JPH0715249B2 - Exhaust gas purification device for diesel engine - Google Patents
Exhaust gas purification device for diesel engineInfo
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- JPH0715249B2 JPH0715249B2 JP116988A JP116988A JPH0715249B2 JP H0715249 B2 JPH0715249 B2 JP H0715249B2 JP 116988 A JP116988 A JP 116988A JP 116988 A JP116988 A JP 116988A JP H0715249 B2 JPH0715249 B2 JP H0715249B2
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- filter
- exhaust gas
- expansion chamber
- control valve
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
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- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ディーゼルエンジンの排気系に設けられて排
気ガス中のパティキュレートを捕集する排気浄化装置に
関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an exhaust gas purification device provided in an exhaust system of a diesel engine to collect particulates in exhaust gas.
この排気浄化装置は、例えばハニカムフィルタを有し、
パティキュレートの捕集量が所定値を越えた時、パティ
キュレートを燃焼させてフィルタを再生させるように構
成される。特開昭61−223215号公報は従来の排気浄化装
置を示し、この装置において、フィルタの一方の端部に
近接した部位に電気ヒータが設けられ、またフィルタを
迂回する2本の排気管が配設されるとともに、これらの
排気管およびフィルタ内の排気ガスの流動を制御するた
め5個のバルブが設けられる。排気ガスは、パティキュ
レート捕集時、2本の排気管を通過せず、フィルタ内を
流動した後電気ヒータを通過して大気中へ放出される。
フィルタの再生時、排気ガスは一方の排気管を通って電
気ヒータ側からフィルタ内へ流入し、他方の排気管を通
って大気中へ放出され、また電気ヒータが通電されてパ
ティキュレートが着火し燃焼する。This exhaust gas purification device has, for example, a honeycomb filter,
When the trapped amount of particulates exceeds a predetermined value, the particulates are burned to regenerate the filter. Japanese Unexamined Patent Publication No. 61-223215 shows a conventional exhaust gas purification device, in which an electric heater is provided in a portion close to one end of a filter, and two exhaust pipes bypassing the filter are arranged. In addition, five valves are provided to control the flow of exhaust gas in these exhaust pipes and filters. When collecting particulates, the exhaust gas does not pass through the two exhaust pipes, flows through the filter, and then passes through the electric heater to be discharged into the atmosphere.
When the filter is regenerated, exhaust gas flows from one side of the exhaust pipe into the filter from the electric heater side, is discharged into the atmosphere through the other exhaust pipe, and the electric heater is energized to ignite the particulates. To burn.
ところが上記従来装置は、フィルタを迂回する2本の排
気管を有するものであるため、大形化し、車両への塔載
上不利であるという問題を有する。また、フィルタの再
生時、排気ガスは通常時に対してフィルタ内を逆流する
こととなり、排気系内における管路抵抗のため従来装置
は排気ガスの圧損が大きいという問題を有する。However, since the above-mentioned conventional device has two exhaust pipes that bypass the filter, it has a problem in that it becomes large in size and is unsuitable for mounting on a vehicle. Further, when the filter is regenerated, the exhaust gas flows backward in the filter as compared with the normal time, and the conventional device has a problem that the pressure loss of the exhaust gas is large due to the resistance of the pipeline in the exhaust system.
本発明は、小形であって車両への塔載が容易で、しかも
圧損の小さい排気浄化装置を得ることを目的としてお
り、この発明において発明者らは、排気系に設けられた
マフラー内において排気ガスが逆流していることに着目
した。It is an object of the present invention to obtain an exhaust gas purification device that is small in size, easy to mount on a vehicle, and has a small pressure loss. In the present invention, the inventors have exhausted gas in a muffler provided in an exhaust system. We paid attention to the fact that the gas was flowing back.
本発明に係る排気浄化装置は、マフラーの第1および第
2拡張室を連結する通路内に設けられ、排気ガス中のパ
ティキュレートを捕集するフィルタと、上記第1拡張室
内に排気ガスを導く入口手段、上記第2拡張室内の排気
ガスを外部へ放出する出口手段と、上記フィルタの第2
拡張室側に設けられ、上記フィルタの再生時、フィルタ
上に捕集されたパティキュレートを燃焼させるための着
火手段と、排気ガスの流路を変更させる流路制御手段と
を備える。流路制御手段は、上記フィルタの再生時、上
記入口手段により導かれる排気ガスの少なくとも一部を
上記第2拡張室へ導くとともに、上記第1拡張室内の排
気ガスを外部へ放出する。An exhaust gas purification device according to the present invention is provided in a passage that connects first and second expansion chambers of a muffler, and a filter that collects particulates in exhaust gas and guides the exhaust gas into the first expansion chamber. An inlet means, an outlet means for discharging exhaust gas in the second expansion chamber to the outside, and a second filter of the filter.
