JPH07119444A - エンジンの排ガス浄化装置 - Google Patents
エンジンの排ガス浄化装置Info
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- JPH07119444A JPH07119444A JP5263675A JP26367593A JPH07119444A JP H07119444 A JPH07119444 A JP H07119444A JP 5263675 A JP5263675 A JP 5263675A JP 26367593 A JP26367593 A JP 26367593A JP H07119444 A JPH07119444 A JP H07119444A
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- engine
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- particulate
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 排ガスに含まれるＮＯｘを低減し、パティキ
ュレートを捕集し、特別の加熱手段を用いずにパティキ
ュレートフィルタを再生する。パティキュレートととも
にＮＯｘ触媒の還元剤として供給した粒子状の未燃の炭
化水素を大気中に放散させない。 【構成】 エンジン１０の排気管１２にＮＯｘ触媒１３
が設けられ、このＮＯｘ触媒１３より排ガス上流側の排
気管１２に炭化水素系液体２０をＮＯｘ触媒１３に向け
て噴射可能な噴射ノズル１６が設けられる。液体２０は
炭化水素系液体供給手段１９により噴射ノズルに供給さ
れる。ＮＯｘ触媒１３より排ガス下流側の排気管１２に
パティキュレート捕集器１４が設けられる。ＮＯｘ触媒
での還元反応による発熱を利用してパティキュレート捕
集器入口における排ガス温度を上昇させ、捕集器に捕集
されていたパティキュレートを燃焼させる。
ュレートを捕集し、特別の加熱手段を用いずにパティキ
ュレートフィルタを再生する。パティキュレートととも
にＮＯｘ触媒の還元剤として供給した粒子状の未燃の炭
化水素を大気中に放散させない。 【構成】 エンジン１０の排気管１２にＮＯｘ触媒１３
が設けられ、このＮＯｘ触媒１３より排ガス上流側の排
気管１２に炭化水素系液体２０をＮＯｘ触媒１３に向け
て噴射可能な噴射ノズル１６が設けられる。液体２０は
炭化水素系液体供給手段１９により噴射ノズルに供給さ
れる。ＮＯｘ触媒１３より排ガス下流側の排気管１２に
パティキュレート捕集器１４が設けられる。ＮＯｘ触媒
での還元反応による発熱を利用してパティキュレート捕
集器入口における排ガス温度を上昇させ、捕集器に捕集
されていたパティキュレートを燃焼させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ディーゼルエンジンの
排ガスに含まれる窒素酸化物（以下、ＮＯｘという）を
低減し、かつ排ガスに含まれるパティキュレートを捕集
する装置に関するものである。
排ガスに含まれる窒素酸化物（以下、ＮＯｘという）を
低減し、かつ排ガスに含まれるパティキュレートを捕集
する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】この種の排ガス浄化装置として、排気管
の途中にパティキュレート捕集器を設け、その排ガス下
流側の排気管にＮＯｘ触媒を設けたものが知られてい
る。この装置では、パティキュレート捕集器の内部に設
けられたパティキュレートフィルタで排ガスに含まれる
パティキュレートを捕集した後で、パティキュレートを
除去したＮＯｘを含む排ガスをモノリス触媒で無害のＮ
2に還元している。このパティキュレートフィルタに堆
積したパティキュレートをフィルタから除去してフィル
タを再生するために、電気ヒータやオイルバーナ等でフ
ィルタを加熱したり、或いはフィルタの排ガス下流側か
ら圧縮空気を噴射してフィルタに堆積したパティキュレ
ートをフィルタ下部の燃焼室に落下させ、そこでヒータ
により燃焼処理している。
の途中にパティキュレート捕集器を設け、その排ガス下
流側の排気管にＮＯｘ触媒を設けたものが知られてい
る。この装置では、パティキュレート捕集器の内部に設
けられたパティキュレートフィルタで排ガスに含まれる
パティキュレートを捕集した後で、パティキュレートを
除去したＮＯｘを含む排ガスをモノリス触媒で無害のＮ
2に還元している。このパティキュレートフィルタに堆
積したパティキュレートをフィルタから除去してフィル
タを再生するために、電気ヒータやオイルバーナ等でフ
ィルタを加熱したり、或いはフィルタの排ガス下流側か
ら圧縮空気を噴射してフィルタに堆積したパティキュレ
ートをフィルタ下部の燃焼室に落下させ、そこでヒータ
により燃焼処理している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の上記浄
化装置では、ＮＯｘ触媒の排ガス下流側は大気に通じて
いるため、ＮＯｘ触媒が低温であって、しかも排ガスの
流速が速いときにはＮＯｘ触媒の還元剤として供給した
粒子状の炭化水素が燃焼せずに大気中に放散される恐れ
があった。本発明の目的は、排ガスに含まれるＮＯｘを
低減し、パティキュレートを捕集し、特別の加熱手段を
用いずにパティキュレートフィルタを再生するエンジン
の排ガス浄化装置を提供することにある。
化装置では、ＮＯｘ触媒の排ガス下流側は大気に通じて
いるため、ＮＯｘ触媒が低温であって、しかも排ガスの
流速が速いときにはＮＯｘ触媒の還元剤として供給した
粒子状の炭化水素が燃焼せずに大気中に放散される恐れ
があった。本発明の目的は、排ガスに含まれるＮＯｘを
