JP7309570B2 - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine.
内燃機関の一つであるディーゼルエンジンでは、例えば排気ガスの浄化率をより向上させるために、運転状態に応じたEGR量の調整等、種々の制御を同時に行っており、これらの制御に応じて、要求トルクに対して実トルクが不足する種々の場合が存在する。特に、内燃機関を搭載した車両では、要求トルクに対して実トルクが不足した場合、運転者はトルク不足を体感して違和感を抱くので、好ましくない。 In a diesel engine, which is one of internal combustion engines, various controls such as adjustment of the EGR amount according to the operating state are simultaneously performed in order to improve the purification rate of exhaust gas, for example. , there are various cases in which the actual torque is insufficient with respect to the required torque. In particular, in a vehicle equipped with an internal combustion engine, if the actual torque is insufficient with respect to the required torque, the driver feels the lack of torque and feels uncomfortable, which is not preferable.
ディーゼルエンジンでは、一般的に、燃料量に対して空気量が過剰なリーン状態の空燃比で燃料の噴射量が制御されているが、理論空燃比に近づけて制御することで、低い過給圧でより高出力を得ることができる。特定の運転領域内で、リーン状態の空燃比を理論空燃比に近づけるように空燃比(Air/Fuel:A/F)を調整するとき、要求トルクに応じた燃料量を変えずに吸入空気量を低減して空燃比をリーン状態から理論空燃比に近づけていくと、空気量の低減に伴うトルクダウン量が徐々に大きくなり、要求トルクと実トルクとの差が徐々に大きくなっていく。 In diesel engines, the amount of fuel injection is generally controlled at a lean air-fuel ratio in which the amount of air is excessive relative to the amount of fuel. can get higher output. When adjusting the air-fuel ratio (Air/Fuel: A/F) so that the air-fuel ratio in a lean state approaches the theoretical air-fuel ratio within a specific operating range, the amount of intake air is is reduced to bring the air-fuel ratio closer to the theoretical air-fuel ratio from the lean state, the torque down amount accompanying the reduction in the air amount gradually increases, and the difference between the required torque and the actual torque gradually increases.
例えば特許文献1には、軽油または軽油と他の燃料との混合燃料を圧縮着火させる内燃機関の制御装置において、各気筒内に筒圧センサ(筒内圧センサ)を設け、アクセル開度とエンジン回転数に基づいて算出した要求トルクと、筒圧センサ(筒内圧センサ)を用いて検出した実際のトルクである実トルク(実瞬時トルク)と、の差に基づいて、筒内に供給する燃料量とその供給時期、及びEGR量を制御する、内燃機関の制御装置が開示されている。
For example, in
特許文献1では、各気筒内の燃焼室上面やグロープラグに筒内圧センサを配置して気筒毎の筒内圧から実トルクを検出している。しかし、各気筒に筒内圧センサを配置することは、困難であるとともに、燃焼室内で高温高圧にさらされる筒内圧センサの劣化に伴う補正や、筒内圧センサの個体差の補正などが必要であり、制御が非常に複雑となるので、あまり好ましくない。
In
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、各気筒内に筒内圧センサを配置する必要がなく、よりシンプルかつ容易な構成にて、要求トルクと実トルクとの差を適切に低減させることができる、内燃機関の制御装置を提供することを課題とする。 The present invention has been devised in view of this point, and it is possible to detect the difference between the required torque and the actual torque with a simpler and easier configuration without the need to dispose an in-cylinder pressure sensor in each cylinder. An object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine that can appropriately reduce the noise.
上記課題を解決するため、第1の発明は、インジェクタから噴射する燃料量を制御してディーゼルエンジンを制御する内燃機関の制御装置であって、前記ディーゼルエンジンの吸気経路には、前記ディーゼルエンジンの吸気量を調整可能な吸気量調整手段が設けられており、前記制御装置は、前記ディーゼルエンジンの空燃比であるA/Fを含む運転状態を検出する運転状態検出部と、前記運転状態に基づいた要求トルクを満足する燃料噴射量である要求ベース噴射量を算出する要求ベース噴射量算出部と、前記運転状態が、予め設定された空燃比制御条件を満足する場合に、目標A/Fを求める目標A/F算出部と、前記運転状態が前記空燃比制御条件を満足する場合に、検出した実際のA/Fである実A/Fが前記目標A/Fに近づくように前記吸気量調整手段を制御して前記吸気量を徐々に絞る吸気量調整部と、前記吸気量調整部による前記実A/Fの推移に応じたトルクダウンを予測し、予測した前記トルクダウンを未然に防止する補正噴射量を算出する補正噴射量算出部と、前記インジェクタから噴射する燃料量である最終噴射量を、前記要求ベース噴射量と前記補正噴射量とを加算して求める最終噴射量算出部と、を有する、内燃機関の制御装置である。 In order to solve the above-described problems, a first invention is a control device for an internal combustion engine that controls a diesel engine by controlling the amount of fuel injected from an injector, wherein an intake path of the diesel engine is provided with fuel for the diesel engine. An intake air amount adjustment means capable of adjusting an intake air amount is provided, and the control device includes an operating state detection unit that detects an operating state including A/F, which is an air-fuel ratio of the diesel engine, and an operating state detection unit that detects the operating state based on the operating state. a required base injection amount calculation unit that calculates a required base injection amount that is a fuel injection amount that satisfies the required torque; and a target A/F when the operating state satisfies a preset air-fuel ratio control condition. and a target A/F calculating section, and the intake air amount so that the detected actual A/F, which is the actual A/F, approaches the target A/F when the operating state satisfies the air-fuel ratio control condition. an intake air amount adjusting unit that controls an adjusting means to gradually reduce the intake air amount; predicting torque reduction according to the transition of the actual A/F by the intake air amount adjusting unit; and preventing the predicted torque reduction. and a final injection amount calculation unit that calculates a final injection amount, which is the amount of fuel injected from the injector, by adding the required base injection amount and the corrected injection amount. and a control device for an internal combustion engine.
次に、第2の発明は、上記第1の発明に係る内燃機関の制御装置であって、前記ディーゼルエンジンの排気経路には、前記ディーゼルエンジンの排気の前記A/Fを検出するA/F検出手段が設けられており、前記制御装置は、前記A/F検出手段を用いて前記実A/Fを検出する、内燃機関の制御装置である。 Next, a second invention is the control device for an internal combustion engine according to the first invention, wherein an A/F for detecting the A/F of the exhaust of the diesel engine is provided in the exhaust path of the diesel engine. A detection means is provided, and the control device is an internal combustion engine control device that detects the actual A/F using the A/F detection means.
