la chaleur générée par l'oxydation des particules. La quantité de dépôt spécifiée est déterminée au préalable par des expériences etc. La température spécifiée est une température telle que lorsque la température du filtre devient plus élevée que ou égale à la température spécifiée, l'on peut déterminer qu'une élévation excessive de la température du filtre se produit. En d'autres termes, lorsque la température du filtre devient plus importante que ou égale à la température spécifiée, il survient un risque que la détérioration thermique du filtre puisse être accélérée ou que le filtre puisse fondre. La température spécifiée est également déterminée au préalable par des expériences etc. Dans la présente invention, lorsque la condition selon laquelle il est anticipé que la température du filtre deviendra égale ou supérieure à la température spécifiée est établie, la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement s'écoulant dans le filtre (qui seront désignés les gaz d'échappements d'admission, ci-après) est réduite pour restreindre l'oxydation des particules. En résultat, une élévation excessive de la température du filtre peut être restreinte.
En outre, dans la présente invention, si la condition selon laquelle il est anticipé que la température du filtre deviendra égale ou supérieure à la température spécifiée expire tandis que l'élévation de la température du filtre est restreinte en abaissant la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement d'admission, la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement d'admission est progressivement augmentée.
Comme expliqué précédemment, même lorsque la condition selon laquelle il est anticipé que la température du filtre deviendra égale ou supérieure à la température spécifiée expire, si la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement d'admission augmente de manière étagée, les particules restant sur le filtre seront oxydées rapidement. Par conséquent, la température du filtre peut être élevée rapidement, et le risque d'une élévation excessive de la température augmente.
Selon la présente invention, lorsque la condition selon laquelle il est anticipé que la température du filtre deviendra égale ou supérieure à la température spécifiée expire, la concentration en oxygène des gaz d'échappement d'admission est progressivement augmentée. Par conséquent, l'oxydation des particules se poursuit progressivement. Il est donc possible de restreindre une élévation brutale de la température du filtre. Ainsi, il est possible de restreindre une élévation excessive de la température du filtre.
Dans le moteur à combustion interne selon la présente invention, dans au moins l'un des cas dans lesquels un catalyseur possédant une fonction d'oxydation est supporté sur le filtre et le cas dans lequel un catalyseur possédant une fonction d'oxydation est fourni dans le passage d'échappement en amont du filtre, la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement d'admission peut être diminuée ou augmentée en ajustant au moins l'une de la quantité d'injection dans la sous injection de carburant effectuée dans le moteur à combustion interne pendant une période autre que l'injection de carburant principale et la quantité d'ajout d'un agent réducteur ajouté dans les gaz d'échappement en amont dudit filtre.
La sous injection de carburant est l'injection de carburant qui est effectuée pendant la période dans laquelle son influence sur la charge moteur du moteur à combustion interne est petite.
Lorsque la quantité d'injection dans la sous injection et/ou la quantité d'ajout de l'agent réducteur ajouté aux gaz d'échappement est augmentée, la quantité d'oxygène consommée dans l'oxydation du carburant et/ou l'agent réducteur augmentera. Par conséquent, la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement d'admission peut être diminuée. Par contre, lorsque la quantité d'injection dans la sous injection de carburant et/ou la quantité d'ajout de l'agent réducteur ajouté aux gaz d'échappement est diminuée, la quantité d'oxygène consommée dans l'oxydation du carburant et/ou l'agent réducteur diminuera. Par conséquent, la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement d'admission peut être élevée.
Dans le cas où la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement d'admission est augmentée ou diminuée par le processus de commande décrit ci-dessus, une quantité de sous injection de carburant qui est visée par l'ajustement de la quantité d'injection dans la sous injection de carburant (qui sera désignée la quantité de sous injection de carburant cible, ci-après) et une quantité d'ajout d'agent réducteur qui est visée par l'ajustement de la quantité d'ajout de l'agent réducteur (qui sera désignée la quantité d'ajout d'agent réducteur cible, ci-après) peuvent être corrigées sur la base d'une condition de l'atmosphère.
Par exemple, lorsque la pression atmosphérique est faible ou la température atmosphérique est élevée, la quantité d'oxygène contenue dans le même volume d'air est plus faible que dans la condition de pression atmosphérique normale ou la condition de température atmosphérique normale. Dans la perspective de ceci, lorsque la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement d'admission doit être ajustée sur une concentration en oxygène ciblée (qui sera désignée concentration en oxygène cible), dans le cas où la pression atmosphérique est basse ou la température atmosphérique est élevée, la quantité de sous injection de carburant cible et la quantité d'ajout d'agent réducteur cible sont corrigées pour être rendues plus faibles que dans la condition de pression atmosphérique normale ou la condition de température atmosphérique normale. Par contre, lorsque la température atmosphérique est basse, la quantité d'oxygène contenue dans le même volume d'air est plus importante que dans la condition de température normale. Par conséquent, lorsque la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement d'admission doit être ajustée sur la concentration en oxygène cible, dans le cas où la température atmosphérique est basse, la quantité de sous-injection de carburant cible et la quantité d'ajout d'agent réducteur cible sont corrigées pour être rendues plus importantes que dans la condition de température atmosphérique normale. En d'autres termes, lorsque la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement d'admission doit être ajustée sur la concentration en oxygène cible, plus la pression atmosphérique est basse, ou plus la température atmosphérique est élevée, plus la quantité de sous-injection de carburant cible et la quantité d'ajout d'agent réducteur cible sont rendues faibles par la correction.