低減し、パティキュレートを捕集し、特別の加熱手段を
用いずにパティキュレートフィルタを再生するエンジン
の排ガス浄化装置を提供することにある。
【０００４】本発明の別の目的は、パティキュレートと
ともにＮＯｘ触媒の還元剤として供給した粒子状の未燃
の炭化水素を大気中に放散させないエンジンの排ガス浄
化装置を提供することにある。
ともにＮＯｘ触媒の還元剤として供給した粒子状の未燃
の炭化水素を大気中に放散させないエンジンの排ガス浄
化装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の構成を実施例に対応する図１〜図４に基づい
て説明する。本発明のＮＯｘ低減装置は、エンジン１０
の排気管１２に設けられたＮＯｘ触媒１３と、このＮＯ
ｘ触媒１３の入口に設けられＮＯｘ触媒１３に向けて炭
化水素系液体２０を噴射可能な噴射ノズル１６と、この
噴射ノズル１６に調整弁１８を介して液体２０を供給す
る炭化水素系液体供給手段１９とを備える。
の本発明の構成を実施例に対応する図１〜図４に基づい
て説明する。本発明のＮＯｘ低減装置は、エンジン１０
の排気管１２に設けられたＮＯｘ触媒１３と、このＮＯ
ｘ触媒１３の入口に設けられＮＯｘ触媒１３に向けて炭
化水素系液体２０を噴射可能な噴射ノズル１６と、この
噴射ノズル１６に調整弁１８を介して液体２０を供給す
る炭化水素系液体供給手段１９とを備える。
【０００６】本発明の特徴ある第１の構成は、図１に示
すようにＮＯｘ触媒１３より排ガス下流側の排気管１２
に設けられ内部にパティキュレートフィルタ１４ａを有
するパティキュレート捕集器１４と、エンジン１０の回
転速度を検出する回転センサ２２と、エンジン１０の負
荷を検出する負荷センサ２３と、ＮＯｘ触媒１３の入口
の排気管内の排ガスの温度を検出する温度センサ２４
と、パティキュレート捕集器１４の入口の排気管内の圧
力を検出する圧力センサ２５と、回転センサ２２、負荷
センサ２３、温度センサ２４及び圧力センサ２５の検出
出力に基づいて調整弁１８を開閉して液体２０の噴射ノ
ズル１６への供給量を調整するコントローラ３０とを備
えたことにある。本発明の特徴ある第２の構成は、図２
に示すようにＮＯｘ触媒１３より排ガス下流側の排気管
１２に設けられ内部に第１パティキュレートフィルタ１
４ａを有する第１パティキュレート捕集器１４と、噴射
ノズル１６より排ガス上流側の排気管１２に設けられ内
部に第２パティキュレートフィルタ１５ａを有する第２
パティキュレート捕集器１５と、この第２パティキュレ
ート捕集器１５の入口に設けられフィルタ１５ａに向け
て炭化水素系液体供給手段１９により第２調整弁２８を
介して液体２０を噴射可能な第２噴射ノズル２６と、エ
ンジン１０の回転速度を検出する回転センサ２２と、エ
ンジン１０の負荷を検出する負荷センサ２３と、ＮＯｘ
触媒１３の入口の排気管内の排ガスの温度を検出する温
度センサ２４と、パティキュレート捕集器１４の入口の
排気管内の圧力を検出する第１圧力センサ２５と、パテ
ィキュレート捕集器１５の入口の排気管内の圧力を検出
する第２圧力センサ３５と、回転センサ２２、負荷セン
サ２３、温度センサ２４、第１圧力センサ２５及び第２
圧力センサ３５の検出出力に基づいて第１及び第２調整
弁１８，２８を開閉して液体２０の第１及び第２噴射ノ
ズル１６，２６への供給量を調整するコントローラ３０
とを備えたことにある。本発明の特徴ある第３の構成
は、図３に示すようにＮＯｘ触媒１３より排ガス下流側
の排気管１２に設けられた酸化触媒２９と、この酸化触
媒２９の入口に設けられ酸化触媒２９に向けて炭化水素
系液体供給手段１９により第２調整弁２８を介して液体
２０を噴射可能な第２噴射ノズル２６と、酸化触媒２９
より排ガス下流側の排気管１２に設けられ内部にパティ
キュレートフィルタ１４ａを有するパティキュレート捕
集器１４と、エンジン１０の回転速度を検出する回転セ
ンサ２２と、エンジン１０の負荷を検出する負荷センサ
２３と、ＮＯｘ触媒１３の入口の排気管内の排ガスの温
度を検出する温度センサ２４と、パティキュレート捕集
器１４の入口の排気管内の圧力を検出する圧力センサ２
５と、回転センサ２２、負荷センサ２３、温度センサ２
４及び圧力センサ２５の検出出力に基づいて第１及び第
２調整弁１８，２８を開閉して液体２０の第１及び第２
噴射ノズル１６，２６への供給量を調整するコントロー
ラ３０とを備えたことにある。
すようにＮＯｘ触媒１３より排ガス下流側の排気管１２
に設けられ内部にパティキュレートフィルタ１４ａを有
するパティキュレート捕集器１４と、エンジン１０の回
転速度を検出する回転センサ２２と、エンジン１０の負
荷を検出する負荷センサ２３と、ＮＯｘ触媒１３の入口
の排気管内の排ガスの温度を検出する温度センサ２４
と、パティキュレート捕集器１４の入口の排気管内の圧
力を検出する圧力センサ２５と、回転センサ２２、負荷
センサ２３、温度センサ２４及び圧力センサ２５の検出
出力に基づいて調整弁１８を開閉して液体２０の噴射ノ
ズル１６への供給量を調整するコントローラ３０とを備
えたことにある。本発明の特徴ある第２の構成は、図２
に示すようにＮＯｘ触媒１３より排ガス下流側の排気管
１２に設けられ内部に第１パティキュレートフィルタ１
４ａを有する第１パティキュレート捕集器１４と、噴射
ノズル１６より排ガス上流側の排気管１２に設けられ内
部に第２パティキュレートフィルタ１５ａを有する第２
パティキュレート捕集器１５と、この第２パティキュレ
ート捕集器１５の入口に設けられフィルタ１５ａに向け
て炭化水素系液体供給手段１９により第２調整弁２８を
介して液体２０を噴射可能な第２噴射ノズル２６と、エ
ンジン１０の回転速度を検出する回転センサ２２と、エ
ンジン１０の負荷を検出する負荷センサ２３と、ＮＯｘ
触媒１３の入口の排気管内の排ガスの温度を検出する温
