JP4821805B2 - INTERNAL COMBUSTION ENGINE DEVICE, VEHICLE HAVING THE SAME, AND METHOD FOR CONTROLLING INTERNAL COMBUSTION ENGINE DEVICE - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関装置、これを搭載した車両及び内燃機関装置の制御方法に関する。 The present invention relates to an internal combustion engine device, a vehicle equipped with the internal combustion engine device, and a control method for the internal combustion engine device.
従来、車両としては、エンジンからの排気を浄化する浄化触媒の温度を温度センサにより検出し、検出した浄化触媒の温度が所定の第1温度を超えると排気を吸気側へ環流する(EGR)環流量を増量することにより浄化触媒の温度を低減し、所定の安定時間を経過した後、所定の第2温度(第1温度よりも低い温度)よりも浄化触媒の温度が高いときには燃料噴射量を増量することにより浄化触媒の温度を低下させることにより、触媒の劣化を防止し、排気浄化性能が経時的に悪化するのを抑制するものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
ところで、この特許文献1に記載された車両では、温度センサにより浄化触媒の温度を測定し、測定した温度を用いてEGRの実行や燃料噴射量の増量を並行して実行することにより浄化触媒の保護を図るものであるが、EGRの実行と燃料噴射量の増量を同時に行なうと、燃焼状態が悪化したり排気の環流用の管やバルブなどにデポジットが付着してしまうなど不都合があることから、EGRの実行と燃料噴射量の増量とを重ねて行なわないものがある。このように、EGRの実行と燃料噴射量の増量とをできるだけ重ねて行なわないときには、燃料噴射量の増量を行なっているときにEGRの実行へ移行しにくい場合があり、EGRを実行すれば燃料噴射量の増量を行なわなくてもよい場合にEGRを実行できず、不要な燃焼噴射量の増量を行なってしまう場合があった。
By the way, in the vehicle described in
本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、排気を浄化する浄化触媒の保護を図ると共に燃費をより向上することができる内燃機関装置、これを搭載した車両及び内燃機関装置の制御方法を提供することを主目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and an internal combustion engine device capable of protecting a purification catalyst for purifying exhaust gas and further improving fuel consumption, a vehicle equipped with the same, and control of the internal combustion engine device The main purpose is to provide a method.
本発明は、上述の目的を達成するために以下の手段を採った。 The present invention adopts the following means in order to achieve the above-mentioned object.
本発明の内燃機関装置は、
排気系に浄化触媒が設けられた内燃機関を備える内燃機関装置であって、
前記内燃機関に燃料を噴射する燃料噴射手段と、
前記内燃機関の排気の一部を吸気系に導入する排気導入処理を行なう排気導入手段と、
前記排気導入処理を加味した前記浄化触媒の温度と前記内燃機関の負荷に関する因子とを対応付けた第1の関係を用いて該排気導入処理を行なったときの前記浄化触媒の温度である導入時触媒温度を推定する温度推定手段と、
前記浄化触媒の温度が所定の高温範囲内にある条件を含む所定の第1条件が成立しているときには前記内燃機関に噴射する燃料を増量することにより前記浄化触媒の温度上昇が抑制されるよう前記燃料噴射手段を制御する増量処理を実行すると共に前記排気導入処理を実行しない一方、前記浄化触媒の温度が前記高温範囲を下回る条件を含む所定の第2条件が成立しているときには前記増量処理を実行せずに前記排気導入処理を実行するよう前記排気導入手段を制御し、前記内燃機関の負荷が減少傾向にあり且つ前記推定した導入時触媒温度が前記高温範囲から該高温範囲を下回る範囲に至る移行条件が成立したときには前記推定した導入時触媒温度を前記浄化触媒の温度として前記増量処理を実行せずに前記排気導入処理を実行するよう前記排気導入手段を制御する制御手段と、
を備えるものである。
The internal combustion engine device of the present invention is
An internal combustion engine device comprising an internal combustion engine provided with a purification catalyst in an exhaust system,
Fuel injection means for injecting fuel into the internal combustion engine;
Exhaust introduction means for performing an exhaust introduction process for introducing a part of the exhaust of the internal combustion engine into an intake system;
At the time of introduction, which is the temperature of the purification catalyst when the exhaust introduction processing is performed using the first relationship in which the temperature of the purification catalyst considering the exhaust introduction processing is associated with the factor related to the load of the internal combustion engine Temperature estimation means for estimating the catalyst temperature;
When the predetermined first condition including the condition that the temperature of the purification catalyst is within the predetermined high temperature range is satisfied, the increase in the temperature of the purification catalyst is suppressed by increasing the amount of fuel injected into the internal combustion engine. When the predetermined second condition including the condition that the temperature of the purification catalyst falls below the high temperature range is satisfied while the increase process for controlling the fuel injection means is performed and the exhaust introduction process is not performed, the increase process The exhaust gas introduction means is controlled so as to execute the exhaust gas introduction process without executing the control, the load of the internal combustion engine is in a decreasing tendency, and the estimated catalyst temperature at the time of introduction is lower than the high temperature range from the high temperature range When the transition condition leading to is established, the estimated introduction catalyst temperature is set as the temperature of the purification catalyst and the exhaust introduction process is performed without performing the increase process. And control means for controlling the exhaust introduction means,
Is provided.
この内燃機関装置では、排気の一部を吸気系に導入する排気導入処理を加味した浄化触媒の温度と内燃機関の負荷に関する因子とを対応付けた第1の関係を用いて排気導入処理を行なったときの浄化触媒の温度である導入時触媒温度を推定し、浄化触媒の温度が所定の高温範囲内にある条件を含む所定の第1条件が成立しているときには内燃機関に噴射する燃料を増量することにより浄化触媒の温度上昇が抑制されるよう燃料噴射手段を制御する増量処理を実行すると共に排気導入処理を実行しない一方、浄化触媒の温度が高温範囲を下回る条件を含む所定の第2条件が成立しているときには増量処理を実行せずに排気導入処理を実行し、内燃機関の負荷が減少傾向にあり且つ推定した導入時触媒温度が高温範囲からこの高温範囲を下回る範囲に至る移行条件が成立したときには、推定した導入時触媒温度を浄化触媒の温度として増量処理を実行せずに排気導入処理を実行する。このように、移行条件が成立する、即ち増量処理を実行中に内燃機関がより低負荷側となるときには、排気導入処理を加味した推定値である導入時触媒温度を用い増量処理を実行せずに浄化触媒の温度が所定の高温範囲を下回ると予想されるときには増量処理を中止して排気導入処理を実行するのである。そして、増量処理を中止して排気導入処理を実行することにより、その後浄化触媒の温度が高温範囲を下回るのである。したがって、排気を浄化する浄化触媒の保護を図ると共に燃費をより向上することができる。ここで、「所定の高温範囲」は、浄化触媒の劣化が生じうる温度範囲として経験的に定めるものとしてもよい。 In this internal combustion engine device, the exhaust gas introduction process is performed using the first relationship in which the temperature of the purification catalyst in consideration of the exhaust gas introduction process for introducing a part of the exhaust gas into the intake system and the factors related to the load of the internal combustion engine are associated with each other. The temperature of the purification catalyst at the time of introduction is estimated, and when the predetermined first condition is satisfied, including the condition that the temperature of the purification catalyst is within a predetermined high temperature range, the fuel to be injected into the internal combustion engine An increase process for controlling the fuel injection means is performed so that the increase in the temperature of the purification catalyst is suppressed by increasing the quantity, and the exhaust introduction process is not executed. On the other hand, a predetermined second condition including a condition where the temperature of the purification catalyst falls below the high temperature range is included. When the condition is satisfied, the exhaust introduction process is executed without executing the increase process, the load of the internal combustion engine is decreasing, and the estimated catalyst temperature at the time of introduction is below the high temperature range from the high temperature range. Shift condition leading to the when satisfied, it executes the exhaust gas introduction process was estimated introduced during catalyst temperature without performing bulking process as the temperature of the purification catalyst. As described above, when the transition condition is satisfied, that is, when the internal combustion engine becomes a lower load side during the increase process, the increase process is not performed using the catalyst temperature at the time of introduction, which is an estimated value taking the exhaust introduction process into consideration. When the temperature of the purification catalyst is predicted to fall below a predetermined high temperature range, the increase processing is stopped and the exhaust introduction processing is executed. Then, by stopping the increasing process and executing the exhaust gas introducing process, the temperature of the purification catalyst thereafter falls below the high temperature range. Therefore, it is possible to protect the purification catalyst that purifies the exhaust gas and further improve the fuel efficiency. Here, the “predetermined high temperature range” may be determined empirically as a temperature range in which the purification catalyst can deteriorate.
本発明の内燃機関装置において、前記温度推定手段は、前記内燃機関の負荷に関する因子として前記内燃機関の回転数を用いる手段であるものとしてもよい。内燃機関の回転数は、内燃機関の負荷状態に関係するため、導入時触媒温度を比較的容易に推定することができる。 In the internal combustion engine apparatus of the present invention, the temperature estimation means may be means for using the rotational speed of the internal combustion engine as a factor relating to the load of the internal combustion engine. Since the rotational speed of the internal combustion engine is related to the load state of the internal combustion engine, the catalyst temperature at the time of introduction can be estimated relatively easily.