En outre, lorsque la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement d'admission est augmentée progressivement, la quantité d'injection dans la sous injection de carburant et/ou la quantité d'ajout de l'agent réducteur ajouté aux gaz d'échappement peuvent être diminuées progressivement, et le taux de diminution de celles-ci peut être corrigé sur la base d'au moins l'une de la pression atmosphérique et la température atmosphérique.
Par une telle correction, la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement d'admission peut être ajustée sur la concentration en oxygène cible plus précisément. Ainsi, la température du filtre peut être commandée avec une plus grande précision, et par conséquent il est possible de restreindre une élévation excessive de la température du filtre de manière plus fiable.
Si un catalyseur possédant une fonction d'oxydation n'est pas supporté sur le filtre ni fourni dans le passage d'échappement en amont du filtre, la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement d'admission est diminuée ou augmentée au moins en commandant une condition de combustion dans le moteur à combustion interne.
Dans la présente invention, en commandant la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement d'admission, la quantité d'air d'admission dans le moteur à combustion interne peut être commandé en plus de la quantité d'injection dans la sous injection de carburant et/ou la quantité d'ajout de l'agent réducteur étant ajustée. Plus précisément, lorsque la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement d'admission doit être baissée, la quantité d'air d'admission peut être diminuée, et lorsque la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement d'admission doit être élevée, la quantité d'air d'admission peut être augmentée.
Pour ce qui précède, en ajustant la quantité d'air d'admission dans le moteur à combustion interne, il est également possible de réduire la quantité d'ajustement de la quantité de sous injection de carburant et/ou la quantité d'ajout d'agent réducteur en augmentant ou diminuant la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement d'admission. Par conséquent, dans le processus de réduction de la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement d'admission, il est possible de réduire la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement d'admission tout en restreignant l'élévation de la température du filtre avec la quantité de sous injection de carburant plus faible et/ou avec la quantité d'ajout d'agent réducteur plus faible. Par conséquent, il est possible de restreindre l'émission des composants non brûlés (c'est-à-dire, carburant et/ou agent réducteur) dans l'atmosphère et une diminution de la consommation de carburant peut être restreinte.
En outre, dans le cas où la quantité d'air d'admission est également ajustée en commandant la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement d'admission, une quantité d'air d'admission ciblée (qui sera désignée la quantité d'air d'admission cible, ci-après) peut être corrigée sur la base d'une condition de l'atmosphère comme avec la quantité de sous injection de carburant et la quantité d'ajout d'agent réducteur.
Dans ce cas, lorsque la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement d'admission doit être augmentée progressivement, la quantité d'air d'admission peut être augmentée progressivement et le taux d'augmentation de celle-ci peut être corrigé sur la base d'au moins l'une de la pression atmosphérique et la température atmosphérique.
Par une telle correction, la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement d'admission peut être ajustée sur la concentration en oxygène cible plus précisément que par le processus ci-dessus. Ainsi, la température du filtre peut être commandée avec une précision accrue, et par conséquent il est possible de restreindre une élévation excessive de la température du filtre de manière plus fiable.
Dans la présente invention, l'établissement de la condition selon laquelle il est anticipé que la température du filtre deviendra égale ou supérieure à la température spécifiée peut correspondre, par exemple, au moment où l'état de fonctionnement du moteur à combustion interne devient un fonctionnement ralenti. La raison de ceci est que lorsque l'état de fonctionnement du moteur à combustion devient un fonctionnement ralenti, la quantité de chaleur générée par l'oxydation des particules est éloignée par les gaz d'échappement (qui sera désignée la quantité de chaleur supprimée, ci-après) diminue avec une diminution de la quantité d'écoulement des gaz d'échappement, et par conséquent la température du filtre s'élève facilement.
En outre, dans la présente invention, l'expiration de la condition selon laquelle il est anticipé que la température du filtre deviendra égale ou supérieure à la température spécifiée peut correspondre, par exemple, au moment où l'état de fonctionnement du moteur à combustion interne devient un état de fonctionnement avec une charge moteur plus élevée que dans le fonctionnement ralenti. La raison de ceci est que lorsque la charge moteur du moteur à combustion interne devient élevée, la quantité de chaleur supprimée augmente avec une augmentation de la quantité d'écoulement des gaz d'échappement, et par conséquent la température du filtre augmente à peine.
En connexion avec ceci, le moment où l'état de fonctionnement dudit moteur à combustion interne devient un fonctionnement en basse charge dans laquelle la quantité d'écoulement des gaz d'échappement est si basse que la température du filtre augmente facilement peut être interprété comme l'établissement de la condition mentionnée précédemment même si le moteur à combustion interne n'est pas en fonctionnement ralenti. En outre, le moment où l'état de fonctionnement du moteur à combustion interne passe d'un fonctionnement en charge basse à un fonctionnement en charge élevée peut être interprété comme l'expiration de la condition mentionnée précédemment.