次に、第3の発明は、上記第1の発明に係る内燃機関の制御装置であって、前記ディーゼルエンジンの吸気経路には、前記ディーゼルエンジンの吸気量を検出する吸気量検出手段が設けられており、前記制御装置は、前記吸気量検出手段を用いて検出した前記吸気量と、前記インジェクタから噴射した前記最終噴射量と、に基づいて前記A/Fを求めることで前記実A/Fを検出する、内燃機関の制御装置である。 Next, a third invention is the control device for an internal combustion engine according to the first invention, wherein the intake path of the diesel engine is provided with intake air amount detection means for detecting the intake air amount of the diesel engine. The control device determines the actual A/F by obtaining the A/F based on the intake air amount detected by the intake air amount detecting means and the final injection amount injected from the injector. A control device for an internal combustion engine that detects
次に、第4の発明は、上記第1の発明~第3の発明のいずれか1つに係る内燃機関の制御装置であって、前記制御装置は、前記目標A/Fに応じた前記補正噴射量のベースとなる補正ベース噴射量と、前記実A/Fと、前記目標A/Fと、に基づいて前記補正噴射量を算出する、内燃機関の制御装置である。 Next, a fourth invention is a control device for an internal combustion engine according to any one of the first invention to the third invention, wherein the control device comprises the correction according to the target A/F The control device for an internal combustion engine calculates the corrected injection amount based on the corrected base injection amount that is the base of the injection amount, the actual A/F, and the target A/F.
次に、第5の発明は、上記第1の発明~第4の発明のいずれか1つに係る内燃機関の制御装置であって、前記制御装置は、前記運転状態が、前記空燃比制御条件を満足している状態から満足しない状態に遷移した場合には、前記吸気量調整部にて前記吸気量調整手段を制御して前記吸気量の絞りを解除して徐々に前記吸気量を戻しながら、前記補正噴射量算出部と前記最終噴射量算出部の実行を維持し、前記実A/Fが、予め設定されたA/F制御閾値まで戻った場合に、前記補正噴射量算出部と前記最終噴射量算出部の実行の維持を終了させる、内燃機関の制御装置である。 Next, a fifth invention is a control device for an internal combustion engine according to any one of the first invention to the fourth invention, wherein the control device is configured such that the operating state corresponds to the air-fuel ratio control condition is changed from a state that satisfies to a state that does not satisfy, the intake air amount adjusting unit controls the intake air amount adjusting means to release the restriction of the intake air amount and gradually return the intake air amount. , the execution of the corrected injection amount calculating section and the final injection amount calculating section is maintained, and when the actual A/F returns to a preset A/F control threshold value, the corrected injection amount calculating section and the A control device for an internal combustion engine that terminates maintenance of execution of a final injection amount calculation unit.
第1の発明によれば、一般的にリーン状態で制御されているA/F(空燃比)を、空燃比制御条件を満足する場合では、リーン状態から目標A/F(例えば理論空燃比)に近づける。その際、吸気量調整手段を用いて吸気量を徐々に絞ってリーン状態から目標A/Fに近づけるが、燃料量を調整することなく要求ベース噴射量を維持した場合、吸気量の低減に伴うトルクダウンが発生する。このトルクダウンの発生を予測し、予測したトルクダウンを未然に防止する補正噴射量を要求ベース噴射量に加算した最終噴射量をインジェクタから噴射する。従って、各気筒内に筒内圧センサを配置する必要がなく、よりシンプルかつ容易な構成にて、要求トルクと実トルクとの差を適切に低減させることができる。 According to the first invention, the A/F (air-fuel ratio), which is generally controlled in the lean state, is changed from the lean state to the target A/F (for example, the theoretical air-fuel ratio) when the air-fuel ratio control condition is satisfied. close to At that time, the intake air amount is gradually reduced using the intake air amount adjusting means to approach the target A/F from the lean state. Torque down occurs. The occurrence of this torque reduction is predicted, and the final injection amount obtained by adding the corrected injection amount for preventing the predicted torque reduction to the required base injection amount is injected from the injector. Therefore, there is no need to dispose an in-cylinder pressure sensor in each cylinder, and the difference between the required torque and the actual torque can be appropriately reduced with a simpler and easier configuration.
第2の発明によれば、実際のA/Fである実A/Fを、排気経路に設けられたA/F検出手段を用いて検出することで、容易かつ適切に実A/Fを検出することができる。 According to the second invention, the actual A/F, which is the actual A/F, is detected using the A/F detection means provided in the exhaust path, thereby easily and appropriately detecting the actual A/F. can do.
第3の発明によれば、排気経路にA/F検出手段を設ける代わりに、吸気経路に吸気量検出手段を設け、吸気量と最終噴射量を用いてA/Fを算出することで、容易かつ適切に実A/Fを検出することができる。 According to the third aspect, instead of providing the A/F detection means in the exhaust path, the intake air amount detection means is provided in the intake path, and the A/F is calculated using the intake air amount and the final injection amount. And the actual A/F can be detected appropriately.
第4の発明によれば、目標A/Fに近づけている途中の状態(実A/Fが推移している過渡状態)であっても、トルクダウンの発生を防止できる適切な補正噴射量を、容易に算出することができる。 According to the fourth invention, even in a state in the middle of approaching the target A/F (a transient state in which the actual A/F is transitioning), an appropriate correction injection amount that can prevent the occurrence of torque down is determined. , can be easily calculated.