度センサ２４と、パティキュレート捕集器１４の入口の
排気管内の圧力を検出する第１圧力センサ２５と、パテ
ィキュレート捕集器１５の入口の排気管内の圧力を検出
する第２圧力センサ３５と、回転センサ２２、負荷セン
サ２３、温度センサ２４、第１圧力センサ２５及び第２
圧力センサ３５の検出出力に基づいて第１及び第２調整
弁１８，２８を開閉して液体２０の第１及び第２噴射ノ
ズル１６，２６への供給量を調整するコントローラ３０
とを備えたことにある。本発明の特徴ある第３の構成
は、図３に示すようにＮＯｘ触媒１３より排ガス下流側
の排気管１２に設けられた酸化触媒２９と、この酸化触
媒２９の入口に設けられ酸化触媒２９に向けて炭化水素
系液体供給手段１９により第２調整弁２８を介して液体
２０を噴射可能な第２噴射ノズル２６と、酸化触媒２９
より排ガス下流側の排気管１２に設けられ内部にパティ
キュレートフィルタ１４ａを有するパティキュレート捕
集器１４と、エンジン１０の回転速度を検出する回転セ
ンサ２２と、エンジン１０の負荷を検出する負荷センサ
２３と、ＮＯｘ触媒１３の入口の排気管内の排ガスの温
度を検出する温度センサ２４と、パティキュレート捕集
器１４の入口の排気管内の圧力を検出する圧力センサ２
５と、回転センサ２２、負荷センサ２３、温度センサ２
４及び圧力センサ２５の検出出力に基づいて第１及び第
２調整弁１８，２８を開閉して液体２０の第１及び第２
噴射ノズル１６，２６への供給量を調整するコントロー
ラ３０とを備えたことにある。
【０００７】
【作用】エンジン１０が中高負荷にあって、その回転速
度が中高速域にあり、ＮＯｘ触媒入口での排ガス温度が
２５０〜６００℃のときに、噴射ノズル１６から液体２
０が噴射され、排ガス中のＮＯｘはＮＯｘ触媒１３でＮ
2に還元される。このときの還元反応による発熱で排ガ
ス温度が更に上昇し、パティキュレート捕集器１４に捕
集されていたパティキュレートを燃焼させる。
度が中高速域にあり、ＮＯｘ触媒入口での排ガス温度が
２５０〜６００℃のときに、噴射ノズル１６から液体２
０が噴射され、排ガス中のＮＯｘはＮＯｘ触媒１３でＮ
2に還元される。このときの還元反応による発熱で排ガ
ス温度が更に上昇し、パティキュレート捕集器１４に捕
集されていたパティキュレートを燃焼させる。
【０００８】またパティキュレートとともにＮＯｘ触媒
１３を通過したＮＯｘ触媒の還元剤として供給した粒子
状の未燃の炭化水素はパティキュレートフィルタ１４ａ
に捕集され、大気中に放散しない。
１３を通過したＮＯｘ触媒の還元剤として供給した粒子
状の未燃の炭化水素はパティキュレートフィルタ１４ａ
に捕集され、大気中に放散しない。
【０００９】
【実施例】次に本発明の実施例を図面に基づいて詳しく
説明する。図１に示すように、ディーゼルエンジン１０
の排気マニホルド１１には排気管１２が接続される。こ
の排気管１２の途中にはエンジン側からＮＯｘ触媒１３
及びパティキュレート捕集器１４が設けられる。この例
ではＮＯｘ触媒１３はモノリス触媒であって、コージェ
ライト製のハニカム担体１３ａに銅イオン交換ゼオライ
ト（Ｃｕ−ＺＳＭ−５）触媒又はメタロシリケート触媒
がコーティングされたものである。この銅イオン交換ゼ
オライト触媒はＮａ型のＺＳＭ−５ゼオライトのＮａイ
オンをＣｕイオンとイオン交換した物質であり、メタロ
シリケート触媒はＨ−Ｃｏシリケート触媒である。この
ＮＯｘ触媒１３の排ガス上流側の排気管１２には噴射ノ
ズル１６がＮＯｘ触媒１３に向けて設けられる。
説明する。図１に示すように、ディーゼルエンジン１０
の排気マニホルド１１には排気管１２が接続される。こ
の排気管１２の途中にはエンジン側からＮＯｘ触媒１３
及びパティキュレート捕集器１４が設けられる。この例
ではＮＯｘ触媒１３はモノリス触媒であって、コージェ
ライト製のハニカム担体１３ａに銅イオン交換ゼオライ
ト（Ｃｕ−ＺＳＭ−５）触媒又はメタロシリケート触媒
がコーティングされたものである。この銅イオン交換ゼ
オライト触媒はＮａ型のＺＳＭ−５ゼオライトのＮａイ
オンをＣｕイオンとイオン交換した物質であり、メタロ
シリケート触媒はＨ−Ｃｏシリケート触媒である。この
ＮＯｘ触媒１３の排ガス上流側の排気管１２には噴射ノ
ズル１６がＮＯｘ触媒１３に向けて設けられる。
【００１０】またパティキュレート捕集器１４はパティ
キュレートフィルタ１４ａを内蔵する。この例ではフィ
ルタ１４ａは酸化機能を有する触媒付きハニカムフィル
タであって、図４に示すようにコージェライトのような
セラミックスからなる多孔質の隔壁１４ｂで仕切られた
多角形断面を有する。フィルタ１４ａはこれらの隔壁１
４ｂにより多数の互いに平行に形成された貫通孔１４ｃ
の相隣接する入口部１４ｄと出口部１４ｅが交互に実質
的に封止される。隔壁１４ｂにＰｔ，Ｐｄ等の貴金属を
担持するか、或いはγ−アルミナ粉末を含むスラリーを
隔壁１４ａにコーティングした後、Ｐｔ，Ｐｄ等の貴金
属を担持して構成される。これによりフィルタに煤、炭
化水素の酸化力が付与される。このフィルタ１４ａで
は、図の矢印に示すようにフィルタ１４ａの入口側から
導入されたエンジンの排ガスが多孔質の隔壁１４ｂを通
過する際に含有する微粒子がろ過されて、出口側から排
出されるようになっている。
キュレートフィルタ１４ａを内蔵する。この例ではフィ
ルタ１４ａは酸化機能を有する触媒付きハニカムフィル
タであって、図４に示すようにコージェライトのような
セラミックスからなる多孔質の隔壁１４ｂで仕切られた
多角形断面を有する。フィルタ１４ａはこれらの隔壁１
４ｂにより多数の互いに平行に形成された貫通孔１４ｃ
の相隣接する入口部１４ｄと出口部１４ｅが交互に実質
的に封止される。隔壁１４ｂにＰｔ，Ｐｄ等の貴金属を
担持するか、或いはγ−アルミナ粉末を含むスラリーを