Lorsque la quantité d'air d'admission dans ledit moteur à combustion interne devient plus importante que ou égale à une quantité d'air d'admission spécifiée après l'expiration de la condition selon laquelle il est anticipé que la température du filtre deviendra égale ou supérieure à la température spécifiée, la restriction d'une augmentation de la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement d'admission peut être empêchée.
Lorsque la quantité d'air d'admission augmente, la quantité d'écoulement des gaz d'échappement augmentera également. Par conséquent, la quantité de chaleur supprimée augmente également. Ici, la quantité d'air d'admission spécifiée est une quantité telle que lorsque la quantité d'air d'admission devient plus importante que ou égale à la quantité d'air d'admission spécifiée, la quantité d'écoulement des gaz d'échappement deviendra plus importante que ou égale à la quantité d'écoulement spécifiée des gaz d'échappement. La quantité d'écoulement spécifiée des gaz d'échappement est une quantité d'écoulement telle que lorsque la quantité d'écoulement des gaz d'échappement devient plus importante que ou égale à la quantité d'écoulement spécifiée des gaz d'échappement, la quantité de chaleur supprimée devient plus importante que ou égale à la quantité de chaleur générée par l'oxydation des particules. Lorsque la quantité de chaleur supprimée devient plus importante que la quantité de chaleur générée par l'oxydation des particules, une élévation excessive de la température du filtre se produit à peine, même si la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement d'admission augmente dans une certaine mesure.
Dans la perspective de ce qui précède, dans le processus de commande cidessus, lorsque la quantité d'air d'admission devient plus importante que ou égale à la quantité d'air d'admission spécifiée, la restriction d'une augmentation de la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement d'admission est empêchée. En d'autres termes, un processus de commande pour restreindre une augmentation brutale de la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement d'admission est suspendu. Par cette fonction, il est possible de modifier le processus de commande en un processus de commande normal de manière anticipée. Par conséquent, il est possible d'augmenter la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement de manière anticipée tout en restreignant une élévation excessive de la température du filtre. Par conséquent, l'émission de composants non brûlés (à savoir, carburant et/ou agent réducteur) dans l'atmosphère peut être restreinte. En outre, lorsque le processus de génération du filtre est poursuivi, le retrait de particules du filtre peut être recommencé plus tôt. En outre, dans le cas où la commande de restriction d'une augmentation de la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement d'admission est effectuée par la sous injection de carburant ou en ajoutant du carburant dans les gaz d'échappement, une diminution de la consommation de carburant peut être restreinte.
Les objets, fonctions et avantages ci-dessus de la présente invention, ainsi que d'autres, deviendront aisément apparents à l'homme de l'art à partir de la description détaillée qui suit d'un mode de réalisation préféré de la présente invention prise conjointement aux dessins annexés.
La figure 1 est une vue illustrant l'agencement schématique d'un moteur à combustion interne, ses systèmes d'admission, d'échappement et son système de commande selon un mode de réalisation de la présente invention.
La figure 2 est un diagramme temporel lors d'un processus de régénération de filtre, présentant des changements dans la température d'un filtre, la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement d'admission et la charge moteur du moteur à combustion interne.
La figure 3 est un organigramme d'une routine de commande pour augmenter la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement d'admission lorsque l'état de fonctionnement du moteur à combustion interne passe du fonctionnement ralenti à un état de fonctionnement avec une charge moteur plus élevée pendant le processus de régénération du filtre.
Ci-après, un mode de réalisation dans lequel le procédé de restriction d'une élévation excessive de la température d'un filtre d'un moteur à combustion interne selon la présente invention est appliqué va être décrit en référence aux dessins annexés.
Ici, la description visera le cas dans lequel la présente invention est appliquée à un moteur diesel destiné à entraîner des véhicules. La figure 1 est une vue illustrant l'agencement schématique d'un moteur à combustion interne, ses systèmes d'admission, d'échappement et son système de commande selon ce mode de réalisation.
Le moteur à combustion interne 1 est un moteur diesel destiné à entraîner des véhicules. Le moteur à combustion interne 1 est connecté à un passage d'admission 4 et un passage d'échappement 2. Dans le passage d'admission 4, un débitmètre 11 et un papillon des gaz 8 sont fournis. Par contre, dans le passage d'échappement 2, un filtre à particules 3 (qui sera simplement désigné filtre 3, ci- après) destiné à collecter les particules telles que la suie contenues dans les gaz d'échappement et un catalyseur d'oxydation 6 agencé à l'amont du filtre 3 sont fournis. Au lieu de fournir le catalyseur d'oxydation 6 dans le passage d'échappement 2 en amont du filtre 3, un catalyseur d'oxydation peut être supporté sur le filtre 3. Comme catalyseur d'oxydation 6, tout catalyseur possédant une fonction d'oxydation peut être utilisé. Par exemple, le catalyseur d'oxydation 6 peut être un catalyseur de réduction de stockage de NOx.