第5の発明によれば、空燃比制御条件を満足している状態から満足しない状態に遷移した場合において、目標A/F(例えば理論空燃比)での制御状態からリーン状態へと、トルクダウンを発生させることなく、適切に運転状態を戻すことができる。 According to the fifth aspect of the present invention, when the air-fuel ratio control condition is changed from the state satisfying the air-fuel ratio control condition to the state not satisfying, the control state at the target A/F (for example, the theoretical air-fuel ratio) is changed to the lean state, and the torque is reduced. The operating state can be appropriately restored without causing
以下に本発明を実施するための形態を図面を用いて説明する。まず図1を用いて、本発明である内燃機関の制御装置(以降、制御装置50と記載する)を有するディーゼルエンジンシステム1の全体構成について説明する。本実施の形態の説明では、内燃機関としてのディーゼルエンジンが搭載された車両の例を用いて説明する。
Embodiments for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. First, with reference to FIG. 1, the overall configuration of a
●[ディーゼルエンジンシステム1の全体構成の例(図1)]
図1を用いて、制御装置50(内燃機関の制御装置)を有するディーゼルエンジンシステム1の全体構成について、吸気側から排気側に向かって順に説明する。なお、吸気管11A、11B、吸気マニホルド11Cにて吸気経路が形成され、排気マニホルド12A、排気管12Bにて排気経路が形成されている。
● [Example of overall configuration of diesel engine system 1 (Fig. 1)]
The overall configuration of a
吸気管11Aの流入側には、吸気量検出手段21(例えば、吸気量センサ)が設けられている。吸気量検出手段21は、内燃機関10(ディーゼルエンジン)が吸入した吸気の流量に応じた検出信号を制御装置50に出力する。また吸気量検出手段21には、吸気温度検出手段28A(例えば、温度センサ)が設けられている。吸気温度検出手段28Aは、吸気量検出手段21を通過する吸気の温度(外気温度)に応じた検出信号を制御装置50に出力する。
An intake air amount detection means 21 (for example, an intake air amount sensor) is provided on the inflow side of the
吸気管11Aの流出側は、スロットル装置47の流入側に接続されている。そしてスロットル装置47の流出側は、吸気管11Bの流入側に接続されている。
The outflow side of the
スロットル装置47は、制御装置50からの制御信号に基づいて吸気管11B(吸気管11A)の開度を調整するスロットルバルブ47Vを駆動し、吸気量を調整可能である。制御装置50は、スロットル開度検出手段47S(例えば、スロットル開度センサ)からの検出信号と目標スロットル開度に基づいて、スロットル装置47に制御信号を出力して吸気管11B(吸気管11A)に設けられたスロットルバルブ47Vの開度を調整可能である。ディーゼルエンジンシステム1では、制御装置50は、通常時ではスロットルバルブ47Vを全開となるように制御する。
The
アクセルペダル踏込量検出手段25は、例えばアクセルペダル踏込角度センサであり、アクセルペダルに設けられている。制御装置50は、アクセルペダル踏込量検出手段25からの検出信号に基づいて、運転者によるアクセルペダルの踏込量を検出することが可能である。
The accelerator pedal depression amount detection means 25 is, for example, an accelerator pedal depression angle sensor, and is provided on the accelerator pedal. The
吸気管11Bの下流側は、吸気マニホルド11Cの流入側に接続されている。吸気マニホルド11Cの流出側は内燃機関10の流入側に接続されている。
The downstream side of the
内燃機関10は複数のシリンダ45Aを有しており、インジェクタ43Aが、それぞれのシリンダに設けられている。インジェクタ43Aには、コモンレール(図示省略)を介して燃料が供給されており、インジェクタ43Aは、制御装置50からの制御信号によって駆動され、それぞれのシリンダ45A内に燃料を噴射する。
The
内燃機関10には、回転検出手段22、クーラント温度検出手段28C等が設けられている。回転検出手段22は、例えば回転センサであり、内燃機関10のクランクシャフトの回転数(すなわち、エンジン回転数)に応じた検出信号を制御装置50に出力する。クーラント温度検出手段28Cは、例えば温度センサであり、内燃機関10内に循環されている冷却用クーラントの温度を検出し、検出した温度に応じた検出信号を制御装置50に出力する。
The
内燃機関10の排気側には排気マニホルド12Aの流入側が接続され、排気マニホルド12Aの流出側には排気管12Bの流入側が接続されている。排気管12Bの流出側は排気浄化装置60の流入側に接続されている。図示省略するが、内燃機関10はディーゼルエンジンであるので、排気浄化装置60には、酸化触媒、微粒子捕集フィルタ(Diesel Particulate Filter)、選択式還元触媒等が含まれている。
The inflow side of an
排気管12Bには、A/F検出手段26、排気温度検出手段29Aが設けられている。A/F検出手段26は、例えば空燃比センサであり、排気ガスから検出した空燃比に応じた検出信号を制御装置50に出力する。また排気温度検出手段29Aは、例えば排気温度センサであり、排気温度に応じた検出信号を制御装置50に出力する。なお、後述するようにA/Fを吸気量と最終噴射量に基づいて算出する場合では、A/F検出手段26を省略してもよい。
The
制御装置50は、CPU51、RAM52、記憶手段53、EEPROM54、タイマ55等を有している。RAM52、記憶手段53、EEPROM54、タイマ55等は、各種のバスにてCPU51と接続されている。記憶手段53は、例えばFlashROM等の記憶装置であり、後述する処理を実行するためのプログラムやデータ等が記憶されている。またCPU51は、後述する運転状態検出部51A、要求ベース噴射量算出部51B、目標A/F算出部51C、吸気量調整部51D、補正噴射量算出部51E、最終噴射量算出部51F等を有している。
The
制御装置50は、上記のインジェクタ43A、スロットル装置47を含めた各種のアクチュエータを制御する。そして制御装置50は、図1に示す各検出手段や各アクチュエータに限定されず、上記の検出手段を含めた各種の検出手段からの検出信号や、各アクチュエータの制御状態に基づいて、内燃機関10の運転状態を検出可能である。以下、第1、第2の実施の形態について説明する。
The
●[第1の実施の形態の制御装置50の処理手順(図2~図9)]
以下、第1の実施の形態における制御装置50(CPU51)の処理手順について説明する。第1及び第2の実施の形態では、内燃機関の運転状態が、燃焼切替領域(図4参照)を含む空燃比制御条件を満足する場合に、リーン状態の空燃比を目標A/F(例えば理論空燃比)となるように吸気量を絞りながら燃料噴射量を補正して、トルクダウンを未然に防止する。そして第1の実施の形態では、A/F(空燃比)の検出を、A/F検出手段26を用いて検出する点が、第2の実施の形態とは異なる。制御装置50は、所定時間間隔(例えば数[ms]~数10[ms]間隔)、または所定クランク角度回転する毎(例えばクランクシャフトが180[°]回転する毎)にて、図2に示す処理を起動し、ステップS010に処理を進める。
● [Processing procedure of the
A processing procedure of the control device 50 (CPU 51) in the first embodiment will be described below. In the first and second embodiments, when the operating state of the internal combustion engine satisfies the air-fuel ratio control conditions including the combustion switching region (see FIG. 4), the lean air-fuel ratio is set to the target A/F (for example, The fuel injection amount is corrected while the intake air amount is throttled so as to achieve the theoretical air-fuel ratio, thereby preventing torque reduction. The first embodiment differs from the second embodiment in that the A/F (air-fuel ratio) is detected using the A/F detection means 26 . 2 at predetermined time intervals (for example, intervals of several [ms] to several tens [ms]) or each time a predetermined crank angle rotates (for example, each time the crankshaft rotates 180 [°]). A process is started and a process is advanced to step S010.
