JP3613681B2 - Control device for an internal combustion engine - Google Patents

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    • Y02T10/14Technologies for the improvement of mechanical efficiency of a conventional ICE
    • Y02T10/144Non naturally aspirated engines, e.g. turbocharging, supercharging

Description

【0001】 [0001]
【発明の属する技術分野】 BACKGROUND OF THE INVENTION
この発明は、ディーゼルエンジンなどの内燃機関の制御装置に関し、特に排気を浄化する触媒を排気系統に備えている内燃機関の制御装置に関するものである。 This invention relates to a control apparatus for an internal combustion engine such as a diesel engine, to a control apparatus for an internal combustion engine in particular with the catalytic exhaust system for purifying exhaust.
【0002】 [0002]
【従来の技術】 BACKGROUND OF THE INVENTION
ディーゼルエンジンなどの内燃機関は、燃料を燃焼させて動力を出力するので、不可避的に排気が生じるが、地球環境の保全などの観点から、内燃機関から生じる排気を可及的に清浄化することが求められている。 An internal combustion engine such as a diesel engine, since fuel is burned to output power, but inevitably exhaust occurs, from the viewpoint of protecting the environment, to clean as much as possible the exhaust resulting from the internal combustion engine there is a demand. 内燃機関の排気に含まれる汚染物質の一例が、窒素酸化物(NOx )であり、その排出量を低減することが求められている。 An example of pollutants contained in the exhaust of an internal combustion engine, a nitrogen oxides (NOx), it is required to reduce its emissions.
【0003】 [0003]
NOx は、燃料の燃焼条件が、比較的高温でかつ酸化雰囲気の場合に生じやすく、したがって内燃機関で燃焼される混合気の空気と燃料との割合すなわち空燃比が理論空燃比(14.5)より大きくかつ理論空燃比に近い値(16〜17)の場合に生じやすい。 NOx is burning conditions of the fuel is relatively high temperatures and tends to occur in the case of an oxidizing atmosphere, thus the ratio of air and fuel mixture burned in the internal combustion engine That is, the air-fuel ratio is the stoichiometric air-fuel ratio (14.5) larger and tends to occur when the near stoichiometric air-fuel ratio value (16 to 17). そのため、NOx の排出量を低減するためには、空燃比をこの値より小さくまたは大きくすればよいが、空燃比を低下させると、燃料の供給量が増大するので、燃費が悪化してしまう。 Therefore, in order to reduce the NOx emissions, the air-fuel ratio may be decreased or greater than this value, lowering the air-fuel ratio, since the supply amount of the fuel is increased, fuel consumption is deteriorated. また、大きくすれば、その程度により燃焼不安定になり燃費が悪化してしまう。 Further, if large, fuel economy becomes unstable combustion deteriorated by the degree. このように、燃費特性とNOx 排出特性とは相反する関係にあり、一方の特性を向上させると、他方の特性が悪化する。 Thus, are inversely related to the fuel consumption characteristics and NOx emission characteristics and improving one property, other characteristics are deteriorated.
【0004】 [0004]
そこで従来、内燃機関の出力側に無段変速機を連結することにより、内燃機関の回転数をある程度任意に制御できることに着目し、燃費特性とNOx 排出特性とを両立させることが試みられている。 Therefore, conventionally, by connecting the continuously variable transmission on the output side of the internal combustion engine, the rotational speed of the internal combustion engine Noting that to some extent arbitrarily controlled, it has been attempted to achieve both fuel economy characteristics and NOx emission characteristics . その一例が特開平4−255541号公報に記載されている。 One example is described in Japanese Patent Laid-Open No. 4-255541. この公報に記載された装置は、空燃比を理論空燃比あるいはそれよりリッチにした運転状態と、空燃比を理論空燃比より大きくしたリーン運転状態とのそれぞれについて燃費特性とNOx 排出特性とを求めておき、走行状態や要求駆動量などに基づく出力を得る運転状態について、燃費特性およびNOx 排出特性を評価し、これら両方の特性が両立する運転状態を選択するように構成されている。 This publication apparatus described obtains the operating state of the air-fuel ratio to the stoichiometric air-fuel ratio or richer than that, for each of the lean operation state of greater than the stoichiometric air-fuel ratio of the air-fuel ratio and fuel consumption characteristics and NOx emission characteristics and advance, the operating condition to obtain an output based on such travel state and the required driving amount, and evaluating the fuel consumption characteristics and NOx emission characteristics, characteristics of both are configured to select the operating conditions for both.
【0005】 [0005]
【発明が解決しようとする課題】 [Problems that the Invention is to Solve
上記の公報に記載された制御装置によれば、実際の出力に応じた等出力線上で、リーン運転と理論空燃比運転(ストイキ運転)とのいずれが、燃料消費率とNOx 排出率とを、より良く両立させるかを評価し、評価の良い運転状態を選択することができる。 According to the control apparatus described in the above publication, an equal output line in accordance with the actual output, it is both lean operation and the stoichiometric air-fuel ratio operation and (stoichiometric operation) of the fuel consumption rate and NOx emission rate, evaluate whether to better balance, it is possible to choose a good operating condition of evaluation. しかしながら、最近では、NOx などの環境の汚染物質の排出規制がますます厳しくなる傾向にあり、上述した公報に記載されているように、運転状態あるいは燃焼状態を変更することよっては、最新の排出規制をクリアーすることが困難になりつつある。 However, recently, there is a tendency that emission regulations of environmental pollutants, such as NOx are increasingly stringent, as described in the above publication, it is by altering the operating state or the combustion state, the latest discharge It is becoming difficult to clear the regulation. このような厳しいNOx の排出規制に適合するために、燃費特性およびNOx 排出特性を両立させるように車両の運転状態を制御するとともに、触媒を使用して、内燃機関の排気を浄化することが試みられている。 To meet emissions regulations such severe NOx, and controls the driving state of the vehicle so as to achieve both fuel economy characteristics and NOx emission characteristics, using a catalyst, an attempt to purify the exhaust gas of the internal combustion engine It is.
