JP2000130269A - Catalyst bult-in muffler of engine with exhaust gas recirculating device - Google Patents

Catalyst bult-in muffler of engine with exhaust gas recirculating device

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JP2000130269A
JP2000130269A JP10302029A JP30202998A JP2000130269A JP 2000130269 A JP2000130269 A JP 2000130269A JP 10302029 A JP10302029 A JP 10302029A JP 30202998 A JP30202998 A JP 30202998A JP 2000130269 A JP2000130269 A JP 2000130269A
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JP
Japan
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exhaust gas
egr
catalyst
pipe
engine
Prior art date
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Application number
JP10302029A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Funahashi
博 舟橋
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Hino Motors Ltd
Original Assignee
Hino Motors Ltd
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Publication date
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an EGR cooler from being clogged with soot in exhaust gas without enlarging the EGR cooler. SOLUTION: Exhaust gas is returned to an intake passage for recirculation through an EGR pipe 12 and an EGR cooler by an exhaust gas recalculation device 11. A cylindrical muffler main body 19 is provided on the way of an exhaust pipe 18, and a catalyst 23 is provided inside the muffler main body. The catalyst purifies exhaust gas, and an outlet chamber 27 for allowing purified exhaust gas to flow is formed inside the muffler main body. An EGR gas intake 19a is formed on the peripheral wall of the muffler main body so as to face the outlet chamber, and an exhaust gas introducing part 12a of the EGR pipe is connected to the intake. The exhaust gas introducing part of the EGR pipe is inserted from the EGR gas intake to the outlet chamber, and it is preferable that the end of the exhaust gas introducing part is bent toward the catalyst at a specified radius of curvature.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、排ガス再循環装置
を有するエンジンの排気音を消すマフラに関する。更に
詳しくは内部に触媒が設けられたマフラに関するもので
ある。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a muffler for suppressing exhaust noise of an engine having an exhaust gas recirculation device. More specifically, the present invention relates to a muffler in which a catalyst is provided.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、排ガス再循環装置として、図7に
示すように、エンジン1の排気管1aと吸気管1bとが
EGRパイプ2により連通接続され、EGRパイプ2に
このEGRパイプを流れる排ガス流量を調整するEGR
バルブ4が設けられ、更にEGRバルブ4より排気管1
a側のEGRパイプ2にEGRクーラ3が設けられたも
のが知られている。EGRパイプ2の入口端部は排気マ
ニホルド1c直後の排気管1aに接続され、EGRパイ
プ2の出口端部は吸気マニホルド1d直前の吸気管1b
に接続される。またEGRバルブ4はEGRパイプ2を
開閉する傘型弁体(図示せず)を摺動可能に保持する弁
体用ケース4aと、傘型弁体を保持するダイヤフラム4
bを収容可能なダイヤフラム用ケース4cとを有する。
ダイヤフラム用ケース4c内は図示しないがダイヤフラ
ム4bにより大気圧室と圧縮エア給排室とに区画され、
圧縮エア給排室はエア管路6を介してエアタンク7に連
通接続される。このエア管路6の途中には圧縮エア給排
室への圧縮エアの流入量を調整する流入量調整弁8が設
けられる。
2. Description of the Related Art Conventionally, as an exhaust gas recirculation device, as shown in FIG. 7, an exhaust pipe 1a and an intake pipe 1b of an engine 1 are communicatively connected by an EGR pipe 2, and the exhaust gas flowing through the EGR pipe 2 is connected to the EGR pipe 2. EGR to adjust flow rate
A valve 4 is provided.
There is known an EGR pipe 2 on which an EGR cooler 3 is provided. The inlet end of the EGR pipe 2 is connected to the exhaust pipe 1a immediately after the exhaust manifold 1c, and the outlet end of the EGR pipe 2 is connected to the intake pipe 1b just before the intake manifold 1d.
Connected to. The EGR valve 4 includes a valve case 4a for slidably holding an umbrella type valve (not shown) for opening and closing the EGR pipe 2, and a diaphragm 4 for holding the umbrella type valve.
b for accommodating the diaphragm b.
Although not shown, the inside of the diaphragm case 4c is partitioned into an atmospheric pressure chamber and a compressed air supply / discharge chamber by the diaphragm 4b.
The compressed air supply / discharge chamber is connected to an air tank 7 through an air pipe 6. In the middle of the air line 6, there is provided an inflow adjusting valve 8 for adjusting the amount of compressed air flowing into the compressed air supply / discharge chamber.

【0003】またEGRクーラ3は水冷式の熱交換器で
あり、両端が閉止された筒状のクーラ本体3aと、この
クーラ本体3aを入口側ガス室3b、冷却水室3c及び
出口側ガス室3dに区画する一対の冷却水仕切板3e,
3eと、冷却水室3cに挿通され一対の冷却水仕切板3
e,3eにより保持されかつ両端が入口側ガス室3b及
び出口側ガス室3dに連通する多数の細管3fとを有す
る。入口側ガス室3bは排気管1a側のEGRパイプ2
に連通接続され、出口側ガス室3dは吸気管1b側のE
GRパイプ2に接続される。また冷却水室3cにはエン
ジン冷却水が通過するように構成される。このクーラ3
によりEGRパイプ2から細管3fに流入した排ガスが
エンジン冷却水により冷却され、吸気管1bに還流され
る排ガスの密度を大きくするように構成される。
The EGR cooler 3 is a water-cooled heat exchanger, and has a cylindrical cooler body 3a having both ends closed, and the cooler body 3a is connected to an inlet gas chamber 3b, a cooling water chamber 3c and an outlet gas chamber. 3d, a pair of cooling water partition plates 3e,
3e, a pair of cooling water partition plates 3 inserted through the cooling water chamber 3c.
e, 3e, and has many thin tubes 3f whose both ends communicate with the inlet gas chamber 3b and the outlet gas chamber 3d. The inlet side gas chamber 3b is connected to the EGR pipe 2 on the exhaust pipe 1a side.
And the outlet side gas chamber 3d is connected to the E on the side of the intake pipe 1b.
Connected to GR pipe 2. The cooling water chamber 3c is configured to allow engine cooling water to pass through. This cooler 3
Thus, the exhaust gas flowing from the EGR pipe 2 into the thin tube 3f is cooled by the engine cooling water, and the density of the exhaust gas returned to the intake pipe 1b is increased.

