FR2927118A1 - Particle filter for exhaust pipe of supercharged internal combustion engine, has exhaust gas input channels situated close to central axis of monolithic hub and having circulation part whose length is shorter than that of output channels - Google Patents

Particle filter for exhaust pipe of supercharged internal combustion engine, has exhaust gas input channels situated close to central axis of monolithic hub and having circulation part whose length is shorter than that of output channels Download PDF

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Abstract

The filter (12) has a monolithic hub (120) with exhaust gas input and output channels (124, 125) separated by porous walls, extending longitudinally between a concave input surface (130) and concave output surface (131) of the hub. Each of the channels has an exhaust gas circulation part and a closed part. The closed parts of the channels are situated on a side of the surfaces (130, 1231) of the hub, respectively. The input channels are situated close to a central axis (Z) of the hub, and the circulation part of the channels (124) has a length shorter than that of the channels (125).

Description

1 DOMAINE TECHNIQUE AUQUEL SE RAPPORTE L'INVENTION La présente invention concerne un filtre à particules d'une conduite d'échappement d'un moteur à combustion interne comportant une matrice avec des canaux adjacents séparés par des parois poreuses, s'étendant longitudinalement le long d'un axe central de la matrice entre une face d'entrée et une face de sortie des gaz d'échappement, et présentant une partie de circulation des gaz d'échappement ainsi qu'une partie obturée, canaux parmi lesquels des canaux dits d'entrée ont leur partie obturée située du côté de la face de sortie de la matrice et des canaux dits de sortie ont leur partie obturée située du côté de la face d'entrée de la matrice. Elle concerne également une conduite d'échappement d'un moteur à combustion interne comportant un tel filtre à particules et un moteur à combustion interne comportant une telle conduite d'échappement. ARRIÈRE-PLAN TECHNOLOGIQUE Les moteurs à combustion interne émettent dans leurs gaz d'échappement des hydrocarbures imbrûlés, des particules de suies et des molécules d'oxydes d'azote polluantes. Afin de limiter ces émissions polluantes, des dispositifs de traitement des gaz d'échappement sont implantés sur la ligne d'échappement en aval de la chambre de combustion. TECHNICAL FIELD RELATING TO THE INVENTION The present invention relates to a particulate filter of an exhaust pipe of an internal combustion engine having a matrix with adjacent channels separated by porous walls, extending longitudinally along a central axis of the matrix between an inlet face and an outlet face of the exhaust gas, and having an exhaust gas circulation part and a closed part, channels of which said channels are Input have their closed portion located on the side of the output face of the matrix and so-called output channels have their closed portion located on the side of the input face of the matrix. It also relates to an exhaust pipe of an internal combustion engine comprising such a particulate filter and an internal combustion engine comprising such an exhaust pipe. BACKGROUND OF THE INVENTION Internal combustion engines emit unburned hydrocarbons, soot particles and pollutant nitrogen oxide molecules in their exhaust gases. In order to limit these pollutant emissions, exhaust gas treatment devices are located on the exhaust line downstream of the combustion chamber.

Ces dispositifs de traitement comprennent notamment un filtre à particules placé en aval d'un catalyseur d'oxydation dans le sens d'écoulement des gaz d'échappement. Ce filtre à particules fonctionne selon deux phases de fonctionnement alternées : dans une première phase, dite de fonctionnement normal, il piège les particules de suies. Dans une deuxième phase, dite de régénération active du filtre à particules, les particules piégées à l'intérieur du filtre sont brûlées et les gaz non polluants issus de leur combustion sont acheminés vers l'extérieur du moteur dans les gaz d'échappement. Un filtre à particules est classiquement formé d'une matrice en céramique poreuse monolithique qui comporte une multitude de canaux. Ces canaux sont alternativement ouverts sur une face d'entrée ou de sortie de la matrice. Les gaz d'échappement pénètrent dans les canaux ouverts sur la face d'entrée de la matrice du filtre à particules, traversent les parois latérales poreuses de ces canaux et sortent du filtre à particules par les canaux ouverts sur la face de sortie du filtre. Les particules présentes dans les gaz d'échappement ne traversent pas les parois latérales poreuses des canaux, et restent piégées dans les canaux ouverts sur la face d'entrée de la matrice du filtre à particules. 2 La température à l'entrée du filtre à particules pendant la phase de régénération active atteint une valeur comprise entre 550 et 650°C, environ égale à 620°C. Lorsque les gaz d'échappement traversent le filtre à particules pendant la régénération active de celui-ci, ils s'échauffent au contact des particules en combustion. Leur température est donc plus grande en aval du filtre qu'en amont. Ces gaz d'échappement évacuent la chaleur générée par la combustion des particules vers l'extérieur du filtre à particules. Dans certaines conditions, cette évacuation de la chaleur peut devenir insuffisante. Par exemple, dans le cas du passage au ralenti moteur pendant la régénération du filtre, le débit de gaz d'échappement dans le filtre diminue brusquement et ne permet plus d'évacuer la chaleur générée par la combustion des particules. La réaction de combustion s'accélère car le taux de dioxygène augmente et la température dans le filtre à particules augmente rapidement : on parle d'emballement de la combustion. L'emballement de la combustion peut également être dû à la présence d'une quantité excessive de particules piégées dans le filtre à particules. Cet emballement peut entraîner une dégradation du filtre à particules, voire sa destruction car le monolithe peut se fissurer. On cherche donc à minimiser les risques d'emballement de la combustion des particules dans le filtre à particules. Pour cela, il est connu par exemple de placer des zones d'absorption de fortes capacités thermiques dans le filtre qui absorbent et dissipent la chaleur générée par la combustion des particules. OBJET DE L'INVENTION Le but de la présente invention est de fournir un filtre à particules simple à réaliser et qui limite les risques d'emballement de la réaction de combustion des particules piégées dans un filtre à particules lors de sa régénération. These treatment devices comprise in particular a particulate filter placed downstream of an oxidation catalyst in the direction of flow of the exhaust gas. This particulate filter operates in two alternating operating phases: in a first phase, called normal operation, it traps the soot particles. In a second phase, known as active regeneration of the particulate filter, the particles trapped inside the filter are burned and the non-polluting gases from their combustion are conveyed to the outside of the engine in the exhaust gas. A particulate filter is conventionally formed of a monolithic porous ceramic matrix that comprises a multitude of channels. These channels are alternately open on an input or output face of the matrix. The exhaust gases enter the open channels on the inlet face of the particle filter matrix, pass through the porous sidewalls of these channels and exit the particle filter through the open channels on the outlet face of the filter. The particles present in the exhaust gas do not pass through the porous sidewalls of the channels, and remain trapped in the open channels on the inlet face of the particle filter matrix. The temperature at the inlet of the particulate filter during the active regeneration phase reaches a value between 550 and 650 ° C., approximately equal to 620 ° C. When the exhaust gases pass through the particulate filter during the active regeneration thereof, they become heated in contact with the burning particles. Their temperature is therefore greater downstream of the filter than upstream. These exhaust gases evacuate the heat generated by the combustion of the particles towards the outside of the particulate filter. Under certain conditions, this evacuation of the heat can become insufficient. For example, in the case of the engine idling during the regeneration of the filter, the flow of exhaust gas in the filter decreases sharply and no longer allows to evacuate the heat generated by the combustion of the particles. The combustion reaction accelerates because the oxygen content increases and the temperature in the particulate filter increases rapidly: it is called runaway combustion. The runaway of combustion may also be due to the presence of an excessive amount of particles trapped in the particulate filter. This runaway can cause degradation of the particulate filter, or even its destruction because the monolith can crack. It is therefore sought to minimize the risk of runaway combustion of particles in the particulate filter. For this, it is known, for example, to place absorption zones with high thermal capacities in the filter which absorb and dissipate the heat generated by the combustion of the particles. OBJECT OF THE INVENTION The object of the present invention is to provide a simple particulate filter to be made and which limits the risks of runaway of the combustion reaction of the particles trapped in a particulate filter during its regeneration.