本発明の内燃機関装置において、前記温度推定手段は、前記排気導入処理を加味せず前記第1の関係による触媒温度よりも高い触媒温度に推定される傾向を有する、前記浄化触媒の温度と前記内燃機関の負荷に関する因子とを対応付けた第2の関係を用いて該排気導入処理を行なわないときの前記浄化触媒の温度である非導入時触媒温度をも推定する手段であり、前記制御手段は、前記排気導入処理を実行するときには前記推定した導入時触媒温度を前記浄化触媒の温度に設定し、前記排気導入処理を実行しないときには前記推定した非導入時触媒温度を前記浄化触媒の温度に設定する手段であるものとしてもよい。こうすれば、浄化触媒の温度を検出する装置を省略可能であるため、構成を簡略化することができる。このとき、前記温度推定手段は、前記移行条件が成立すると前記第2の関係から前記第1の関係に切り替えて前記浄化触媒の温度を推定する手段であるものとしてもよい。 In the internal combustion engine device of the present invention, the temperature estimation means has a tendency to be estimated to be a catalyst temperature higher than the catalyst temperature according to the first relationship without considering the exhaust gas introduction processing, and the temperature of the purification catalyst Means for estimating a non-introducing catalyst temperature that is a temperature of the purifying catalyst when the exhaust gas introduction processing is not performed using a second relationship in which a factor related to a load of the internal combustion engine is associated; Sets the estimated introduction catalyst temperature to the temperature of the purification catalyst when the exhaust introduction process is executed, and sets the estimated non-introduction catalyst temperature to the temperature of the purification catalyst when the exhaust introduction process is not executed. It may be a means for setting. By doing so, the device for detecting the temperature of the purification catalyst can be omitted, and the configuration can be simplified. At this time, the temperature estimation means may be means for estimating the temperature of the purification catalyst by switching from the second relationship to the first relationship when the transition condition is satisfied.
本発明の車両は、上述したいずれか1つに記載の内燃機関装置と、駆動軸に接続されると共に該駆動軸とは独立に回転可能に前記内燃機関の出力軸に接続され電力と動力の入出力を伴って前記駆動軸と前記出力軸とに動力を入出力する電力動力入出力手段と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、を備えるものである。この車両では、内燃機関が任意の運転ポイントで運転することが可能であり、内燃機関の運転状態が変化しにくく前記内燃機関の負荷に関する因子と浄化触媒の温度との関係がより簡素なものとなるため、導入時触媒温度を比較的容易に推定することができる。このとき、前記電力動力入出力手段は、動力を入出力可能な発電機と、前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸と前記駆動軸の3軸に接続され該3軸のうちいずれか2軸に入出力される動力に基づいて残余の1軸に動力を入出力する3軸式動力入出力手段とを備える手段であるものとしてもよい。 A vehicle according to the present invention is connected to the internal combustion engine apparatus according to any one of the above and a drive shaft, and is connected to an output shaft of the internal combustion engine so as to be rotatable independently of the drive shaft. Power input / output means for inputting / outputting power to / from the drive shaft and the output shaft together with input / output, and an electric motor capable of inputting / outputting power to / from the drive shaft. In this vehicle, the internal combustion engine can be operated at an arbitrary operating point, the operation state of the internal combustion engine is less likely to change, and the relationship between the factor related to the load of the internal combustion engine and the temperature of the purification catalyst is simpler. Therefore, the catalyst temperature at the time of introduction can be estimated relatively easily. At this time, the electric power driving input / output means is connected to three axes of a generator capable of inputting / outputting power, an output shaft of the internal combustion engine, a rotating shaft of the generator, and the driving shaft. Or a three-axis power input / output means for inputting / outputting power to the remaining one axis based on power input / output to / from the two axes.
あるいは、本発明の車両は、上述したいずれか1つに記載の内燃機関装置と、任意の運転ポイントで運転される前記内燃機関からの動力をトルク変換して車軸側に出力可能なトルク変換手段と、を備え、前記制御手段は、前記内燃機関の燃費がより好適となる運転ポイントで運転するよう前記燃料噴射手段を制御すると共に該運転ポイントに合わせた前記排気導入処理を実行するよう前記排気導入手段を制御する手段であるものとしてもよい。こうすれば、内燃機関が比較的任意の運転ポイントで運転することが可能であり、内燃機関の運転状態が変化しにくく前記内燃機関の負荷に関する因子と浄化触媒の温度との関係がより簡素になるため、導入時触媒温度を比較的容易に推定することができる。 Alternatively, the vehicle according to the present invention includes the internal combustion engine device according to any one of the above and torque conversion means capable of torque-converting power from the internal combustion engine operated at an arbitrary operation point and outputting the torque to the axle side. And the control means controls the fuel injection means so as to operate at an operating point where the fuel efficiency of the internal combustion engine is more suitable, and executes the exhaust gas introduction processing in accordance with the operating point. It may be a means for controlling the introducing means. In this way, the internal combustion engine can be operated at a relatively arbitrary operating point, and the operation state of the internal combustion engine hardly changes, and the relationship between the factor related to the load of the internal combustion engine and the temperature of the purification catalyst is simplified. Therefore, the catalyst temperature at the time of introduction can be estimated relatively easily.
本発明の内燃機関装置の制御方法は、
排気系に浄化触媒が設けられた内燃機関と、前記内燃機関に燃料を噴射する燃料噴射手段と、前記内燃機関の排気の一部を吸気系に導入する排気導入処理を行なう排気導入手段と、を備える内燃機関装置の制御方法であって、
前記排気導入処理を加味した前記浄化触媒の温度と前記内燃機関の負荷に関する因子とを対応付けた第1の関係を用いて該排気導入処理を行なったときの前記浄化触媒の温度である導入時触媒温度を推定し、
前記浄化触媒の温度が所定の高温範囲内にある条件を含む所定の第1条件が成立しているときには前記内燃機関に噴射する燃料を増量することにより前記浄化触媒の温度上昇が抑制されるよう前記燃料噴射手段を制御する増量処理を実行すると共に前記排気導入処理を実行しない一方、前記浄化触媒の温度が前記高温範囲を下回る条件を含む所定の第2条件が成立しているときには前記増量処理を実行せずに前記排気導入処理を実行するよう前記排気導入手段を制御し、前記内燃機関の負荷が減少傾向にあり且つ前記推定した導入時触媒温度が前記高温範囲から該高温範囲を下回る範囲に至る移行条件が成立したときには前記推定した導入時触媒温度を前記浄化触媒の温度として前記増量処理を実行せずに前記排気導入処理を実行するよう前記排気導入手段を制御することを含むものである。
The control method of the internal combustion engine device of the present invention includes:
An internal combustion engine provided with a purification catalyst in the exhaust system, fuel injection means for injecting fuel into the internal combustion engine, exhaust introduction means for performing an exhaust introduction process for introducing part of the exhaust gas of the internal combustion engine into the intake system, A control method for an internal combustion engine device comprising:
At the time of introduction, which is the temperature of the purification catalyst when the exhaust introduction processing is performed using the first relationship in which the temperature of the purification catalyst considering the exhaust introduction processing is associated with the factor related to the load of the internal combustion engine Estimate the catalyst temperature,
When the predetermined first condition including the condition that the temperature of the purification catalyst is within the predetermined high temperature range is satisfied, the increase in the temperature of the purification catalyst is suppressed by increasing the amount of fuel injected into the internal combustion engine. When the predetermined second condition including the condition that the temperature of the purification catalyst falls below the high temperature range is satisfied while the increase process for controlling the fuel injection means is performed and the exhaust introduction process is not performed, the increase process The exhaust gas introduction means is controlled so as to execute the exhaust gas introduction process without executing the control, the load of the internal combustion engine is in a decreasing tendency, and the estimated catalyst temperature at the time of introduction is lower than the high temperature range from the high temperature range When the transition condition leading to is established, the estimated introduction catalyst temperature is set as the temperature of the purification catalyst and the exhaust introduction process is performed without performing the increase process. It is intended to include controlling the exhaust introduction means.