【0004】一方、エンジン1にはこのエンジンのクラ
ンク軸の回転速度を検出する回転センサ9aが設けら
れ、燃料噴射ポンプにはコントロールラックの位置によ
りエンジン1の負荷を検出する負荷センサ9bが設けら
れる。コントローラ5の制御入力には回転センサ9a及
び負荷センサ9bの各検出出力がそれぞれ接続され、コ
ントローラ5の制御出力は流入量調整弁8に接続され
る。またコントローラ5には図示しないメモリが設けら
れ、このメモリにはエンジン1の回転速度及び負荷の変
化に対する最適な流入量調整弁8の開度の変化がマップ
として記憶される。
On the other hand, the engine 1 is provided with a rotation sensor 9a for detecting the rotation speed of the crankshaft of the engine, and the fuel injection pump is provided with a load sensor 9b for detecting the load on the engine 1 based on the position of the control rack. . The control input of the controller 5 is connected to the respective detection outputs of the rotation sensor 9a and the load sensor 9b, and the control output of the controller 5 is connected to the inflow control valve 8. Further, the controller 5 is provided with a memory (not shown), and the memory stores an optimal change in the opening degree of the inflow amount adjusting valve 8 with respect to a change in the rotation speed and load of the engine 1 as a map.

【0005】このように構成された排ガス再循環装置で
は、エンジン1の中速中負荷走行時には、コントローラ
5は回転センサ9a及び負荷センサ9bの各検出出力と
メモリに記憶されたマップとを比較演算して流入量調整
弁8をオンする。これにより吸気管1bに十分な量の排
ガスを供給できるので、エンジン1の燃焼室内での燃焼
ガスの温度が低くなって窒素と酸素との反応が抑制さ
れ、NOxの排出を低減できる。一方、エンジン1の連
続全負荷走行(登坂)時や高速定常走行時等には、コン
トローラ5は回転センサ9a及び負荷センサ9bの各検
出出力及びメモリのマップを比較演算して流入量調整弁
8をオフする。これにより比較的多量の空気を必要とす
るエンジン1への排ガスの流入を停止できる。この結
果、高速高負荷走行時のエンジン1のEGRによる空気
不足が解消されるので、エンジン1からの黒煙の排出を
低減できる。
[0005] In the exhaust gas recirculation device configured as described above, when the engine 1 is running at medium speed and medium load, the controller 5 compares each detection output of the rotation sensor 9a and the load sensor 9b with the map stored in the memory. To turn on the inflow control valve 8. As a result, a sufficient amount of exhaust gas can be supplied to the intake pipe 1b, so that the temperature of the combustion gas in the combustion chamber of the engine 1 decreases, the reaction between nitrogen and oxygen is suppressed, and the emission of NOx can be reduced. On the other hand, during continuous full-load running (uphill) or high-speed steady running of the engine 1, the controller 5 compares the detection outputs of the rotation sensor 9 a and the load sensor 9 b and a map of the memory and calculates the inflow amount adjusting valve 8. Turn off. Thus, the inflow of exhaust gas into the engine 1 requiring a relatively large amount of air can be stopped. As a result, the shortage of air due to the EGR of the engine 1 during high-speed, high-load running is eliminated, and the emission of black smoke from the engine 1 can be reduced.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の排
ガス再循環装置では、EGRクーラ内の細管の内径が小
さいため、細管が排ガス中の煤で目詰まりを生じるおそ
れがあった。このため、細管の内径を大きくすると、冷
却効率が低下する問題点があり、これを防止するために
細管の全長を長くすると、EGRクーラが大型化する問
題点があった。本発明の目的は、EGRクーラを大型化
せずに、排ガス中の煤によるEGRクーラの目詰まりを
防止できる、排ガス再循環装置付エンジンの触媒内蔵マ
フラを提供することにある。本発明の別の目的は、エン
ジンに更に効率良く排ガスを還流することができる排ガ
ス再循環装置付エンジンの触媒内蔵マフラを提供するこ
とにある。
However, in the above-mentioned conventional exhaust gas recirculation apparatus, since the inside diameter of the small tube in the EGR cooler is small, the small tube may be clogged with soot in the exhaust gas. For this reason, when the inside diameter of the thin tube is increased, there is a problem that the cooling efficiency is reduced. When the entire length of the thin tube is increased to prevent this, there is a problem that the EGR cooler becomes large. An object of the present invention is to provide a muffler with a built-in catalyst for an engine with an exhaust gas recirculation device, which can prevent clogging of the EGR cooler due to soot in exhaust gas without increasing the size of the EGR cooler. It is another object of the present invention to provide a muffler with a built-in catalyst for an engine with an exhaust gas recirculation device that can recirculate exhaust gas to the engine more efficiently.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】請求項1に係る発明は、
図1及び図3に示すように、排ガスをEGRパイプ12
及びEGRクーラ13を介して吸気通路14に還流する
排ガス再循環装置付エンジンの改良である。その特徴あ
る構成は、排気管18の途中に設けられた筒状のマフラ
本体19と、マフラ本体19内部に設けられ排ガスを浄
化しかつ少なくともマフラ本体19内部に浄化排ガスが
流入する出口室27を形成する触媒23と、マフラ本体
19周壁に出口室27に臨んで形成されEGRパイプ1
2の排ガス導入部12aが接続されたEGRガス取込み
口19aとを備えたところにある。
The invention according to claim 1 is
As shown in FIG. 1 and FIG.
And an engine with an exhaust gas recirculation device that recirculates to the intake passage 14 via the EGR cooler 13. The characteristic configuration is that a cylindrical muffler main body 19 provided in the middle of the exhaust pipe 18 and an outlet chamber 27 provided inside the muffler main body 19 to purify the exhaust gas and at least the purified exhaust gas flows into the muffler main body 19 are provided. The catalyst 23 to be formed and the EGR pipe 1 formed on the peripheral wall of the muffler main body 19 and facing the outlet chamber 27
And an EGR gas intake 19a to which the second exhaust gas introduction section 12a is connected.