À une position sur le passage d'échappement 2 en amont du catalyseur d'oxydation 6, est fourni une soupape d'ajout de carburant 5 destiné à ajouter du carburant servant d'agent réducteur au gaz d'échappement. À une position sur le passage d'échappement 2 en aval du filtre 3, est fourni un capteur de température des gaz d'échappement 7 destiné à émettre un signal électrique indicateur de la température des gaz d'échappement s'écoulant dans le passage d'échappement 2.
Au moteur à combustion interne 1 possédant la structure décrite ci-dessus, un calculateur électronique 10 est annexé. Le calculateur 10 est une unité destinée à commander l'état de fonctionnement du moteur à combustion interne 1 en fonction des conditions de fonctionnement du moteur à combustion interne 1 ou des demandes du conducteur. Le calculateur 10 est connecté à différents capteurs tels que le débitmètre 11, le capteur de température des gaz d'échappement 7, un capteur de position de l'accélérateur 9 qui émet un signal électrique indicateur de la position de la pédale d'accélérateur, un capteur de température atmosphérique 12 qui émet un signal électrique indicateur de la température atmosphérique et un capteur de pression atmosphérique 13 qui émet un signal électrique indicateur de la pression atmosphérique. Les signaux émis par les différents capteurs sont entrés dans le calculateur 10. Le calculateur 10 dérive la charge moteur du moteur à combustion interne 1 à partir de la valeur de sortie du capteur de position de l'accélérateur 9 et estime la température du filtre 3 sur la base de la valeur émise par le capteur de température des gaz d'échappement 7. En outre, le calculateur 10 est connecté électriquement à la soupape d'ajout de carburant 5 et aux soupapes d'ajout de carburant du moteur à combustion interne 1 etc. Ainsi, elles sont commandées par le calculateur 10.
Dans ce mode de réalisation, lorsque la quantité de particules se déposant sur le filtre 3 devient égale ou supérieure à une quantité de dépôtspécifiée, le calculateur 10 exécute un processus de régénération du filtre. Dans ce processus, le calculateur 10 commande l'injection de carburant dans le moteur à combustion interne 1, l'ajout de carburant par la soupape d'ajout de carburant 5 ou d'autres facteurs pour élever la température du filtre 3, pour ainsi oxyder et retirer les particules se déposant sur le filtre 3. La quantité de dépôt spécifiée est une quantité plus faible que la quantité qui implique le risque que la température du filtre puisse être excessivement élevée par la chaleur générée par l'oxydation des particules. La quantité de dépôt spécifiée est déterminée à l'avance par des expériences etc. Le processus de régénération du filtre peut être exécuté chaque période de temps prédéterminée ou chaque distance parcourue prédéterminée.
Ensuite, un processus de commande de la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement d'admission dans le processus de régénération du filtre dans ce mode de réalisation va être décrit en référence à la figure 2. La figure 2 est un diagramme temporel lors du processus de régénération de filtre, présentant des changements dans la température du filtre 3, la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement d'admission et la charge moteur du moteur à combustion interne.
Pendant le processus de régénération du filtre, la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement d'admission est rendue élevée afin de faciliter l'oxydation des particules. En outre, le filtre 3 est élevé à une haute température. Par cette action, la température du filtre 3 est élevée progressivement de manière à restreindre une élévation excessive de la température du filtre 3. Au moment (1) sur la figure 2, l'état de fonctionnement du moteur à combustion interne passe au ralenti. Une fois que l'état de fonctionnement du moteur à combustion interne 1 passe au ralenti, la charge moteur du moteur à combustion interne diminue et la quantité d'air d'admission diminue également. En outre, la quantité d'écoulement des gaz d'échappement diminue également avec la diminution de la quantité d'air d'admission.
Comme la diminution de la quantité d'écoulement des gaz d'échappement résulte en une diminution de la quantité de chaleur supprimée, la température du filtre 3 s'élève et le risque d'une élévation excessive de la température s'élève. Dans cette perspective, dans ce mode de réalisation, lorsque l'état de fonctionnement du moteur à combustion interne est passé dans un fonctionnement ralenti, la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement d'admission est réduite. Avec la réduction de la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement d'admission, l'oxydation des particules dans le filtre 3 est retardée, si bien qu'une élévation de la température du filtre est restreinte. Ainsi, il est possible de restreindre une élévation excessive de la température du filtre 3.
Dans ce mode de réalisation, la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement d'admission est réduite en rendant l'ouverture du papillon des gaz 8 petite et, en outre, en augmentant la quantité d'injection dans la sous injection de carburant dans le moteur à combustion interne 1. La sous injection de carburant est une injection de carburant qui est effectuée pendant la période dans laquelle son influence sur la charge moteur du moteur à combustion interne est petite. Avec la réduction de l'ouverture du papillon des gaz 8, la quantité d'air d'admission est réduite. Par conséquent, la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement évacués du moteur à combustion interne 1 est réduite. Avec l'augmentation de la quantité de carburant injecté par la sous injection de carburant, la quantité d'oxygène consommé lors de l'oxydation du carburant par le catalyseur d'oxydation 6 est augmentée. Ainsi, la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement d'admission est encore réduite. Pour ce qui précède, la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement d'admission peut être commandée en modifiant l'ouverture du papillon des gaz 8 et la quantité d'injection dans la sous injection de carburant.