【0006】 [0006]
その触媒として、NOx 吸蔵還元型触媒が知られている。 As a catalyst, it is known NOx occlusion reduction type catalyst. この触媒は、例えば内燃機関が、空燃比の大きいリーン状態で運転されて生じた排ガス中のNOx を硝酸態窒素として吸収し、その吸収量が予め定めた量まで増大した状態で、触媒での反応雰囲気を還元雰囲気とすることにより、吸蔵している硝酸態窒素を還元して窒素ガスとして放出させる。 The catalyst, for example an internal combustion engine to absorb NOx in exhaust gas produced is operating at large lean state of the air-fuel ratio as a nitrate, in a state of increased to an amount that the absorption amount is determined in advance, of the catalyst by the reaction atmosphere and reducing atmosphere, by reducing nitrate nitrogen to which they are occluded thereby released as nitrogen gas. またその場合、発生期の酸素(活性酸素)が生じるので、触媒に付着した煤を酸化させることができる。 The case, since nascent oxygen (active oxygen) occurs, it is possible to oxidize the soot deposited on the catalyst.
【0007】 [0007]
この種の触媒を使用する場合、NOx の吸蔵量がある程度、増大した時点で、雰囲気を一時的に還元雰囲気とする必要がある。 When using such catalysts, occlusion amount of NOx to some extent, at the time of the increase, it is necessary to temporarily reducing atmosphere atmosphere. その還元雰囲気とする制御として、燃料やアンモニアなどの還元剤を排気中に供給する方法や内燃機関に対する燃料の供給量を増大させて空燃比を低下させる方法などが知られているが、未反応のアンモニアが車両から排出されることは好ましくないので、通常は還元剤として燃料が使用される。 As a control to the reducing atmosphere, although a reducing agent such as fuel or ammonia by increasing the supply amount of fuel to a method and an internal combustion engine supplied into the exhaust gas has been known a method of reducing the air-fuel ratio, unreacted since undesirable that ammonia is discharged from the vehicle, typically fuel is used as the reducing agent. したがって上述したNOx 吸蔵還元型触媒を使用した場合には、吸蔵したNOx を還元して放出するために燃料を消費することになる。 Therefore when using the NOx occlusion reduction type catalyst described above would consume fuel in order to release by reducing the occluded NOx.
【0008】 [0008]
このように、NOx 吸蔵還元型触媒を使用した場合、内燃機関で燃焼させる燃料と、NOx の浄化のための燃料とを消費することになるが、従来では、前者の燃料消費量のみを考慮した制御しかおこなわれていないので、燃費の向上を図る点で更に改良する余地があった。 Thus, when using the NOx occlusion reduction type catalyst, and a fuel for combustion in an internal combustion engine, but would consume the fuel for the purification of NOx, in the prior art, considering only the fuel consumption of the former since the control only done that is not, there is room for further improvement in terms of improving the fuel economy. また、上記の公報に記載された装置は、等出力線上でのリーン運転とストイキ運転とのいずれかを選択する根拠を与えるものの、NOx などの排気中の汚染物質を除去するために消費される燃料の量をも考慮して最適運転状態を決定するものとはなっていないので、上述したNOx 吸蔵還元型触媒を使用した場合には、必ずしも燃費が最適にはならない可能性があった。 Further, the apparatus described in JP, although providing a basis for selecting one of the lean operation and the stoichiometric operation of an equal output line, is consumed to remove contaminants in the exhaust gas such as NOx since not been from that to determine the optimal operating conditions in consideration of the amount of fuel, when using the NOx occlusion reduction type catalyst described above, necessarily fuel consumption there is a possibility that not optimal.
【0009】 [0009]
この発明は、上記の技術的課題に着目してなされたものであり、排気の浄化のための還元剤の使用をも含んで燃費を向上させることのできる制御装置を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above-described technical problems, and an object thereof is to provide a control apparatus capable of improving the fuel economy also includes the use of a reducing agent for purifying the exhaust it is intended.
【0010】 [0010]
【課題を解決するための手段およびその作用】 Means and operation for solving the problem]
この発明は、上記の目的を達成するために、排気の浄化のために還元剤を供給する時点における内燃機関で燃焼される混合気の空気過剰率を低下させるように構成したことを特徴とするものである。 The present invention, in order to achieve the above object, is characterized by being configured to reduce the excess air ratio of the mixture burned in the internal combustion engine at the time to supply the reducing agent for purifying the exhaust it is intended. より具体的には、請求項1の発明は、内燃機関の出力側に無段変速機が連結されているとともに、空燃比を変更でき、かつ排気中の所定の汚染物質を浄化する触媒が排気系統に設けられた内燃機関の制御装置において、前記触媒を、前記空燃比が理論空燃比より大きい値のとき前記汚染物質を吸蔵し、還元剤の存在の下に前記汚染物質を還元する触媒によって構成し、前記触媒が前記汚染物質を吸蔵する運転状態のとき、前記内燃機関が最適燃費線上の運転点で運転されるよう、前記無段変速機の変速比と前記内燃機関の燃料噴射量とを制御する第1の制御手段と、前記還元剤を供給する時点に前記内燃機関で燃焼される混合気の空気過剰率を低下させる際、その時点の前記内燃機関の出力に一致する等出力線上でかつ前記触媒が前記汚染物 More specifically, a first aspect of the invention, together with a continuously variable transmission is connected to the output side of the internal combustion engine, you can change the air-fuel ratio, and catalyst for purifying exhaust predetermined pollutants in the exhaust the controller of an internal combustion engine provided in the system, the catalytic, the air-fuel ratio occludes said contaminant when the stoichiometric air-fuel ratio greater than, reducing the pollutant in the presence of changing Motozai tactile form configured by medium, when the operating condition in which the catalyst is occluding the contaminants, so that the internal combustion engine is operated at an operating point of optimal fuel consumption line, said of the internal combustion engine and the gear ratio of the continuously variable transmission when a first control means for controlling the fuel injection quantity, Ru reduces the excess air ratio of the mixture burned in the internal combustion engine to the time for supplying the pre-Symbol reducing agent, the output of the internal combustion engine at that time the contaminants at equal output line and the catalyst matches を吸蔵する運転状態の空気過剰率よりも小さい空気過剰率である運転点になるよう、前記無段変速機の変速比と前記内燃機関の燃料噴射量とを制御する第2の制御手段とを、備えていることを特徴とする制御装置である。 The so that the operating point is small excess air ratio than the excess air ratio of the operating state of occluding and a second control means for controlling the fuel injection quantity of the internal combustion engine and the gear ratio of the continuously variable transmission a control apparatus characterized by being e Bei.