It is provided on the side of the expansion chamber, and is provided with an ignition means for burning the particulates collected on the filter when the filter is regenerated, and a flow path control means for changing the flow path of the exhaust gas. The flow path control means guides at least a part of the exhaust gas guided by the inlet means to the second expansion chamber and discharges the exhaust gas in the first expansion chamber to the outside when the filter is regenerated.
以下図示実施例に基いて本発明を説明する。 The present invention will be described below based on the illustrated embodiments.
第1図〜第3図は本発明の第1実施例を示す。1 to 3 show a first embodiment of the present invention.
第1ケーシング11は隔壁12により第1拡張室13と第3拡
張室14に区画され、これら第1および第3拡張室13,14
は隔壁12に設けられた短管15により相互に連通する。第
2ケーシング21も同様に隔壁22により第2および第4拡
張室23,24に区画され、これら第2および第4拡張室23,
24は隔壁22に取付けられた短管25により相互に連通す
る。第1ケーシング11において第2拡張室13は第2ケー
シング21から遠い側に位置し、第2ケーシング21におい
て第2拡張室23は第1ケーシング11から遠い側に位置す
る。The first casing 11 is divided into a first expansion chamber 13 and a third expansion chamber 14 by a partition wall 12, and these first and third expansion chambers 13 and 14 are provided.
Communicate with each other by a short pipe 15 provided on the partition wall 12. Similarly, the second casing 21 is also divided into the second and fourth expansion chambers 23 and 24 by the partition wall 22, and these second and fourth expansion chambers 23 and 24 are
24 communicate with each other by a short pipe 25 attached to the partition wall 22. In the first casing 11, the second expansion chamber 13 is located on the side far from the second casing 21, and in the second casing 21, the second expansion chamber 23 is located on the side far from the first casing 11.
入口管31は途中で第1および第2入口管32,33に分岐す
る。第1入口管32は、第2ケーシング21と第1ケーシン
グ11の隔壁12とを貫通して延び、第1拡張室13に連通
し、第2入口管33は第2ケーシング21の隔壁22を貫通し
て延び第4拡張室24に連通する。出口管は第1出口管36
と第2出口管37から成る。第1出口管36は、第1ケーシ
ング11と第2ケーシング21の隔壁22とを貫通して延び、
第2拡張室23に連通し、第2出口管37は第1ケーシング
11の隔壁12を貫通して延び第3拡張室14に連通する。The inlet pipe 31 branches into first and second inlet pipes 32 and 33 on the way. The first inlet pipe 32 extends through the second casing 21 and the partition wall 12 of the first casing 11, communicates with the first expansion chamber 13, and the second inlet pipe 33 penetrates the partition wall 22 of the second casing 21. And extends to communicate with the fourth expansion chamber 24. The outlet pipe is the first outlet pipe 36
And the second outlet pipe 37. The first outlet pipe 36 extends through the partition wall 22 of the first casing 11 and the second casing 21,
It communicates with the second expansion chamber 23, and the second outlet pipe 37 is the first casing.
The partition wall 12 extends through 11 and communicates with the third expansion chamber 14.
第1制御弁41は、第2入口管33内に設けられ、ロッド42
を介してアクチュエータ43に連結される。第1制御弁41
は、通常第2入口管33を閉塞しているが、後述するよう
にフィルタの再生時第2入口管33を開放する。第2制御
弁46は、第2出口管37内に設けられ、ロッド47を介して
アクチュエータ51に連結される。第2制御弁46は第1制
御弁41と同様に、通常第2出口管37を閉塞し、フィルタ
の再生時第2出口管37を開放する。The first control valve 41 is provided in the second inlet pipe 33, and the rod 42
Is connected to the actuator 43 via. First control valve 41
Normally closes the second inlet pipe 33, but opens the second inlet pipe 33 when the filter is regenerated, as will be described later. The second control valve 46 is provided in the second outlet pipe 37 and is connected to the actuator 51 via the rod 47. The second control valve 46, like the first control valve 41, normally closes the second outlet pipe 37 and opens the second outlet pipe 37 during filter regeneration.