A cet effet, on propose selon l'invention un filtre à particules tel que défini en introduction, dans lequel au moins les canaux d'entrée situés à proximité de l'axe central de la matrice présentent une partie de circulation de longueur plus courte que celle des autres canaux. Les gaz d'échappement traversant le filtre à particules sont plus chauds au centre de la conduite d'échappement qu'en périphérie de cette conduite car ils ne sont pas en contact avec les parois extérieures du filtre et dissipent moins d'énergie. L'emballement de la combustion est favorisé par le chauffage des gaz 3 d'échappement circulant au centre du filtre à particules au contact des particules en combustion. Selon l'invention, la longueur de la partie de circulation des canaux d'entrée par lesquels les gaz d'échappement pénètrent dans le filtre à particules est plus faible lorsque ces canaux d'entrée sont proches de l'axe de la matrice que lorsqu'ils sont situés en périphérie de la matrice. Les gaz d'échappement traversant les canaux d'entrée centraux du filtre à particules sont donc moins longtemps en contact avec les particules en combustion. For this purpose, it is proposed according to the invention a particulate filter as defined in the introduction, wherein at least the inlet channels located near the central axis of the matrix have a circulation portion of shorter length than that of the other channels. The exhaust gas passing through the particulate filter is hotter at the center of the exhaust pipe than at the periphery of the pipe because it is not in contact with the outer walls of the filter and dissipates less energy. The runaway of the combustion is favored by the heating of the exhaust gases flowing in the center of the particulate filter in contact with the particles in combustion. According to the invention, the length of the circulation part of the inlet channels through which the exhaust gases enter the particle filter is smaller when these input channels are close to the axis of the matrix than when they are located on the periphery of the matrix. The exhaust gases passing through the central inlet channels of the particulate filter are thus less in contact with the particles in combustion.

La quantité de particules piégées dans les canaux d'entrée centraux est également plus faible que dans les canaux d'entrée périphériques et les gaz d'échappement traversant ces canaux d'entrée centraux sont en contact avec une moins grande quantité de particules en combustion. L'échauffement des gaz d'échappement circulant au centre de la matrice du filtre à particules est donc limité. Les risques d'emballement de la combustion sont alors réduits. La température dans le filtre à particules est plus homogène, et la répartition des particules piégées dans le filtre à particules est plus uniforme. Selon une première caractéristique avantageuse du filtre à particules selon l'invention, les canaux d'entrée et de sortie situés à proximité de l'axe central de la matrice présentent une partie de circulation de longueur plus courte que celle des autres canaux. Un tel filtre à particules peut facilement être obtenu directement par moulage de la matrice, ou par un usinage d'une matrice cylindrique classique. The amount of particles trapped in the central input channels is also smaller than in the peripheral input channels and the exhaust gases passing through these central input channels are in contact with a smaller amount of burning particles. The heating of the exhaust gases flowing in the center of the matrix of the particulate filter is therefore limited. The risks of runaway combustion are then reduced. The temperature in the particulate filter is more homogeneous, and the distribution of particles trapped in the particulate filter is more uniform. According to a first advantageous characteristic of the particulate filter according to the invention, the inlet and outlet channels located near the central axis of the matrix have a circulation portion of shorter length than that of the other channels. Such a particle filter can easily be obtained directly by molding the matrix, or by machining a conventional cylindrical matrix.

Avantageusement alors, lesdites faces d'entrée et de sortie de la matrice sont concaves. Ainsi, la longueur totale des canaux de la matrice décroît régulièrement depuis la périphérie de la matrice jusqu'à son centre. Les zones obturées présentant de préférence des longueurs identiques, la longueur des parties de circulation des canaux décroît régulièrement depuis la périphérie de la matrice jusqu'à son centre. Alternativement, ladite face d'entrée de la matrice est plane et ladite face de sortie est concave ou ladite face d'entrée de la matrice est concave et ladite face de sortie est plane. Advantageously then, said input and output faces of the matrix are concave. Thus, the total length of the channels of the matrix decreases regularly from the periphery of the matrix to its center. The closed areas preferably having identical lengths, the length of the channel circulation parts decreases regularly from the periphery of the matrix to its center. Alternatively, said input face of the matrix is plane and said output face is concave or said input face of the matrix is concave and said output face is flat.