この内燃機関装置の制御方法では、排気の一部を吸気系に導入する排気導入処理を加味した浄化触媒の温度と内燃機関の負荷に関する因子とを対応付けた第1の関係を用いて排気導入処理を行なったときの浄化触媒の温度である導入時触媒温度を推定し、浄化触媒の温度が所定の高温範囲内にある条件を含む所定の第1条件が成立しているときには内燃機関に噴射する燃料を増量することにより浄化触媒の温度上昇が抑制されるよう燃料噴射手段を制御する増量処理を実行すると共に排気導入処理を実行しない一方、浄化触媒の温度が高温範囲を下回る条件を含む所定の第2条件が成立しているときには増量処理を実行せずに排気導入処理を実行し、内燃機関の負荷が減少傾向にあり且つ推定した導入時触媒温度が高温範囲からこの高温範囲を下回る範囲に至る移行条件が成立したときには、推定した導入時触媒温度を浄化触媒の温度として増量処理を実行せずに排気導入処理を実行する。このように、移行条件が成立する、即ち増量処理を実行中に内燃機関がより低負荷側となるときには、排気導入処理を加味した推定値である導入時触媒温度を用い増量処理を実行せずに浄化触媒の温度が所定の高温範囲を下回ると予想されるときには増量処理を中止して排気導入処理を実行するのである。そして、増量処理を中止して排気導入処理を実行することにより、その後浄化触媒の温度が高温範囲を下回るのである。したがって、排気を浄化する浄化触媒の保護を図ると共に燃費をより向上することができる。なお、この内燃機関装置の制御方法において、上述した内燃機関装置の種々の態様を採用してもよいし、また、上述した内燃機関装置の各機能を実現するようなステップを追加してもよい。 In this control method for an internal combustion engine device, the exhaust gas is introduced using the first relationship in which the temperature of the purification catalyst in consideration of the exhaust gas introduction process for introducing a part of the exhaust gas into the intake system and the factor related to the load of the internal combustion engine are associated with each other. The catalyst temperature at the time of introduction, which is the temperature of the purification catalyst when the processing is performed, is estimated, and when the predetermined first condition including the condition that the temperature of the purification catalyst is within the predetermined high temperature range is satisfied, the injection is injected into the internal combustion engine The fuel supply means is controlled to increase so as to suppress the temperature rise of the purification catalyst by increasing the amount of fuel to be performed and the exhaust introduction processing is not executed, while the purification catalyst temperature is lower than the high temperature range. When the second condition is satisfied, the exhaust introduction process is executed without executing the increase process, and the load of the internal combustion engine tends to decrease, and the estimated catalyst temperature during introduction is higher than the high temperature range. When the shift condition leading to range below is satisfied, it executes an exhaust gas introduction process was estimated introduced during catalyst temperature without performing bulking process as the temperature of the purification catalyst. As described above, when the transition condition is satisfied, that is, when the internal combustion engine becomes a lower load side during the increase process, the increase process is not performed using the catalyst temperature at the time of introduction, which is an estimated value taking the exhaust introduction process into consideration. When the temperature of the purification catalyst is predicted to fall below a predetermined high temperature range, the increase processing is stopped and the exhaust introduction processing is executed. Then, by stopping the increasing process and executing the exhaust gas introducing process, the temperature of the purification catalyst thereafter falls below the high temperature range. Therefore, it is possible to protect the purification catalyst that purifies the exhaust gas and further improve the fuel efficiency. In the control method for the internal combustion engine device, various aspects of the internal combustion engine device described above may be adopted, and steps for realizing each function of the internal combustion engine device described above may be added. .
次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。 Next, the best mode for carrying out the present invention will be described using examples.
図1は、本発明の一実施例である内燃機関装置を搭載したハイブリッド自動車20の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車20は、図示するように、エンジン22と、エンジン22の出力軸としてのクランクシャフト26にダンパ28を介して接続された3軸式の動力分配統合機構30と、動力分配統合機構30に接続された発電可能なモータMG1と、動力分配統合機構30に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸32aに取り付けられた減速ギヤ35と、この減速ギヤ35に接続されたモータMG2と、動力出力装置全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット70とを備える。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of the configuration of a
エンジン22は、例えばガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力可能な内燃機関として構成されており、図2に示すように、エアクリーナ122により清浄された空気をスロットルバルブ124を介して吸入する共に燃料噴射弁126からガソリンを噴射して吸入された空気とガソリンとを混合し、この混合気を吸気バルブ128を介して燃料室に吸入し、点火プラグ130による電気火花によって爆発燃焼させて、そのエネルギにより押し下げられるピストン132の往復運動をクランクシャフト26の回転運動に変換する。エンジン22からの排気は、一酸化炭素(CO)や炭化水素(HC),窒素酸化物(NOx)の有害成分を浄化する浄化装置(三元触媒)134を介して外気へ排出される。この浄化装置134の後段には、エンジン22からの排気の少なくとも一部を吸気系に供給するEGR管152が取り付けられており、エンジン22は、不燃焼ガスとしての排気を吸入側に供給して空気と排気とガソリンの混合気を燃焼室に吸引することができるようになっている。
The
エンジン22は、エンジン用電子制御ユニット(以下、エンジンECUという)24により制御されている。エンジンECU24には、エンジン22の状態を検出する種々のセンサからの信号が図示しない入力ポートを介して入力されている。例えば、エンジンECU24には、クランクシャフト26の回転位置を検出するクランクポジションセンサ140からのクランクポジションやエンジン22の冷却水の温度を検出する水温センサ142からの冷却水温,燃焼室へ吸排気を行なう吸気バルブ128や排気バルブを開閉するカムシャフトの回転位置を検出するカムポジションセンサ144からのカムポジション,スロットルバルブ124のポジションを検出するスロットルバルブポジションセンサ146からのスロットルポジション,吸気管に取り付けられエンジン22の負荷としての吸入空気量を検出するエアフローメータ148からの吸入空気量AF,同じく吸気管に取り付けられた温度センサ149からの吸気温,EGR管152内のEGRガスの温度を検出する温度センサ156からのEGRガス温度などが入力ポートを介して入力されている。また、エンジンECU24からは、エンジン22を駆動するための種々の制御信号が図示しない出力ポートを介して出力されている。例えば、エンジンECU24からは、燃料噴射弁126への駆動信号や、スロットルバルブ124のポジションを調節するスロットルモータ136への駆動信号、イグナイタと一体化されたイグニッションコイル138への制御信号、吸気バルブ128の開閉タイミングの変更可能な可変バルブタイミング機構150への制御信号,吸気側に供給する排気の供給量を調節するEGRバルブ154への駆動信号などが出力ポートを介して出力されている。なお、エンジンECU24は、ハイブリッド用電子制御ユニット70と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット70からの制御信号によりエンジン22を運転制御すると共に必要に応じてエンジン22の運転状態に関するデータを出力する。
The
動力分配統合機構30は、外歯歯車のサンギヤ31と、このサンギヤ31と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ32と、サンギヤ31に噛合すると共にリングギヤ32に噛合する複数のピニオンギヤ33と、複数のピニオンギヤ33を自転かつ公転自在に保持するキャリア34とを備え、サンギヤ31とリングギヤ32とキャリア34とを回転要素として差動作用を行なう遊星歯車機構として構成されている。動力分配統合機構30は、キャリア34にはエンジン22のクランクシャフト26が、サンギヤ31にはモータMG1が、リングギヤ32にはリングギヤ軸32aを介して減速ギヤ35がそれぞれ連結されており、モータMG1が発電機として機能するときにはキャリア34から入力されるエンジン22からの動力をサンギヤ31側とリングギヤ32側にそのギヤ比に応じて分配し、モータMG1が電動機として機能するときにはキャリア34から入力されるエンジン22からの動力とサンギヤ31から入力されるモータMG1からの動力を統合してリングギヤ32側に出力する。リングギヤ32に出力された動力は、リングギヤ軸32aからギヤ機構60およびデファレンシャルギヤ62を介して、最終的には車両の駆動輪63a,63bに出力される。