隔壁１４ａにコーティングした後、Ｐｔ，Ｐｄ等の貴金
属を担持して構成される。これによりフィルタに煤、炭
化水素の酸化力が付与される。このフィルタ１４ａで
は、図の矢印に示すようにフィルタ１４ａの入口側から
導入されたエンジンの排ガスが多孔質の隔壁１４ｂを通
過する際に含有する微粒子がろ過されて、出口側から排
出されるようになっている。
【００１１】噴射ノズル１６には供給管１７が接続さ
れ、この供給管１７は調整弁１８及びポンプ１９を介し
て炭化水素系液体２０が入ったタンク２１に配管され
る。この例では調整弁１８は噴射ノズル１６への液体２
０の供給量を調整する三方弁であり、炭化水素系液体２
０は軽油である。調整弁１８にはタンク２１に配管され
た戻り管１７ａが接続される。調整弁１８が閉じている
ときにはポンプ１９から吐出された液体２０は戻り管１
７ａを通ってタンク２１に戻され、開いたときには噴射
ノズル１６に吐出した液体２０を供給する。
れ、この供給管１７は調整弁１８及びポンプ１９を介し
て炭化水素系液体２０が入ったタンク２１に配管され
る。この例では調整弁１８は噴射ノズル１６への液体２
０の供給量を調整する三方弁であり、炭化水素系液体２
０は軽油である。調整弁１８にはタンク２１に配管され
た戻り管１７ａが接続される。調整弁１８が閉じている
ときにはポンプ１９から吐出された液体２０は戻り管１
７ａを通ってタンク２１に戻され、開いたときには噴射
ノズル１６に吐出した液体２０を供給する。
【００１２】噴射ノズル１６の近傍のＮＯｘ触媒１３の
入口の排気管内の排ガス温度を検出する温度センサ２４
が設けられる。このセンサ２４の検出出力はマイクロコ
ンピュータからなるコントローラ３０の制御入力に接続
される。その他コントローラ３０にはエンジン１０の回
転速度を検出する回転センサ２２と、エンジン１０の負
荷を検出する負荷センサ２３と、パティキュレート捕集
器１４の入口の排気管内の圧力を検出する圧力センサ２
５の各検出出力が接続される。この負荷センサ２３はこ
の例では燃料噴射ポンプ（図示せず）のロードレバーの
変位量を検出する。コントローラ３０の制御出力は調整
弁１８及びポンプ１９に接続される。コントローラ３０
はメモリ３１を備える。メモリ３１にはエンジン回転、
エンジン負荷、捕集器入口の圧力、ＮＯｘ触媒入口の排
ガス温度等に応じた調整弁１８の開閉及びポンプ１９の
作動の有無が予め記憶される。
入口の排気管内の排ガス温度を検出する温度センサ２４
が設けられる。このセンサ２４の検出出力はマイクロコ
ンピュータからなるコントローラ３０の制御入力に接続
される。その他コントローラ３０にはエンジン１０の回
転速度を検出する回転センサ２２と、エンジン１０の負
荷を検出する負荷センサ２３と、パティキュレート捕集
器１４の入口の排気管内の圧力を検出する圧力センサ２
５の各検出出力が接続される。この負荷センサ２３はこ
の例では燃料噴射ポンプ（図示せず）のロードレバーの
変位量を検出する。コントローラ３０の制御出力は調整
弁１８及びポンプ１９に接続される。コントローラ３０
はメモリ３１を備える。メモリ３１にはエンジン回転、
エンジン負荷、捕集器入口の圧力、ＮＯｘ触媒入口の排
ガス温度等に応じた調整弁１８の開閉及びポンプ１９の
作動の有無が予め記憶される。
【００１３】このような構成の排ガス浄化装置の動作を
説明する。先ずエンジン１０が軽負荷で、低速域の運転
状態にあって、排気マニホルド１１から排出される排ガ
ス温度が２５０℃未満で、しかも捕集器１４の入口圧力
が所定の圧力より低いときには、コントローラ３０はメ
モリ３１の記憶内容に基づいてポンプ１９を不作動にし
て、調整弁１８を閉じる。これにより噴射ノズル１６か
らは液体２０は噴射されない。エンジン排ガス中のパテ
ィキュレートがフィルタ１４ａで捕集される。このパテ
ィキュレートは不完全燃焼の炭化水素、ＳＯＦ(soluble
organic fraction)、煤等で構成される。
説明する。先ずエンジン１０が軽負荷で、低速域の運転
状態にあって、排気マニホルド１１から排出される排ガ
ス温度が２５０℃未満で、しかも捕集器１４の入口圧力
が所定の圧力より低いときには、コントローラ３０はメ
モリ３１の記憶内容に基づいてポンプ１９を不作動にし
て、調整弁１８を閉じる。これにより噴射ノズル１６か
らは液体２０は噴射されない。エンジン排ガス中のパテ
ィキュレートがフィルタ１４ａで捕集される。このパテ
ィキュレートは不完全燃焼の炭化水素、ＳＯＦ(soluble
organic fraction)、煤等で構成される。
【００１４】次いでエンジン１０が中高負荷で、中高速
域の運転状態にあって、かつ排気マニホルド１１から排
出される排ガス温度が２５０〜６００℃の温度範囲にあ
るときには、コントローラ３０はポンプ１９を作動させ
て、調整弁１８を開く。これにより噴射ノズル１６から
所定量だけ液体２０がＮＯｘ触媒１３に噴射され、この
ＮＯｘ触媒１３を通過した排ガスに含まれるＮＯｘは高
い効率でＮ2に還元される。温度センサ２４が２５０〜
３００℃の温度を検出するときには、排ガスに含まれる
未燃の炭化水素とパティキュレートがパティキュレート
捕集器１４のフィルタ１４ａに捕集される。温度センサ
２４が３００〜６００℃の温度を検出するときには、Ｎ
Ｏｘ触媒１３を通過した排ガスは触媒での還元反応によ
り４００〜７００℃の温度に上昇する。この高温の排ガ
スが図４に示すようにフィルタ１４ａに流入すると、フ
ィルタ１４ａに堆積していたパティキュレートが燃焼
し、燃焼ガスとなってフィルタ１４ａを通過する。パテ
ィキュレートフィルタ１４ａに触媒が担持されることに
より、低温でパティキュレートの燃焼が進むようにな
る。また５００℃を越えると特にパティキュレート中の
煤が燃焼を開始する。
域の運転状態にあって、かつ排気マニホルド１１から排