De même, la longueur des parties de circulation des canaux décroît alors régulièrement depuis la périphérie de la matrice jusqu'à son centre. Selon une autre caractéristique avantageuse du filtre à particules selon 4 l'invention, les canaux d'entrée situés à proximité de l'axe central de la matrice présentent une partie obturée de longueur plus grande que celle des autres canaux. Ainsi, la longueur des parties de circulation des canaux d'entrée situés à proximité de l'axe de la matrice est plus faible que celle des autres canaux. Avantageusement alors, lesdites faces d'entrée et de sortie de la matrice sont planes. Il est alors possible d'utiliser une matrice de forme cylindrique classique, avec des faces d'entrée et de sortie planes. Likewise, the length of the channel circulation portions then regularly decreases from the periphery of the die to its center. According to another advantageous characteristic of the particle filter according to the invention, the input channels located near the central axis of the matrix have a closed portion of greater length than that of the other channels. Thus, the length of the circulation portions of the input channels located near the axis of the matrix is smaller than that of the other channels. Advantageously then, said input and output faces of the matrix are plane. It is then possible to use a conventional cylindrical matrix, with planar input and output faces.

On propose également selon l'invention une conduite d'échappement d'un moteur à combustion interne comportant un filtre à particules tel que décrit précédemment. L'invention concerne enfin un moteur à combustion interne comportant une telle conduite d'échappement. It is also proposed according to the invention an exhaust pipe of an internal combustion engine comprising a particulate filter as described above. The invention finally relates to an internal combustion engine comprising such an exhaust pipe.

DESCRIPTION DÉTAILLÉE D'UN EXEMPLE DE RÉALISATION La description qui va suivre, en regard des dessins annexés, donnée à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut être réalisée. Sur les dessins annexés : - la figure 1 est une vue schématique de différents organes d'un moteur à combustion interne comportant un filtre à particules selon l'invention, - la figure 2 est une vue en coupe longitudinale selon un plan P représenté sur la figure 2 d'une matrice d'un filtre à particules selon un premier mode de réalisation de l'invention, - la figure 3 est une vue avant de la matrice du filtre à particules de la figure 2, - la figure 4 est une vue en coupe longitudinale d'une matrice d'un filtre à particules selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, - la figure 5 est une vue en coupe longitudinale d'une matrice d'un filtre à 30 particules selon une variante du deuxième mode de réalisation de l'invention, - la figure 6 est une vue en coupe longitudinale d'une matrice d'un filtre à particules selon un troisième mode de réalisation de l'invention. Dans un souci de simplification des figures, les références désignant des éléments similaires du filtre à particules sur les figures 2 à 6 ont été conservées 35 d'une figure à l'autre. Sur la figure 1, on a représenté un moteur à combustion interne suralimenté comportant une chambre de combustion 23 alimentée en air frais par une ligne d'admission 300 et débouchant en aval sur une ligne d'échappement 400. La ligne d'admission 300 comporte une conduite d'admission 4 dans laquelle circule de l'air frais. Le débit d'air frais est mesuré en entrée de la 5 conduite d'admission 4 par un débitmètre d'air 1. Le moteur comprend un turbocompresseur 14 comportant deux turbines 2, 9. La turbine entraînante 9 est placée dans une conduite d'échappement 70 et entraîne la turbine entraînée 2 placée dans la conduite d'admission 4 afin de comprimer l'air frais y circulant. DETAILED DESCRIPTION OF AN EXEMPLARY EMBODIMENT The following description, with reference to the appended drawings, given by way of non-limiting example, will make it clear what the invention consists of and how it can be achieved. In the accompanying drawings: FIG. 1 is a diagrammatic view of various components of an internal combustion engine comprising a particle filter according to the invention, FIG. 2 is a longitudinal sectional view along a plane P shown in FIG. 2 is a front view of the particle filter matrix of FIG. 2; in longitudinal section of a matrix of a particle filter according to a second embodiment of the invention; FIG. 5 is a longitudinal sectional view of a matrix of a particle filter according to a variant of the second Embodiment of the Invention - Figure 6 is a longitudinal sectional view of a matrix of a particulate filter according to a third embodiment of the invention. For the sake of simplification of the figures, the references designating similar elements of the particle filter in FIGS. 2 to 6 have been preserved from one figure to another. FIG. 1 shows a supercharged internal combustion engine comprising a combustion chamber 23 supplied with fresh air through an intake line 300 and opening downstream on an exhaust line 400. The intake line 300 comprises an intake pipe 4 in which fresh air circulates. The fresh air flow rate is measured at the inlet of the intake duct 4 by an air flow meter 1. The engine comprises a turbocharger 14 comprising two turbines 2, 9. The driving turbine 9 is placed in a duct. exhaust 70 and drives the driven turbine 2 placed in the intake pipe 4 to compress the fresh air circulating there.