【0011】 [0011]
また、請求項2の発明は、請求項1における前記第2の制御手段が、前記空気過剰率を低下させる際、前記内燃機関の回転数が低下するよう、前記無段変速機の変速比を制御するとともに、前記内燃機関の燃料噴射量を増量する手段を含むことを特徴とする制御装置である The invention of claim 2 is the previous SL second control means in claim 1, in reducing the excess air ratio, so that the rotational speed of the internal combustion engine is decreased, the gear ratio of the continuously variable transmission It controls the a control device which comprises a means for increasing the fuel injection quantity of the internal combustion engine. さらに、請求項3の発明は、請求項1における前記第1の制御手段が、前記内燃機関の目標出力から最適燃費線上となる目標回転数を求め、前記内燃機関の回転数が目標回転数となるよう前記無段変速機の変速比を制御し、前記目標出力と前記目標回転数から、前記内燃機関のトルクが前記目標トルクとなるよう前記燃料噴射量を求める手段を含むことを特徴とする制御装置である。 Further, the invention of claim 3, wherein the first control means in claim 1, obtains a target rotational speed serving as optimum fuel consumption line from the target output of the internal combustion engine, the rotational speed of the internal combustion engine and the target rotational speed so as to control the speed ratio of the continuously variable transmission, and the target output from the target rotational speed, the torque of the internal combustion engine is characterized in that it comprises a means for determining the fuel injection amount so as to be the target torque a control device.
【0012】 [0012]
したがってこの発明においては、内燃機関が混合気を燃焼させることにより生じた排気が、その排気系統に設けられた触媒に供給され、所定の汚染物質が浄化される Thus in the present invention, exhaust gas generated by the internal combustion engine burning a fuel-air mixture is supplied to the catalyst provided in the exhaust system, the predetermined contaminant is purified. 具体的には、その汚染物質が触媒に一旦吸蔵され、その後、還元雰囲気で還元されて放出される。 Specifically, the contaminants are once stored in the catalyst, then, it is released is reduced in a reducing atmosphere. その還元雰囲気は、還元剤を供給することにより生じるが、還元剤が供給される時点での空気過剰率が低下させられる。 The reduction atmosphere is caused by supplying the reducing agent, the excess air ratio at the time the reducing agent is supplied is lowered. その空気過剰率の低下は、内燃機関に対する燃料供給量の増大を含むが、内燃機関の出力が変化しないように還元剤が供給される。 Lowering the excess air ratio may include an increase in the fuel supply amount to the internal combustion engine, the output of the internal combustion engine is a reducing agent so as not to be changed is supplied. その結果、還元剤が供給された時点での雰囲気は、酸化の程度の低い雰囲気になっているので、排気の浄化のために供給された還元剤が、前記汚染物質を還元する以前に酸化されてしまう事態を防止もしくは抑制することができ、その結果、還元剤の消費を含めて、全体としての燃費を向上させることができる。 As a result, the atmosphere at the time the reducing agent is supplied, since become a lower atmosphere of degree of oxidation, the supplied reducing agent for purifying the exhaust gas, it is oxidized before reducing the pollutant the by resulting situation can be prevented or suppressed, as a result, including the consumption of reducing agents, it is possible to improve fuel economy as a whole.
【0013】 [0013]
【発明の実施の形態】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
つぎにこの発明を具体例に基づいて説明する。 It will be described on the basis of the present invention to a specific example. この発明で対象とする内燃機関は、ディーゼルエンジンやガソリンエンジンなどの燃料を燃焼させて動力を出力する動力装置であり、一例として車両に搭載されて主に走行のための動力源として使用される内燃機関である。 Internal combustion engine to which the present invention is, by burning a fuel such as a diesel engine or a gasoline engine is a power unit that outputs power, is used as a power source mainly for traveling mounted on a vehicle as an example it is an internal combustion engine. 図4に直噴式のディーゼルエンジン(以下、単にエンジンと記す)1を車両の動力源として使用した例を模式的に示している。 Figure 4 to the direct-injection diesel engines have (hereinafter referred to simply as engine) 1 is an example using as a power source of the vehicle shown schematically. このエンジン1は、気筒(シリンダ)の内部に燃料を直接噴射する形式の内燃機関であって、高圧での燃料の噴射を可能にするために、コモンレール式の電子制御燃料噴射システム2が備えられている。 The engine 1 is an internal combustion engine of the type that injects fuel directly into the interior of the cylinder (cylinder), to allow injection of fuel at high pressure, provided with electronic fuel injection system 2 of a common rail type ing. この電子制御燃料噴射システム2は公知の構造のものを使用することができる。 The electronically controlled fuel injection system 2 may be a known construction.
【0014】 [0014]
また、図4に示すエンジン1は、排気タービン式の過給機すなわちターボチャージャ3が備えられている。 The engine 1 shown in FIG. 4, the turbocharger i.e. turbocharger 3 of the exhaust turbine type is provided. そのコンプレッサー4の吸入口にエアークリーナ5を介装した吸気パイプ6が接続されており、またそのコンプレッサー4の吐出口には吸気温度を下げるためのインタークーラ7を介してインテークマニホールド8が接続されている。 Its has a suction pipe 6 which is interposed an air cleaner 5 to the suction port of the compressor 4 is connected, also the intake manifold 8 is connected through the intercooler 7 for reducing the intake temperature to a discharge port of the compressor 4 ing.
【0015】 [0015]
また、各シリンダに連通されているエキゾーストマニホールド9が、前記ターボチャージャ3におけるタービン10の流入口に接続されている。 Further, an exhaust manifold 9 which communicates with the respective cylinders are connected to the inlet of the turbine 10 in the turbocharger 3. さらにそのタービン10における流出口には、排気浄化触媒を備えた触媒コンバータ11が接続されている。 More outlet in the turbine 10, the catalytic converter 11 is connected with an exhaust purification catalyst. この触媒コンバータ11の上流側に、空燃比センサー12と触媒コンバータ11に流入する排気の圧力を検出する圧力センサー13とが配置されている。 Upstream of the catalytic converter 11, a pressure sensor 13 for detecting the pressure of exhaust gas flowing into the air-fuel ratio sensor 12 and the catalytic converter 11 is disposed. さらに、触媒温度を検出するための温度センサー14が設けられている。 Further, a temperature sensor 14 for detecting the catalyst temperature are provided.