【0008】この請求項1に記載された触媒内蔵マフラ
では、エンジン11の中速中負荷走行時には、触媒23
を通過した清浄排ガスが排ガス導入部12aからEGR
パイプ12に流入し、吸気通路14を通ってエンジン1
1に供給される。このとき触媒23の排ガス通過面積は
大きいため、触媒23を通過して出口室27に流入した
浄化排ガスは殆ど圧力降下しない。また触媒23にて排
ガス中の煤が捕集されるため、EGRパイプ12に流入
する排ガスには殆ど煤が含まれず、EGRクーラ13は
目詰まりを生じない。
In the muffler with a built-in catalyst according to the first aspect, when the engine 11 is running at medium speed and medium load, the catalyst 23
The clean exhaust gas that has passed through the
The engine 1 flows into the pipe 12 and passes through the intake passage 14.
1 is supplied. At this time, since the exhaust gas passage area of the catalyst 23 is large, the purified exhaust gas that has passed through the catalyst 23 and flowed into the outlet chamber 27 hardly drops in pressure. Further, since the soot in the exhaust gas is collected by the catalyst 23, the exhaust gas flowing into the EGR pipe 12 hardly contains soot, and the EGR cooler 13 does not clog.

【0009】請求項2に係る発明は、請求項1に係る発
明であって、更に図1に示すように、EGRパイプ12
の排ガス導入部12aがEGRガス取込み口19aから
出口室27に挿入され、かつ排ガス導入部12aの端部
が所定の曲率半径で触媒23に向って湾曲して形成され
たことを特徴とする。この請求項2に記載された触媒内
蔵マフラでは、排ガス導入部12aの端部が所定の曲率
半径で触媒23に向って湾曲して形成されているので、
触媒23を通過した浄化排ガスの一部がスムーズにEG
Rパイプ12に流入する。この結果、排ガスをエンジン
11に更に効率良く還流することができる。
The invention according to claim 2 is the invention according to claim 1, and further includes an EGR pipe 12 as shown in FIG.
The exhaust gas introduction part 12a is inserted into the outlet chamber 27 from the EGR gas intake 19a, and the end of the exhaust gas introduction part 12a is formed to be curved toward the catalyst 23 with a predetermined radius of curvature. In the muffler with a built-in catalyst according to the second aspect, the end of the exhaust gas introduction portion 12a is formed to be curved toward the catalyst 23 with a predetermined radius of curvature.
Part of the purified exhaust gas that has passed through the catalyst 23 is smoothly
It flows into the R pipe 12. As a result, the exhaust gas can be returned to the engine 11 more efficiently.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】次に本発明の第1の実施の形態を
図面に基づいて説明する。図1及び図3に示すように、
排ガス再循環装置11は排ガスをEGRパイプ12及び
EGRクーラ13を介して吸気管14に還流するように
構成され、ディーゼルエンジン16の排気音を消すマフ
ラ17は排気管18の途中に設けられる。マフラ17は
両端が一対の第1及び第2鏡板21,22により封止さ
れた筒状のマフラ本体19を有し、このマフラ本体19
の内部には触媒23が収容される(図1)。触媒23と
してはセラミック担体、メタル担体のモノリス触媒が例
示される。触媒23は一対のブラケット24,25によ
り保持され、これらのブラケット24,25の外周面は
マフラ本体19の内周面に固着される。本実施の形態に
おける触媒23はハニカム状に形成された多孔質のアル
ミナ担体(図示せず)にPt又はPdを分散して担持さ
せることにより形成された酸化触媒である。この触媒2
3によりマフラ本体19内部は入口室26と出口室27
とに区画される。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIGS. 1 and 3,
The exhaust gas recirculation device 11 is configured to recirculate exhaust gas to an intake pipe 14 via an EGR pipe 12 and an EGR cooler 13, and a muffler 17 for suppressing exhaust noise of a diesel engine 16 is provided in the exhaust pipe 18. The muffler 17 has a cylindrical muffler main body 19 whose both ends are sealed by a pair of first and second end plates 21 and 22.
The catalyst 23 is accommodated in the inside (FIG. 1). Examples of the catalyst 23 include a monolith catalyst having a ceramic carrier and a metal carrier. The catalyst 23 is held by a pair of brackets 24, 25, and the outer peripheral surfaces of these brackets 24, 25 are fixed to the inner peripheral surface of the muffler main body 19. The catalyst 23 in the present embodiment is an oxidation catalyst formed by dispersing and supporting Pt or Pd on a porous alumina carrier (not shown) formed in a honeycomb shape. This catalyst 2
3, the interior of the muffler main body 19 has an inlet chamber 26 and an outlet chamber 27.
It is divided into and.

【0011】第1鏡板21には排気管18の上流側パイ
プ18aが挿通され、第2鏡板22には排気管18の下
流側パイプ18bが挿通される。入口室26は入口側仕
切板28により第1及び第2室26a,26bに仕切ら
れ、出口室27は出口側仕切板29により第3及び第4
室27a,27bに仕切られる。上流側パイプ18aの
先端は入口側仕切板28に接続され、下流側パイプ18
bの基端は出口側仕切板29に接続される。また上流側
パイプ18aの第1室26aに挿入された部分には複数
の第1通気孔18cが形成され、入口側仕切板28には
第1及び第2室26a,26bを連通する第2通気孔2
8aが形成される。出口側仕切板29には第3及び第4
室27a,27bを連通する第3通気孔29aが形成さ
れ、下流側パイプ18bの第4室27bに挿入された部
分には複数の第4通気孔18dが形成される。またマフ
ラ本体19周壁には出口室27の第3室27aに臨んで
EGRガス取込み口19aが形成される。
An upstream pipe 18a of the exhaust pipe 18 is inserted through the first end plate 21, and a downstream pipe 18b of the exhaust pipe 18 is inserted through the second end plate 22. The entrance chamber 26 is partitioned into first and second chambers 26a and 26b by an entrance-side partition plate 28, and the exit chamber 27 is divided into third and fourth chambers by an exit-side partition plate 29.
It is partitioned into chambers 27a and 27b. The distal end of the upstream pipe 18a is connected to the inlet-side partition plate 28, and the downstream pipe 18a
The base end of b is connected to the outlet-side partition plate 29. Further, a plurality of first ventilation holes 18c are formed in a portion of the upstream pipe 18a inserted into the first chamber 26a, and a second communication port communicating the first and second chambers 26a and 26b is formed in the inlet-side partition plate 28. Stoma 2
8a are formed. The exit side partition plate 29 has the third and fourth
A third vent hole 29a communicating the chambers 27a and 27b is formed, and a plurality of fourth vent holes 18d are formed in a portion of the downstream pipe 18b inserted into the fourth chamber 27b. Further, an EGR gas intake 19a is formed in the peripheral wall of the muffler main body 19 so as to face the third chamber 27a of the outlet chamber 27.