ステップS010にて制御装置50は、内燃機関10の運転状態を検出してステップS015に処理を進める。具体的には、制御装置50は、吸気量検出手段21からの検出信号に基づいて吸気量を検出し、吸気温度検出手段28Aからの検出信号に基づいて吸気温度を検出し、スロットル開度検出手段47Sからの検出信号に基づいてスロットルバルブ47Vの開度を検出する。また制御装置50は、回転検出手段22からの検出信号に基づいて内燃機関10の回転数を検出し、クーラント温度検出手段28Cからの検出信号に基づいてクーラント温度を検出する。また制御装置50は、A/F検出手段26からの検出信号に基づいて実際の空燃比である実A/Fを検出し、排気温度検出手段29Aからの検出信号に基づいて排気温度を検出する。また制御装置50は、アクセルペダル踏込量検出手段25からの検出信号に基づいてアクセルペダルの踏込量を検出する。また制御装置50は、自身がインジェクタ43Aから噴射している燃料量(最終噴射量)を検出する。そして制御装置50は、検出したそれぞれの運転状態を記憶する。
In step S010,
ステップS010の処理を実行している制御装置50(CPU51)は、内燃機関10(ディーゼルエンジン)の空燃比であるA/Fを含む運転状態を検出する運転状態検出部51A(図1参照)に相当している。
The control device 50 (CPU 51) executing the processing of step S010 causes the operating
ステップS015にて制御装置50は、検出した運転状態に基づいて要求トルクを求め、求めた要求トルクに応じた燃料噴射量(要求噴射量)である要求ベース噴射量を求め、ステップS020に処理を進める。例えば制御装置50の記憶手段には、エンジン回転数とアクセルペダル踏込量に応じた要求トルクが設定された要求トルク特性が記憶されており、制御装置50は、検出したエンジン回転数とアクセルペダル踏込量と、記憶している要求トルク特性と、に基づいて要求トルクを求める。また例えば制御装置50の記憶手段には、要求トルクに応じた要求ベース噴射量が設定された要求ベース噴射量特性、または要求トルクから要求ベース噴射量を算出する演算式等が記憶されており、制御装置50は、要求トルクと要求ベース噴射量特性(または演算式)に基づいて要求ベース噴射量を求めて記憶する。なお、エンジン回転数とアクセルペダル踏込量に基づいて要求ベース噴射量を求めるようにしてもよい。
In step S015, the
ステップS015の処理を実行している制御装置50(CPU51)は、運転状態に基づいて求めた要求トルクを満足する燃料噴射量(要求噴射量)である要求ベース噴射量を算出する要求ベース噴射量算出部51B(図1参照)に相当している。
The control device 50 (CPU 51) executing the process of step S015 calculates a required base injection amount that is a fuel injection amount (required injection amount) that satisfies the required torque determined based on the operating state. It corresponds to the
ステップS020にて制御装置50は、処理S100[燃焼切替フラグの設定処理]を実行してステップS030に処理を進める。なお処理S100[燃焼切替フラグの設定処理]の詳細については後述する。
In step S020,
ステップS030にて制御装置50は、処理S200[最終噴射量の算出処理]を実行してステップS050に処理を進める。なお処理S200[最終噴射量の算出処理]の詳細については後述する。
In step S030,
ステップS050にて制御装置50は、処理S400[吸気量調整処理]を実行して。図2に示す処理を終了する。なお処理S400[吸気量調整処理]の詳細については後述する。
In step S050,
●[処理S100:燃焼切替フラグの設定処理(図3、図4)]
次に図3、図4を用いて処理S100[燃焼切替フラグの設定処理]の詳細について説明する。図2に示すステップS020にて処理S100を実行する際、制御装置50は、図3に示すステップS110へ処理を進める。
● [Process S100: Combustion switching flag setting process (Figs. 3 and 4)]
Next, details of the process S100 [combustion switching flag setting process] will be described with reference to FIGS. 3 and 4. FIG. When executing the process S100 in step S020 shown in FIG. 2, the
ステップS110にて制御装置50は、検出した運転状態が、予め記憶手段に記憶されている燃焼領域特性に設定されている燃焼切替領域内であるか否かを判定し、運転状態が燃焼切替領域内である場合(Yes)はステップS120に処理を進め、運転状態が燃焼切替領域内でない場合(No)はステップS130Bに処理を進める。例えば、制御装置50の記憶手段には、図4に示すように、エンジン回転数と、負荷(例えば、燃料噴射量とエンジン回転数からマップ等を用いて求めた負荷)と、に応じた燃焼切替領域が設定された燃焼領域特性が記憶されている。制御装置50は、検出したエンジン回転数及び負荷と、記憶手段に記憶されている燃焼領域特性と、に基づいて、現在のエンジン回転数及び負荷が燃焼切替領域内であるか否かを判定する。例えば、燃焼切替領域は、ディーゼルエンジンの燃焼制御状態を、燃料量に対して空気量が過剰であるリーン状態から理論空燃比に近い燃焼制御状態へと切り替える領域であり、より高出力を所望する領域である。燃焼切替領域は、例えば、実験やシミュレーション等にて、適切な領域が設定されている。また、燃焼切替領域内であるか否かの判定には、ハンチングを防止するために、ヒステリシス等が用いられる。
In step S110, the
ステップS120に処理を進めた場合、制御装置50は、他の条件を満足するか否かを判定し、他の条件を満足する場合(Yes)にはステップS130Aに処理を進め、他の条件を満足しない場合(No)にはステップS130Bに処理を進める。例えば、他の条件としては、クーラント温度>80[℃]や、第1排気温度≦排気温度≦第2排気温度など、種々の条件が有るが、「他の条件」は、これらの条件に限定されるものではない。
If the process proceeds to step S120, the
ステップS130Aに処理を進めた場合は空燃比制御条件を満足した場合であり、制御装置50は、燃焼切替フラグをONに設定して、ステップS140に処理を進める。
If the process proceeds to step S130A, the air-fuel ratio control condition is satisfied, and the
ステップS140にて制御装置50は、目標A/Fを算出して記憶し、図3に示す処理を終了(リターン)して、図2に示すステップS030に処理を進める。例えば、目標A/Fは、ほぼ理論空燃比(例えば14.6)に固定とされていてもよいし、エンジン回転数と負荷(または燃料噴射量等)に応じて設定されたマップ等から求めるようにしてもよい。例えば目標A/Fが理論空燃比に固定とされている場合、制御装置50は、ステップS140にて、目標A/Fの値を、理論空燃比の値(約14.6)に設定して記憶する。
In step S140,