【0016】 [0016]
なおここで、排気浄化触媒について説明すると、図4に示す例では、NOx 吸蔵還元型触媒が使用されている。 Note Here, a description will be given of an exhaust gas purifying catalyst, in the example shown in FIG. 4, NOx storage reduction catalyst is used. これは、酸化雰囲気において排気中の汚染物質の一つであるNOx を硝酸態窒素の形で吸蔵し、還元雰囲気において、その吸蔵している硝酸態窒素を還元して窒素ガスとして放出する機能を備えている。 This causes the NOx which is one of the pollutants in the exhaust in an oxidizing atmosphere to occlude in the form of nitrate, in a reducing atmosphere, the function of releasing nitrate nitrogen are the occluded as reduced to nitrogen gas It is provided. また、NOx の吸蔵時および還元時に活性酸素を生じるので、その活性酸素および排気中の酸素によって、表面に付着している煤(PM)を酸化して除去する機能を備えている。 Moreover, since they produce active oxygen during the time of storage of NOx and reduced by the active oxygen and oxygen in the exhaust, and a function of removing by oxidation of soot (PM) attached to the surface. したがってこの排気浄化触媒の雰囲気を、酸化雰囲気と還元雰囲気とに所定時間ごとに変化させる必要があり、このような雰囲気の変更を、空燃比を空気過剰なリーン空燃比(理論空燃比より大きい空燃比)と燃料の量を相対的に増大させたリッチ空燃比(理論空燃比より小さい空燃比)とに切り換えることにより実行するようになっている。 Thus the atmosphere of the exhaust gas purifying catalyst, it is necessary to vary the predetermined time and reducing atmosphere and an oxidizing atmosphere, such a change of atmosphere, greater air than the air excess lean air-fuel ratio (theoretical air-fuel ratio It is adapted to run by switching to a fuel ratio) and a rich air-fuel ratio relatively increases the amount of fuel (smaller air-fuel ratio than the stoichiometric air-fuel ratio). なお、排気浄化触媒から窒素物を放出させるために空燃比をリッチにする制御は一時的で良く、このような空燃比の一時的なリッチ化を「リッチスパイク」と称している。 Incidentally, well air-fuel ratio in order to release the nitrogen product from the exhaust purification catalyst control for the rich temporary, is called "rich spike" temporary enrichment of such air-fuel ratio.
【0017】 [0017]
さらに、図4に示すエンジン1は、排気中のNOx を低減するために、排ガス再循環装置が設けられている。 Furthermore, the engine 1 shown in FIG. 4, in order to reduce the NOx in the exhaust gas, an exhaust gas recirculation device is provided. すなわち再循環させる排気を冷却するEGRクーラー15および再循環の実行・停止の制御と再循環率(EGR率)を一定に維持する制御とをおこなうEGRバルブ16とを介して、前記エキゾーストマニホールド9とインテークマニホールド8とが接続されている。 That through an EGR valve 16 for the control for maintaining execution and stop of the control and recirculation rate EGR cooler 15 and recirculated for cooling the exhaust gas recirculating (EGR rate) constant, and the exhaust manifold 9 and the intake manifold 8 is connected.
【0018】 [0018]
このエンジン1の出力側に無段変速機(CVT)17が連結されている。 Continuously variable transmission (CVT) 17 is connected to the output side of the engine 1. この無段変速機17は、要は、変速比を連続的に変化させることのできる変速機であって、ベルト式無段変速機やトラクション式(トロイダル型)無段変速機が採用されている。 The continuously variable transmission 17 is short, a transmission capable of continuously changing the speed ratio, the belt type continuously variable transmission or a traction type (toroidal-type) continuously variable transmission is employed .
【0019】 [0019]
上記のエンジン1における燃料噴射量やその噴射タイミング、排ガス再循環の実行・停止、スロットルバルブ(図示せず)の開度などを電気的に制御するためのエンジン用電子制御装置(E−ECU)18と、無段変速機17を制御する変速機用電子制御装置(T−ECU)19とが設けられている。 The above fuel injection amount and the injection timing of the engine 1, execution and stop of the exhaust gas recirculation, a throttle valve engine electronic control unit for electrically controlling the opening degree of the (not shown) (E-ECU) 18, the transmission electronic control unit (T-ECU) 19 for controlling the continuously variable transmission 17 is provided. これらの電子制御装置18,19は、マイクロコンピュータを主体として構成されており、アクセル開度などで表される出力要求量や車速、エンジン水温、無段変速機17の油温、前記各センサー12,13,14の検出信号などに基づいて、スロットル開度や燃料噴射量(すなわちエンジン負荷)、あるいは無段変速機17での変速比(すなわちエンジン回転数)などを制御するように構成されている。 These electronic control unit 19 is a microcomputer as a main output demand and the vehicle speed represented by an accelerator opening degree, the engine coolant temperature, oil temperature of the continuously variable transmission 17, the respective sensors 12 , and the like based on 13 and 14 detection signals of the amount of throttle opening and the fuel injection (i.e., engine load) or the speed ratio at the continuously variable transmission 17 (i.e. engine speed) is configured to control the like there.
【0020】 [0020]
上記のエンジン1では、各シリンダの内部に燃料を噴射して燃焼させ、それに伴って生じる機械的エネルギを駆動力として出力する。 In the above engine 1, the internal injection and by burning fuel in each cylinder, and outputs the mechanical energy produced with it as the driving force. そのために消費される燃料の量は、出力要求量を満たす範囲で可及的に少ない量に制御される。 The amount of fuel consumed for this, is controlled as much as possible small quantities in a range satisfying the requested output amount. また、シリンダでの燃料の燃焼に伴って生じるNOx などの汚染物質が触媒コンバータ11における触媒で吸蔵され、その吸蔵量が飽和する以前に排気中の燃料の量を増大させて還元雰囲気とし、触媒に吸蔵している硝酸態窒素を還元して窒素ガスとして放出させる。 Further, pollutants such as NOx, which occurs with the combustion of the fuel in the cylinder is occluded in the catalyst in the catalytic converter 11, and a reducing atmosphere by increasing the amount of fuel in the exhaust before the storage amount is saturated, the catalyst by reducing nitrate nitrogen to which they are occluded thereby released as nitrogen gas. すなわち、排気の浄化のために燃料の供給量を増大させて燃料を消費する。 That is, by increasing the supply amount of the fuel consumed fuel for purification of the exhaust. このように、エンジン1の駆動のために燃料を消費するとともに、排気を浄化するため、言い換えれば、大気汚染物質の車両からの排出量を低下させるために燃料を消費する。 Thus, with consumption of fuel for driving the engine 1, for purifying exhaust, in other words, it consumes fuel in order to reduce the emissions from the vehicle air pollutants. この場合の燃料が、触媒を還元雰囲気にする還元剤に相当する。 Fuel in this case corresponds to the reducing agent to the catalyst to a reducing atmosphere.