【0012】EGRパイプ12の基端である排ガス導入
部12aは上記EGRガス取込み口19aに接続され
(図1)、EGRパイプ12の先端である排ガス排出部
12bは吸気マニホルド16a直前の吸気管14に接続
される(図3)。上記排ガス導入部12aはEGRガス
取込み口19aから第3室27aに挿入され、かつ排ガ
ス導入部12aの端部は所定の曲率半径で触媒23に向
って湾曲して形成される(図1)。また上記排ガス導入
部12aの端部の開口12cは触媒23に対向して形成
される。マフラ本体19の外周面にはEGRガス取込み
口19aを囲むように固定フランジ31が溶着され、排
ガス導入部12aの外周面には取付フランジ32が溶着
される。排ガス導入部12aをEGRガス取込み口19
aから第3室27aに挿入し、ボルト33を取付フラン
ジ32を介して固定フランジ31に螺合することにより
排ガス導入部12aがマフラ本体19に固定される。
An exhaust gas inlet 12a, which is a base end of the EGR pipe 12, is connected to the EGR gas intake 19a (FIG. 1), and an exhaust gas outlet 12b, which is a distal end of the EGR pipe 12, has an intake pipe 14 just before an intake manifold 16a. (FIG. 3). The exhaust gas introduction part 12a is inserted into the third chamber 27a from the EGR gas intake 19a, and an end of the exhaust gas introduction part 12a is formed to have a predetermined radius of curvature toward the catalyst 23 (FIG. 1). An opening 12c at the end of the exhaust gas introduction portion 12a is formed to face the catalyst 23. A fixed flange 31 is welded to the outer peripheral surface of the muffler main body 19 so as to surround the EGR gas intake 19a, and a mounting flange 32 is welded to the outer peripheral surface of the exhaust gas introduction portion 12a. The exhaust gas introduction part 12a is connected to the EGR gas intake 19
a into the third chamber 27a, and the bolt 33 is screwed into the fixing flange 31 via the mounting flange 32, whereby the exhaust gas introduction portion 12a is fixed to the muffler body 19.

【0013】なお、入口側仕切板28、ブラケット2
5、出口側仕切板29及び第2鏡板22の下端とマフラ
本体19との間には水抜き孔28b、25a、29b及
び22aがそれぞれ形成される(図1)。第2鏡板22
に形成された水抜き孔22aを例に挙げると、図2に示
すように水抜き孔22aは第2鏡板22の下端に比較的
小さな曲率半径を有する凹部を設けることにより形成さ
れる。他の水抜き孔28b,25a及び29bも上記水
抜き孔22aと同様にして形成される。
The entrance side partition plate 28, the bracket 2
5. Drain holes 28b, 25a, 29b and 22a are formed between the lower end of the outlet-side partition plate 29 and the second end plate 22 and the muffler body 19, respectively (FIG. 1). Second head plate 22
As an example, the water drain hole 22a is formed by providing a concave portion having a relatively small radius of curvature at the lower end of the second end plate 22, as shown in FIG. The other drain holes 28b, 25a and 29b are formed in the same manner as the drain hole 22a.

【0014】またEGRパイプ12にはこのEGRパイ
プを流れる排ガス流量を調整するEGRバルブ34が設
けられる(図3)。EGRバルブ34はEGRパイプ1
2を開閉する傘型弁体(図示せず)を摺動可能に保持す
る弁体用ケース34aと、傘型弁体を保持するダイヤフ
ラム34bを収容可能なダイヤフラム用ケース34cと
を有する。ダイヤフラム用ケース34c内は図示しない
がダイヤフラム34bにより大気圧室と圧縮エア給排室
とに区画され、圧縮エア給排室はエア管路36を介して
エアタンク37に連通接続される。このエア管路36の
途中には圧縮エア給排室への圧縮エアの流入量を調整す
る流入量調整弁38が設けられる。
The EGR pipe 12 is provided with an EGR valve 34 for adjusting the flow rate of exhaust gas flowing through the EGR pipe (FIG. 3). The EGR valve 34 is an EGR pipe 1
It has a valve case 34a for slidably holding an umbrella-type valve element (not shown) for opening and closing the valve 2, and a diaphragm case 34c for accommodating a diaphragm 34b for holding the umbrella-type valve element. Although not shown, the inside of the diaphragm case 34c is partitioned by a diaphragm 34b into an atmospheric pressure chamber and a compressed air supply / discharge chamber, and the compressed air supply / discharge chamber is connected to an air tank 37 through an air pipe 36. An inflow adjusting valve 38 for adjusting the amount of compressed air flowing into the compressed air supply / discharge chamber is provided in the middle of the air pipe 36.