Cette compression ayant pour effet de réchauffer l'air, il est prévu sur le trajet de la conduite d'admission 4, un refroidisseur d'air 3 qui refroidit l'air en sortie du turbocompresseur 14. La conduite d'admission 4 débouche dans un collecteur 6. Elle comporte en amont de ce collecteur 6 un volet d'admission 5. L'orientation du volet d'admission 5 par rapport à l'axe de la conduite d'admission 4 contrôle le débit d'air frais entrant dans le collecteur 6. Le collecteur 6 est relié à une valve d'admission 21 d'un cylindre 20 du moteur. L'air comprimé entre via cette valve d'admission 21 dans une chambre de combustion 23 du cylindre 20 et il est prévu un injecteur 8 qui injecte le carburant dans cette chambre. Après la combustion, les gaz résiduels d'échappement sont expulsés hors de la chambre de combustion 23 par une valve d'échappement 22 dans la conduite d'échappement 70 de la ligne d'échappement 400. Une partie de ces gaz d'échappement est prélevée par un circuit de recirculation 17 qui les ramène, après passage par un refroidisseur d'air 15, au collecteur 6 où ils se mélangent à l'air frais arrivant de la conduite d'admission 4. L'apport de gaz d'échappement dans le collecteur 6 est régulé par une vanne 13 dite EGR (Exhaust Gaz Recirculation). Les gaz d'échappement qui ne sont pas dirigés dans la conduite de recirculation 17 circulent dans la conduite d'échappement 70 pour arriver à la turbine entraînante 9 du turbocompresseur 14. Ils traversent ensuite un catalyseur d'oxydation 11 et un filtre à particules 12 de la ligne d'échappement 400 avant d'être libérés dans l'atmosphère. Le moteur comporte avantageusement une unité de commande électronique (UCE) 30 qui commande l'actionnement du volet d'admission 5 et de la vanne EGR 13 pour réguler le débit d'air dans le collecteur 6 et donc la quantité d'air introduite dans la chambre de combustion. 6 L'unité de commande électronique 30 commande également la quantité de carburant injectée par l'injecteur 8 dans la chambre de combustion ainsi que le moment de cette injection. Lorsque la quantité de particules piégées dans le filtre à particules 12 atteint une valeur seuil, la régénération active du filtre à particules 12 est déclenchée. La quantité de particules piégées dans le filtre à particules 12 est estimée par l'unité de commande électronique 30 à partir par exemple des informations qui lui sont données par deux sondes 18, 19 de pressions placées dans la conduite d'échappement 70 de part et d'autre du filtre à particules 12. As this compression has the effect of heating up the air, an air cooler 3 is provided on the path of the intake duct 3 which cools the air leaving the turbocharger 14. The intake duct 4 opens into a manifold 6. It comprises upstream of this manifold 6 an intake flap 5. The orientation of the intake flap 5 relative to the axis of the intake duct 4 controls the flow of fresh air entering the manifold 6. The manifold 6 is connected to an intake valve 21 of a cylinder 20 of the engine. The compressed air enters via this intake valve 21 into a combustion chamber 23 of the cylinder 20 and an injector 8 is provided which injects the fuel into this chamber. After the combustion, the residual exhaust gases are expelled from the combustion chamber 23 through an exhaust valve 22 in the exhaust line 70 of the exhaust line 400. Part of this exhaust gas is taken by a recirculation circuit 17 which brings them, after passing through an air cooler 15, to the collector 6 where they mix with the fresh air arriving from the intake pipe 4. The exhaust gas supply in the manifold 6 is regulated by a valve 13 called EGR (Exhaust Gas Recirculation). The exhaust gases that are not directed in the recirculation line 17 flow in the exhaust pipe 70 to arrive at the driving turbine 9 of the turbocharger 14. They then pass through an oxidation catalyst 11 and a particulate filter 12 of the exhaust line 400 before being released into the atmosphere. The engine advantageously comprises an electronic control unit (ECU) 30 which controls the actuation of the intake flap 5 and the EGR valve 13 to regulate the flow of air into the manifold 6 and therefore the amount of air introduced into the combustion chamber. The electronic control unit 30 also controls the amount of fuel injected by the injector 8 into the combustion chamber as well as the moment of this injection. When the quantity of particles trapped in the particle filter 12 reaches a threshold value, the active regeneration of the particle filter 12 is triggered. The quantity of particles trapped in the particulate filter 12 is estimated by the electronic control unit 30 from, for example, information given to it by two probes 18, 19 of pressures placed in the exhaust pipe 70 on the other hand. other of the particulate filter 12.

L'unité de commande électronique 30 reçoit également ici d'autres informations transmises par différents capteurs du moteur, dont par exemple le débitmètre 1 qui mesure le débit d'air frais à l'entrée de la conduite d'admission 4, un capteur de température 7 et une sonde à dioxygène 10 situés en amont de la turbine 9 du turbocompresseur 14 et un capteur de température 16 situé en amont du filtre à particules 12, juste devant son entrée. Ces informations permettent notamment la régulation de la température des gaz d'échappement traversant le filtre à particules 12 en vue de sa régénération active. Une buse d'injection additionnelle 100 traverse la paroi 50 de la conduite d'échappement 70 en amont du catalyseur d'oxydation 11 et du filtre à particules 12. Cette buse d'injection 100 est ici placée en aval du turbocompresseur 14. L'injection de carburant directement dans la conduite d'échappement 70 grâce à la buse d'injection 100 est également commandée par l'unité centrale électronique 30. The electronic control unit 30 also receives here other information transmitted by different sensors of the engine, including for example the flow meter 1 which measures the flow of fresh air at the inlet of the intake pipe 4, a sensor of temperature 7 and a oxygen sensor 10 located upstream of the turbine 9 of the turbocharger 14 and a temperature sensor 16 located upstream of the particle filter 12, just before its inlet. This information makes it possible in particular to regulate the temperature of the exhaust gases passing through the particulate filter 12 with a view to its active regeneration. An additional injection nozzle 100 passes through the wall 50 of the exhaust pipe 70 upstream of the oxidation catalyst 11 and the particulate filter 12. This injection nozzle 100 is here placed downstream of the turbocharger 14. injection of fuel directly into the exhaust pipe 70 through the injection nozzle 100 is also controlled by the electronic central unit 30.

Le filtre à particules 12 comporte une matrice 120 monolithique réalisée en céramique réfractaire, par exemple en cordiérite. Cette matrice 120 est réalisée par moulage ou par extrusion. Cette matrice 120 est par exemple de forme cylindrique de révolution autour d'un axe de symétrie. Lorsque le filtre à particules 12 est en place dans la conduite d'échappement 70, cet axe de symétrie est parallèle ou confondu avec l'axe de la conduite d'échappement. La matrice 120 présente une surface latérale 121, une face d'entrée 130 par laquelle entrent les gaz d'échappement et une face de sortie 131 par laquelle sortent les gaz d'échappement lorsque le filtre à particules 12 est positionné dans la conduite d'échappement 70 sur le trajet des gaz d'échappement. Alternativement, la matrice peut présenter un volume délimité par une surface ovoïde tronquée à ses deux extrémités longitudinales selon un axe 7 parallèle à l'axe de la conduite. La matrice 120 comporte un certain nombre de canaux 124, 125 adjacents séparés par des parois poreuses, s'étendant longitudinalement entre la face d'entrée 130 et la face de sortie 131 de ladite matrice 120. The particulate filter 12 comprises a monolithic matrix 120 made of refractory ceramic, for example cordierite. This matrix 120 is made by molding or extrusion. This matrix 120 is for example of cylindrical shape of revolution about an axis of symmetry. When the particulate filter 12 is in place in the exhaust pipe 70, this axis of symmetry is parallel to or coincident with the axis of the exhaust pipe. The die 120 has a lateral surface 121, an inlet face 130 through which the exhaust gases enter and an outlet face 131 through which the exhaust gases exit when the particulate filter 12 is positioned in the fuel line. exhaust 70 on the exhaust path. Alternatively, the matrix may have a volume delimited by an ovoid surface truncated at its two longitudinal ends along an axis 7 parallel to the axis of the pipe. The die 120 has a number of adjacent channels 124, 125 separated by porous walls, extending longitudinally between the input face 130 and the output face 131 of said die 120.