【0021】 [0021]
上記のエンジン1は、要求駆動量に応じて燃費が最小となるように制御される。 Engine 1 above, the fuel consumption in accordance with the required driving amount is controlled to be minimized. その制御の一例を簡単に説明すると、要求駆動量を表すアクセル開度と車速とに基づいて目標駆動力が求められ、その目標駆動力と車速とに基づいて目標出力が求められる。 When explaining an example of the control easily, the target driving force is determined based on the accelerator opening and the vehicle speed representing the required driving amount, the target output is calculated on the basis of its target driving force and the vehicle speed. この目標出力に基づいて、一方では、目標エンジン回転数が求められる。 Based on the target output, on the one hand, the target engine speed is determined. これは、例えば、各出力に対して燃費が最小となるエンジン回転数を予め求めたマップを用意しておき、目標出力とそのマップとから目標エンジン回転数を求めることによりおこなえばよい。 This, for example, by preparing a previously determined map engine speed fuel consumption for each output is minimized, may be performed by obtaining the target engine speed from the target output and the map. そして、その目標エンジン回転数を達成するように、上記の無段変速機17の変速比が制御される。 Then, to achieve its target engine speed, the transmission ratio of the continuously variable transmission 17 is controlled.
【0022】 [0022]
他方、上記の目標出力とエンジン回転数とに基づいて目標エンジントルクが求められる。 On the other hand, the target engine torque is calculated based on the target output and the engine speed above. そして、その目標エンジントルクを出力するようにエンジン負荷(具体的にはスロットル開度もしくは燃料噴射量)が制御される。 Then, the target engine to output the engine torque load (specifically, the throttle opening or the fuel injection amount) is controlled.
【0023】 [0023]
上記のようにして設定されるエンジン回転数およびエンジン負荷で決まる運転点は、燃費が最小となる最適燃費線上での運転点となり、その空燃比(エンジン1で燃焼される混合気の燃料量と空気量との比率)は、理論空燃比より大きい値となる。 Operating point determined by the engine speed and engine load are set as described above becomes a operating point of the optimum fuel efficiency line that fuel consumption is minimized, and the amount of fuel mixture to be burned in the air-fuel ratio (the engine 1 the ratio of the air amount), becomes the stoichiometric air-fuel ratio greater than. すなわち空気が過剰な混合気となる。 That air is excessive air-fuel mixture. したがって通常の走行時には、エンジン1をこの最適燃費線上の運転点で運転するので、通常の走行時の空燃比は理論空燃比より希薄な(リーンな)空燃比となる。 Thus during normal running, since the engine 1 is operated at the operating point of the optimal fuel consumption line, air-fuel ratio at the time of normal running becomes lean (lean) air-fuel ratio than the stoichiometric air-fuel ratio.
【0024】 [0024]
エンジン1における燃料の燃焼に伴ってNOx が発生し、そのNOx は排気系統に設けられている前述した吸蔵還元型触媒によって吸蔵される。 NOx is generated due to combustion of the fuel in the engine 1, the NOx is occluded by the storage reduction catalyst described above is provided in an exhaust system. エンジン1の運転が継続することにより、その触媒によるNOx の吸蔵量が増大するので、所定時間ごとに還元剤を供給して還元雰囲気とすることにより、すなわちリッチスパイクを実行することにより、触媒に吸蔵されている硝酸態窒素を還元して窒素ガスとし、外気に放出する。 By operation of the engine 1 is continued, the storage amount of NOx by the catalyst increases, by a reducing atmosphere by supplying the reducing agent at predetermined time intervals, i.e. by performing the rich spike, the catalyst nitrate nitrogen, which is storage-reduction to a nitrogen gas, is discharged to the outside air. このリッチスパイクは、例えば、燃料噴射時間を積算し、その積算値が予め設定した基準値に達した場合に実行される。 The rich spike is, for example, by integrating the fuel injection time, the integrated value is performed when it reaches the preset reference value. その場合、この発明に係る制御装置は、還元剤供給時における混合気の空気過剰率(空燃比)を、通常の走行時とは異ならせるように制御する。 In that case, the control device according to the present invention, the excess air ratio of the mixture gas at the time of reducing agent supply (air-fuel ratio), the normal running control is made different. その制御例を以下に説明する。 Explaining the control example below.
【0025】 [0025]
図1はその制御例を示すフローチャートであって、所定の短時間Δtごとに実行される。 Figure 1 is a flowchart showing the control example is performed for every predetermined short period Delta] t. 先ず、還元剤供給処理中か否かが判断される(ステップS1)。 First, whether or not the reducing agent supply process is determined (step S1). これは、前述した触媒によるNOx の吸蔵量が所定値に達し、その窒素分を還元して放出させるために還元剤を供給する制御が開始されているか否かの判断であり、前述した燃料噴射時間の積算値やその積算値が基準値に達することにより出力された所定の信号などに基づいて判断することができる。 This storage amount of NOx by the catalyst described above reaches a predetermined value, a determination of whether the control for supplying the reducing agent is initiated to release by reducing the nitrogen content, the fuel injection described above can be determined based such as on the output a predetermined signal by the integrated value and the integrated value of the time reaches the reference value.
【0026】 [0026]
このステップS1で否定的に判断された場合、すなわち還元剤の供給処理中ではない場合、通常のエンジン目標回転数が設定され(ステップS2)、また通常のエンジン負荷が設定される(ステップS3)。 If a negative determination is made in step S1, that is, when not in process of supplying the reducing agent, are set normal engine target speed (step S2), and also normal engine load is set (step S3) . このステップS2およびステップS3の制御は、上述した最適燃費線上での運転点でのエンジン1の運転をおこなうための制御であり、要求駆動量を表すアクセル開度や、その時点の車速、マップ、エンジン回転数などに基づいて電子制御装置18,19で演算されて実行される。 Control of the steps S2 and S3 is a control for performing the operation of the engine 1 at the operating point of the optimum fuel efficiency line as described above, and the accelerator opening representing the required driving amount, the vehicle speed at that time, maps, is performed is calculated by the electronic control unit 18, 19 based on such as the engine rotational speed.