【0015】EGRクーラ13は水冷式の熱交換器であ
り、両端が閉止された筒状のクーラ本体13aと、この
クーラ本体13aを入口側ガス室13b、冷却水室13
c及び出口側ガス室13dに区画する一対の冷却水仕切
板13e,13eと、冷却水室13cに挿通され一対の
冷却水仕切板13e,13eにより保持されかつ両端が
入口側ガス室13b及び出口側ガス室13dに連通する
多数の細管13fとを有する。入口側ガス室13bは排
気管18側のEGRパイプ12に連通接続され、出口側
ガス室13dは吸気管14側のEGRパイプ12に接続
される。また冷却水室13cにはエンジン冷却水が通過
するように構成される。このクーラ13によりEGRパ
イプ12から細管13fに流入した排ガスがエンジン冷
却水により冷却され、吸気管14に還流される排ガスの
密度を大きくするように構成される。
The EGR cooler 13 is a water-cooled heat exchanger, and has a cylindrical cooler body 13a having both ends closed, and the cooler body 13a is connected to an inlet gas chamber 13b and a cooling water chamber 13a.
c and a pair of cooling water partitioning plates 13e, 13e partitioned into an outlet side gas chamber 13d, and a pair of cooling water partitioning plates 13e, 13e inserted through the cooling water chamber 13c and held at both ends by an inlet side gas chamber 13b and an outlet. And a large number of thin tubes 13f communicating with the side gas chamber 13d. The inlet gas chamber 13b is connected to the EGR pipe 12 on the exhaust pipe 18 side, and the outlet gas chamber 13d is connected to the EGR pipe 12 on the intake pipe 14 side. The cooling water chamber 13c is configured to allow engine cooling water to pass through. The cooler 13 cools the exhaust gas flowing from the EGR pipe 12 into the thin tube 13f by the engine cooling water, thereby increasing the density of the exhaust gas recirculated to the intake pipe 14.

【0016】エンジン11にはこのエンジンのクランク
軸(図示せず)の回転速度を検出する回転センサ39が
設けられ、燃料噴射ポンプ(図示せず)にはコントロー
ルラック(図示せず)の位置によりエンジン11の負荷
を検出する負荷センサ40が設けられる。コントローラ
41の制御入力には回転センサ39及び負荷センサ40
の各検出出力がそれぞれ接続され、コントローラ41の
制御出力は流入量調整弁38に接続される。またコント
ローラ41には図示しないメモリが設けられ、このメモ
リにはエンジン11の回転速度及び負荷の変化に対する
最適な流入量調整弁38の開度の変化がマップとして記
憶される。
The engine 11 is provided with a rotation sensor 39 for detecting a rotation speed of a crankshaft (not shown) of the engine, and a fuel injection pump (not shown) is provided with a control rack (not shown) depending on the position thereof. A load sensor 40 for detecting a load on the engine 11 is provided. The control input of the controller 41 includes a rotation sensor 39 and a load sensor 40.
Are respectively connected, and the control output of the controller 41 is connected to the inflow amount regulating valve 38. Further, the controller 41 is provided with a memory (not shown), and the memory stores an optimal change in the opening degree of the inflow amount adjusting valve 38 with respect to a change in the rotation speed and load of the engine 11 as a map.

【0017】このように構成された触媒内蔵マフラの動
作を説明する。エンジン11の中速中負荷走行時には、
コントローラ41は回転センサ39及び負荷センサ40
の各検出出力とメモリに記憶されたマップとを比較演算
して流入量制御弁38をオンする。この状態では、エン
ジン11から排出された高温かつ高圧の排ガスは先ず上
流側パイプ18a及び第1通気孔18cを通って第1室
26aに入るときに第1室26a内で膨張して減速さ
れ、更にこの排ガスが第2通気孔28aを通って第2室
26bに入るときにも減速され、排ガスの圧力波が減衰
することにより消音される。次にこの排ガスは第2室2
6bから触媒23内に流入し、排ガス中の一酸化炭素及
び炭化水素は無害の二酸化炭素及び水蒸気に清浄化さ
れ、排ガス中の煤は触媒23上で酸化されて浄化され
る。この浄化排ガスは第3室27aに流入し、その一部
は排ガス導入部12aの端部からEGRパイプ12に流
入し、吸気管14及び吸気マニホルド16aを通ってエ
ンジン11に供給される。
The operation of the muffler with a built-in catalyst constructed as described above will be described. When the engine 11 is running at medium speed and medium load,
The controller 41 includes a rotation sensor 39 and a load sensor 40.
Is compared with the map stored in the memory, and the inflow control valve 38 is turned on. In this state, the high-temperature and high-pressure exhaust gas discharged from the engine 11 first expands and decelerates in the first chamber 26a when entering the first chamber 26a through the upstream pipe 18a and the first ventilation hole 18c. Further, when the exhaust gas enters the second chamber 26b through the second ventilation hole 28a, the speed is also reduced, and the pressure wave of the exhaust gas is attenuated to mute. Next, the exhaust gas is supplied to the second chamber 2.
6b flows into the catalyst 23, carbon monoxide and hydrocarbons in the exhaust gas are purified into harmless carbon dioxide and water vapor, and soot in the exhaust gas is oxidized and purified on the catalyst 23. The purified exhaust gas flows into the third chamber 27a, a part of which flows into the EGR pipe 12 from the end of the exhaust gas introduction portion 12a, and is supplied to the engine 11 through the intake pipe 14 and the intake manifold 16a.

【0018】このとき第1及び第2室26a,26bで
は排ガスの流速が小さくなるので、その圧力は高くな
り、また触媒23の総孔面積は大きいため、触媒23を
通過して第3室27aに流入した浄化排ガスは殆ど圧力
降下しない。またEGRパイプ12に流入する排ガスに
は殆ど煤が含まれないため、EGRクーラ13の細管1
3fが目詰まりを生じることはない。更に排ガス導入部
12aの端部が所定の曲率半径で触媒23に向って湾曲
して形成され、かつ排ガス導入部12aの端部の開口1
2cが触媒23に対向して形成されているので、浄化排
ガスの一部がスムーズにEGRパイプ12に流入する。
At this time, since the flow rate of the exhaust gas in the first and second chambers 26a and 26b is small, the pressure is high, and since the total pore area of the catalyst 23 is large, it passes through the catalyst 23 and passes through the third chamber 27a. The purified exhaust gas flowing into the tank hardly drops in pressure. Further, since the exhaust gas flowing into the EGR pipe 12 contains almost no soot, the thin tube 1 of the EGR cooler 13
3f does not cause clogging. Further, the end of the exhaust gas introduction portion 12a is formed to be curved toward the catalyst 23 with a predetermined radius of curvature, and the opening 1 at the end of the exhaust gas introduction portion 12a is formed.
Since 2c is formed facing the catalyst 23, a part of the purified exhaust gas flows into the EGR pipe 12 smoothly.