Ces canaux 124, 125 présentent par exemple une section carrée, comme représentée sur la figure 3. Alternativement, ils peuvent présenter une section circulaire, ovale, octogonale ou rectangulaire. La section de ces canaux 124, 125 est de préférence constante sur toute leur longueur. Alternativement, on peut envisager des canaux dont la section varie régulièrement le long de la matrice, par exemple des canaux présentant une forme tronconique. Typiquement, le diamètre D de la matrice 120 est compris entre 15 et 30 cm (variable en fonction du besoin), et sa longueur L est comprise entre 20 et 50 cm (variable en fonction du besoin). La section des canaux 124, 125 présente un côté de longueur S comprise entre 1 et 5 mm. Chaque canal 124, 125 comporte une partie de circulation des gaz d'échappement creuse dans laquelle les gaz d'échappement sont libres de circuler, et une partie obturée pleine à travers laquelle les gaz d'échappement ne circulent pas. Cette partie obturée est par exemple obturée par un bouchon 122, 123. Ce bouchon 122, 123 est situé à une extrémité du canal 124, 125, soit du côté de la face d'entrée 130 de la matrice, soit du côté de la face de sortie 131 de la matrice 120. Les bouchons 122 situés du côté de la face d'entrée 130 de la matrice sont appelés bouchons 122 avant, tandis que les bouchons 123 situés du côté de la face de sortie 131 de la matrice sont appelés bouchons 123 arrière. These channels 124, 125 have for example a square section, as shown in Figure 3. Alternatively, they may have a circular, oval, octagonal or rectangular section. The section of these channels 124, 125 is preferably constant over their entire length. Alternatively, it is possible to envisage channels whose section varies regularly along the matrix, for example channels having a frustoconical shape. Typically, the diameter D of the matrix 120 is between 15 and 30 cm (variable depending on the need), and its length L is between 20 and 50 cm (variable depending on the need). The section of the channels 124, 125 has a side of length S between 1 and 5 mm. Each channel 124, 125 includes a hollow exhaust gas circulation portion in which the exhaust gas is free to circulate, and a closed closed portion through which the exhaust gas does not flow. This closed portion is for example closed by a plug 122, 123. This plug 122, 123 is located at one end of the channel 124, 125, either on the side of the input face 130 of the die, or on the side of the face 131 of the die 120 of the die 120. The plugs 122 located on the side of the input face 130 of the die are called plugs 122 before, while the plugs 123 located on the side of the exit face 131 of the die are called plugs 123 back.

Ainsi, les canaux 124, 125 peuvent être répartis en deux groupes : les canaux 124 d'entrée des gaz d'échappement sont obturés par un bouchon arrière 123 et les canaux 125 de sortie des gaz d'échappement sont obturés par un bouchon 122 avant. Comme visible sur la figure 3, où les canaux 124 d'entrée sont représentés en blanc et les canaux 125 de sortie sont ombrés, les canaux 124 d'entrée et 125 de sortie sont de préférence répartis alternativement dans la matrice 120. 8 Les bouchons 122 avant et 123 arrière sont par exemple réalisés dans le même matériau que la matrice 120 du filtre à particules 12. Alternativement, ils peuvent être réalisés dans un autre matériau céramique réfractaire. Thus, the channels 124, 125 can be divided into two groups: the inlet gas channels 124 are closed off by a rear plug 123 and the exhaust gas exit channels 125 are closed by a plug 122 before . As can be seen in FIG. 3, where the input channels 124 are shown in white and the output channels 125 are shaded, the input and output channels 124 are preferably alternately distributed in the matrix 120. 8 The plugs 122 and 123 forwards are made for example in the same material as the matrix 120 of the particulate filter 12. Alternatively, they may be made of another refractory ceramic material.

Selon une caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, au moins les canaux d'entrée 124 situés à proximité de l'axe Z central de la matrice 120 présentent une partie de circulation de longueur plus courte que celle des autres canaux 124, 125. Selon un premier mode de réalisation représenté sur les figures 2 et 3, les faces d'entrée 130 et de sortie 131 de la matrice 120 sont concaves. Cette forme des faces d'entrée 130 et de sortie 131 est obtenue soit directement lors du moulage de la matrice 120, soit par un usinage de la matrice 120. Les bouchons 123 arrière et 122 avant qui obturent les canaux 124 d'entrée et 125 de sortie présentent de préférence ici la même longueur. According to a particularly advantageous characteristic of the invention, at least the inlet channels 124 located near the central Z axis of the matrix 120 have a circulation portion of shorter length than that of the other channels 124, 125. a first embodiment shown in Figures 2 and 3, the input faces 130 and 131 output of the matrix 120 are concave. This shape of the input and exit faces 130 and 131 is obtained either directly during the molding of the die 120, or by machining the die 120. The plugs 123 rear and 122 before which seal the channels 124 input and 125 output are preferably here the same length.

Les faces d'entrée 130 et de sortie 131 de la matrice 120 étant concaves, elles sont incurvées vers l'intérieur du filtre à particules 12, de telle sorte que la longueur totale L1 d'un canal 124, 125 de la matrice 120 est d'autant plus faible que ce canal 124, 125 est proche de l'axe Z de symétrie de la matrice 120. The entrance 130 and exit 131 faces of the matrix 120 being concave, they are curved towards the interior of the particle filter 12, so that the total length L1 of a channel 124, 125 of the matrix 120 is all the weaker as this channel 124, 125 is close to the axis Z of symmetry of the matrix 120.