【0027】 [0027]
これに対してステップS1で肯定的に判断された場合、すなわち還元剤の供給処理中であることが判断された場合には、還元剤投入時の目標エンジン回転数が設定される(ステップS4)。 Whereas if an affirmative determination is made in step S1, i.e. if it is judged is in process of supplying the reducing agent, the target engine rotational speed at the time the reducing agent dispenser is set (step S4) . また同時に、還元剤投入時の目標エンジン負荷が設定される(ステップS5)。 At the same time, a target engine load during reductant introduced is set (step S5). このステップS4およびステップS5の制御は、還元剤供給処理の判断が成立した時点のエンジン出力を変化させないで、混合気の空気過剰率を低下させる制御であり、具体的には、その時点のエンジン出力に一致する等出力線に、通常の運転時の空気過剰率に一致する等空気過剰率線よりも小さい等空気過剰率線(理論空燃比以上の空燃比に相当する空気過剰率線)が交差する点として求まる運転点となるように目標エンジン回転数および目標エンジン負荷が設定される。 Control of the steps S4 and S5 are without changing the engine output at the time the determination of the reducing agent supply process is established, a control for reducing the excess air ratio of the mixture gas, specifically, the engine of that time the equal output line that matches the output, normal operation of the air excess ratio to equal the excess air ratio lines smaller as air excess ratio line than matching (excess air ratio line corresponding to the air-fuel ratio of more than the stoichiometric air-fuel ratio) is target engine speed and the target engine load is set so that the operating point determined as the point of intersection.
【0028】 [0028]
これを図に示せば、図2のとおりである。 If Shimese in figure, is shown in Figure 2. 図2において、還元剤の供給処理の判断が成立するまでの通常の運転時には、最適燃費線上の運転点(A点)で運転されている。 In Figure 2, during normal operation to determine the process of supplying the reducing agent is established, and is driven at a driving point of optimal fuel consumption line (A point). その状態で還元剤の供給処理の判断が成立すると、A点の属する等出力線上で空気過剰率の小さい運転点(B点)が運転点として設定され、そのB点に対応するエンジン回転数となり、かつエンジントルクとなるように制御される。 If the condition at decision process of supplying the reducing agent is established, a small operating point of the air excess ratio (B point) is set as the operating point at equal output line which belongs the point A becomes the engine speed corresponding to the point B and is controlled so that the engine torque. その場合のエンジン回転数の制御は、具体的には、前述した無段変速機17の変速比を制御することにより実行される。 As engine speed control in this case, specifically, it is executed by controlling the gear ratio of the continuously variable transmission 17 described above. また、エンジントルクは、スロットル開度もしくは燃料噴射量を制御することにより制御される。 The engine torque is controlled by controlling the throttle opening or the fuel injection quantity.
【0029】 [0029]
このような制御は、最適燃費線上の通常の各運転状態に対して実行され、したがって還元剤投入時の作動線(運転点を結んだ線)は、図2に示すように、最適燃費線より高負荷側にほぼ平行に画いた線となる。 Such control is performed for the normal each operating condition of the optimal fuel consumption line, hence reducing agent - on the operating line (connecting the operating point line), as shown in FIG. 2, from the optimum fuel consumption line the line that Egai substantially parallel to the high load side. なお、上記のB点あるいは還元剤投入時の作動線は、実験などに基づいて予め設定されている運転点もしくは作動線である。 The above point B or operating line when the reducing agent is turned on, the experiment is an operating point or operating line has been set in advance based on such.
【0030】 [0030]
上記のステップS4およびステップS5の制御が実行された状態、すなわち混合気の空気過剰率を低下させて空燃比を理論空燃比に近づけた状態で、還元剤の供給が実行される。 State control of steps S4 and step S5 is executed, i.e. to lower the excess air ratio of the mixture gas in a state of close the air-fuel ratio to the stoichiometric air-fuel ratio, the supply of the reducing agent is performed. その還元剤の供給の一例が、前述したリッチスパイクであり、空燃比が理論空燃比より小さい値になる程度に燃料の供給量(噴射量)が一時的に増大させられる。 An example of the supply of the reducing agent is a rich spike as described above, the supply amount of the fuel to the extent that the air-fuel ratio becomes the stoichiometric air-fuel ratio smaller than the value (injection amount) is caused to temporarily increase. その結果、エンジン1のシリンダから排出される排気中に未燃焼の燃料が残存し、これが前述した触媒に運ばれ、触媒が還元雰囲気におかれる。 As a result, the residual unburned fuel in the exhaust gas discharged from the engine 1 cylinder, which is transported to the catalyst described above, the catalyst is placed in a reducing atmosphere. そのため、触媒に吸蔵されている硝酸態窒素が還元されて窒素ガスとなって放出されるとともに、触媒での吸蔵量が低減する。 Therefore, along with nitrate nitrogen which is stored in the catalyst is released as being reduced nitrogen gas, storage capacity of the catalyst is reduced.
【0031】 [0031]
このリッチスパイクによる還元の過程で、エンジン1での空気過剰率が低下されているので、還元剤として供給された燃料が触媒に到る以前に燃焼してしまう量が少なくなる。 In the course of reduction with the rich spike, since the excess air ratio of the engine 1 is reduced, the supplied fuel is reduced an amount that would burn before reaching the catalyst as the reducing agent. すなわち、還元剤として供給された燃料がエンジン負荷の増大として機能することが防止もしくは抑制されるので、エンジン負荷の増大やそれに伴う燃料の消費が防止もしくは抑制されて燃費の悪化が回避もしくは抑制される。 That is, since the fuel supplied as a reducing agent to function as an increase in the engine load is prevented or suppressed, deterioration of fuel efficiency is increased and prevent or suppress the consumption of fuel associated therewith engine load is avoided or suppressed that. また、エンジン負荷が増大する訳ではないので、エンジントルクもしくは駆動トルクが増大してショックや振動などの挙動変化を防止もしくは抑制することができる。 Furthermore, since not the engine load is increased, it is possible to prevent or suppress behavioral changes, such as shock and vibration the engine torque or the drive torque is increased.