【0019】この結果、第3室27aと吸気管14との
間に比較的大きな圧力差が生じ、その圧力差によりエン
ジン11に十分な量の排ガスを供給できるので、エンジ
ン11の燃焼室内での燃焼ガスの温度が低くなって窒素
と酸素との反応が抑制され、NOxの排出を低減でき
る。なお、第3室27aに流入した浄化排ガスの残部は
第3通気孔29aを通って第3室27bに入り、更に第
4通気孔18dを通って下流側パイプ18bに流入する
ので、その浄化排ガスの流速が増大しかつその圧力が降
下し、排ガスの圧力波が更に減衰することにより排気音
が更に低減される。また上記排ガスの熱は大きな面積を
有するマフラ本体19を伝わって大気に放散される。
As a result, a relatively large pressure difference is generated between the third chamber 27a and the intake pipe 14, and a sufficient amount of exhaust gas can be supplied to the engine 11 by the pressure difference. The temperature of the combustion gas is lowered, the reaction between nitrogen and oxygen is suppressed, and the emission of NOx can be reduced. The remaining portion of the purified exhaust gas that has flowed into the third chamber 27a enters the third chamber 27b through the third vent hole 29a, and further flows into the downstream pipe 18b through the fourth vent hole 18d. The exhaust noise is further reduced by increasing the flow velocity and decreasing the pressure thereof, and further reducing the pressure wave of the exhaust gas. The heat of the exhaust gas is transmitted to the atmosphere through the muffler body 19 having a large area.

【0020】一方、エンジン11の連続全負荷走行(登
坂)時や高速定常走行時等には、コントローラ41は回
転センサ39及び負荷センサ40の各検出出力及びメモ
リのマップを比較演算して流入量調整弁38をオフす
る。これにより比較的多量の空気を必要とするエンジン
11への排ガスの流入を停止できる。この結果、高速高
負荷走行時のエンジン11のEGRによる空気不足が解
消されるので、エンジン11からの黒煙の排出を低減で
きる。
On the other hand, when the engine 11 is running continuously under a full load (uphill) or at a high speed steady running, the controller 41 compares the detection outputs of the rotation sensor 39 and the load sensor 40 and a map of the memory to calculate the inflow amount. The control valve 38 is turned off. As a result, it is possible to stop the flow of exhaust gas into the engine 11 that requires a relatively large amount of air. As a result, the shortage of air due to the EGR of the engine 11 during high-speed, high-load running is eliminated, so that the emission of black smoke from the engine 11 can be reduced.

【0021】なお、エンジン16の排ガス中に硫黄分が
含まれていると、触媒23における反応でサルフェート
が生成され、このサルフェートが結露水と化合すると、
硫酸が発生する場合がある。しかし、上記結露水は水抜
き孔28b、25a、29b及び22aを通ってマフラ
本体19外に排出されるので、硫酸が生成されることは
なく、従ってマフラ17が錆びることはない。
If sulfur is contained in the exhaust gas of the engine 16, sulfate is generated by the reaction in the catalyst 23, and when this sulfate is combined with dew water,
Sulfuric acid may be generated. However, since the dew water is discharged out of the muffler main body 19 through the drain holes 28b, 25a, 29b and 22a, no sulfuric acid is generated, so that the muffler 17 does not rust.

【0022】図4は本発明の第2の実施の形態を示す。
図4において図1と同一符号は同一部品を示す。この実
施の形態では、入口室及び第1鏡板はなく排気管68の
上流側パイプ68aの先端が触媒23を保持する一方の
ブラケット24に直接接続される。即ち、触媒23はそ
の一端面が上流側パイプ68aの先端に対向するように
収容され、触媒23の他端面には出口側仕切板29によ
り第3及び第4室27a,27bに区画された出口室2
7が形成される。また上流側パイプ68aの先端部には
第1通気孔を形成せずに、触媒23に向って緩やかに拡
大する拡大部68eが設けられる。図4中の符号25
a、29b及び22aは結露水をマフラ本体19から排
出するための水抜き孔である。これらの水抜き孔25
a、29b及び22aは第1の実施の形態と同様にして
形成される。上記以外は第1の実施の形態と同一に構成
される。このように構成された触媒付マフラでは、 排
気管68の上流側パイプ68a内を通る排ガスが拡大部
68eによりスムーズに触媒23に案内されるので、排
ガスの流れの複雑さに起因する背圧の上昇を抑制でき、
触媒23に対して排ガスを均等に通過させることができ
る。上記以外は第1の実施の形態と略同様であるので、
繰返しの説明を省略する。
FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention.
4, the same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same parts. In this embodiment, the front end of the upstream pipe 68a of the exhaust pipe 68 is directly connected to one bracket 24 holding the catalyst 23 without the inlet chamber and the first end plate. That is, the catalyst 23 is accommodated such that one end face thereof is opposed to the tip of the upstream pipe 68a, and the other end face of the catalyst 23 is divided into the third and fourth chambers 27a and 27b by the outlet partition plate 29. Room 2
7 is formed. In addition, an enlarged portion 68e that gradually expands toward the catalyst 23 without forming the first ventilation hole is provided at the distal end portion of the upstream pipe 68a. Reference numeral 25 in FIG.
Reference numerals a, 29b, and 22a denote drain holes for discharging dew water from the muffler main body 19. These drain holes 25
a, 29b and 22a are formed in the same manner as in the first embodiment. Except for the above, the configuration is the same as that of the first embodiment. In the muffler with a catalyst configured as described above, the exhaust gas passing through the upstream pipe 68a of the exhaust pipe 68 is smoothly guided to the catalyst 23 by the enlarged portion 68e. Can suppress the rise,
Exhaust gas can be evenly passed through the catalyst 23. Other than the above is substantially the same as the first embodiment,
The description of the repetition is omitted.