En connexion avec ce qui précède, la sous injection de carburant peut être effectuée par une injection VIGOM qui est effectuée à proximité du point mort haut dans la course d'expansion ou la course d'échappement après l'injection de carburant principale. La raison de ceci est que le carburant injecté par l'injection VIGOM et la post injection est à peine soumis à la combustion dans le moteur à combustion interne 1. Une raison supplémentaire est que lorsque l'injection VIGOM est effectuée, la capacité d'allumage du mélange air- carburant dans la chambre à combustion est améliorée et la réduction de la quantité d'air d'admission est facilitée.
En outre, avec l'augmentation de la quantité d'injection dans la sous injection de carburant, la quantité de chaleur générée par l'oxydation de carburant par le catalyseur d'oxydation 6 augmente, si bien que le risque d'élévation de la température du filtre 3 apparaît.
Dans cette perspective, la quantité d'air d'admission peut être réduite au moment de la sous injection de carburant pour diminuer la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement d'admission tout en restreignant la quantité d'injection dans la sous injection de carburant. Néanmoins, dans le cas où le filtre 3 possède une température de résistance à la chaleur élevée, la concentration en oxygène des gaz d'échappement d'admission peut être réduite seulement en augmentant la quantité d'injection dans la sous injection de carburant.
En outre, au lieu d'augmenter la quantité d'injection dans la sous injection de carburant, la quantité d'ajout de carburant par la soupape d'ajout de carburant 5 peut être augmentée. En variante, à la fois la quantité d'ajout de carburant par la soupape d'ajout de carburant 5 et la quantité de sous injection de carburant peuvent être augmentées.
Ensuite, au moment (2) sur la figure 2, l'état de fonctionnement du moteur à combustion interne 1 est passé 2860034 20 du ralenti à un état de fonctionnement dans lequel la charge moteur est plus élevée que dans le ralenti. Une fois que l'état de fonctionnement du moteur à combustion interne 1 passe à un état de fonctionnement dans lequel la charge moteur est plus élevée que dans le ralenti, la quantité d'air d'admission augmente. Alors, la quantité d'écoulement des gaz d'échappement augmente également avec l'augmentation de la quantité d'air d'admission.
Comme l'augmentation de la quantité d'écoulement des gaz d'échappement entraîne une augmentation de la quantité de chaleur supprimée, la température du filtre 3 est difficile à élever. Néanmoins, comme le retrait des particules du filtre 3 a été peu effectué pendant la période dans laquelle la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement d'admission a été rendue faible (à savoir, la période entre le moment (1) et le moment (2) sur la figure 2), si la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement d'admission augmente rapidement à ce moment, les particules restant sur le filtre 3 sans être retirées s'oxyderont rapidement, si bien que la température du filtre peut s'élever brutalement pour provoquer une élévation excessive de la température.
Dans la perspective de ce qui précède, dans ce mode de réalisation, lorsque l'état de fonctionnement du moteur à combustion interne 1 passe à un état de fonctionnement dans lequel la charge moteur est plus élevée que dans le fonctionnement au ralenti, la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement d'admission est progressivement augmentée comme on le voit dans la période de temps entre (2) et (3) sur la figure 2. Lorsque la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement d'admission est progressivement augmentée, l'oxydation des particules dans le filtre 3 s'effectuera non brutalement mais progressivement. Par conséquent, une élévation brutale de la température est restreinte. Ainsi, il est possible de restreindre une élévation excessive de la température de façon plus fiable. En connexion avec ce qui précède, la température indiquée par la ligne en traits mixtes fins A sur la figure 2 est le critère pour l'élévation excessive de la température. À savoir, lorsque la température du filtre 3 s'élève à cette température, il est déterminé que l'élévation excessive de la température se produit. Par conséquent, lorsque la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement d'admission est augmentée à l'occasion que l'état de fonctionnement du moteur à combustion interne 1 passe du ralenti à un état de fonctionnement avec une charge moteur plus élevée, sa quantité d'augmentation par unité de temps, à savoir le taux d'augmentation dans la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement d'admission est commandé de manière à ce que la température du filtre 3 n'atteigne pas la température indiquée par la ligne en traits mixtes fins A sur la figure 2.
Dans ce mode de réalisation, la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement d'admission est progressivement augmentée par au moins l'augmentation progressive de l'ouverture du papillon des gaz 8 et la réduction progressive de la quantité d'injection dans la sous injection de carburant.