【0032】 [0032]
また、空気過剰率を低下させることにより、燃焼によって生じた熱を吸収する空気量が少なくなり、また燃料量の相対的な増大によって発熱量が増大するので、触媒温度が高くなる。 Moreover, by reducing the excess air ratio, the amount of air is reduced to absorb the heat generated by the combustion, and because the amount of heat generation is increased by the relative increase in the amount of fuel, the catalyst temperature becomes higher. それに伴って触媒の活性が促進されるので、その場合には、排気の浄化率が向上し、排ガスの排出規制を、よりクリアーし易くなる。 Since the activity of the catalyst with the it is promoted, in such a case, to improve the purification rate of the exhaust gas, the emission control of the exhaust gas becomes easier to clear.
【0033】 [0033]
上述した制御例では、ステップS2およびステップS3の機能的手段が、この発明の第1の制御手段であり、ステップS4およびステップS5の機能的手段、すなわち変速比を小さくしてエンジン回転数を低下させるとともにエンジン回転数の低下に伴ってエンジン負荷を増大させる手段が、この発明の第2の制御手段となっている。 In the control example described above, the functional means of Step S2 and Step S3 is a first control means of the present invention, functional means of Step S4 and Step S5, i.e. by reducing the transmission ratio engine speed means for increasing the engine load with a decrease in the engine speed with decreasing has become a second control hand stage of the present invention. この発明では、これに替えて、他の手段で空気過剰率を低下させることとしてもよい。 In the present invention, instead of this, it is also possible to lower the excess air ratio by other means. その例を図3に示してある。 It is as shown in the FIG.
【0034】 [0034]
この図3に示す例は、通常の運転時に過給をおこなっている場合の例であり、この図3に示すフローチャートは所定の短時間Δtごとに実行される。 The example shown in FIG. 3 is an example of doing the supercharging during normal operation, the flow chart shown in FIG. 3 is executed at predetermined short time Delta] t. この図3に示す制御例では、先ず、還元剤の供給処理中か否かが判断される(ステップS11)。 In the control example shown in FIG. 3, first, whether or not the process of supplying the reducing agent is determined (step S11). これは、上述した図1におけるステップS1と同様の制御である。 This is the same control as step S1 in FIG. 1 described above. このステップS11で否定的に判断された場合、すなわち通常の運転状態の場合には、通常の目標過給圧が設定される(ステップS12)。 If a negative determination is made in step S11, i.e., if the normal operation state is set normal target supercharging pressure (step S12). 一例として前述した最適燃費線上の運転点に相当する空燃比となるように過給圧が設定される。 Boost pressure is set to be an air-fuel ratio corresponding to the operating point of optimal fuel consumption line described above as an example.
【0035】 [0035]
これに対して還元剤の供給処理中であることによりステップS11で肯定的に判断された場合には、過給圧として還元剤投入時の過給圧が設定される(ステップS13)。 In a case where an affirmative determination is made in step S11 by contrast is being supplied processing of the reducing agent, the boost pressure of the reduction agent charged is set as the boost pressure (step S13). これは、例えば図2に示すB点での空燃比を達成する過給圧であり、ステップS11の判断がおこなわれた時点の過給圧に対して低圧の過給圧である。 This is a boost pressure to achieve the air-fuel ratio at the point B shown in FIG. 2, for example, a boost pressure of the low pressure with respect to the supercharging pressure at the time the determination is made in step S11. また、その圧力値は、予め定めておくことができる。 Also, the pressure value can be determined in advance. なお、過給圧は、可変ノズルターボを採用している場合にはそのノズル角度により制御し、またウエストゲートバルブの開閉もしくは開度によって制御すればよい。 Incidentally, boost pressure, when employing a variable-geometry turbocharger is controlled by the nozzle angle, or may be controlled by opening and closing or opening of the waste gate valve.
【0036】 [0036]
このように、過給圧を下げて空気過剰率を小さくすれば、上述した図1に示す制御例と同様に、還元剤として供給した燃料が排ガス中の空気と燃焼して消費されてしまうことを防止もしくは抑制でき、その結果、燃料の無駄な消費を防止もしくは抑制して燃費を向上させることができる。 Thus, by reducing the excess air ratio to lower the boost pressure, as in the control example shown in FIG. 1 described above, the fuel supplied as a reducing agent is consumed by burning with air in the exhaust gas the prevented or suppressed, as a result, it is possible to improve the fuel efficiency by preventing or suppressing the wasteful consumption of fuel. また、触媒温度が低い場合には、その温度を高くして排気浄化性能を向上させることができる。 Further, when the catalyst temperature is low, it is possible to improve the exhaust purification performance by increasing the temperature.
【0037】 [0037]
なお、上記の各具体例では、エンジン回転数を低下させ、かつエンジン負荷を増大させることにより空気過剰率を低下させ、あるいは過給圧を低下させることにより空気過剰率を低下させるように構成したが、この発明では、これらの手段以外に、例えばエンジンの吸気バルブや排気バルブの開閉タイミングを調整してシリンダの内部に吸入する空気量を少なくすることにより、空気過剰率を低下させるように構成することもできる。 In each embodiment described above, to reduce the engine speed, and reduces the excess air ratio by increasing the engine load, or by reducing the boost pressure was configured so as to lower the excess air ratio but, in the present invention, structure in addition to these means, by reducing the amount of air sucked into the cylinder for example by adjusting the opening and closing timing of the intake valves and exhaust valves of the engine, so as to lower the excess air ratio it is also possible to. また、排気浄化触媒を還元雰囲気とするための還元剤は、混合気の生成のためにシリンダの内部に供給する燃料であってもよく、あるいは排気バルブが開いた状態でシリンダの内部に噴射して排気に混入させる燃料であってもよく、あるいは排気系統のいずれかに直接供給する適宜の還元剤であっもよい。 The reducing agent for the exhaust gas purifying catalyst and a reducing atmosphere may be a fuel supplied to the cylinder for the production of the mixture, or injected into the cylinder in a state where the exhaust valve is opened may be a fuel mixed in the exhaust Te, or may be a suitable reducing agent supplied directly to one of the exhaust system. さらに、この発明で対象とするエンジンは、排気で駆動するターボチャージャーに限らず、エンジンもしくはモータで駆動するスーパーチャージャーを備えたエンジンであってもよい。 Furthermore, the engine to which the present invention is not limited to a turbocharger driven by exhaust, or may be an engine equipped with a supercharger driven by an engine or motor. そして、この発明における触媒は上述した吸蔵還元型触媒以外の触媒であっもよく、またその浄化対象物質は、NOx に限定されない。 The catalyst in the present invention may be a catalyst other than storage reduction catalyst as described above, also it is purified material thereof is not limited to NOx.