出される排ガス温度が２５０〜６００℃の温度範囲にあ
るときには、コントローラ３０はポンプ１９を作動させ
て、調整弁１８を開く。これにより噴射ノズル１６から
所定量だけ液体２０がＮＯｘ触媒１３に噴射され、この
ＮＯｘ触媒１３を通過した排ガスに含まれるＮＯｘは高
い効率でＮ2に還元される。温度センサ２４が２５０〜
３００℃の温度を検出するときには、排ガスに含まれる
未燃の炭化水素とパティキュレートがパティキュレート
捕集器１４のフィルタ１４ａに捕集される。温度センサ
２４が３００〜６００℃の温度を検出するときには、Ｎ
Ｏｘ触媒１３を通過した排ガスは触媒での還元反応によ
り４００〜７００℃の温度に上昇する。この高温の排ガ
スが図４に示すようにフィルタ１４ａに流入すると、フ
ィルタ１４ａに堆積していたパティキュレートが燃焼
し、燃焼ガスとなってフィルタ１４ａを通過する。パテ
ィキュレートフィルタ１４ａに触媒が担持されることに
より、低温でパティキュレートの燃焼が進むようにな
る。また５００℃を越えると特にパティキュレート中の
煤が燃焼を開始する。
【００１５】図２は本発明の別の実施例を示す。図２に
おいて、図１と同一符号は同一構成部品を示す。本実施
例の特徴ある構成は、パティキュレート捕集器１４に加
えて、噴射ノズル１６の排ガス上流側の排気管１２に別
のパティキュレート捕集器１５を設けたことにある。こ
の捕集器１５の入口にはそこに内蔵されたパティキュレ
ートフィルタ１５ａに向けて液体２０を噴射可能な第２
噴射ノズル２６が設けられる。噴射ノズル２６には供給
管２７が接続され、この供給管２７は調整弁２８を介し
て前記ポンプ１９に配管される。２７ａは戻り管であ
る。調整弁２８は調整弁１８と同様に構成され、この調
整弁２８にはコントローラ３０の制御出力が接続され
る。また捕集器１５の入口には排気管内の圧力を検出す
る圧力センサ３５が設けられる。この圧力センサ３５の
検出出力はコントローラ３０に接続される。この例では
パティキュレートフィルタ１５ａは前記実施例と同様に
触媒付きハニカムフィルタである。
おいて、図１と同一符号は同一構成部品を示す。本実施
例の特徴ある構成は、パティキュレート捕集器１４に加
えて、噴射ノズル１６の排ガス上流側の排気管１２に別
のパティキュレート捕集器１５を設けたことにある。こ
の捕集器１５の入口にはそこに内蔵されたパティキュレ
ートフィルタ１５ａに向けて液体２０を噴射可能な第２
噴射ノズル２６が設けられる。噴射ノズル２６には供給
管２７が接続され、この供給管２７は調整弁２８を介し
て前記ポンプ１９に配管される。２７ａは戻り管であ
る。調整弁２８は調整弁１８と同様に構成され、この調
整弁２８にはコントローラ３０の制御出力が接続され
る。また捕集器１５の入口には排気管内の圧力を検出す
る圧力センサ３５が設けられる。この圧力センサ３５の
検出出力はコントローラ３０に接続される。この例では
パティキュレートフィルタ１５ａは前記実施例と同様に
触媒付きハニカムフィルタである。
【００１６】このような構成の装置では、前段のパティ
キュレート捕集器１５のフィルタ１５ａにより排ガス中
のパティキュレートが捕集される。捕集器１５の入口の
圧力が所定の圧力を越えると、コントローラ３０は調整
弁２８を開き、噴射ノズル２６より所定量だけ炭化水素
系液体２０を噴射する。この液体２０がフィルタ１５ａ
に噴射されると、液体２０はフィルタ１５ａの表面で燃
焼し、フィルタ表面における排ガスの温度を上昇させ
る。この結果、フィルタ１５ａに堆積していたパティキ
ュレートが燃焼し、燃焼ガスとなって除去される。捕集
器１５を通過したパティキュレートを含まない排ガスが
ＮＯｘ触媒１３に流入する。その他の動作は前記実施例
と同様であるので、繰返しの説明を省略する。
キュレート捕集器１５のフィルタ１５ａにより排ガス中
のパティキュレートが捕集される。捕集器１５の入口の
圧力が所定の圧力を越えると、コントローラ３０は調整
弁２８を開き、噴射ノズル２６より所定量だけ炭化水素
系液体２０を噴射する。この液体２０がフィルタ１５ａ
に噴射されると、液体２０はフィルタ１５ａの表面で燃
焼し、フィルタ表面における排ガスの温度を上昇させ
る。この結果、フィルタ１５ａに堆積していたパティキ
ュレートが燃焼し、燃焼ガスとなって除去される。捕集
器１５を通過したパティキュレートを含まない排ガスが
ＮＯｘ触媒１３に流入する。その他の動作は前記実施例
と同様であるので、繰返しの説明を省略する。
【００１７】図３は本発明の更に別の実施例を示す。図
３において、図１と同一符号は同一構成部品を示す。本
実施例の特徴ある構成は、ＮＯｘ触媒１３とパティキュ
レート捕集器１４の間の排気管１２に酸化触媒２９が設
けられ、この酸化触媒２９の入口に噴射ノズル２６が設
けられたことにある。噴射ノズル２６には供給管２７が
接続され、この供給管２７は調整弁２８及びポンプ１９
を介して炭化水素系液体２０が入ったタンク２１に配管
される。２７ａは戻り管である。調整弁２８は調整弁１
８と同様に構成され、この調整弁２８にはコントローラ
３０の制御出力が接続される。この例では酸化触媒２９
はコージェライトからなるハニカム担体２９ａにγ−ア
ルミナ粉末を含むスラリーを担体２９ａにコーティング
した後、Ｐｔ又はＰｄを担持させて構成される。
３において、図１と同一符号は同一構成部品を示す。本
実施例の特徴ある構成は、ＮＯｘ触媒１３とパティキュ
レート捕集器１４の間の排気管１２に酸化触媒２９が設
けられ、この酸化触媒２９の入口に噴射ノズル２６が設
けられたことにある。噴射ノズル２６には供給管２７が
接続され、この供給管２７は調整弁２８及びポンプ１９
を介して炭化水素系液体２０が入ったタンク２１に配管
される。２７ａは戻り管である。調整弁２８は調整弁１
８と同様に構成され、この調整弁２８にはコントローラ