Lorsque la condition de fonctionnement du moteur à combustion interne 1 passe du ralenti à un état de fonctionnement avec une charge moteur plus élevée, la quantité d'air d'admission augmentera avec l'augmentation de la charge moteur. En résultat, la quantité d'écoulement des gaz d'échappement augmente, et la quantité de chaleur supprimée augmente également. Ensuite, la quantité d'air d'admission atteint une quantité d'air d'admission spécifiée au moment (3) sur la figure 2. La quantité d'air d'admission spécifiée est une quantité telle que lorsque la quantité d'air d'admission devient égale ou supérieure à la quantité d'air d'admission spécifiée, la quantité d'écoulement des gaz d'échappement deviendra supérieure ou égale à la quantité d'écoulement spécifiée des gaz d'échappement. La quantité d'écoulement spécifiée des gaz d'échappement est une quantité d'écoulement telle que lorsque la quantité d'écoulement des gaz d'échappement devient supérieure ou égale à la quantité d'écoulement spécifiée des gaz d'échappement, la quantité de chaleur supprimée devient supérieure ou égale à la quantité de chaleur générée par l'oxydation des particules. Lorsque la quantité de chaleur supprimée devient supérieure ou égale à la quantité de chaleur générée par l'oxydation des particules, la température du filtre 3 commence à baisser. Alors, une élévation excessive de la température du filtre se produit à peine, même si la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement d'admission augmente dans une certaine mesure.
Dans la perspective de ce qui précède, dans ce mode de réalisation, lorsque la quantité d'air d'admission augmente à une quantité d'air d'admission spécifiée, la restriction de l'augmentation de la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement d'admission est empêchée. En d'autres termes, un processus de commande pour restreindre une augmentation brutale de la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement d'admission est suspendu. Plus précisément, un processus de commande pour réaliser une augmentation progressive de l'ouverture du papillon des gaz 8 pour restreindre une augmentation brutale de la quantité d'air d'admission et/ou un processus de commande pour réaliser une diminution progressive de la quantité 2860034 23 d'injection dans la sous injection de carburant pour restreindre une diminution brutale de la quantité de sous injection de carburant est suspendu, et le processus de commande est modifié en un processus de commande normal.
En empêchant la restriction de l'augmentation de la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement d'admission au moment (3) sur la figure 2, il est possible d'augmenter la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement de manière anticipée tout en restreignant une élévation excessive de la température du filtre 3. Par conséquent, comme il est possible de réduire brutalement la quantité d'injection dans la sous injection de carburant ou d'arrêter la sous injection de carburant, l'émission dans l'atmosphère des composants (ou du carburant) non brûlé peut être restreinte. En outre, lorsque le processus de génération du filtre est poursuivi, le retrait des particules du filtre 3 peut être recommencé de manière anticipée. De plus, une diminution de la consommation de carburant peut être restreinte.
Comme décrit ci-dessus, dans ce mode de réalisation, la quantité d'air d'admission est diminuée en réduisant l'ouverture du papillon des gaz 8 et la quantité d'injection dans la sous injection de carburant est augmentée au moment (1) sur la figure 2, afin de réduire la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement d'admission. Dans ce processus, une quantité de sous injection de carburant cible et une quantité d'air d'admission cible pour obtenir une concentration en oxygène cible dans les gaz d'échappement d'admission sont calculées sur la base de l'état de fonctionnement du moteur à combustion interne 1 et de la température du filtre 3.
Dans ce mode de réalisation, la quantité de sous injection de carburant cible et la quantité d'air 2860034 24 d'admission cible peuvent encore être corrigées sur la base d'au moins l'une de la température atmosphérique détectée par le capteur de température atmosphérique 12 et la pression atmosphérique détectée par le capteur de pression atmosphérique 13.
Plus précisément, dans le cas où la pression atmosphérique est basse ou la température atmosphérique est élevée, la quantité de sous injection de carburant cible et la quantité d'ajout d'agent réducteur cible sont diminuées par la correction, car dans ce cas la quantité de l'oxygène contenu dans le même volume d'air est relativement petite par rapport au cas dans lequel la pression atmosphérique ou la température atmosphérique est normale. Par contre, dans le cas où la température atmosphérique est basse, la quantité de sous injection de carburant cible et la quantité d'ajout d'agent réducteur cible sont augmentées par la correction, car dans ce cas la quantité de l'oxygène contenu dans le même volume d'air est relativement grande par rapport au cas dans lequel la température atmosphérique est normale.
Par la correction décrite ci-dessus, il est possible de commander la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement d'admission par rapport à la concentration en oxygène cible avec une précision améliorée. Par conséquent, il est possible de commander la température du filtre 3 plus précisément, et ainsi une élévation excessive de la température du filtre 3 peut être restreinte de façon plus fiable.
Dans la période entre le moment (2) et le moment (3) sur la figure 2, le taux de l'augmentation progressive de la quantité d'air d'admission et le taux de la diminution progressive de la quantité de sous injection de carburant peuvent être corrigés sur la base d'au moins l'une de la 2860034 25 température atmosphérique ou la pression atmosphérique comme dans le cas décrit ci-dessus.
Dans le processus de commande de la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement d'admission tel que décrit ci-dessus, si l'ajout de carburant par la soupape d'ajout de carburant 5 est effectué à la place ou en plus de la sous injection de carburant, la quantité de carburant ajoutée par la soupape d'ajout de carburant 5 est commandée de manière similaire à la quantité d'injection dans la sous injection de carburant.