ステップS140の処理を実行している制御装置50(CPU51)は、運転状態が、予め設定された空燃比制御条件を満足する場合(この場合、ステップS110を満足かつステップS120を満足した場合)に、目標A/Fを求める目標A/F算出部51C(図1参照)に相当している。
The control device 50 (CPU 51) executing the processing of step S140, when the operating state satisfies preset air-fuel ratio control conditions (in this case, when both step S110 and step S120 are satisfied), , corresponds to the target A/
ステップS130Bに処理を進めた場合は空燃比制御条件を満足しなかった場合であり、制御装置50は、燃焼切替フラグをOFFに設定して、図3に示す処理を終了(リターン)して、図2に示すステップS030に処理を進める。 If the process proceeds to step S130B, it means that the air-fuel ratio control condition is not satisfied. The process proceeds to step S030 shown in FIG.
●[処理S200:最終噴射量の算出処理(図5~図7)]
次に図5~図7を用いて処理S200[最終噴射量の算出処理]の詳細について説明する。図2に示すステップS030にて処理S200を実行する際、制御装置50は、図5に示すステップS210へ処理を進める。
● [Process S200: Final injection amount calculation process (Figs. 5 to 7)]
Next, details of the process S200 [final injection amount calculation process] will be described with reference to FIGS. 5 to 7. FIG. When executing the process S200 in step S030 shown in FIG. 2, the
ステップS210にて制御装置50は、検出した実A/Fが、A/F制御閾値以下であるか否かを判定し、実A/FがA/F制御閾値以下である場合(Yes)はステップS215に処理を進め、実A/FがA/F制御閾値よりも大きい場合(No)はステップS280に処理を進める。なお、A/F制御閾値は、後述する[補正割合特性](図7参照)において、補正割合が0[%]になる場合の最も小さな実A/Fの値である。
In step S210, the
ステップS280に処理を進めた場合、制御装置50は、燃焼切替履歴フラグをOFFに設定してステップS285に処理を進める。
When the process proceeds to step S280, the
ステップS285に処理を進めた場合、制御装置50は、要求ベース噴射量を最終噴射量として記憶し、図5に示す処理を終了(リターン)して、図2に示すステップS050に処理を進める。
When the process proceeds to step S285, the
ステップS215に処理を進めた場合、制御装置50は、燃焼切替フラグがONであるか否かを判定し、燃焼切替フラグがONである場合(Yes)はステップS220に処理を進め、燃焼切替フラグがONでない場合(No)はステップS225に処理を進める。
If the process proceeds to step S215, the
ステップS220に処理を進めた場合、制御装置50は、燃焼切替履歴フラグをONに設定してステップS230に処理を進める。
When the process proceeds to step S220, the
ステップS225に処理を進めた場合、制御装置50は、燃焼切替履歴フラグがONであるか否かを判定し、燃焼切替履歴フラグがONである場合(Yes)はステップS230に処理を進め、燃焼切替履歴フラグがONでない場合(No)はステップS285に処理を進める。
When the process proceeds to step S225, the
ステップS230にて制御装置50は、目標A/Fに応じた補正噴射量のベースとなる補正ベース噴射量を求めてステップS235に処理を進める。例えば、制御装置50の記憶手段には、図6に示すように、エンジン回転数(N*)と負荷(Q*)に応じた補正ベース噴射量(H*)が、目標A/Fに応じて設定されている補正ベース噴射量特性が記憶されている。制御装置50は、目標A/F、エンジン回転数、負荷、補正ベース噴射量特性、に基づいて補正ベース噴射量を求める。
In step S230, the
ステップS235にて制御装置50は、補正割合を算出してステップS240に処理を進める。例えば、制御装置50の記憶手段には、図7に示すように、実A/Fに応じて補正割合が設定された補正割合特性が記憶されている。補正割合特性では、実A/F=A/F制御閾値の場合では補正割合=0[%]に設定され、実A/F=目標A/Fの場合では補正割合=100[%]に設定されている。制御装置50は、実A/Fと、補正割合特性と、に基づいて補正割合を求める。
In step S235,
ステップS240にて制御装置50は、補正ベース噴射量に補正割合を乗算して補正噴射量を算出(補正噴射量=補正ベース噴射量*補正割合)して記憶し、ステップS245に処理を進める。
In step S240, the
発明者は、実験等によって、実際のトルクを検出しなくても実A/FがA/F制御閾値以下の場合(吸気量調整手段によって吸気量を絞ってA/Fを調整している場合)にはトルクダウンの発生を予測できることを突きとめ、トルクダウンを発生させないためには必要量の燃料を増加させればよいことを突きとめた。従って、「実A/F≦A/F制御閾値」の場合では、トルクダウンが発生すると予測し、このトルクダウンを未然に防止する補正噴射量を、後述するステップS245にて要求ベース噴射量に加算する。 The inventor has found through experiments that the actual A/F is equal to or less than the A/F control threshold without detecting the actual torque (when the intake air amount is throttled by the intake air amount adjusting means to adjust the A/F ), it was found that the occurrence of torque down can be predicted, and it was found that the required amount of fuel should be increased in order not to cause torque down. Therefore, when "actual A/F≤A/F control threshold", it is predicted that torque reduction will occur, and the correction injection amount for preventing this torque reduction is set to the required base injection amount in step S245, which will be described later. to add.