Par conséquent, la longueur de la partie de circulation de chaque canal 124, 125 est d'autant plus faible que ce canal 124, 125 est proche de l'axe Z de symétrie de la matrice 120. La longueur L2 de la partie de circulation d'un canal 124 d'entrée est mesurée entre une face interne 127 du bouchon 122 avant orientée vers l'intérieur du filtre à particules 12 et la face de sortie 131 de la matrice 120. La longueur de la partie de circulation d'un canal 125 de sortie est mesurée entre une face interne 126 du bouchon 123 arrière orientée vers l'intérieur du filtre à particules 12 et la face d'entrée 130 de la matrice 120. La longueur des canaux 124 d'entrée et 125 de sortie de la matrice 120 décroît ici régulièrement depuis la longueur des canaux périphériques les plus éloignés de l'axe Z de symétrie de la matrice 120, jusqu'à la longueur du canal ou des canaux s'étendant le long de l'axe Z de symétrie. La différence de longueur entre les canaux périphériques les plus éloignés de l'axe Z et les canaux les plus proches de cet axe Z est ici de 35 préférence comprise entre 5 et 15 cm. Pour une matrice 120 de longueur L égale à 30 cm, cette différence est par exemple égale à 10 cm. 9 Selon un second mode de réalisation du filtre à particules selon l'invention, représenté sur la figure 4, ladite face d'entrée 130 de la matrice 120 est plane et ladite face de sortie 131 est concave. Cette forme de la face de sortie 131 est obtenue soit directement lors du moulage de la matrice 120, soit par un 5 usinage de la matrice 120. De même que dans le premier mode de réalisation, les bouchons 123 arrière et 122 avant qui obturent les canaux 124 d'entrée et 125 de sortie présentent de préférence ici la même épaisseur. La face de sortie 131 de la matrice 120 étant concave, elle est incurvée 10 vers l'intérieur du filtre à particules 12, de telle sorte que, comme dans le premier mode de réalisation, la longueur totale des canaux 124 d'entrée et 125 de sortie est d'autant plus faible que ces canaux 124 d'entrée et 125 de sortie sont proches de l'axe Z de symétrie de la matrice 120. Ces longueurs décroissent ici régulièrement depuis la longueur des 15 canaux périphériques les plus éloignés de l'axe Z de symétrie de la matrice 120, jusqu'à la longueur des canaux s'étendant le long de l'axe Z de symétrie. La différence de longueur entre les canaux périphériques les plus éloignés de l'axe Z et les canaux les plus proches de cet axe Z est ici de préférence comprise entre 1 et 10 cm. 20 Pour une matrice 120 de longueur L égale à 30 cm, cette différence est par exemple égale à 5 cm. Selon une variante de ce deuxième mode de réalisation du filtre à particules selon l'invention, représenté sur la figure 5, ladite face d'entrée 130 de la matrice 120 est concave et ladite face de sortie 131 est plane. 25 Ce mode de réalisation est semblable en tout point au deuxième mode de réalisation décrit précédemment. Selon un troisième mode de réalisation du filtre à particules 12 selon l'invention, représenté sur la figure 6, les faces d'entrée 130 et de sortie 131 de la matrice 120 sont planes. Les bouchons 123 arrière obturant les canaux 124 30 d'entrée de la matrice 120 du filtre à particules 12 présentent une longueur E d'autant plus grande que le canal 124 d'entrée est proche de l'axe Z de ladite matrice 120. Ainsi la longueur L3 de la partie de circulation d'un canal 124 d'entrée, mesurée entre ladite face d'entrée 130 de la matrice 120 et la face interne 126 du 35 bouchon 123 arrière, est d'autant plus faible que ce canal 124 d'entrée est proche de l'axe Z de symétrie de la matrice 120. Ici les bouchons 122 avant obturant les canaux 125 de sortie de la 10 matrice 120 du filtre à particules 12 présentent une longueur E2 constante. Les parties de circulation des canaux 125 de sortie présentent donc ici toutes la même longueur L4. Quel que soit le mode de réalisation du filtre à particules 12, lorsque celui-ci est en place dans la conduite d'échappement 70, les gaz d'échappement entrent dans les canaux 124 d'entrée ouverts sur la face d'entrée 130 de la matrice 120. Ces canaux 124 d'entrée étant obturés par un bouchon 123 arrière du côté de la face de sortie 131 de la matrice 120, les gaz d'échappement ne peuvent traverser le filtre à particules 12 qu'à travers les canaux d'entrée 124. Consequently, the length of the circulation portion of each channel 124, 125 is all the smaller as this channel 124, 125 is close to the axis Z of symmetry of the matrix 120. The length L2 of the circulation part an inlet channel 124 is measured between an inner face 127 of the front plug 122 facing the interior of the particle filter 12 and the exit face 131 of the die 120. The length of the circulation portion of a output channel 125 is measured between an inner face 126 of the rear plug 123 facing inwardly of the particle filter 12 and the input face 130 of the die 120. The length of the input channels 124 and 125 output of the matrix 120 decreases regularly from the length of the peripheral channels furthest from the Z axis of symmetry of the matrix 120, up to the length of the channel or channels extending along the axis Z of symmetry. The difference in length between the peripheral channels furthest from the Z axis and the channels closest to this Z axis is here preferably between 5 and 15 cm. For a matrix 120 of length L equal to 30 cm, this difference is for example equal to 10 cm. According to a second embodiment of the particle filter according to the invention, shown in FIG. 4, said input face 130 of the matrix 120 is plane and said outlet face 131 is concave. This form of the exit face 131 is obtained either directly during the molding of the die 120, or by machining the die 120. As in the first embodiment, the rear plugs 123 and 122 before which seal the input channels 124 and 125 output preferably have the same thickness here. Since the exit face 131 of the die 120 is concave, it is curved towards the inside of the particle filter 12, so that, as in the first embodiment, the total length of the inlet channels 124 and 125 The output channel is all the smaller as these input and output channels 124 are close to the symmetry Z axis of the matrix 120. These lengths decrease regularly here since the length of the peripheral channels farthest from the Z axis of symmetry of the matrix 120, up to the length of the channels extending along the Z axis of symmetry. The difference in length between the peripheral channels furthest from the Z axis and the channels closest to this Z axis is here preferably between 1 and 10 cm. For a matrix 120 of length L equal to 30 cm, this difference is for example equal to 5 cm. According to a variant of this second embodiment of the particle filter according to the invention, shown in Figure 5, said input face 130 of the die 120 is concave and said output face 131 is flat. This embodiment is similar in all respects to the second embodiment described above. According to a third embodiment of the particle filter 12 according to the invention, represented in FIG. 6, the input 130 and output 131 faces of the matrix 120 are planar. The rear plugs 123 closing the input channels 124 of the matrix 120 of the particle filter 12 have a length E which increases as the input channel 124 is close to the Z axis of said matrix 120. the length L3 of the circulation portion of an inlet channel 124, measured between said inlet face 130 of the die 120 and the inner face 126 of the rear plug 123, is all the smaller as this channel 124 The inlet plugs are close to the Z axis of symmetry of the die 120. Here, the plugs 122 before closing off the outlet channels 125 of the die 120 of the particle filter 12 have a constant length E2. The circulation parts of the output channels 125 thus have here all the same length L4. Whatever the embodiment of the particulate filter 12, when it is in place in the exhaust pipe 70, the exhaust gases enter the inlet channels 124 open on the inlet face 130 of the matrix 120. These input channels 124 being closed by a rear plug 123 on the side of the outlet face 131 of the die 120, the exhaust gas can pass through the particle filter 12 only through the d channels. entrance 124.