The power distribution and
モータMG1およびモータMG2は、いずれも発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ41,42を介してバッテリ50と電力のやりとりを行なう。インバータ41,42とバッテリ50とを接続する電力ライン54は、各インバータ41,42が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータMG1,MG2のいずれかで発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。したがって、バッテリ50は、モータMG1,MG2のいずれかから生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。なお、モータMG1,MG2により電力収支のバランスをとるものとすれば、バッテリ50は充放電されない。モータMG1,MG2は、いずれもモータ用電子制御ユニット(以下、モータECUという)40により駆動制御されている。モータECU40には、モータMG1,MG2を駆動制御するために必要な信号、例えばモータMG1,MG2の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ43,44からの信号や図示しない電流センサにより検出されるモータMG1,MG2に印加される相電流などが入力されており、モータECU40からは、インバータ41,42へのスイッチング制御信号が出力されている。モータECU40は、ハイブリッド用電子制御ユニット70と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット70からの制御信号によってモータMG1,MG2を駆動制御すると共に必要に応じてモータMG1,MG2の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット70に出力する。
The motor MG1 and the motor MG2 are both configured as well-known synchronous generator motors that can be driven as generators and can be driven as motors, and exchange power with the
バッテリ50は、バッテリ用電子制御ユニット(以下、バッテリECUという)52によって管理されている。バッテリECU52には、バッテリ50を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ50の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧,バッテリ50の出力端子に接続された電力ライン54に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流,バッテリ50に取り付けられた温度センサ51からの電池温度Tbなどが入力されており、必要に応じてバッテリ50の状態に関するデータを通信によりハイブリッド用電子制御ユニット70に出力する。なお、バッテリECU52では、バッテリ50を管理するために電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいて残容量(SOC)も演算している。
The
ハイブリッド用電子制御ユニット70は、CPU72を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPU72の他に処理プログラムを記憶するROM74と、データを一時的に記憶するRAM76と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット70には、イグニッションスイッチ80からのイグニッション信号,シフトレバー81の操作位置を検出するシフトポジションセンサ82からのシフトポジションSP,アクセルペダル83の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ84からのアクセル開度Acc,ブレーキペダル85の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ86からのブレーキペダルポジションBP,車速センサ88からの車速Vなどが入力ポートを介して入力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット70は、前述したように、エンジンECU24やモータECU40,バッテリECU52と通信ポートを介して接続されており、エンジンECU24やモータECU40,バッテリECU52と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。
The hybrid
こうして構成された実施例のハイブリッド自動車20は、運転者によるアクセルペダル83の踏み込み量に対応するアクセル開度Accと車速Vとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する要求動力がリングギヤ軸32aに出力されるように、エンジン22とモータMG1とモータMG2とが運転制御される。エンジン22とモータMG1とモータMG2の運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン22から出力されるようにエンジン22を運転制御すると共にエンジン22から出力される動力のすべてが動力分配統合機構30とモータMG1とモータMG2とによってトルク変換されてリングギヤ軸32aに出力されるようモータMG1およびモータMG2を駆動制御するトルク変換運転モードや要求動力とバッテリ50の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン22から出力されるようにエンジン22を運転制御すると共にバッテリ50の充放電を伴ってエンジン22から出力される動力の全部またはその一部が動力分配統合機構30とモータMG1とモータMG2とによるトルク変換を伴って要求動力がリングギヤ軸32aに出力されるようモータMG1およびモータMG2を駆動制御する充放電運転モード、エンジン22の運転を停止してモータMG2からの要求動力に見合う動力をリングギヤ軸32aに出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。
The
次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車20の駆動制御の概略について説明したのち、エンジン22の制御について説明する。まず、駆動制御が実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット70のCPU72は、入力したアクセル開度Accと車速Vとに基づいて車両に要求されるトルクとして駆動輪63a,63bに連結された駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力すべき要求トルクTr*とエンジン22に要求される要求パワーPe*とを設定する。要求トルクTr*は、実施例では、アクセル開度Accと車速Vと要求トルクTr*との関係を予め定めて要求トルク設定用マップとしてROM74に記憶しておき、アクセル開度Accと車速Vとが与えられると記憶したマップから対応する要求トルクTr*を導出して設定するものとした。図3に要求トルク設定用マップの一例を示す。要求パワーPe*は、設定した要求トルクTr*にリングギヤ軸32aの回転数Nrを乗じたものとバッテリ50が要求する充放電要求パワーPb*とロスLossとの和として計算することができる。なお、リングギヤ軸32aの回転数Nrは、車速Vに換算係数kを乗じることによって求めたり、モータMG2の回転数Nm2を減速ギヤ35のギヤ比Grで割ることによって求めることができる。続いて、設定した要求パワーPe*に基づいてエンジン22の目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを設定する。この設定は、エンジン22を効率よく動作させる動作ラインと要求パワーPe*とに基づいて行なわれる。エンジン22の動作ラインの一例と目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを設定する様子を図4に示す。図示するように、目標回転数Ne*と目標トルクTe*は、動作ラインと要求パワーPe*(Ne*×Te*)が一定の曲線との交点により求めることができる。このように、ハイブリッド自動車20では、エンジン22の運転ポイントを任意の位置に設定可能であり、アクセルペダル83の踏み込み量が大きくなると、エンジン22の要求パワーPe*(負荷)がより大きな値に設定され、エンジン22の目標回転数Ne*もより大きな値に設定される。続いて、エンジン22を目標回転数Ne*および目標トルクTe*の運転ポイントで運転したときに要求するトルクが出力可能なようにモータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*を設定し、エンジン22の目標回転数Ne*と目標トルクTe*についてはエンジンECU24に、モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*についてはモータECU40にそれぞれ送信する。これを受信したエンジンECU24は、エンジン22が目標回転数Ne*と目標トルクTe*とによって示される運転ポイントで運転されるようにエンジン22における燃料噴射制御や点火制御などの制御を行う。また、これを受信したモータECU40は、トルク指令Tm1*でモータMG1が駆動されると共にトルク指令Tm2*でモータMG2が駆動されるようインバータ41,42のスイッチング制御を行う。
Next, after describing the outline of the drive control of the
次に、駆動制御でのエンジン22の動作、特に温度上昇を抑え浄化装置134の保護を図る際の動作について説明する。図5は、エンジンECU24により実行される触媒温度調整設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、エンジンECU24により所定時間毎(例えば数msec毎)に繰り返し実行される。ここで、説明の便宜のため、エンジン22が低負荷の状態から高負荷の状態となったのちに低負荷の状態に移行する場合を一例として説明する。図6は、エンジン22の回転数Neと浄化装置134の推定温度との関係の一例を表わしエンジン22が低負荷の状態から高負荷の状態へ移行する際の説明図であり、図7は、エンジン22の回転数Neと浄化装置134の推定温度との関係の一例を表わしエンジン22が高負荷の状態から低負荷の状態へ移行する際の説明図である。また、このルーチンでは、後述するエンジン制御ルーチンで使用するフラグなどの値を設定するまでの処理を実行するものであるが、説明の便宜及び理解の容易のため、ここで設定した値を用いてエンジン22の制御を行なっている状態をも適宜用いて説明する。
Next, the operation of the
このルーチンを実行すると、エンジンECU24の図示しないCPUは、エンジン22の回転数Neを入力する処理を行ない(ステップS100)、排気の一部を吸気側に導入する条件の一部であるEGR条件が成立しているか否かを判定する(ステップS110)。エンジン22の回転数Neはクランクシャフト26に取り付けられたクランクポジションセンサ140からの信号に基づいて演算されたものを入力するものとした。また、EGR条件には、例えば、エンジン22の暖機が終了している条件や、燃料噴射量の増量が行なわれていない条件などが含まれており、これらの条件をすべて満たした場合にこのEGR条件が成立するものとした。なお、このEGR条件には、浄化装置134の温度である触媒温度Tcの条件は含まれておらず、このステップのEGR条件と触媒温度Tcが所定値を下回る条件などをすべて満たした場合にEGR処理が実行されるものとした。
When this routine is executed, the CPU (not shown) of the
EGR条件が成立しているときには、燃料増量フラグGが値1であるか否かを判定する(ステップS120)。この燃料増量フラグGは、エンジンECU24の図示しないRAMに記憶され、燃料噴射量を増量し燃料の気化熱などにより浄化装置134の温度上昇を抑制する燃料増量処理を実行する際に値1に設定されるフラグであり、初期値は値0である。燃料増量フラグGが値1ではないときには、触媒温度Tcの増加抑制用の燃料噴射量の増量処理(燃料増量処理とも称する)を前回実行しておらず、ステップS110でEGR条件が成立しているからEGR処理を実行するものとして、EGR処理を加味して推定した値を触媒温度Tcに設定する(ステップS130)。ここでの触媒温度Tcの設定は、EGR処理を実行したときのエンジン22の回転数Neと浄化装置134の温度(触媒温度Tc)との関係を実験により経験的に求め、その関係を排気導入時触媒温度推定マップ(第1の関係)としてエンジンECU24の図示しないROMに記憶しておき、エンジン22の回転数Neが与えられると記憶したマップから対応する触媒温度Tcを導出して設定するものとした(図6,7参照)。ここでは、排気導入時触媒温度推定マップは、エンジン22の回転数Neが大きくなると触媒温度Tcが高くなる傾向に定められている。なお、このハイブリッド自動車20では、EGR処理と燃料増量処理とを並行して実行すると、燃焼状態が悪化したりEGR管152やEGRバルブ154などにデポジットが付着してしまうなどの不都合が考えられるため、燃料増量処理とEGR処理とを並行して実行しないよう設定されている。