La concentration en oxygène dans les gaz d'échappement d'admission peut être augmentée ou diminuée en commandant une condition de combustion dans le moteur à combustion interne 1 sans effectuer la sous injection de carburant ou l'ajout de carburant par la soupape d'ajout de carburant 5.
Dans ce qui suit, une routine de commande pour augmenter la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement d'admission lorsque l'état de fonctionnement du moteur à combustion interne 1 passe du ralenti à un état de fonctionnement avec une charge moteur plus élevée pendant le processus de régénération du filtre va être décrite en référence à l'organigramme de la figure 3. La routine de commande illustrée sur la figure 3 est stockée dans le calculateur à l'avance et exécutée chaque fois que le vilebrequin tourne à un angle spécifié.
Dans cette routine, tout d'abord à l'étape E101, le calculateur 10 détermine si le processus de régénération du filtre est actuellement en cours d'exécution ou non. Lorsqu'une détermination affirmative est faite à l'étape E101, le processus passe à l'étape E102, tandis que lorsqu'une détermination négative est faite à l'étape E101, l'exécution de cette routine est terminée.
À l'étape E102, le calculateur 10 détermine si l'état de fonctionnement du moteur à combustion interne est passé d'un fonctionnement ralenti à un état de fonctionnement avec une charge moteur plus élevée ou non. Lorsqu'une détermination affirmative est faite à l'étape E102, le processus passe à l'étape E103, tandis que lorsqu'une détermination négative est faite à l'étape E102, l'exécution de cette routine est terminée.
À l'étape E103, le calculateur 10 calcule, dans le cas où la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement d'admission est augmentée par l'augmentation de la quantité d'air d'admission, le taux d'augmentation de la quantité d'air d'admission sur la base de la pression atmosphérique et la température atmosphérique, et dans le cas où la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement d'admission est augmentée par la diminution de la quantité de sous injection de carburant, le taux de diminution de la quantité de sous injection sur la base de la pression atmosphérique et la température atmosphérique.
Ensuite, le processus du calculateur 10 passe à l'étape E104, dans laquelle le calculateur 10 commence au moins l'un du processus de commande pour augmenter progressivement la quantité d'air d'admission en fonction du taux d'augmentation calculé à l'étape E103 et du processus de commande pour diminuer progressivement la quantité de sous injection de carburant en fonction du taux de diminution calculé à l'étape E103, pour progressivement augmenter la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement d'admission.
Ensuite, le processus du calculateur 10 passe à l'étape E105, dans laquelle il est déterminé si oui ou non la quantité d'air d'admission est supérieure ou égale à une quantité d'air d'admission spécifiée. Lorsqu'une détermination affirmative est faite à l'étape E105, le processus passe à l'étape E106, tandis que lorsqu'une détermination négative est faite à l'étape E105, l'exécution de cette routine est terminée.
À l'étape E106, le calculateur lève la restriction du taux d'augmentation de la quantité d'air d'admission et/ou du taux de diminution de la quantité de sous injection de carburant. En d'autres termes, le calculateur 10 empêche la restriction d'une augmentation de la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement d'admission en suspendant le processus de commande pour restreindre une augmentation rapide de la quantité d'air d'admission et/ou le processus de commande pour restreindre une diminution rapide de la quantité de sous injection de carburant et modifier le processus de commande à un processus de commande normal. Ensuite, le calculateur 10 termine l'exécution de cette routine.
Par la routine de commande décrite ci-dessus, une élévation excessive de la température du filtre 3 en effectuant l'oxydation des particules dans le filtre 3 rapidement peut être restreinte de manière plus fiable même lorsque l'état de fonctionnement du moteur à combustion interne 1 passe du ralenti à un état de fonctionnement avec une charge moteur plus élevée. En outre, il est possible d'augmenter la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement de façon anticipée tout en restreignant une élévation excessive de la température du filtre.
Selon le procédé pour restreindre une élévation excessive de la température d'un filtre dans un moteur à combustion interne en fonction de la présente invention, il est possible de restreindre une élévation excessive de la température d'un filtre de manière plus fiable.
Tandis que l'invention a été décrite en termes d'un mode de réalisation préféré, l'homme de l'art reconnaîtra que l'invention peut être mise en uvre avec des modifications sans sortir de l'esprit et la portée des
revendications annexées.

Claims (11)

Revendications
1. Procédé de restriction d'une élévation excessive de la température d'un filtre dans un moteur à combustion interne, le moteur à combustion interne possédant un filtre fourni dans un passage d'échappement pour collecter des particules contenues dans les gaz d'échappement, dans lequel lorsque la quantité de particules se déposant sur le filtre devient égale ou supérieure à une quantité de dépôt spécifiée, la température du filtre est élevée pour oxyder et retirer les particules se déposant sur le filtre, caractérisé par: lorsqu'une condition selon laquelle il est anticipé que la température dudit filtre deviendra égale ou supérieure à une température spécifiée est établie tandis que le retrait des particules dudit filtre est effectué, la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement s'écoulant dans ledit filtre est diminuée, et lorsque après que ladite condition expire, la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement s'écoulant dans ledit filtre est progressivement augmentée.