ステップS230~S240の処理を実行している制御装置50(CPU51)は、(後述する処理S400による)吸気量調整部51D(図1参照)によるA/Fの推移に応じたトルクダウンを予測し、予測したトルクダウンを未然に防止する補正噴射量を算出する補正噴射量算出部51E(図1参照)に相当している。
The control device 50 (CPU 51) executing the processing of steps S230 to S240 predicts torque reduction according to the transition of A/F by the intake air
ステップS245にて制御装置50は、要求ベース噴射量に補正噴射量を加算して最終噴射量を求め、求めた最終噴射量を記憶し、図5に示す処理を終了(リターン)して、図2に示すステップS050に処理を進める。なお、制御装置50は、図示省略した燃料噴射処理にてインジェクタから燃料を噴射する際、この最終噴射量に基づいた燃料量を噴射する。
In step S245, the
ステップS245の処理を実行している制御装置50(CPU51)は、インジェクタから噴射する燃料量である最終噴射量を、要求ベース噴射量と補正噴射量とを加算して求める最終噴射量算出部51F(図1参照)に相当している。 The control device 50 (CPU 51) executing the processing of step S245 obtains the final injection amount, which is the amount of fuel injected from the injector, by adding the required base injection amount and the correction injection amount. (see FIG. 1).
また図9に示すように、燃焼切替履歴フラグは、燃焼切替フラグがON、かつ、実A/F≦A/F制御閾値、の場合に「ON」に設定され、実A/F>A/F制御閾値の場合に「OFF」に設定される。従って、図9に示すように、燃焼切替フラグがON――>OFFとされた後、しばらくの期間は「ON」状態が維持される。維持される期間は、図9に示すように、実A/Fが目標A/Fから徐々に大きくなる期間においてA/F制御閾値を超えるまでの期間(時間T3~時間T4)である。なお、A/F制御閾値は、後述する[補正割合特性](図7参照)において、補正割合が0[%]になる場合の最も小さな実A/Fの値である。 Further, as shown in FIG. 9, the combustion switching history flag is set to "ON" when the combustion switching flag is ON and the actual A/F≤A/F control threshold. It is set to "OFF" in the case of the F control threshold. Therefore, as shown in FIG. 9, the "ON" state is maintained for a while after the combustion switching flag is set to ON --> OFF. As shown in FIG. 9, the period during which the actual A/F is maintained is the period (time T3 to time T4) during which the actual A/F gradually increases from the target A/F and exceeds the A/F control threshold. Note that the A/F control threshold is the smallest actual A/F value when the correction ratio is 0 [%] in the later-described [correction ratio characteristics] (see FIG. 7).
●[処理S400:吸気量調整処理(図8、図9)]
次に図8、図9を用いて処理S400[吸気量調整処理]の詳細について説明する。図2に示すステップS050にて処理S400を実行する際、制御装置50は、図8に示すステップS410へ処理を進める。
● [Process S400: intake air amount adjustment process (Figs. 8 and 9)]
Next, the details of the process S400 [intake amount adjustment process] will be described with reference to FIGS. 8 and 9. FIG. When executing the process S400 in step S050 shown in FIG. 2, the
ステップS410にて制御装置50は、燃焼切替フラグがONであるか否かを判定し、燃焼切替フラグがONである場合(Yes)はステップS420Aに処理を進め、燃焼切替フラグがONでない場合(No)はステップS420Bに処理を進める。
In step S410, the
ステップS420Aに処理を進めた場合、制御装置50は、検出した実A/Fが、目標A/Fとなるように(近づくように)、スロットルバルブ47V(吸気量調整手段)の開度をフィードバック制御してスロットルバルブ47Vの開度を徐々に絞り(図9における時間T1~時間T2)、図8に示す処理を終了(リターン)して、図2の処理を終了する。
When the process proceeds to step S420A, the
ステップS420Bに処理を進めた場合、制御装置50は、スロットルバルブ47V(吸気量調整手段)の開度が全開となるように、スロットルバルブ47Vの開度をフィードバック制御(目標開度=全開としたフィードバック制御)してスロットルバルブ47Vの開度を全開へと徐々に近づけて(図9における時間T3以降)、図8に示す処理を終了する。
When the process proceeds to step S420B, the
ステップS410、S420A、S420Bの処理を実行している制御装置50(CPU51)は、運転状態が空燃比制御条件を満足する場合(この場合、空燃比制御振フラグ=ONの場合)に、検出した実際のA/Fである実A/Fが目標A/Fに近づくようにスロットルバルブ47V(吸気量調整手段)を制御して吸気量を徐々に絞る吸気量調整部51D(図1参照)に相当している。
The control device 50 (CPU 51) executing the processes of steps S410, S420A, and S420B detects the The intake air
●[動作波形(図9)の説明]
図9は、図2~図8にて説明した制御装置50の処理による動作波形の例を示している。例えば運転者によるアクセルペダル踏込量がほぼ一定でエンジン回転数がほぼ一定であり、かつ、運転状態が図4に示す燃焼切替領域内に有り、かつ、図3のステップS120の他の条件が成立して、図9に示す時間T1にて、燃焼切替フラグがOFF――>ONとなったものとする。
● [Description of operating waveforms (Fig. 9)]
FIG. 9 shows an example of operation waveforms by the processing of the
図9において、時間T1にて燃焼切替フラグがOFF――>ONになった後、実A/F≦A/F制御閾値になると、燃焼切替履歴フラグもOFF――>ONに設定される。また時間T1にて目標A/Fが算出される。そして時間T1~時間T2にて、スロットルバルブの開度が徐々に絞られて、リーン状態であった実A/Fの値が、目標A/Fの値へと近づいていく。時間T1~時間T2では、実A/Fの推移に応じて図7に示す補正割合の値も推移し、図9の補正噴射量に示すように、時間T1~時間T2の間では、補正噴射量が徐々に増加し、トルクダウンを未然に防止している。 In FIG. 9, when the actual A/F≤A/F control threshold after the combustion switching flag is turned OFF --> ON at time T1, the combustion switching history flag is also set OFF --> ON. Also, the target A/F is calculated at time T1. Then, from time T1 to time T2, the opening of the throttle valve is gradually reduced, and the actual A/F value in the lean state approaches the target A/F value. Between time T1 and time T2, the value of the correction ratio shown in FIG. 7 changes in accordance with the change of the actual A/F, and as shown in the corrected injection amount in FIG. The amount gradually increases to prevent torque down.