３０の制御出力が接続される。この例では酸化触媒２９
はコージェライトからなるハニカム担体２９ａにγ−ア
ルミナ粉末を含むスラリーを担体２９ａにコーティング
した後、Ｐｔ又はＰｄを担持させて構成される。
【００１８】このような構成の装置では、先ずエンジン
１０が軽負荷で、低速域の運転状態にあって、排気マニ
ホルド１１から排出される排ガス温度が２５０℃未満
で、しかも捕集器１４の入口圧力が所定の圧力より低い
ときには、コントローラ３０はメモリ３１の記憶内容に
基づいてポンプ１９を不作動にして、調整弁１８及び２
８を閉じる。これにより噴射ノズル１６及び２６からは
液体２０は噴射されない。エンジン排ガス中のパティキ
ュレートがフィルタ１４ａで捕集される。
１０が軽負荷で、低速域の運転状態にあって、排気マニ
ホルド１１から排出される排ガス温度が２５０℃未満
で、しかも捕集器１４の入口圧力が所定の圧力より低い
ときには、コントローラ３０はメモリ３１の記憶内容に
基づいてポンプ１９を不作動にして、調整弁１８及び２
８を閉じる。これにより噴射ノズル１６及び２６からは
液体２０は噴射されない。エンジン排ガス中のパティキ
ュレートがフィルタ１４ａで捕集される。
【００１９】次いでエンジン１０が中高負荷で、中高速
域の運転状態にあって、排気マニホルド１１から排出さ
れる排ガス温度が２５０〜５００℃の温度範囲で、しか
も捕集器１４の入口圧力のみが所定の圧力より高いとき
には、コントローラ３０はポンプ１９を作動させて、調
整弁１８を開く。このとき調整弁２８は閉じたままにす
る。これにより噴射ノズル１６から所定量だけ液体２０
がＮＯｘ触媒１３に噴射され、このＮＯｘ触媒１３を通
過した排ガスに含まれるＮＯｘは高い効率でＮ2に還元
される。温度センサ２４が２５０〜３００℃の温度を検
出するときには、排ガスに含まれる未燃の炭化水素とパ
ティキュレートがパティキュレート捕集器１４のフィル
タ１４ａに捕集される。
域の運転状態にあって、排気マニホルド１１から排出さ
れる排ガス温度が２５０〜５００℃の温度範囲で、しか
も捕集器１４の入口圧力のみが所定の圧力より高いとき
には、コントローラ３０はポンプ１９を作動させて、調
整弁１８を開く。このとき調整弁２８は閉じたままにす
る。これにより噴射ノズル１６から所定量だけ液体２０
がＮＯｘ触媒１３に噴射され、このＮＯｘ触媒１３を通
過した排ガスに含まれるＮＯｘは高い効率でＮ2に還元
される。温度センサ２４が２５０〜３００℃の温度を検
出するときには、排ガスに含まれる未燃の炭化水素とパ
ティキュレートがパティキュレート捕集器１４のフィル
タ１４ａに捕集される。
【００２０】温度センサ２４が３００〜５００℃の温度
を検出するときには、ＮＯｘ触媒１３及び酸化触媒２９
を通過した排ガスはＮＯｘ触媒での還元反応により４０
０〜６００℃の温度に上昇する。この高温の排ガスが図
４に示すようにフィルタ１４ａに流入すると、フィルタ
１４ａに堆積していたパティキュレートが燃焼し、燃焼
ガスとなってフィルタ１４ａを通過する。パティキュレ
ートフィルタ１４ａに触媒が担持されることにより、低
温でパティキュレートの燃焼が進むようになる。また５
００℃を越えると特にパティキュレート中の煤が燃焼を
開始する。
を検出するときには、ＮＯｘ触媒１３及び酸化触媒２９
を通過した排ガスはＮＯｘ触媒での還元反応により４０
０〜６００℃の温度に上昇する。この高温の排ガスが図
４に示すようにフィルタ１４ａに流入すると、フィルタ
１４ａに堆積していたパティキュレートが燃焼し、燃焼
ガスとなってフィルタ１４ａを通過する。パティキュレ
ートフィルタ１４ａに触媒が担持されることにより、低
温でパティキュレートの燃焼が進むようになる。また５
００℃を越えると特にパティキュレート中の煤が燃焼を
開始する。
【００２１】圧力センサ２５が所定の高い圧力を検出す
ると、コントローラはポンプ１９を作動させかつ調整弁
１８を開いた状態で、調整弁２８を５〜１０分間だけ開
く。この開放時間は圧力センサ２５の圧力が高いほど長
く決められる。噴射ノズル２６から所定量の液体２０が
酸化触媒２９に噴射される。この噴射量は噴射ノズル１
６の噴射量と比べて微量である。噴射ノズル２６からの
液体２０が噴射されると、酸化触媒２９においてＨＣ濃
度が高まり、このＨＣをはじめとして排ガスに含まれる
ＣＯの酸化作用が促進され、Ｈ2ＯやＣＯ2に転化され
る。同時にこの酸化触媒２９の反応熱により酸化触媒２
９を通過した排ガスの温度が図１に示した実施例の場合
より更に高まり、これによりフィルタ１４ａに残存して
いたパティキュレートは完全に燃焼し除去されるように
なる。この装置の触媒入口温度に対するＮＯｘ転化率及
びＨＣ転化率をそれぞれ測定したところ、図５及び図６
に示すデータが得られた。
ると、コントローラはポンプ１９を作動させかつ調整弁
１８を開いた状態で、調整弁２８を５〜１０分間だけ開
く。この開放時間は圧力センサ２５の圧力が高いほど長
く決められる。噴射ノズル２６から所定量の液体２０が
酸化触媒２９に噴射される。この噴射量は噴射ノズル１
６の噴射量と比べて微量である。噴射ノズル２６からの
液体２０が噴射されると、酸化触媒２９においてＨＣ濃
度が高まり、このＨＣをはじめとして排ガスに含まれる
ＣＯの酸化作用が促進され、Ｈ2ＯやＣＯ2に転化され
る。同時にこの酸化触媒２９の反応熱により酸化触媒２
９を通過した排ガスの温度が図１に示した実施例の場合
より更に高まり、これによりフィルタ１４ａに残存して
いたパティキュレートは完全に燃焼し除去されるように
なる。この装置の触媒入口温度に対するＮＯｘ転化率及
びＨＣ転化率をそれぞれ測定したところ、図５及び図６
に示すデータが得られた。
【００２２】なお、上記例ではＮＯｘ触媒として銅イオ
ン交換ゼオライト触媒又はメタロシリケート触媒を、酸