Les gaz d'échappement sont donc forcés à traverser les parois latérales poreuses des canaux d'entrée 124 pour circuler dans les canaux de sortie 125 afin de traverser le filtre à particules 12 et de rejoindre la conduite d'échappement 70. Les parois poreuses des canaux 124 d'entrée présentent des pores de taille inférieure à la taille moyenne des particules présentes dans les gaz d'échappement, de sorte que ces particules ne peuvent pas traverser les parois poreuses et passer dans les canaux 125 de sortie. Les particules sont donc piégées à l'intérieur des canaux 124 d'entrée. Quand la quantité de particules piégées dépasse une valeur seuil prédéterminée, une phase de régénération active est déclenchée : on augmente la température des gaz d'échappement entrant dans le filtre à particules 12 grâce à des injections tardives de carburant dans la chambre de combustion 23 par l'injecteur 8 ou directement dans la conduite d'échappement 70 par la buse d'injection 100. Ces gaz d'échappement chauds déclenchent la combustion des 25 particules dans le filtre à particules 12. Dans le filtre à particules 12 selon l'invention, la longueur de la partie de circulation des canaux 124 d'entrée centraux proches de l'axe Z de la matrice est plus faible que celle des canaux 124 d'entrée périphériques. Lors de la régénération du filtre à particules, les gaz d'échappement qui 30 traversent le filtre s'échauffent au contact des particules en combustion. Leur température augmente de la face d'entrée 130 vers la face de sortie 131 de la matrice 120. Les gaz d'échappement sont par ailleurs plus chauds au centre de la conduite d'échappement 70 qu'à sa périphérie, et les gaz d'échappement 35 traversant les canaux 124, 125 de la matrice 120 du filtre à particules 12 proches de l'axe Z de la matrice 120 sont plus chauds que ceux traversant les canaux 124, 125 périphériques. 11 L'emballement de la combustion est généralement déclenché dans une zone du filtre à particules 12 où les gaz d'échappement atteignent de très hautes températures, c'est-à-dire dans les canaux 124, 125 centraux de la matrice 120, du côté de la face 131 de sortie de la matrice 120 du filtre à particules 12. The exhaust gases are thus forced through the porous sidewalls of the inlet channels 124 to circulate in the outlet channels 125 in order to pass through the particulate filter 12 and to join the exhaust pipe 70. The porous walls of the inlet channels 124 have pores smaller than the average size of the particles present in the exhaust gas, so that these particles can not pass through the porous walls and pass through the channels 125 output. The particles are trapped inside the inlet channels 124. When the quantity of trapped particles exceeds a predetermined threshold value, an active regeneration phase is triggered: the temperature of the exhaust gases entering the particle filter 12 is increased by late fuel injections into the combustion chamber 23 by the injector 8 or directly in the exhaust pipe 70 through the injection nozzle 100. These hot exhaust gases trigger the combustion of the particles in the particulate filter 12. In the particulate filter 12 according to the invention the length of the flow portion of the central input channels 124 near the Z axis of the array is smaller than that of the peripheral input channels 124. During the regeneration of the particulate filter, the exhaust gases passing through the filter heat up in contact with the burning particles. Their temperature increases from the inlet face 130 to the outlet face 131 of the die 120. The exhaust gas is also hotter in the center of the exhaust pipe 70 than at its periphery, and the exhaust gas The exhaust 35 passing through the channels 124, 125 of the die 120 of the particle filter 12 near the Z axis of the die 120 is hotter than those passing through the peripheral channels 124, 125. The combustion runaway is generally triggered in an area of the particulate filter 12 where the exhaust gas reaches very high temperatures, i.e. in the central channels 124, 125 of the die 120, the side of the outlet face 131 of the matrix 120 of the particulate filter 12.

Or, dans le filtre à particules 12 selon l'invention, les canaux 124 d'entrée centraux étant plus courts, la quantité de particules piégées dans ces canaux 124 d'entrée centraux est plus faible que dans les canaux 124 d'entrée périphériques et les gaz d'échappement traversant ces canaux 124 d'entrée centraux sont en contact avec une moins grande quantité de particules en combustion. De plus, les gaz d'échappement traversent les canaux 124, 125 centraux du filtre à particules 12 plus rapidement. L'échauffement des gaz d'échappement circulant au centre de la matrice 120 du filtre à particules 12 est donc limité. Une grande quantité de particules est brûlée dans les canaux périphériques du filtre à particules 12, mais ceux-ci bénéficient d'échanges thermiques plus importants avec l'extérieur, ce qui diminue les risques d'emballement de la combustion. Les risques d'emballement de la combustion sont réduits et la température dans le filtre à particules est plus homogène. However, in the particle filter 12 according to the invention, the central input channels 124 being shorter, the quantity of particles trapped in these central input channels 124 is lower than in the peripheral input channels 124 and the exhaust gases passing through these central inlet channels 124 are in contact with a smaller amount of burning particles. In addition, the exhaust gas passes through the central channels 124, 125 of the particulate filter 12 more rapidly. The heating of the exhaust gases flowing in the center of the matrix 120 of the particulate filter 12 is therefore limited. A large amount of particles is burned in the peripheral channels of the particulate filter 12, but they benefit from greater heat exchange with the outside, which reduces the risk of runaway combustion. The risks of runaway combustion are reduced and the temperature in the particulate filter is more homogeneous.