また、図9において、時間T3にて燃焼切替フラグがON――>OFFになった場合、燃焼切替履歴フラグを用いて、時間T3~時間T4の間は、スロットルバルブを全開位置へと徐々に戻していきながら、補正噴射量を、ゼロに向けて徐々に減量していく。つまり、制御装置50は、空燃比制御条件を満足している状態から満足しない状態に遷移した場合(燃焼切替フラグがON――>OFFになった場合)には、吸気量調整部にて吸気量調整手段(スロットルバルブ)を制御して吸気量の絞りを解除して徐々に吸気量を戻しながら(時間T3以降)、補正噴射量算出部と最終噴射量算出部の実行を維持し、実A/FがA/F制御閾値まで戻った場合(時間T4)に、補正噴射量算出部と最終噴射量算出部の実行の維持を終了させる。
Further, in FIG. 9, when the combustion switching flag becomes ON --> OFF at time T3, the combustion switching history flag is used to gradually move the throttle valve to the fully open position between time T3 and time T4. While returning, the correction injection amount is gradually decreased toward zero. In other words, when the state where the air-fuel ratio control condition is satisfied changes to the state where the air-fuel ratio control condition is not satisfied (when the combustion switching flag becomes ON --> OFF), the
このように、実A/Fを、リーン状態の空燃比から目標空燃比(例えば理論空燃比)へと近づけていった場合に発生するトルクダウン、及び、目標空燃比(例えば理論空燃比)からリーン状態へと戻す際のトルクダウン、の発生を予測して補正噴射量を求め、トルクダウンを未然に防止している。従って、各気筒内に筒内圧センサを配置する必要がなく、よりシンプルかつ容易な構成にて、要求トルクと実トルクとの差を適切に低減させる(トルクダウンを未然に防止する)ことができる。また、ディーゼルエンジンの実A/Fに応じて出力を補正するので、安定した出力を得ることができる。 In this way, the torque reduction that occurs when the actual A/F is brought closer to the target air-fuel ratio (for example, the theoretical air-fuel ratio) from the lean air-fuel ratio, and the target air-fuel ratio (for example, the theoretical air-fuel ratio) The correction injection amount is obtained by predicting the occurrence of torque reduction when returning to the lean state, and torque reduction is prevented. Therefore, it is not necessary to dispose an in-cylinder pressure sensor in each cylinder, and it is possible to appropriately reduce the difference between the required torque and the actual torque (prevent torque reduction) with a simpler and easier configuration. . Moreover, since the output is corrected according to the actual A/F of the diesel engine, stable output can be obtained.
●[第2の実施の形態]
実A/Fを検出するために、上記の第1の実施の形態では排気経路に設けられたA/F検出手段26を用いて検出した。第2の実施の形態では、A/F検出手段26を省略して、吸気経路に設けられた吸気量検出手段21を用いて検出した吸気量と、制御装置50がインジェクタから噴射している最終噴射量と、に基づいて実A/Fを求める点が異なる。
● [Second embodiment]
In order to detect the actual A/F, the A/F detection means 26 provided in the exhaust path is used in the first embodiment. In the second embodiment, the A/F detection means 26 is omitted, and the intake air amount detected using the intake air amount detection means 21 provided in the intake path and the final The difference is that the actual A/F is determined based on the injection amount and the .
従って、図2におけるステップS010の処理において実A/Fを求める処理が、[検出した吸気量]/[自身がインジェクタから噴射した燃料噴射量(最終噴射量)]に基づいた演算式から、実A/Fを算出する処理に変更されている点が異なる。なお、その他の処理は同じであり、動作波形も図9と同じであるので、以降の説明を省略する。 Therefore, the process of obtaining the actual A/F in the process of step S010 in FIG. The difference is that the process is changed to calculate A/F. Other processes are the same, and the operation waveforms are also the same as those in FIG.
本発明の内燃機関の制御装置は、本実施の形態で説明した構成、処理手順、動作等に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。 The control device for an internal combustion engine of the present invention is not limited to the configuration, processing procedure, operation, etc. described in the present embodiment, and various modifications, additions, and deletions are possible without changing the gist of the present invention.
また、本発明の内燃機関の制御装置50は、図1の例に示すディーゼルエンジンシステム1への適用に限定されず、種々のディーゼルエンジンシステムに適用することが可能である。
Further, the application of the internal combustion
本実施の形態の説明では、燃焼切替領域の設定を、エンジン回転数と負荷に応じた燃焼領域特性(図4参照)内に設定したが、これに限定されるものではない。例えば、エンジン回転数と燃料噴射量に応じた領域特性内に燃焼切替領域を設定するようにしてもよい。 In the description of the present embodiment, the combustion switching region is set within the combustion region characteristics (see FIG. 4) corresponding to the engine speed and load, but the invention is not limited to this. For example, the combustion switching region may be set within the region characteristics corresponding to the engine speed and the fuel injection amount.
本実施の形態の説明では、ディーゼルエンジンの吸気量を調整する吸気量調整手段の例として吸気経路にスロットルバルブを設けた例を説明したが、吸気量調整手段は、スロットルバルブに限定されるものではない。 In the description of the present embodiment, the throttle valve is provided in the intake path as an example of the intake air amount adjusting means for adjusting the intake air amount of the diesel engine, but the intake air amount adjusting means is limited to the throttle valve. isn't it.
また、本実施の形態の説明に用いた数値は一例であり、この数値に限定されるものではない。また、以上(≧)、以下(≦)、より大きい(>)、未満(<)等は、等号を含んでも含まなくてもよい。 Also, the numerical values used in the description of the present embodiment are examples, and the present invention is not limited to these numerical values. Greater than (≧), less than (≦), greater than (>), less than (<), etc. may or may not include an equal sign.