アクチュエータ43,51は同じ構成を有し、共にダイヤフ
ラム型のものである。アクチュエータ51について述べる
と、シェル52内はダイヤフラム53により定圧室54と負圧
室55に区画され、ダイヤフラム53はロッド47により第2
制御弁46連結される。定圧室54は常時大気に連通し、負
圧室55は負圧制御機構56を介して負圧供給機構61に連結
される。負圧室55にはばね59が設けられる。負圧制御機
構56はオリフィス57と逆止弁58を有し、負圧室55に対し
て、負圧は徐々に導き、大気圧は迅速に導くように構成
されている。The actuators 43 and 51 have the same structure and are both diaphragm type. As for the actuator 51, the inside of the shell 52 is divided into a constant pressure chamber 54 and a negative pressure chamber 55 by a diaphragm 53, and the diaphragm 53 is divided into a second chamber by a rod 47.
The control valve 46 is connected. The constant pressure chamber 54 is always in communication with the atmosphere, and the negative pressure chamber 55 is connected to the negative pressure supply mechanism 61 via the negative pressure control mechanism 56. The negative pressure chamber 55 is provided with a spring 59. The negative pressure control mechanism 56 has an orifice 57 and a check valve 58, and is configured to gradually guide the negative pressure to the negative pressure chamber 55 and rapidly guide the atmospheric pressure.
しかして負圧室55に大気圧が導かれている時、ダイヤフ
ラム53はばね59により定圧室54側へ変位し、これにより
第2制御弁46は閉弁する。これに対し、負圧室55に負圧
が導かれている時、ダイヤフラム53はばね59を圧縮させ
て負圧室55側へ変位し、これにより第2制御弁46は開弁
する。一方、第1制御弁41を開閉するアクチュエータ43
は、負圧制御機構を介さず直接負圧供給機構62に連結さ
れ、負圧を導かれた時第1制御弁41を開弁させ大気圧を
導かれた時第1制御弁41を閉弁させる。When the atmospheric pressure is introduced into the negative pressure chamber 55, the diaphragm 53 is displaced by the spring 59 toward the constant pressure chamber 54, and the second control valve 46 is closed. On the other hand, when the negative pressure is introduced into the negative pressure chamber 55, the diaphragm 53 compresses the spring 59 and displaces to the negative pressure chamber 55 side, whereby the second control valve 46 opens. On the other hand, an actuator 43 that opens and closes the first control valve 41
Is directly connected to the negative pressure supply mechanism 62 without passing through the negative pressure control mechanism, and opens the first control valve 41 when negative pressure is introduced and closes the first control valve 41 when atmospheric pressure is introduced. Let
フィルタのハウジング71は、第1ケーシング11と第2ケ
ーシング21の間に設けられる。ハウジング71の両端開口
部72,73は、第1ケーシング11に形成された筒状突起16
と、第2ケーシング21に形成された筒状突起26とそれぞ
れ当接し、これらの当接部分は第2図に示すクランプ81
により取外し可能に連結される。クランプ81は2個の半
円弧状の締具82,83を有し、これらの締具82,83は、両端
に形成されたフランジ部82a,83aにおいてボルト84およ
びナット85により連結される。なお、第1入口管32およ
び第1出口管36は、第1および第2ケーシング11,21の
間の部分において継目部34,38を有し、これらの継目部3
4,38もクランプ81により取外し可能に連結される。The housing 71 of the filter is provided between the first casing 11 and the second casing 21. The openings 72, 73 at both ends of the housing 71 are cylindrical projections 16 formed in the first casing 11.
And the cylindrical projections 26 formed on the second casing 21, respectively, and these contacting portions are clamps 81 shown in FIG.
Is detachably connected. The clamp 81 has two semi-circular fasteners 82 and 83, which are connected by bolts 84 and nuts 85 at flange portions 82a and 83a formed at both ends. The first inlet pipe 32 and the first outlet pipe 36 have joints 34 and 38 in the portion between the first and second casings 11 and 21, and these joints 3
4, 38 are also detachably connected by a clamp 81.
しかしてハウジング71は第1および第2ケーシング11,2
1を連結する通路を構成し、第1および第2入口管32,3
3、第1および第2ケーシング11,21、ハウジング71、第
1および第2出口管36,37により、マフラーが構成され
る。ハウジング71内には排気ガス中のパティキュレート
を捕集するフィルタ74が設けられる。このフィルタ74上
のパティキュレートに着火し燃焼させるための電気ヒー
タ75は、フィルタ74の第2拡張室23側すなわち第2ケー
シング21側に設けられる。電気ヒータ75はリレー76を介
してバッテリ77に接続され、パティキュレート捕集量が
一定値に達した時通電されて発熱し、パティキュレート
を着火させる。パティキュレート捕集量は、第1ケーシ
ング11の第3拡張室14に設けられた圧力センサ78により
検出される圧力が一定値よりも高くなった時、一定量に
達したと判断される。Thus, the housing 71 has the first and second casings 11,2.