When the EGR condition is satisfied, it is determined whether or not the fuel increase flag G is a value 1 (step S120). This fuel increase flag G is stored in a RAM (not shown) of the
次に、触媒温度Tcが所定の閾値Tref以上の範囲内(所定の高温範囲内)にあるか否かを判定し(ステップS140)、触媒温度Tcが閾値Tref以上の範囲内にない、即ち触媒温度Tcが閾値Trefを下回るとき(第2条件成立時)には、浄化装置134の温度が適正範囲内にあるものとみなし、燃料増量フラグGを値0にセットすると共に(ステップS150)、EGR処理が実行可能であるものとみなし、EGR実行フラグFに値1をセットし(ステップS160)、このルーチンを終了する。ここで、触媒温度Tcの閾値Trefは、EGR処理中のエンジン22の回転数Neが所定値N2であるときに対応する値であり、浄化装置134の浄化触媒の劣化が生じうる温度よりも若干低い温度(例えば850℃や、900℃、950℃など)として経験的に定められているものとした(図6,7参照)。また、EGR実行フラグFは、エンジンECU24の図示しないRAMに記憶され、排気を吸気系へ導入するEGR処理を実行する際に値1がセットされるフラグであり、初期値は値0である。このように、図6に示す、EGR条件が成立しエンジン22の回転数Neが増加傾向にあり、触媒温度Tcが閾値Trefを下回る範囲(フィードバック域ともいう)にあるときには、燃料をより多く消費する燃料増量処理は行なわずにEGR処理を実行させるよう各フラグを設定するのである。
Next, it is determined whether or not the catalyst temperature Tc is within a range equal to or higher than a predetermined threshold Tref (within a predetermined high temperature range) (step S140), and the catalyst temperature Tc is not within a range equal to or higher than the threshold Tref. When the temperature Tc is lower than the threshold value Tref (when the second condition is satisfied), the temperature of the
一方、ステップS140で触媒温度Tcが閾値Tref以上の範囲内にあるとき(第1条件成立時)には、EGR条件は満たすもののEGR処理よりも燃料増量処理の方が触媒温度Tcの温度増加を抑制するものとして、燃料増量フラグGに値1をセットすると共に(ステップS170)、EGR実行フラグFに値0をセットし(ステップS180)、このルーチンを終了する。このように、図6に示す、EGR条件が成立しエンジン22の回転数Neが増加傾向にあり、触媒温度Tcが閾値Tref以上の範囲(燃料増量域ともいう)にあるときには、EGR条件が成立していても、EGR処理を行なわずに燃料増量処理を行ない浄化装置134の温度上昇を抑制するよう各フラグを設定するのである。
On the other hand, when the catalyst temperature Tc is in the range equal to or higher than the threshold value Tref in step S140 (when the first condition is satisfied), the fuel increase process increases the catalyst temperature Tc more than the EGR process although the EGR condition is satisfied. As suppression, a
一方、ステップS110でEGR条件が成立していないときには、EGR処理を実行しないものとして、EGR処理を加味せずに推定した値を触媒温度Tcに設定する(ステップS190)。ここでの触媒温度Tcの設定は、EGR処理を実行しないときのエンジン22の回転数Neと浄化装置134の温度(触媒温度Tc)との関係を実験により経験的に求め、その関係を非排気導入時触媒温度推定マップ(第2の関係)としてエンジンECU24の図示しないROMに記憶しておき、エンジン22の回転数Neが与えられると記憶したマップから対応する触媒温度Tcを導出して設定するものとした(図6,7参照)。ここでは、非排気導入時触媒温度推定マップは、同一のエンジン22の回転数Neにおいて、EGR処理の実行を加味して定められた排気導入時触媒温度推定マップにより推定される温度よりも高い触媒温度Tcの値を示し、且つエンジン22の回転数Neが大きくなると触媒温度Tcが高くなる傾向に定められている。続いて、設定した触媒温度Tcが閾値Tref以上の範囲内にあるか否かを判定し(ステップS200)、設定した触媒温度Tcが閾値Tref以上の範囲にない、即ち触媒温度Tcが閾値Trefを下回るときには、EGR条件が成立しておらず、EGR処理及び燃料増量処理を実行せずとも浄化装置134の温度が適正範囲内にあるものとみなし、燃料増量フラグGに値0をセットすると共に(ステップS210)、EGR実行フラグFに値0をセットし(ステップS220)、このルーチンを終了する。一方、ステップS200で触媒温度Tcが閾値Tref以上の範囲内にあるとき(第1条件成立時)には、EGR条件が成立していないのでEGR処理を実行できず、燃料増量処理を実行するものとして、ステップS170で燃料増量フラグGに値1をセットすると共に、ステップS180でEGR実行フラグFに値0をセットし、このルーチンを終了する。このように、EGR条件が成立しておらず、触媒温度Tcが閾値Tref以上の範囲にあるときには、浄化装置134の保護のため燃料増量処理を実行して浄化装置134の温度上昇を抑制するよう各フラグを設定するのである(図6、7参照)。
On the other hand, when the EGR condition is not satisfied in step S110, the estimated value without considering the EGR process is set as the catalyst temperature Tc, assuming that the EGR process is not executed (step S190). Here, the catalyst temperature Tc is set by empirically obtaining the relationship between the rotational speed Ne of the
続いて、ステップS120で燃料増量フラグGが値1であるときには、所定の温度下降継続条件が成立しているか否かを判定する(ステップS230)。この温度下降継続条件は、図7に示すように、エンジン22の回転数Neが所定値N2以上(触媒温度Tcが閾値Tref以上)でありEGR処理を実行せずに燃料増量処理を実行している状態からエンジン22の回転数Neが所定値N2を下回る範囲に移行した状態が継続しているとき、即ちエンジン22が高負荷運転されたあとにこの負荷が減少傾向にある状態が継続されるときに成立する条件である。また、エンジン22の回転数の所定値である所定値N2は、EGR処理中に、エンジン22の負荷が高く触媒温度Tcが浄化触媒の劣化が生じうる温度よりも若干低い温度Tref(例えば850℃や、900℃、950℃など)となるエンジン22の回転数Neである(図6,7参照)。なお、所定値N1は、EGR処理を行なっていないときに、エンジン22の負荷が高く触媒温度Tcが浄化触媒の劣化が生じうる温度よりも若干低い温度Trefとなるエンジン22の回転数Neである(図6,7参照)。
Subsequently, when the fuel increase flag G is 1 in step S120, it is determined whether or not a predetermined temperature decrease continuation condition is satisfied (step S230). As shown in FIG. 7, the temperature decrease continuation condition is such that the engine speed Ne is equal to or higher than a predetermined value N2 (the catalyst temperature Tc is equal to or higher than the threshold Tref), and the fuel increase process is executed without executing the EGR process. When the state where the rotational speed Ne of the
温度下降継続条件が成立していないとき、即ち、エンジン22の回転数Neが定常時又は増加中であるときには、燃料増量フラグGが値1であり燃料増加処理を実行中且つEGR処理を不実行であったから、ステップS210と同様に非排気導入時触媒温度推定マップとエンジン22の回転数Neとを用いてEGR処理を加味せずに推定した値を触媒温度Tcに設定し(ステップS240)、ステップS140以降の処理を実行する。ステップS140以降の処理は、触媒温度Tcが閾値Tref以上の範囲内にないときには燃料増量フラグGに値0をセットすると共にEGR実行フラグFに値1をセットする一方、触媒温度Tcが閾値Tref以上の範囲内にあるときには燃料増量フラグGに値1をセットすると共にEGR実行フラグFに値0をセットする処理を行なう。
When the temperature decrease continuation condition is not satisfied, that is, when the rotational speed Ne of the
一方、ステップS230で温度下降継続条件が成立しているとき、即ち、触媒温度Tcが閾値Tref以上の範囲内にあり上述したステップS180,S190により設定されたフラグの状態でEGR処理を実行せずに燃料増量処理を実行している状態でエンジン22の負荷が減少傾向にある状態が継続しているときには、EGR処理を実行したならば得られる触媒温度Tc1を推定する(ステップS250)。この触媒温度Tc1の推定は、ステップS130と同様の方法、即ちエンジン22の回転数Neに対応する値を排気導入時触媒温度推定マップから導出して推定するものとした。次に、推定した触媒温度Tc1が閾値Tref以上の範囲にあるか否かを判定し(ステップS260)、推定した触媒温度Tc1が閾値Tref以上の範囲内にあるときには、EGR処理を実行したとしても触媒温度Tcが閾値Trefを下回らないものとみなし、ステップS240でEGR処理を加味せず推定した値を触媒温度Tcに設定し、ステップS140以降の処理を実行し、このルーチンを終了する。ここでは、触媒温度Tc1が閾値Tref以上の範囲にあるから、ステップS140では肯定判定され、燃料増量フラグGに値1をセットすると共にEGR実行フラグFに値0をセットする処理がなされる。こうして、推定した触媒温度Tc1が閾値Tref以上の範囲内にあるときには、EGR処理を実行せずに燃料増量処理の実行を継続させるのである。
On the other hand, when the temperature decrease continuation condition is satisfied in step S230, that is, the EGR process is not executed with the catalyst temperature Tc being in the range equal to or higher than the threshold value Tref and the flag set in steps S180 and S190 described above. If the state in which the load of the