【0023】図5及び図6は本発明の第3の実施の形態
を示す。図5及び図6において図1及び図2と同一符号
は同一部品を示す。この実施の形態では、入口側仕切板
はなく、入口室96に挿入された上流側パイプ88aの
先端に、上流側パイプ88aから触媒23に向って緩や
かに拡大するコーン体88eが設けられる(図5)。こ
のコーン体88eの一端は上流側パイプ88aの先端に
接続され、他端はマフラ本体19の入口室98の内周面
に接着される。このコーン体88eにより入口室96が
コーン体88e内部とコーン体88e外部の共鳴吸音室
96aとに区画される。また上流側パイプ88aの入口
室96に挿入された部分には複数の第1通気孔88cが
形成され、これらの第1通気孔88cにより上流側パイ
プ88aの内部と共鳴吸音室96aとが連通される。図
5中の符号88f、25a、29b及び91は結露水を
マフラ本体19から排出するための水抜き孔である。水
抜き孔88f、25a及び29bは第1の実施の形態と
同様にして形成される。また水抜き孔91はマフラ本体
19の下端に第2鏡板22近傍の第4室27bに臨んで
形成され、この水抜き孔91には下方に突出する短管9
2が挿着される。上記以外は第1の実施の形態と同一に
構成される。
FIGS. 5 and 6 show a third embodiment of the present invention. 5 and 6, the same reference numerals as those in FIGS. 1 and 2 indicate the same parts. In this embodiment, there is no inlet-side partition plate, and a cone body 88e that gradually expands from the upstream pipe 88a toward the catalyst 23 is provided at the tip of the upstream pipe 88a inserted into the inlet chamber 96 (FIG. 5). One end of the cone body 88e is connected to the distal end of the upstream pipe 88a, and the other end is bonded to the inner peripheral surface of the entrance chamber 98 of the muffler body 19. This cone body 88e divides the entrance chamber 96 into an inside of the cone body 88e and a resonance sound absorbing chamber 96a outside the cone body 88e. A plurality of first ventilation holes 88c are formed in a portion of the upstream pipe 88a inserted into the inlet chamber 96, and the interior of the upstream pipe 88a and the resonance sound absorbing chamber 96a communicate with each other through these first ventilation holes 88c. You. Reference numerals 88f, 25a, 29b, and 91 in FIG. 5 denote drain holes for discharging the dew condensation water from the muffler main body 19. The drain holes 88f, 25a and 29b are formed in the same manner as in the first embodiment. The drain hole 91 is formed at the lower end of the muffler main body 19 so as to face the fourth chamber 27b near the second end plate 22, and the drain hole 91 has a short pipe 9 projecting downward.
2 is inserted. Except for the above, the configuration is the same as that of the first embodiment.

【0024】このように構成された触媒内蔵マフラで
は、エンジンから排出された高温かつ高圧の排ガスが上
流側パイプ88aを通って入口室96に入るときに、そ
の排ガスの一部が第1通気孔88cから共鳴吸音室96
aに入って膨張するので、排気音を低減できる。排気音
が低減された排ガスは図5の実線矢印で示すように、コ
ーン体88eにより案内されて触媒23にスムーズに流
入する。上記以外の動作は第1の実施の形態と略同様で
あるので、繰返しの説明を省略する。
In the muffler with a built-in catalyst constructed as described above, when high-temperature and high-pressure exhaust gas discharged from the engine enters the inlet chamber 96 through the upstream pipe 88a, a part of the exhaust gas is supplied to the first vent hole. From 88c to the resonance sound absorbing chamber 96
Since the gas enters the air outlet and expands, exhaust noise can be reduced. The exhaust gas whose exhaust noise is reduced is guided by the cone body 88e and smoothly flows into the catalyst 23 as shown by the solid arrow in FIG. Operations other than those described above are substantially the same as those in the first embodiment, and thus, repeated description will be omitted.

【0025】なお、上記第1〜第3の実施の形態では、
触媒としてモノリス触媒を用いたが、粒状のペレット触
媒を用いてもよい。また、上記第1〜第3の実施の形態
では、水冷式のEGRクーラを用いたが、空冷式のEG
Rクーラを用いてもよい。また、上記第1〜第3の実施
の形態では、EGRパイプの排ガス排出部を吸気マニホ
ルド直前の吸気管に接続したが、吸気マニホルドに接続
してもよい。更に、上記第1〜第3の実施の形態では、
ダイヤフラムが圧縮エアの給排により変形して弁体を駆
動するように構成されたEGRバルブを挙げたが、ダイ
ヤフラムが負圧(バキュームポンプ)により変形して傘
型弁体を駆動するように構成されたEGRバルブや、ダ
イヤフラムに替えてエアシリンダを用いてバタフライバ
ルブのような弁体を駆動するように構成されたEGRバ
ルブでもよい。
In the first to third embodiments,
Although a monolith catalyst was used as the catalyst, a granular pellet catalyst may be used. In the first to third embodiments, the water-cooled EGR cooler is used.
An R cooler may be used. Further, in the first to third embodiments, the exhaust gas discharge portion of the EGR pipe is connected to the intake pipe immediately before the intake manifold, but may be connected to the intake manifold. Further, in the first to third embodiments,
Although the EGR valve has been described in which the diaphragm is deformed by the supply and discharge of compressed air to drive the valve body, the diaphragm is deformed by negative pressure (vacuum pump) to drive the umbrella type valve body. An EGR valve configured to drive a valve element such as a butterfly valve by using an air cylinder instead of the diaphragm may be used.