The first and second inlet pipes 32, 3 that form a passage connecting 1
3, the first and second casings 11 and 21, the housing 71, and the first and second outlet pipes 36 and 37 constitute a muffler. A filter 74 that collects particulates in the exhaust gas is provided in the housing 71. The electric heater 75 for igniting and burning the particulates on the filter 74 is provided on the second expansion chamber 23 side of the filter 74, that is, the second casing 21 side. The electric heater 75 is connected to the battery 77 via the relay 76, and is energized to generate heat when the amount of collected particulates reaches a certain value, and ignites the particulates. The particulate collection amount is determined to have reached a certain amount when the pressure detected by the pressure sensor 78 provided in the third expansion chamber 14 of the first casing 11 becomes higher than a certain value.
通常のパティキュレート捕集時、第1および第2制御弁
41,46は、第1図に示すように、それぞれ第2入口管33
および第2出口管37を閉塞している。したがって排気ガ
スは、第1図に矢印で示すように、第1入口管32から第
1拡張室13へ流動し、第3拡張室14を通ってフィルタ74
へ流入する。フィルタ74内を通過する間に、排気ガス中
のパティキュレートはフィルタ74に捕集される。排気ガ
スは、フィルタ74を通過後、第4および第2拡張室24,2
3を通り、第1出口管36から大気中へ放出される。また
排気ガスが拡張室13,14,23,24を通過する間、排気音は
消音される。First and second control valves during normal particulate collection
As shown in FIG. 1, 41 and 46 are second inlet pipes 33, respectively.
The second outlet pipe 37 is closed. Therefore, the exhaust gas flows from the first inlet pipe 32 to the first expansion chamber 13 as shown by the arrow in FIG.
Flow into. While passing through the filter 74, the particulates in the exhaust gas are collected by the filter 74. After passing through the filter 74, the exhaust gas is exhausted from the fourth and second expansion chambers 24, 2
It passes through 3 and is discharged to the atmosphere from the first outlet pipe 36. Also, the exhaust noise is silenced while the exhaust gas passes through the expansion chambers 13, 14, 23, 24.
フィルタ74の再生時、第1および第2制御弁41,46は、
第3図に示すように、それぞれ第2入口管33および第2
出口管36を開放する。したがって排気ガスは、第3図に
矢印で示すように、第1および第2入口管32,33を流
れ、第1入口管32を通る排気ガスは第1拡張室13から第
3拡張室14へ流入し、第2出口管37から大気中へ放出さ
れる。第2入口管33を通る排気ガスは第4拡張室24へ流
れ、そのうち一部はフィルタ74へ流入し、残りは第2拡
張室23を通って第1出口管36から大気中へ放出される。
しかして、フィルタ74内を流動する排気ガスの向きは、
パティキュレート捕集時とは逆である。この時、電気ヒ
ータは通電されて発熱し、これによりフィルタ74上のパ
ティキュレートは着火して燃焼する。When the filter 74 is regenerated, the first and second control valves 41 and 46 are
As shown in FIG. 3, the second inlet pipe 33 and the second inlet pipe 33, respectively.
The outlet pipe 36 is opened. Therefore, the exhaust gas flows through the first and second inlet pipes 32 and 33 as shown by the arrow in FIG. 3, and the exhaust gas passing through the first inlet pipe 32 is transferred from the first expansion chamber 13 to the third expansion chamber 14. It flows in and is discharged into the atmosphere from the second outlet pipe 37. The exhaust gas passing through the second inlet pipe 33 flows into the fourth expansion chamber 24, a part of which flows into the filter 74, and the rest is discharged into the atmosphere through the second expansion chamber 23 and the first outlet pipe 36. .
Then, the direction of the exhaust gas flowing in the filter 74 is
This is the opposite of when collecting particulates. At this time, the electric heater is energized and generates heat, which causes the particulates on the filter 74 to ignite and burn.