一方、ステップS260で触媒温度Tc1が閾値Trefを下回るとき(移行条件成立時)には、EGR処理を実行すれば燃料増量処理を実行しなくても触媒温度Tcが閾値Trefを下回るものとみなし、推定した触媒温度Tc1を触媒温度Tcに設定し(ステップS270)、ステップS140以降の処理を実行し、このルーチンを終了する。なお、例えばアクセルペダル83が踏み込まれるなどして、ステップS140で触媒温度Tcが閾値Tref以上の範囲内に上昇すると、燃料増量処理を実行し且つEGR処理を実行しないように各フラグをセットするのである。
On the other hand, when the catalyst temperature Tc1 is lower than the threshold value Tref in step S260 (when the transition condition is satisfied), if the EGR process is executed, it is considered that the catalyst temperature Tc is lower than the threshold value Tref without executing the fuel increase process. The estimated catalyst temperature Tc1 is set to the catalyst temperature Tc (step S270), the processing after step S140 is executed, and this routine is terminated. For example, if the
ここで、ステップS110〜S180,S230〜S270の処理について図7を用いて説明する。まず、エンジン22が高回転域で運転され触媒温度Tcが閾値Tref以上の範囲内にあるエンジン22の高負荷状態では、EGRを加味せずに推定した値を触媒温度Tcに設定し(ステップS240)、燃料増量処理を実行すると共にEGR処理を実行しないように各フラグ値をセットする(S170,S180)。この状態から、ステップS230で温度下降継続条件が成立すると、図7の右上の斜線矢印に示すように、エンジン22の回転数が低回転側に移行し、徐々に触媒温度Tcの温度が低下していく。このままエンジン22の低負荷側(回転数Neが減少する側)に推移すると、触媒温度Tcが閾値Tref以上の範囲で推移することから、図中点線矢印で示すように、エンジン22の回転数Neが所定値N2から所定値N1へ至る間はEGR処理が実行されることなく燃料増量処理が継続されることになる。そこで、ここでは、温度下降継続条件が成立するとEGR処理を実行したならば得られる触媒温度Tc1を推定し(S250)、この推定した触媒温度Tc1が閾値Trefを下回る、即ち燃料増量処理からEGR処理へ効率よく切り替えるポイントを判定し(S260)、触媒温度Tc1が閾値Trefを下回る条件が成立したときには、この推定した触媒温度Tc1を触媒温度Tcとし、燃料増量処理を実行せずにEGR処理を実行するよう各フラグを設定し、燃料増量処理の期間がより短くなるように燃料増量処理からEGR処理へ切り替えるのである。
Here, the processing of steps S110 to S180 and S230 to S270 will be described with reference to FIG. First, when the
次に、触媒温度調整設定ルーチンにより設定された値を用いてエンジン22を運転制御する際の動作について説明する。図8は、エンジンECU24により実行されるエンジン制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、触媒温度調整設定ルーチンと並行して所定時間毎(例えば数msec毎)に繰り返し実行される。このルーチンを実行すると、エンジンECU24の図示しないCPUは、エンジン22の回転数Ne、吸入空気量AF、EGR実行フラグFの設定値、燃料増量フラグGの設定値など制御に必要なデータを入力する処理を実行する(ステップS300)。ここで、吸入空気量AFは、エアフローメータ148により検出されたものを入力するものとした。また、EGR実行フラグF及び燃料増量フラグGの値は、エンジンECU24の図示しないRAMに記憶されている値を読み出して入力するものとした。
Next, an operation when the operation of the
次に、EGR実行フラグFが値1であるか否かを判定し(ステップS310)、EGR実行フラグFが値1であるときには、EGR処理を実行するものとして排気導入率EGR*を設定し(ステップS320)、設定した排気導入率EGR*となるようEGRバルブ154を制御する(ステップS330)。この排気導入率EGR*は、エンジン22を効率よく運転可能である、エンジン22の回転数Neと排気導入率EGR*との関係を予め実験により経験的に求め、この関係を排気導入率設定用マップとしてエンジンECU24の図示しないROMに記憶しておき、エンジン22の回転数Neが与えられると記憶したマップから対応する排気導入率EGR*を導出して設定するものとした。なお、ステップS310でEGR実行フラグFが値0であるときは、EGRバルブ154を開放せず、EGR処理を実行しない。
Next, it is determined whether or not the EGR execution flag F has a value of 1 (step S310). When the EGR execution flag F has a value of 1, the exhaust gas introduction rate EGR * is set to execute the EGR process ( In step S320, the
ステップS330のあと、またはステップS310でEGR実行フラグFが値1でないときには、燃料増量フラグGが値0であるか否かを判定し(ステップS340)、燃料増量フラグGが値0であるときには、燃料増量処理の実行が禁止されているから、吸入空気量AFに対して理論空燃比(λ=1)となる値を燃料噴射量Tpに設定する(ステップS350)。一方、燃料増量フラグGが値1であるときには、燃料増量処理を実行するものとし、吸入空気量AFに対して理論空燃比となる燃料噴射量に増量値αを加えた値を燃料噴射量Tpに設定する(ステップS360)。この増量値αは、エンジン22の回転数Neと最大吸入空気量に対する吸入空気量の割合としての負荷率KLと増量値αとの関係を予め求めて燃料増量設定用マップとしてエンジンECU24の図示しないROMに記憶しておき、回転数Neと負荷率KLとが与えられるとマップから対応する増量値αを導出して設定するものとした。ステップS350,S360で燃料噴射量Tpを設定すると、設定した燃料噴射量Tpに相当する時間に亘って燃料噴射弁126を開弁制御し(ステップS370)、このルーチンを終了する。このように、上述した触媒温度調整設定ルーチンで設定したEGR実行フラグF及び燃料増量フラグGの値を用いて触媒温度Tcの温度を適正な範囲としてこれを保護すると共に、不要な燃料増量処理を実行しないようにするのである。
After step S330 or when the EGR execution flag F is not a
以上詳述した本実施例のハイブリッド自動車20によれば、排気の一部を吸気系に導入するEGR処理を加味した触媒温度Tcとエンジン22の負荷に関する因子としての回転数Neとを対応付けた排気導入時触媒温度推定マップ(第1の関係)を用いてEGR処理を行なったときの触媒温度Tcである導入時触媒温度を推定し、触媒温度Tcが閾値Tref以上の範囲内(所定の高温範囲内)にある条件を含む所定の第1条件が成立しているときには燃料増量処理を実行すると共にEGR処理を実行しない一方、触媒温度Tcが閾値Tref以上の範囲を下回る条件を含む所定の第2条件が成立しているときには燃料増量処理を実行せずにEGR処理を実行し、エンジン22の負荷が減少傾向にあり且つ推定した触媒温度Tcが閾値Tref以上の範囲からこの範囲を下回る範囲に至る移行条件が成立したときには、推定した値を触媒温度Tcとして燃料増量処理を実行せずにEGR処理を実行する。このように、移行条件が成立する、即ち増量処理を実行中にエンジン22がより低負荷側となるときには、EGR処理を加味した推定値を用い燃料増量処理を実行せずに触媒温度Tcが閾値Tref以上の範囲を下回ると予想されるときには燃料増量処理を中止してEGR処理を実行するのである。そして、増量処理を中止してEGR処理を実行することにより、その後触媒温度Tcが高温範囲を下回るのである。したがって、浄化装置134の保護を図ると共に燃費をより向上することができる。また、EGR処理を加味せず排気導入時触媒温度推定マップよりも高い触媒温度Tcとエンジン22の回転数Neとを対応付けた非排気導入時触媒温度推定マップを用いてEGR処理を行なわないときの触媒温度Tcをも推定するため、温度センサを省略可能であり、構成を簡略化することができる。更に、エンジン22の回転数は、エンジン22の負荷状態に関係するため、触媒温度Tc1を比較的推定しやすい。更にまた、ハイブリッド自動車20では、エンジン22を任意の運転ポイント(例えば効率のよい運転ポイントなど)で運転することが可能であり、例えばエンジン22と複数段の変速機とを備え変速線によりエンジン22の運転状態が変わりやすいものに比してエンジン22の運転状態が変化しにくく、エンジン22の回転数Neと触媒温度Tcとの関係がより簡素なものとなるため、触媒温度Tc1を比較的容易に推定することができる。
According to the
実施例では、排気導入時触媒温度推定マップ及び非排気導入時触媒温度推定マップにより推定した値を浄化装置134の触媒温度Tcに設定するものとしたが、温度センサを浄化装置134に設けて触媒温度Tcを検出するものとしてもよい。この場合、ステップS100では触媒温度Tcの値をもこの温度センサから入力し、ステップS130,S190の処理を省略し、ステップS230で温度下降継続条件が成立しているときには、排気導入時触媒温度推定マップを用いて触媒温度Tc1を推定し、推定した触媒温度Tc1を触媒温度Tcとし、この触媒温度Tcが閾値Trefを下回ると燃料増量フラグGに値0を設定しEGR実行フラグFに値1を設定するものとすればよい。
In the embodiment, the value estimated by the catalyst temperature estimation map at the time of exhaust introduction and the catalyst temperature estimation map at the time of non-exhaust introduction is set as the catalyst temperature Tc of the
実施例では、エンジン22の回転数Neをエンジンの負荷に関する因子として触媒温度Tcを推定するものとしたが、例えば車速をエンジンの負荷に関する因子として触媒温度Tcを推定するものとしてもよい。こうしても浄化装置134の温度を推定することができる。
In the embodiment, the catalyst temperature Tc is estimated using the rotational speed Ne of the
実施例のハイブリッド自動車20では、モータMG2の動力を減速ギヤ35により変速してリングギヤ軸32aに出力するものとしたが、図9の変形例のハイブリッド自動車120に例示するように、モータMG2の動力をリングギヤ軸32aが接続された車軸(駆動輪63a,63bが接続された車軸)とは異なる車軸(図9における車輪64a,64bに接続された車軸)に接続するものとしてもよい。また、実施例のハイブリッド自動車20では、エンジン22の動力を動力分配統合機構30を介して駆動輪63a,63bに接続された駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力するものとしたが、図10の変形例のハイブリッド自動車220に例示するように、エンジン22のクランクシャフト26に接続されたインナーロータ232と駆動輪63a,63bに動力を出力する駆動軸に接続されたアウターロータ234とを有し、エンジン22の動力の一部を駆動軸に伝達すると共に残余の動力を電力に変換する対ロータ電動機230を備えるものとしてもよい。
In the
更に、実施例では、エンジン22と動力分配統合機構30とモータMG1,MG2とを備え、任意の運転ポイントでエンジン22を運転可能なハイブリッド自動車20としたが、図11の変形例の自動車320に例示するように、エンジン22のクランクシャフト26に接続されたトルクコンバータ96と無段変速機97を介してエンジン22からの動力を無段変速機97により変速して駆動輪63a,63b側に出力して走行する、任意の運転ポイントでエンジン22を運転可能な構成としてもよい。こうしても、エンジン22を任意の運転ポイントで運転することが可能であり、例えばエンジン22と複数段の変速機とを備え変速線によりエンジン22の状態が変わりやすいものに比して、エンジン22の回転数Neと触媒温度Tcとの関係が成り立ちやすく、触媒温度Tc1の推定が容易である。あるいは、エンジンからの動力をオートマチックトランスミッションにより複数段のいずれかに変速して駆動輪側に出力して走行する通常の自動車の構成としても構わない。この場合は、触媒温度Tc1の推定は、各々の変速段ごとに触媒温度Tc1を経験的に求めておき、変速段やエンジンの回転数Neなどが入力されると、この関係を用いて導出するものとすることができる。