【0026】[0026]

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、排
気管の途中にマフラ本体を設け、排ガスを浄化しかつ少
なくともマフラ本体内部に上記浄化排ガスが流入する出
口室を形成する触媒をマフラ本体内部に設け、マフラ本
体周壁に出口室に臨んでEGRガス取込み口を形成し、
更に上記EGRガス取込み口にEGRパイプの排ガス導
入部を接続したので、触媒を通過した清浄排ガスが排ガ
ス導入部からEGRパイプに流入し、吸気通路を通って
エンジンに供給される。このとき触媒の排ガス通過面積
は大きいため、触媒を通過して出口室に流入した浄化排
ガスは殆ど圧力降下せず、また触媒にて排ガス中の煤が
捕集されるため、EGRパイプに流入する排ガスには殆
ど煤が含まれず、EGRクーラは目詰まりを生じない。
この結果、出口室と吸気通路との間に比較的大きな圧力
差が生じ、その圧力差によりエンジンに十分な量の排ガ
スを供給できるので、エンジンの燃焼室内での燃焼ガス
の温度が低くなって窒素と酸素との反応が抑制され、N
Oxの排出を低減できる。またEGRパイプの排ガス導
入部をEGRガス取込み口から出口室に挿入し、かつ排
ガス導入部の端部を所定の曲率半径で触媒に向って湾曲
して形成すれば、触媒を通過した浄化排ガスの一部がス
ムーズにEGRパイプに流入する。この結果、排ガスを
エンジンに更に効率良く還流することができる。
As described above, according to the present invention, the muffler body is provided in the middle of the exhaust pipe to purify the exhaust gas, and at least the catalyst for forming the outlet chamber into which the purified exhaust gas flows into the muffler body. Provided inside the muffler main body, forming an EGR gas intake port on the muffler main body peripheral wall facing the outlet chamber,
Further, since the exhaust gas introduction portion of the EGR pipe is connected to the EGR gas intake, the clean exhaust gas that has passed through the catalyst flows into the EGR pipe from the exhaust gas introduction portion and is supplied to the engine through the intake passage. At this time, since the exhaust gas passage area of the catalyst is large, the purified exhaust gas that has passed through the catalyst and flowed into the outlet chamber hardly drops in pressure, and soot in the exhaust gas is collected by the catalyst and flows into the EGR pipe. The exhaust gas contains little soot and the EGR cooler does not clog.
As a result, a relatively large pressure difference is generated between the outlet chamber and the intake passage, and the pressure difference can supply a sufficient amount of exhaust gas to the engine, so that the temperature of the combustion gas in the combustion chamber of the engine decreases. The reaction between nitrogen and oxygen is suppressed, and N
Ox emissions can be reduced. Further, if the exhaust gas introduction portion of the EGR pipe is inserted from the EGR gas intake into the outlet chamber, and the end of the exhaust gas introduction portion is formed to have a predetermined radius of curvature toward the catalyst, the purified exhaust gas that has passed through the catalyst can be removed. A part flows into the EGR pipe smoothly. As a result, the exhaust gas can be returned to the engine more efficiently.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明第1実施形態の触媒内蔵マフラを示す図
3のA部拡大縦断面図。
FIG. 1 is an enlarged vertical sectional view of a part A in FIG. 3 showing a muffler with a built-in catalyst according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1のB矢視図。FIG. 2 is a view taken in the direction of arrow B in FIG. 1;

【図3】そのマフラ及び排気再循環装置を含むエンジン
の構成図。
FIG. 3 is a configuration diagram of an engine including the muffler and the exhaust gas recirculation device.

【図4】本発明の第2実施形態を示す図1に対応する縦
断面図。
FIG. 4 is a longitudinal sectional view corresponding to FIG. 1 and showing a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第3実施形態を示す図1に対応する縦
断面図。
FIG. 5 is a longitudinal sectional view corresponding to FIG. 1, showing a third embodiment of the present invention.

【図6】図5のC部拡大断面図。FIG. 6 is an enlarged sectional view of a portion C in FIG. 5;

【図7】従来例を示す図3に対応する構成図。FIG. 7 is a configuration diagram corresponding to FIG. 3 showing a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 排ガス再循環装置 12 EGRパイプ 12a 排ガス導入部 13 EGRクーラ 14 吸気管(吸気通路) 16 エンジン 17,67,87 マフラ 18,68,88 排気管 19 マフラ本体 19a EGRガス取込み口 23 触媒 27 出口室 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Exhaust gas recirculation apparatus 12 EGR pipe 12a Exhaust gas introduction part 13 EGR cooler 14 Intake pipe (intake passage) 16 Engine 17, 67, 87 Muffler 18, 68, 88 Exhaust pipe 19 Muffler main body 19a EGR gas intake 23 Catalyst 27 Exit chamber

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 排ガスをEGRパイプ(12)及びEGRク
ーラ(13)を介して吸気通路(14)に還流する排ガス再循環
装置付エンジンにおいて、 排気管(18,68,88)の途中に設けられたマフラ本体(19)
と、 前記マフラ本体(19)内部に設けられ前記排ガスを浄化し
かつ少なくとも前記マフラ本体(19)内部に前記浄化排ガ
スが流入する出口室(27)を形成する触媒(23)と、 前記マフラ本体(19)周壁に前記出口室(27)に臨んで形成
され前記EGRパイプ(12)の排ガス導入部(12a)が接続
されたEGRガス取込み口(19a)とを備えたことを特徴
とする触媒内蔵マフラ。
In an engine with an exhaust gas recirculation device for recirculating exhaust gas to an intake passage (14) through an EGR pipe (12) and an EGR cooler (13), the engine is provided in the middle of an exhaust pipe (18, 68, 88). Muffler body (19)
A catalyst (23) provided inside the muffler body (19) to purify the exhaust gas and form an outlet chamber (27) into which at least the purified exhaust gas flows into the muffler body (19); (19) A catalyst characterized by comprising an EGR gas intake port (19a) formed on the peripheral wall facing the outlet chamber (27) and connected to an exhaust gas introduction section (12a) of the EGR pipe (12). Built-in muffler.
【請求項2】 EGRパイプ(12)の排ガス導入部(12a)
がEGRガス取込み口(19a)から出口室(27)に挿入さ
れ、かつ前記排ガス導入部(12a)の端部が所定の曲率半
径で触媒(23)に向って湾曲して形成された請求項1記載
の触媒内蔵マフラ。
2. An exhaust gas introduction section (12a) of an EGR pipe (12).
Is inserted from the EGR gas inlet (19a) into the outlet chamber (27), and the end of the exhaust gas introduction part (12a) is formed to be curved toward the catalyst (23) with a predetermined radius of curvature. 2. The muffler with a built-in catalyst according to 1.
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