化触媒としてコージェライトにＰｔ又はＰｄを担持した
ものをそれぞれ挙げたが、本発明はこれらに限らず、他
の構成のＮＯｘ触媒又は酸化触媒でもよい。また、上記
例ではパティキュレートフィルタ１４ａ及び１５ａがそ
れぞれ触媒付きフィルタを示したが、例えばコージェラ
イトのようなフィルタを構成するセラミックスに炭化水
素を燃焼する機能があれば、特に触媒を付さなくてもよ
い。また、上記例で示した調整弁を開閉する条件は一例
であって、本発明は上記条件に限るものではない。更
に、上記例ではＮＯｘの還元剤として炭化水素系液体と
して軽油を用いたが、本発明はこれに限るものではな
く、他の還元剤を用いてもよい。
ン交換ゼオライト触媒又はメタロシリケート触媒を、酸
化触媒としてコージェライトにＰｔ又はＰｄを担持した
ものをそれぞれ挙げたが、本発明はこれらに限らず、他
の構成のＮＯｘ触媒又は酸化触媒でもよい。また、上記
例ではパティキュレートフィルタ１４ａ及び１５ａがそ
れぞれ触媒付きフィルタを示したが、例えばコージェラ
イトのようなフィルタを構成するセラミックスに炭化水
素を燃焼する機能があれば、特に触媒を付さなくてもよ
い。また、上記例で示した調整弁を開閉する条件は一例
であって、本発明は上記条件に限るものではない。更
に、上記例ではＮＯｘの還元剤として炭化水素系液体と
して軽油を用いたが、本発明はこれに限るものではな
く、他の還元剤を用いてもよい。
【００２３】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、Ｎ
Ｏｘ触媒の排ガス下流側の排気管にパティキュレート捕
集器を設けたので、ＮＯｘ触媒で排ガス中のＮＯｘがＮ
2に還元されるときに、この還元反応による発熱を利用
してパティキュレート捕集器入口における排ガス温度を
上昇させ、特別の加熱手段を用いずに、この捕集器に捕
集されていたパティキュレートを燃焼させることがで
き、これにより排ガスに含まれるＮＯｘを低減し、パテ
ィキュレートを捕集し、かつパティキュレートフィルタ
を再生することができる。また、パティキュレートとと
もにＮＯｘ触媒の還元剤として供給した粒子状の未燃の
炭化水素を大気中に放散させない利点もある。
Ｏｘ触媒の排ガス下流側の排気管にパティキュレート捕
集器を設けたので、ＮＯｘ触媒で排ガス中のＮＯｘがＮ
2に還元されるときに、この還元反応による発熱を利用
してパティキュレート捕集器入口における排ガス温度を
上昇させ、特別の加熱手段を用いずに、この捕集器に捕
集されていたパティキュレートを燃焼させることがで
き、これにより排ガスに含まれるＮＯｘを低減し、パテ
ィキュレートを捕集し、かつパティキュレートフィルタ
を再生することができる。また、パティキュレートとと
もにＮＯｘ触媒の還元剤として供給した粒子状の未燃の
炭化水素を大気中に放散させない利点もある。
【図１】本発明の実施例の排ガス浄化装置の構成図。
【図２】本発明の別の実施例の排ガス浄化装置の構成
図。
図。
【図３】本発明の更に別の実施例の排ガス浄化装置の構
成図。
成図。
【図４】そのパティキュレートフィルタの拡大断面図。
【図５】そのＮＯｘ触媒入口温度に対するＮＯｘ転化率
の変化を示す図。
の変化を示す図。
【図６】その酸化触媒入口温度に対するＨＣ転化率の変
化を示す図。
化を示す図。
１０ エンジン １２ 排気管 １３ ＮＯｘ触媒 １４，１５ パティキュレート捕集器 １４ａ，１５ａ パティキュレートフィルタ １６，２６ 噴射ノズル １８，２８ 調整弁 １９ ポンプ（炭化水素系液体供給手段） ２０ 炭化水素系液体 ２２ 回転センサ ２３ 負荷センサ ２４ 温度センサ ２５，３５ 圧力センサ ２９ 酸化触媒 ３０ コントローラ
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ０１Ｄ 53/94 Ｆ０１Ｎ 3/02 ３０１ Ｅ 3/24 ＺＡＢ Ａ Ｂ０１Ｄ 53/36 １０３ Ｃ １０３ Ｂ
Claims (6)
- 【請求項１】 エンジン(10)の排気管(12)に設けられた
ＮＯｘ触媒(13)と、 前記ＮＯｘ触媒(13)の入口に設けられ前記ＮＯｘ触媒(1
3)に向けて炭化水素系液体(20)を噴射可能な噴射ノズル
(16)と、 前記噴射ノズル(16)に調整弁(18)を介して前記液体(20)
を供給する炭化水素系液体供給手段(19)とを備えたエン
ジンの排ガス浄化装置において、 前記ＮＯｘ触媒(13)より排ガス下流側の排気管(12)に設
けられ内部にパティキュレートフィルタ(14a)を有する
パティキュレート捕集器(14)と、 前記エンジン(10)の回転速度を検出する回転センサ(22)
と、 前記エンジン(10)の負荷を検出する負荷センサ(23)と、 前記ＮＯｘ触媒(13)の入口の排気管内の排ガスの温度を
検出する温度センサ(24)と、 前記パティキュレート捕集器(14)の入口の排気管内の圧
力を検出する圧力センサ(25)と、 前記回転センサ(22)、負荷センサ(23)、温度センサ(24)
及び圧力センサ(25)の検出出力に基づいて前記調整弁(1
8)を開閉して前記液体(20)の噴射ノズル(16)への供給量
を調整するコントローラ(30)とを備えたことを特徴とす
るエンジンの排ガス浄化装置。 - 【請求項２】 パティキュレートフィルタ(14a)が触媒
付きパティキュレートフィルタである請求項１記載のエ
ンジンの排ガス浄化装置。 - 【請求項３】 エンジン(10)の排気管(12)に設けられた
ＮＯｘ触媒(13)と、 前記ＮＯｘ触媒(13)の入口に設けられ前記ＮＯｘ触媒(1
3)に向けて炭化水素系液体(20)を噴射可能な第１噴射ノ
ズル(16)と、 前記噴射ノズル(16)に第１調整弁(18)を介して前記液体
(20)を供給する炭化水素系液体供給手段(19)とを備えた