Le filtre à particules selon l'invention permet de plus une meilleure uniformité de la répartition des particules dans le filtre. En effet, l'homogénéisation de la température dans le filtre à particules entraîne une uniformisation de la régénération passive dudit filtre. Cette régénération passive pendant laquelle des molécules de dioxyde d'azote présentes dans les gaz d'échappement oxydent les particules a lieu tout au long du fonctionnement du moteur en mode normal. Cette régénération passive étant favorisée dans les zones du filtre à particules dans lesquelles la température des gaz d'échappement est la plus élevée, elle crée des inhomogénéités de répartition des particules dans le filtre à particules avec une accumulation préférentielle des particules dans les zones où la température des gaz d'échappement est la plus faible, ce qui rend la régénération active du filtre à particules plus difficile. La température du filtre à particules 12 étant ici plus homogène, la régénération passive est uniformisée et les particules sont piégées de façon uniforme : la régénération active du filtre à particules 12 est facilitée, avec moins de risques d'emballement. La température de régénération du filtre à particules est par exemple diminuée. 12 Les performances du filtre à particules sont donc améliorées. La présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, mais l'homme du métier saura y apporter toute variante conforme à son esprit. The particulate filter according to the invention also allows a better uniformity of the distribution of particles in the filter. Indeed, the homogenization of the temperature in the particulate filter leads to a uniformization of the passive regeneration of said filter. This passive regeneration during which nitrogen dioxide molecules present in the exhaust gases oxidize the particles takes place throughout the operation of the engine in normal mode. Since this passive regeneration is favored in the areas of the particulate filter in which the temperature of the exhaust gas is highest, it creates inhomogeneities of particle distribution in the particulate filter with a preferential accumulation of particles in areas where the Exhaust gas temperature is the lowest, which makes the active regeneration of the particulate filter more difficult. The temperature of the particulate filter 12 is here more homogeneous, the passive regeneration is standardized and the particles are trapped uniformly: the active regeneration of the particulate filter 12 is facilitated, with less risk of runaway. For example, the regeneration temperature of the particulate filter is decreased. The performance of the particulate filter is thus improved. The present invention is not limited to the embodiments described and shown, but the skilled person will be able to make any variant within his mind.

On peut par exemple envisager que la longueur des canaux décroît en escalier depuis la périphérie de la matrice jusqu'au centre de celle-ci. Quel que soit le mode de réalisation de l'invention, on peut envisager d'utiliser des bouchons avant et arrière de longueur d'autant plus grande que les canaux qu'ils obturent sont plus proches de l'axe de la matrice. It can for example be envisaged that the length of the channels decreases in steps from the periphery of the matrix to the center thereof. Whatever the embodiment of the invention, it can be envisaged to use front and rear plugs of greater length as the channels they are closing are closer to the axis of the matrix.

Claims (9)

REVENDICATIONS 1. Filtre à particules (12) d'une conduite d'échappement (70) d'un moteur à combustion interne comportant une matrice (120) avec des canaux (124, 125) adjacents séparés par des parois poreuses, s'étendant longitudinalement le long d'un axe (Z) central de la matrice (120) entre une face d'entrée (130) et une face de sortie (131) des gaz d'échappement, et présentant une partie de circulation des gaz d'échappement ainsi qu'une partie obturée, canaux (124, 125) parmi lesquels des canaux (124) dits d'entrée ont leur partie obturée située du côté de la face de sortie (131) de la matrice (120) et des canaux (125) dits de sortie ont leur partie obturée située du côté de la face d'entrée (130) de la matrice (120), caractérisé en ce qu'au moins les canaux d'entrée (124) situés à proximité de l'axe (Z) central de la matrice (120) présentent une partie de circulation de longueur plus courte que celle des autres canaux (124, 125). A particulate filter (12) of an exhaust duct (70) of an internal combustion engine having a die (120) with adjacent channels (124,125) separated by porous walls extending longitudinally along a central axis (Z) of the die (120) between an inlet face (130) and an outlet face (131) of the exhaust gas, and having an exhaust gas circulation portion as well as a closed part, channels (124, 125) among which so-called input channels (124) have their closed part situated on the side of the exit face (131) of the matrix (120) and channels (125). ) have their closed part situated on the side of the input face (130) of the matrix (120), characterized in that at least the input channels (124) located close to the axis ( Z) of the matrix (120) have a circulation portion of shorter length than that of the other channels (124, 125). 2. Filtre à particules (12) selon la revendication précédente, dans lequel les canaux d'entrée (124) et de sortie (125) situés à proximité de l'axe (Z) central de la matrice (120) présentent une partie de circulation de longueur plus courte que celle des autres canaux (124, 125). 2. Particulate filter (12) according to the preceding claim, wherein the inlet (124) and outlet (125) channels located near the central (Z) axis of the matrix (120) have a portion of circulation shorter in length than other channels (124, 125). 3. Filtre à particules (12) selon la revendication précédente, dans lequel lesdites faces d'entrée (130) et de sortie (131) de la matrice (120) sont concaves. 3. Particle filter (12) according to the preceding claim, wherein said input (130) and outlet (131) faces of the matrix (120) are concave. 4. Filtre à particules (12) selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel ladite face d'entrée (130) de la matrice (120) est plane et ladite face de sortie (131) est concave. 4. Particle filter (12) according to one of claims 1 and 2, wherein said input face (130) of the matrix (120) is planar and said outlet face (131) is concave. 5. Filtre à particules (12) selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel ladite face d'entrée (130) de la matrice (120) est concave et ladite face de sortie (131) est plane. 5. Particle filter (12) according to one of claims 1 and 2, wherein said input face (130) of the matrix (120) is concave and said output face (131) is flat. 6. Filtre à particules (12) selon la revendication 1, dans lequel les canaux d'entrée (124) situés à proximité de l'axe (Z) central de la matrice (120) présentent une partie obturée de longueur plus grande que celle des autres canaux (124, 125). The particulate filter (12) of claim 1, wherein the inlet channels (124) near the central (Z) axis of the die (120) have a closed portion of greater length than the other channels (124, 125). 7. Filtre à particules selon la revendication précédente, dans lequel lesdites faces d'entrée (130) et de sortie (131) de la matrice (120) sont planes. 7. Particle filter according to the preceding claim, wherein said input (130) and output (131) faces of the matrix (120) are planar. 8. Conduite d'échappement (70) d'un moteur à combustion interne comportant un filtre à particules (12) selon l'une des revendications précédentes. 8. Exhaust pipe (70) of an internal combustion engine comprising a particulate filter (12) according to one of the preceding claims. 9. Moteur à combustion interne comportant une conduite d'échappement (70) selon la revendication précédente. 9. Internal combustion engine comprising an exhaust pipe (70) according to the preceding claim.
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