【0038】 [0038]
【発明の効果】 【Effect of the invention】
以上説明したように、この発明によれば、排気浄化触媒を還元雰囲気とするための還元剤が供給される時点での空気過剰率を、それ以前の通常の運転状態に対して低下させ、特に、内燃機関の出力が変化しないように還元剤を供給するので、排気の浄化のために供給された還元剤が、前記汚染物質を還元する以前に酸化されてしまう事態を防止もしくは抑制することができ、その結果、還元剤の消費を含めて、全体としての燃費を向上させることができる。 As described above, according to the present invention, the excess air ratio at the time when the reducing agent to the exhaust purification catalyst and a reducing atmosphere is supplied, is lowered relative to the previous normal operating conditions, especially , since supplying the reducing agent so that the output of the internal combustion engine does not change, the supplied reducing agent for purifying the exhaust gas, to prevent or suppress a situation in which is oxidized prior to reducing the pollutant can be, as a result, including the consumption of reducing agents, it is possible to improve fuel economy as a whole. また、空気過剰率の低下によって触媒の温度上昇を促進することができるので、触媒温度が低い場合には、その活性化を促進して排気の浄化効率を向上させることができる。 Further, it is possible to promote the temperature rise of the catalyst by reduction of the excess air ratio, when the catalyst temperature is low, it is possible to improve the efficiency of purifying the exhaust promotes its activation.
【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
【図1】この発明の制御装置による制御例を示すフローチャートである。 1 is a flowchart showing a control example by the control apparatus of the present invention.
【図2】空気過剰率を低下させた場合の運転点の変化を示す線図である。 2 is a graph showing the change in the operating point when lowering the excess air ratio.
【図3】この発明の制御装置による他の制御例を示すフローチャートである。 3 is a flowchart illustrating another control example by the control apparatus of the present invention.
【図4】この発明で対象とする内燃機関を搭載した車両の動力系統の一例を模式的に示す図である。 4 is a diagram schematically showing an example of a power system of a vehicle equipped with an internal combustion engine to which the present invention.
【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS
1…内燃機関、 11…触媒コンバータ、 17…無段変速機、 18…エンジン用電子制御装置、 19…変速機用電子制御装置。 1 ... engine, 11 ... catalytic converter, 17 ... continuously variable transmission, 18 ... electronic control device for an engine, electronic control unit for 19 ... transmission.

Claims (3)

  1. 内燃機関の出力側に無段変速機が連結されているとともに、空燃比を変更でき、かつ排気中の所定の汚染物質を浄化する触媒が排気系統に設けられた内燃機関の制御装置において、 With the continuously variable transmission on the output side of the internal combustion engine are connected, can change the air-fuel ratio, and catalyst for purifying certain pollutants in the exhaust gas in the control apparatus for an internal combustion engine provided in the exhaust system,
    前記触媒を、前記空燃比が理論空燃比より大きい値のとき前記汚染物質を吸蔵し、還元剤の存在の下に前記汚染物質を還元する触媒によって構成し、前記触媒が前記汚染物質を吸蔵する運転状態のとき、前記内燃機関が最適燃費線上の運転点で運転されるよう、前記無段変速機の変速比と前記内燃機関の燃料噴射量とを制御する第1の制御手段と、前記還元剤を供給する時点に前記内燃機関で燃焼される混合気の空気過剰率を低下させる際、その時点の前記内燃機関の出力に一致する等出力線上でかつ前記触媒が前記汚染物質を吸蔵する運転状態の空気過剰率よりも小さい空気過剰率である運転点になるよう、前記無段変速機の変速比と前記内燃機関の燃料噴射量とを制御する第2の制御手段とを、備えていることを特徴とする内燃機関の制 Said catalysts, the air-fuel ratio occludes said contaminant when the stoichiometric air-fuel ratio greater than, instead of forms configured by catalysts for reducing the pollutants in the presence of Motozai, the catalyst is the contamination when operating conditions of occluding substances, the so the internal combustion engine is operated at an operating point of optimal fuel consumption line, first control means for controlling the fuel injection quantity of the internal combustion engine and the gear ratio of the continuously variable transmission If, before SL when the reducing agent Ru reduces the excess air ratio of the mixture burned in the internal combustion engine at the time supplies, an equal output line and the catalyst matches the output of the internal combustion engine at that time is the so that the pollutants in operating point is small excess air ratio than the excess air ratio of the operating state of inserting, a second control means for controlling the fuel injection quantity of the internal combustion engine and the gear ratio of the continuously variable transmission control of the internal combustion engine, characterized in that door, and are e Bei 装置。 Apparatus.
  2. 記第2の制御手段が、前記空気過剰率を低下させる際、前記内燃機関の回転数が低下するよう、前記無段変速機の変速比を制御するとともに、前記内燃機関の燃料噴射量を増量する手段を含むことを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の制御装置。 Before Stories second control means, in reducing the excess air ratio, so that the rotational speed of the internal combustion engine is decreased, and controls the speed ratio of the continuously variable transmission, a fuel injection amount of the internal combustion engine the control apparatus according to claim 1, characterized in that it comprises a means for increasing.
  3. 前記第1の制御手段が、前記内燃機関の目標出力から最適燃費線上となる目標回転数を求め、前記内燃機関の回転数が目標回転数となるよう前記無段変速機の変速比を制御し、前記目標出力と前記目標回転数から、前記内燃機関のトルクが前記目標トルクとなるよう前記燃料噴射量を求める手段を含むことを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の制御装置。 It said first control means, the calculated target rotation speed as the optimum fuel consumption line from the target output of the internal combustion engine, the rotational speed of the internal combustion engine controls the transmission ratio of such as a target rotational speed the continuously variable transmission , the target output from the target speed, the control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, torque of the internal combustion engine is characterized in that it comprises a means for determining the fuel injection amount so as to be the target torque.
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