Furthermore, in the embodiment, the
実施例では、ハイブリッド自動車20に搭載されたエンジン22及びエンジンECU24を備える内燃機関装置として説明したが、ハイブリッド自動車以外の車両や船舶,航空機などの移動体に搭載された内燃機関装置の形態としたり、建設設備などの移動体以外に組み込まれた内燃機関装置の形態としたりするものとしてもよい。また、内燃機関装置の制御方法の形態としてもよい。
In the embodiment, the internal combustion engine apparatus including the
ここで、実施例や変形例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、エンジン22に燃料を噴射する燃料噴射弁126が「燃料噴射手段」に相当し、エンジン22の排気の一部を吸気系に導入する排気導入処理を行なうEGR管152,EGRバルブ154が「排気導入手段」に相当し、EGR処理を加味した浄化装置134の温度とエンジン22の負荷に関する因子としての回転数Neとを対応付けた排気導入時触媒温度推定マップ(第1の関係)を用いてEGR処理を行なったときの浄化装置134の温度である触媒温度Tc1(導入時触媒温度)を推定するエンジンECU24が「温度推定手段」に相当し、触媒温度Tcが閾値Tref以上の範囲内(所定の高温範囲内)にある条件を含む所定の第1条件が成立しているときには燃料増量処理を実行すると共にEGR処理を実行しない一方、触媒温度Tcが閾値Tref以上の範囲を下回る条件を含む所定の第2条件が成立しているときには燃料増量処理を実行せずにEGR処理を実行し、エンジン22の負荷が減少傾向にあり且つ推定した触媒温度Tcが閾値Tref以上の範囲からこの範囲を下回る範囲に至る移行条件が成立したときには、推定した値を触媒温度Tcとして燃料増量処理を実行せずにEGR処理を実行するエンジンECU24が「制御手段」に相当する。また、エンジン22のクランクシャフト26と駆動軸としてのリングギヤ軸32aに接続された動力分配統合機構30と動力分配統合機構30に接続されたモータMG1とが「電力動力入出力手段」に相当し、リングギヤ軸32aに接続されたモータMG2が「電動機」に相当する。
Here, the correspondence between the main elements of the embodiments and the modified examples and the main elements of the invention described in the column of means for solving the problems will be described. In the embodiment, the
ここで、「内燃機関」としては、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関に限定されるものではなく、水素エンジンなど如何なるタイプの内燃機関であっても構わない。「燃料噴射手段」としては、内燃機関に燃料を噴射するものであれば如何なるタイプのものであっても構わない。「排気導入手段」としては、内燃機関の排気の一部を吸気系に導入する排気導入処理を行なうものであれば、如何なるタイプのものであっても構わない。「温度推定手段」としては、排気導入処理を加味した浄化触媒の温度と内燃機関の負荷に関する因子とを対応付けた第1の関係を用いて排気導入処理を行なったときの浄化触媒の温度である導入時触媒温度を推定するものであれば、例えばマップを用いずに関係式から導入時触媒温度を推定するものなど、如何なるタイプであっても構わない。「制御手段」としては、浄化触媒の温度が所定の高温範囲内にある条件を含む所定の第1条件が成立しているときには内燃機関に噴射する燃料を増量することにより浄化触媒の温度上昇が抑制されるよう燃料噴射手段を制御する増量処理を実行すると共に排気導入処理を実行しない一方、浄化触媒の温度が高温範囲を下回る条件を含む所定の第2条件が成立しているときには増量処理を実行せずに排気導入処理を実行するよう排気導入手段を制御し、内燃機関の負荷が減少傾向にあり且つ推定した導入時触媒温度が高温範囲からこの高温範囲を下回る範囲に至る移行条件が成立したときには推定した導入時触媒温度を浄化触媒の温度として増量処理を実行せずに排気導入処理を実行するよう排気導入手段を制御するものとすれば、如何なるものとしてもよい。また、「第1条件」や「第2条件」には、本制御を行なうに際して好ましい他の条件を含むものとしてもよい。「電力動力入出力手段」としては、動力分配統合機構30とモータMG1との組み合わせによるものや対ロータ電動機230に限定されるものではなく、駆動軸に接続されると共に駆動軸とは独立に回転可能に内燃機関の出力軸に接続され、電力と動力の入出力を伴って駆動軸と出力軸とに動力を入出力するものであれば如何なるものとしても構わない。
Here, the “internal combustion engine” is not limited to an internal combustion engine that outputs power using a hydrocarbon fuel such as gasoline or light oil, and may be any type of internal combustion engine such as a hydrogen engine. The “fuel injection means” may be of any type as long as it injects fuel into the internal combustion engine. The “exhaust introduction means” may be of any type as long as it performs an exhaust introduction process for introducing part of the exhaust gas from the internal combustion engine into the intake system. The “temperature estimation means” is the temperature of the purification catalyst when the exhaust gas introduction process is performed using the first relationship in which the temperature of the purification catalyst taking the exhaust gas introduction process into account and the factor related to the load of the internal combustion engine are associated. Any type may be used as long as the catalyst temperature at the time of introduction is estimated, for example, the temperature of the catalyst at the time of introduction is estimated from a relational expression without using a map. As the “control means”, when the predetermined first condition including the condition that the temperature of the purification catalyst is within a predetermined high temperature range is satisfied, the temperature of the purification catalyst is increased by increasing the amount of fuel injected into the internal combustion engine. While the increase process for controlling the fuel injection means to be suppressed is performed and the exhaust introduction process is not performed, the increase process is performed when a predetermined second condition including a condition that the temperature of the purification catalyst falls below the high temperature range is satisfied. The exhaust introduction means is controlled so that the exhaust introduction processing is executed without executing, and a transition condition is established in which the load of the internal combustion engine is decreasing and the estimated catalyst temperature at the time of introduction falls from a high temperature range to a range below this high temperature range If the exhaust introduction means is controlled to execute the exhaust introduction process without executing the increase process using the estimated catalyst temperature at the introduction as the temperature of the purification catalyst, It may be. In addition, the “first condition” and the “second condition” may include other conditions preferable for performing this control. The “power power input / output means” is not limited to a combination of the power distribution and
なお、実施例や変形例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための最良の形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。 Note that the correspondence between the main elements of the embodiment and the modified example and the main elements of the invention described in the column of means for solving the problem is described in the column of means for the embodiment to solve the problem. Since this is an example for specifically describing the best mode for carrying out the invention, the elements of the invention described in the column of means for solving the problems are not limited. That is, the interpretation of the invention described in the column of means for solving the problems should be made based on the description of the column, and the examples are those of the invention described in the column of means for solving the problems. It is only a specific example.
本発明は、車両の製造産業などに利用可能である。 The present invention can be used in the vehicle manufacturing industry.