エンジンの排ガス浄化装置において、 前記ＮＯｘ触媒(13)より排ガス下流側の排気管(12)に設
けられ内部に第１パティキュレートフィルタ(14a)を有
する第１パティキュレート捕集器(14)と、 前記噴射ノズル(16)より排ガス上流側の排気管(12)に設
けられ内部に第２パティキュレートフィルタ(15a)を有
する第２パティキュレート捕集器(15)と、 前記第２パティキュレート捕集器(15)の入口に設けられ
前記フィルタ(15a)に向けて前記炭化水素系液体供給手
段(19)により第２調整弁(28)を介して前記液体(20)を噴
射可能な第２噴射ノズル(26)と、 前記エンジン(10)の回転速度を検出する回転センサ(22)
と、 前記エンジン(10)の負荷を検出する負荷センサ(23)と、 前記ＮＯｘ触媒(13)の入口の排気管内の排ガスの温度を
検出する温度センサ(24)と、 前記パティキュレート捕集器(14)の入口の排気管内の圧
力を検出する第１圧力センサ(25)と、 前記パティキュレート捕集器(15)の入口の排気管内の圧
力を検出する第２圧力センサ(35)と、 前記回転センサ(22)、負荷センサ(23)、温度センサ(2
4)、第１圧力センサ(25)及び第２圧力センサ(35)の検出
出力に基づいて前記第１及び第２調整弁(18,28)を開閉
して前記液体(20)の第１及び第２噴射ノズル(16,26)へ
の供給量を調整するコントローラ(30)とを備えたことを
特徴とするエンジンの排ガス浄化装置。 - 【請求項４】 第１及び第２パティキュレートフィルタ
(14a,15a)が触媒付きパティキュレートフィルタである
請求項３記載のエンジンの排ガス浄化装置。 - 【請求項５】 エンジン(10)の排気管(12)に設けられた
ＮＯｘ触媒(13)と、 前記ＮＯｘ触媒(13)の入口に設けられ前記ＮＯｘ触媒(1
3)に向けて炭化水素系液体(20)を噴射可能な第１噴射ノ
ズル(16)と、 前記噴射ノズル(16)に第１調整弁(18)を介して前記液体
(20)を供給する炭化水素系液体供給手段(19)とを備えた
エンジンの排ガス浄化装置において、 前記ＮＯｘ触媒(13)より排ガス下流側の排気管(12)に設
けられた酸化触媒(29)と、 前記酸化触媒(29)の入口に設けられ前記酸化触媒(29)に
向けて前記炭化水素系液体供給手段(19)により第２調整
弁(28)を介して前記液体(20)を噴射可能な第２噴射ノズ
ル(26)と、 前記酸化触媒(29)より排ガス下流側の排気管(12)に設け
られ内部にパティキュレートフィルタ(14a)を有するパ
ティキュレート捕集器(14)と、 前記エンジン(10)の回転速度を検出する回転センサ(22)
と、 前記エンジン(10)の負荷を検出する負荷センサ(23)と、 前記ＮＯｘ触媒(13)の入口の排気管内の排ガスの温度を
検出する温度センサ(24)と、 前記パティキュレート捕集器(14)の入口の排気管内の圧
力を検出する圧力センサ(25)と、 前記回転センサ(22)、負荷センサ(23)、温度センサ(24)
及び圧力センサ(25)の検出出力に基づいて前記第１及び
第２調整弁(18,28)を開閉して前記液体(20)の第１及び
第２噴射ノズル(16,26)への供給量を調整するコントロ
ーラ(30)とを備えたことを特徴とするエンジンの排ガス
浄化装置。 - 【請求項６】 パティキュレートフィルタ(14a)が触媒
付きパティキュレートフィルタである請求項５記載のエ
ンジンの排ガス浄化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5263675A JP3028110B2 (ja) | 1993-10-21 | 1993-10-21 | エンジンの排ガス浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5263675A JP3028110B2 (ja) | 1993-10-21 | 1993-10-21 | エンジンの排ガス浄化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07119444A true JPH07119444A (ja) | 1995-05-09 |
| JP3028110B2 JP3028110B2 (ja) | 2000-04-04 |
Family
ID=17392787
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5263675A Expired - Lifetime JP3028110B2 (ja) | 1993-10-21 | 1993-10-21 | エンジンの排ガス浄化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3028110B2 (ja) |
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| GB2333471A (en) * | 1998-01-24 | 1999-07-28 | Johnson Matthey Plc | Improvements in catalyst systems |
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| WO2003018971A1 (fr) * | 2001-08-28 | 2003-03-06 | Crmt | Procede de regeneration d'un dispositif de filtration des gaz d'echappement pour moteur diesel et dispositif de mise en oeuvre |
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