1 ディーゼルエンジンシステム
10 内燃機関(ディーゼルエンジン)
11A、11B 吸気管
11C 吸気マニホルド
12A 排気マニホルド
12B 排気管
21 吸気量検出手段
22 回転検出手段
25 アクセルペダル踏込量検出手段
26 A/F検出手段
28A 吸気温度検出手段
28C クーラント温度検出手段
29A 排気温度検出手段
43A インジェクタ
45A シリンダ
47 スロットル装置
47S スロットル開度検出手段
47V スロットルバルブ(吸気量調整手段)
50 制御装置
51A 運転状態検出部
51B 要求ベース噴射量算出部
51C 目標A/F算出部
51D 吸気量調整部
51E 補正噴射量算出部
51F 最終噴射量算出部
53 記憶手段
60 排気浄化装置
1
11A, 11B intake pipe
50
Claims (4)
前記ディーゼルエンジンの吸気経路には、前記ディーゼルエンジンの吸気量を調整可能な吸気量調整手段が設けられており、
前記制御装置は、
前記ディーゼルエンジンの空燃比であるA/Fを含む運転状態を検出する運転状態検出部と、
前記運転状態に基づいた要求トルクを満足する燃料噴射量である要求ベース噴射量を算出する要求ベース噴射量算出部と、
前記運転状態が、予め設定された空燃比制御条件を満足する場合に、目標A/Fを求める目標A/F算出部と、
前記運転状態が前記空燃比制御条件を満足する場合に、検出した実際のA/Fである実A/Fが前記目標A/Fに近づくように前記吸気量調整手段を制御して前記吸気量を徐々に絞る吸気量調整部と、
前記運転状態が前記空燃比制御条件を満足する場合に、前記目標A/Fに応じた補正噴射量のベースとなる補正ベース噴射量と、前記実A/Fに応じた補正割合と、を求め、前記補正ベース噴射量に前記補正割合を乗算した前記補正噴射量を算出する補正噴射量算出部と、
前記運転状態が前記空燃比制御条件を満足する場合に、前記インジェクタから噴射する燃料量である最終噴射量を、前記要求ベース噴射量と前記補正噴射量とを加算して求める最終噴射量算出部と、
を有し、
前記補正割合は、前記実A/Fが前記目標A/Fよりも高い値であるとともにトルクダウンの発生が始まるA/Fの値として設定されたA/F制御閾値以上の場合は0%に設定されており、前記実A/Fが前記目標A/F以下の場合は100%に設定されており、前記実A/Fが前記A/F制御閾値から前記目標A/Fの間の場合は前記実A/Fが前記目標A/Fに近づくにしたがって0%から100%へと徐々に増加する値に設定されている、
内燃機関の制御装置。 A control device for an internal combustion engine that controls a diesel engine by controlling the amount of fuel injected from an injector,
The intake path of the diesel engine is provided with intake air amount adjusting means capable of adjusting the intake air amount of the diesel engine,
The control device is
an operating state detection unit that detects an operating state including A/F, which is the air-fuel ratio of the diesel engine;
a requested base injection amount calculation unit that calculates a requested base injection amount that is a fuel injection amount that satisfies the requested torque based on the operating state;
a target A/F calculator that calculates a target A/F when the operating state satisfies a preset air-fuel ratio control condition;
When the operating state satisfies the air-fuel ratio control condition, the intake air amount adjusting means is controlled so that the detected actual A/F approaches the target A/F. an intake air volume adjustment unit that gradually narrows down the
A correction base injection amount that is a base of a correction injection amount corresponding to the target A/F and a correction ratio corresponding to the actual A/F are obtained when the operating state satisfies the air-fuel ratio control condition. a corrected injection amount calculator for calculating the corrected injection amount obtained by multiplying the corrected base injection amount by the correction ratio;
A final injection amount calculation unit that calculates a final injection amount, which is the amount of fuel injected from the injector when the operating state satisfies the air-fuel ratio control condition, by adding the required base injection amount and the correction injection amount. and,
has
The correction ratio is set to 0% when the actual A/F is higher than the target A/F and is equal to or greater than the A/F control threshold value set as the A/F value at which torque down starts to occur. set to 100% when the actual A/F is equal to or less than the target A/F, and when the actual A/F is between the A/F control threshold and the target A/F is set to a value that gradually increases from 0% to 100% as the actual A/F approaches the target A/F,
A control device for an internal combustion engine.
前記ディーゼルエンジンの排気経路には、前記ディーゼルエンジンの排気の前記A/Fを検出するA/F検出手段が設けられており、
前記制御装置は、前記A/F検出手段を用いて前記実A/Fを検出する、
内燃機関の制御装置。 The control device for an internal combustion engine according to claim 1,
The exhaust path of the diesel engine is provided with A/F detection means for detecting the A/F of the exhaust of the diesel engine,
The control device uses the A/F detection means to detect the actual A/F.
A control device for an internal combustion engine.
前記ディーゼルエンジンの吸気経路には、前記ディーゼルエンジンの吸気量を検出する吸気量検出手段が設けられており、
前記制御装置は、前記吸気量検出手段を用いて検出した前記吸気量と、前記インジェクタから噴射した前記最終噴射量と、に基づいて前記A/Fを求めることで前記実A/Fを検出する、
内燃機関の制御装置。 The control device for an internal combustion engine according to claim 1,
The intake path of the diesel engine is provided with intake air amount detection means for detecting the intake air amount of the diesel engine,
The control device detects the actual A/F by obtaining the A/F based on the intake air amount detected by the intake air amount detecting means and the final injection amount injected from the injector. ,
A control device for an internal combustion engine.
前記制御装置は、
前記運転状態が、前記空燃比制御条件を満足している状態から満足しない状態に遷移した場合には、前記吸気量調整部にて前記吸気量調整手段を制御して前記吸気量の絞りを解除して徐々に前記吸気量を戻しながら、前記補正噴射量算出部と前記最終噴射量算出部の実行を維持し、
前記実A/Fが、予め設定された前記A/F制御閾値まで戻った場合に、前記補正噴射量算出部と前記最終噴射量算出部の実行の維持を終了させる、
内燃機関の制御装置。
A control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3,
The control device is
When the operating state changes from a state in which the air-fuel ratio control condition is satisfied to a state in which the air-fuel ratio control condition is not satisfied, the intake air amount adjusting section controls the intake air amount adjusting means to release the throttling of the intake air amount. and gradually returning the intake air amount while maintaining the execution of the correction injection amount calculation unit and the final injection amount calculation unit,
When the actual A/F returns to the preset A/F control threshold, the execution of the correction injection amount calculation section and the final injection amount calculation section is terminated.
A control device for an internal combustion engine.
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