20,120,220 ハイブリッド自動車、22 エンジン、24 エンジン用電子制御ユニット(エンジンECU)、26 クランクシャフト、28 ダンパ、30 動力分配統合機構、31 サンギヤ、32 リングギヤ、32a リングギヤ軸、33 ピニオンギヤ、34 キャリア、35 減速ギヤ、40 モータ用電子制御ユニット(モータECU)、41,42 インバータ、43,44 回転位置検出センサ、50 バッテリ、51 温度センサ、52 バッテリ用電子制御ユニット(バッテリECU)、54 電力ライン、60 ギヤ機構、62 デファレンシャルギヤ、63a,63b 駆動輪、64a,64b 車輪、70 ハイブリッド用電子制御ユニット、72 CPU、74 ROM、76 RAM、80 イグニッションスイッチ、81 シフトレバー、82 シフトポジションセンサ、83 アクセルペダル、84 アクセルペダルポジションセンサ、85 ブレーキペダル、86 ブレーキペダルポジションセンサ、88 車速センサ、96 トルクコンバータ、97 無段変速機、122 エアクリーナ、124 スロットルバルブ、126 燃料噴射弁、128 吸気バルブ、130 点火プラグ、132 ピストン、134 浄化装置、136,スロットルモータ、138 イグニッションコイル、140 クランクポジションセンサ、142 水温センサ、143 圧力センサ、144 カムポジションセンサ、146 スロットルバルブポジションセンサ、148 エアフローメータ、149 温度センサ、150 可変バルブタイミング機構、152 EGR管、154 EGRバルブ、156 温度センサ、230 対ロータ電動機、232 インナーロータ 234 アウターロータ、320 自動車、MG1,MG2 モータ。 20, 120, 220 Hybrid vehicle, 22 engine, 24 engine electronic control unit (engine ECU), 26 crankshaft, 28 damper, 30 power distribution integration mechanism, 31 sun gear, 32 ring gear, 32a ring gear shaft, 33 pinion gear, 34 carrier 35, reduction gear, 40 motor electronic control unit (motor ECU), 41, 42 inverter, 43, 44 rotational position detection sensor, 50 battery, 51 temperature sensor, 52 battery electronic control unit (battery ECU), 54 power line , 60 gear mechanism, 62 differential gear, 63a, 63b drive wheel, 64a, 64b wheel, 70 electronic control unit for hybrid, 72 CPU, 74 ROM, 76 RAM, 80 ignition switch , 81 shift lever, 82 shift position sensor, 83 accelerator pedal, 84 accelerator pedal position sensor, 85 brake pedal, 86 brake pedal position sensor, 88 vehicle speed sensor, 96 torque converter, 97 continuously variable transmission, 122 air cleaner, 124 throttle valve , 126 Fuel injection valve, 128 Intake valve, 130 Spark plug, 132 Piston, 134 Purification device, 136, Throttle motor, 138 Ignition coil, 140 Crank position sensor, 142 Water temperature sensor, 143 Pressure sensor, 144 Cam position sensor, 146 Throttle Valve position sensor, 148 Air flow meter, 149 Temperature sensor, 150 Variable valve timing mechanism, 152 EGR pipe, 154 EGR valve, 156 temperature sensor, 230 pair rotor motor, 232 inner rotor 234 outer rotor, 320 automobile, MG1, MG2 motor.
Claims (7)
前記内燃機関に燃料を噴射する燃料噴射手段と、
前記内燃機関の排気の一部を吸気系に導入する排気導入処理を行なう排気導入手段と、
前記排気導入処理を加味した前記浄化触媒の温度と前記内燃機関の負荷に関する因子とを対応付けた第1の関係を用いて該排気導入処理を行なったときの前記浄化触媒の温度である導入時触媒温度を推定する温度推定手段と、
前記浄化触媒の温度が所定の高温範囲内にある条件を含む所定の第1条件が成立しているときには前記内燃機関に噴射する燃料を増量することにより前記浄化触媒の温度上昇が抑制されるよう前記燃料噴射手段を制御する増量処理を実行すると共に前記排気導入処理を実行しない一方、前記浄化触媒の温度が前記高温範囲を下回る条件を含む所定の第2条件が成立しているときには前記増量処理を実行せずに前記排気導入処理を実行するよう前記排気導入手段を制御し、前記内燃機関の負荷が減少傾向にあり且つ前記推定した導入時触媒温度が前記高温範囲から該高温範囲を下回る範囲に至る移行条件が成立したときには前記推定した導入時触媒温度を前記浄化触媒の温度として前記増量処理を実行せずに前記排気導入処理を実行するよう前記排気導入手段を制御する制御手段と、
を備える内燃機関装置。 An internal combustion engine device comprising an internal combustion engine provided with a purification catalyst in an exhaust system,
Fuel injection means for injecting fuel into the internal combustion engine;
Exhaust introduction means for performing an exhaust introduction process for introducing a part of the exhaust of the internal combustion engine into an intake system;
At the time of introduction, which is the temperature of the purification catalyst when the exhaust introduction processing is performed using the first relationship in which the temperature of the purification catalyst considering the exhaust introduction processing is associated with the factor related to the load of the internal combustion engine Temperature estimation means for estimating the catalyst temperature;
When the predetermined first condition including the condition that the temperature of the purification catalyst is within the predetermined high temperature range is satisfied, the increase in the temperature of the purification catalyst is suppressed by increasing the amount of fuel injected into the internal combustion engine. When the predetermined second condition including the condition that the temperature of the purification catalyst falls below the high temperature range is satisfied while the increase process for controlling the fuel injection means is performed and the exhaust introduction process is not performed, the increase process The exhaust gas introduction means is controlled so as to execute the exhaust gas introduction process without executing the control, the load of the internal combustion engine is in a decreasing tendency, and the estimated catalyst temperature at the time of introduction is lower than the high temperature range from the high temperature range When the transition condition leading to is established, the estimated introduction catalyst temperature is set as the temperature of the purification catalyst and the exhaust introduction process is performed without performing the increase process. And control means for controlling the exhaust introduction means,
An internal combustion engine device comprising:
前記制御手段は、前記排気導入処理を実行するときには前記推定した導入時触媒温度を前記浄化触媒の温度に設定し、前記排気導入処理を実行しないときには前記推定した非導入時触媒温度を前記浄化触媒の温度に設定する手段である、請求項1又は2に記載の内燃機関装置。 The temperature estimating means includes a temperature of the purification catalyst and a factor related to a load of the internal combustion engine, which do not take into account the exhaust gas introduction process and have a tendency to be estimated to be a catalyst temperature higher than the catalyst temperature according to the first relationship. Means for estimating a non-introducing catalyst temperature that is a temperature of the purification catalyst when the exhaust gas introduction processing is not performed using the associated second relationship;
The control means sets the estimated introduction catalyst temperature to the temperature of the purification catalyst when executing the exhaust introduction process, and sets the estimated non-introduction catalyst temperature to the purification catalyst when not executing the exhaust introduction process. The internal combustion engine device according to claim 1, wherein the internal combustion engine device is a means for setting the temperature of the engine.
駆動軸に接続されると共に該駆動軸とは独立に回転可能に前記内燃機関の出力軸に接続され電力と動力の入出力を伴って前記駆動軸と前記出力軸とに動力を出力する電力動力入出力手段と、
前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、
を備える車両。 An internal combustion engine device according to any one of claims 1 to 4,
Electric power that is connected to the drive shaft and is connected to the output shaft of the internal combustion engine so as to be rotatable independently of the drive shaft and outputs power to the drive shaft and the output shaft with input and output of electric power and power Input / output means;
An electric motor capable of inputting and outputting power to the drive shaft;
A vehicle comprising:
前記排気導入処理を加味した前記浄化触媒の温度と前記内燃機関の負荷に関する因子とを対応付けた第1の関係を用いて該排気導入処理を行なったときの前記浄化触媒の温度である導入時触媒温度を推定し、
前記浄化触媒の温度が所定の高温範囲内にある条件を含む所定の第1条件が成立しているときには前記内燃機関に噴射する燃料を増量することにより前記浄化触媒の温度上昇が抑制されるよう前記燃料噴射手段を制御する増量処理を実行すると共に前記排気導入処理を実行しない一方、前記浄化触媒の温度が前記高温範囲を下回る条件を含む所定の第2条件が成立しているときには前記増量処理を実行せずに前記排気導入処理を実行するよう前記排気導入手段を制御し、前記内燃機関の負荷が減少傾向にあり且つ前記推定した導入時触媒温度が前記高温範囲から該高温範囲を下回る範囲に至る移行条件が成立したときには前記推定した導入時触媒温度を前記浄化触媒の温度として前記増量処理を実行せずに前記排気導入処理を実行するよう前記排気導入手段を制御する、
内燃機関装置の制御方法。 An internal combustion engine provided with a purification catalyst in the exhaust system, fuel injection means for injecting fuel into the internal combustion engine, exhaust introduction means for performing an exhaust introduction process for introducing part of the exhaust gas of the internal combustion engine into the intake system, A control method for an internal combustion engine device comprising:
At the time of introduction, which is the temperature of the purification catalyst when the exhaust introduction processing is performed using the first relationship in which the temperature of the purification catalyst considering the exhaust introduction processing is associated with the factor related to the load of the internal combustion engine Estimate the catalyst temperature,
When the predetermined first condition including the condition that the temperature of the purification catalyst is within the predetermined high temperature range is satisfied, the increase in the temperature of the purification catalyst is suppressed by increasing the amount of fuel injected into the internal combustion engine. When the predetermined second condition including the condition that the temperature of the purification catalyst falls below the high temperature range is satisfied while the increase process for controlling the fuel injection means is performed and the exhaust introduction process is not performed, the increase process The exhaust gas introduction means is controlled so as to execute the exhaust gas introduction process without executing the control, the load of the internal combustion engine is in a decreasing tendency, and the estimated catalyst temperature at the time of introduction is lower than the high temperature range from the high temperature range When the transition condition leading to is established, the estimated introduction catalyst temperature is set as the temperature of the purification catalyst and the exhaust introduction process is performed without performing the increase process. To control the exhaust gas introduction means,
A method for controlling an internal combustion engine device.
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