2. Procédé de restriction d'une élévation excessive de la température d'un filtre dans un moteur à combustion interne selon la revendication 1, caractérisé en ce que la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement s'écoulant dans ledit filtre est diminuée ou augmentée en commandant un état de combustion dans ledit moteur à combustion interne.
3. Procédé de restriction d'une élévation excessive de la température d'un filtre dans un moteur à combustion interne selon la revendication 1, caractérisé en ce que: ledit moteur à combustion interne est doté d'un catalyseur possédant une fonction d'oxydation, ledit catalyseur étant fourni dans au moins l'un de l'état supporté sur ledit filtre et l'état fourni dans ledit passage d'échappement en amont dudit filtre; et la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement s'écoulant dans ledit filtre est diminuée ou augmentée en ajustant au moins l'une de la quantité d'injection dans la sous injection de carburant effectuée dans ledit moteur à combustion interne pendant une période autre que l'injection de carburant principale et la quantité d'ajout d'un agent réducteur ajouté aux gaz d'échappement en amont dudit filtre.
4. Procédé de restriction d'une élévation excessive de la température d'un filtre dans un moteur à combustion interne selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'une quantité de sous injection de carburant cible servant de cible pour ajuster la quantité d'injection dans ladite sous injection de carburant et une quantité d'ajout d'agent réducteur cible servant de cible pour ajuster la quantité d'ajout dudit agent réducteur sont corrigées sur la base d'une condition de l'atmosphère.
5. Procédé de restriction d'une élévation excessive de la température d'un filtre dans un moteur à combustion interne selon la revendication 4, caractérisé en ce que plus la pression atmosphérique est basse, ou plus la température atmosphérique est haute, plus ladite quantité de sous injection de carburant et ladite quantité d'ajout d'agent réducteur cible sont rendues petites.
6. Procédé de restriction d'une élévation excessive de la température d'un filtre dans un moteur à combustion interne selon la revendication 3, caractérisé en ce que lorsque la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement s'écoulant dans ledit filtre est augmentée progressivement, la quantité d'injection dans la sous injection de carburant et/ou la quantité d'ajout de l'agent réducteur ajouté aux gaz d'échappement est diminuée progressivement, et le taux de diminution de celle-ci est corrigé sur la base d'au moins l'une de la pression atmosphérique et la température atmosphérique.
7. Procédé de restriction d'une élévation excessive de la température d'un filtre dans un moteur à combustion interne selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce: la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement s'écoulant dans ledit filtre est diminuée ou augmentée en ajustant la quantité d'air d'admission dans ledit moteur à combustion interne en plus d'ajuster la quantité d'injection dans ladite sous injection de carburant et/ou la quantité d'addition dudit agent réducteur; et une quantité d'air d'admission cible servant de cible pour ajuster ladite quantité d'air d'admission est corrigée sur la base d'une condition de l'atmosphère.
8. Procédé de restriction d'une élévation excessive de la température d'un filtre dans un moteur à combustion interne selon la revendication 7, caractérisé en ce que lorsque la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement s'écoulant dans ledit filtre est progressivement augmentée, la quantité d'air d'admission est progressivement augmentée, et le taux d'augmentation de celle-ci est corrigé sur la base d'au moins l'une de la pression atmosphérique et la température atmosphérique.
9. Procédé de restriction d'une élévation excessive de la température d'un filtre dans un moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'établissement de ladite condition correspond au moment où l'état de fonctionnement dudit moteur à combustion interne devient ralenti, et l'expiration de ladite condition correspond au moment où l'état de fonctionnement dudit moteur à combustion interne devient un état de fonctionnement avec une charge moteur plus élevée que dans le fonctionnement ralenti.
10. Procédé de restriction d'une élévation excessive de la température d'un filtre dans un moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'établissement de ladite condition correspond au moment où l'état de fonctionnement dudit moteur à combustion interne devient un fonctionnement en charge basse dans lequel la quantité d'écoulement des gaz d'échappement s'écoulant dans ledit filtre est facile à élever, et l'expiration de ladite condition correspond au moment où l'état de fonctionnement dudit moteur à combustion interne passe d'un fonctionnement en charge basse dans lequel la quantité d'écoulement des gaz d'échappement s'écoulant dans ledit filtre est si basse que la température du filtre peut s'élever à un fonctionnement en charge élevée.
11. Procédé de restriction d'une élévation excessive de la température d'un filtre dans un moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que lorsque la quantité d'air d'admission dans ledit moteur à combustion interne devient supérieure ou égale à une quantité d'air d'admission spécifiée après l'expiration de ladite condition, la restriction d'une augmentation de la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement s'écoulant dans ledit filtre est empêchée.
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JP2003329801A JP4075755B2 (ja) 2003-09-22 2003-09-22 内燃機関のフィルタ過昇温抑制方法

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