この再生時、フィルタ74を通過する排気ガスの流量は全
排気ガス流量の約1/10になるように調整されている。す
なわち、第1制御弁41は所定の開度で開弁し、第1およ
び第2入口管32,33にはそれぞれ全排気ガス流量の1/2ず
つの排気ガスが流れる。そして第1および第2出口管3
6,37には全排気ガス流量のそれぞれ4/10,6/10の排気ガ
スが流れる。しかして約半分の排気ガスは4つの拡張室
のうち2つしか通過しないこととなるが、パティキュレ
ート捕集時に比べ騒音低減効果に大きな差異はない。な
お、再生時にフィルタ74を流れる排気ガス流量を全排気
ガス流量の約1/10に定めるのは、電気ヒータ75を冷却す
ることを防止し、またパティキュレートの燃焼を安定化
させるとともに、フィルタ74からパティキュレートが吹
飛ばされるのを防止するためである。During this regeneration, the flow rate of the exhaust gas passing through the filter 74 is adjusted to be about 1/10 of the total exhaust gas flow rate. That is, the first control valve 41 is opened at a predetermined opening degree, and exhaust gas flows through the first and second inlet pipes 32 and 33 at 1/2 of the total exhaust gas flow rate. And the first and second outlet pipes 3
Exhaust gas flows to 6 and 37 at 4/10 and 6/10 of the total exhaust gas flow rate, respectively. Therefore, about half of the exhaust gas passes through only two of the four expansion chambers, but there is no great difference in the noise reduction effect as compared with the case of collecting particulates. Note that the exhaust gas flow rate flowing through the filter 74 during regeneration is set to about 1/10 of the total exhaust gas flow rate in order to prevent cooling of the electric heater 75, stabilize the combustion of particulates, and prevent the filter 74 from flowing. This is to prevent the particulates from being blown off.
また再生の開始時、第2制御弁46は、負圧制御機構56の
作用により負圧が徐々に伝達されるため、徐々に開弁す
る。したがって排気音は急激に変化せず、搭乗者が不快
感を覚えることはない。Further, at the start of regeneration, the second control valve 46 is gradually opened because the negative pressure is gradually transmitted by the action of the negative pressure control mechanism 56. Therefore, the exhaust sound does not change rapidly and the passenger does not feel uncomfortable.
第1および第2制御弁41,46の開閉および電気ヒータ75
の通電は、マイクロコンピュータを備えた電子制御部
(ECU)91により行なわれる。ECU91は入力ポート92、出
力ポート93、メモリ94、および中央演算処理装置(CP
U)95を備え、これらはバス96により相互に接続され
る。入力ポート92は圧力センサ78に、また出力ポート93
は負圧供給機構61,62およびリレー76にそれぞれ連結さ
れる。Opening and closing of the first and second control valves 41, 46 and electric heater 75
Is energized by an electronic control unit (ECU) 91 equipped with a microcomputer. The ECU 91 includes an input port 92, an output port 93, a memory 94, and a central processing unit (CP
U) 95, which are interconnected by a bus 96. Input port 92 to pressure sensor 78 and output port 93
Are connected to the negative pressure supply mechanisms 61 and 62 and the relay 76, respectively.
第4図はECU91によるフィルタの再生ルーチンを示す。
このルーチンは所定時間毎に割込み処理される。FIG. 4 shows a filter regeneration routine by the ECU 91.
This routine is interrupted every predetermined time.
ステップ101ではフラグfが1にセットされているか否
かを判断する。フラグfは、フィルタ74の再生処理中1
にセットされ、通常のパティキュレート捕集時0にクリ
アされている。したがってパティキュレート捕集時、ス
テップ102へ進み、圧力センサ78により検出された圧力
ΔPが予め定められた目標値よりも大きいか否かを判断
する。フィルタ74上のパティキュレート捕集量が比較的
少ない場合、圧力ΔPは目標値よりも小さいため、以下
のステップ103〜108はスキップされ、このルーチンは終
了する。これに対し、パティキュレート捕集量が増大し
て圧力ΔPが目標値に達した場合、フィルタ74の再生処
理を開始すべく、ステップ103以下が実行される。In step 101, it is judged whether or not the flag f is set to 1. The flag f indicates that the filter 74 is being reproduced
Is set to 0 and cleared to 0 at the time of normal particulate collection. Therefore, when collecting particulates, the routine proceeds to step 102, where it is judged whether or not the pressure ΔP detected by the pressure sensor 78 is larger than a predetermined target value. When the amount of collected particulates on the filter 74 is relatively small, the pressure ΔP is smaller than the target value, so the following steps 103 to 108 are skipped and this routine ends. On the other hand, when the amount of collected particulates increases and the pressure ΔP reaches the target value, step 103 and the following steps are executed to start the regeneration process of the filter 74.
ステップ103ではフラグfを1にセットする。次いでス
テップ104では、第1および第2制御弁41,46を開弁する
とともに電気ヒータ75に通電する。第1制御弁41は直ち
に開弁するが、第2制御弁46は負圧制御機構56の作用に
より徐々に開弁する。また電気ヒータ75は発熱し、フィ
ルタ74上のパティキュレートに着火し、これを燃焼させ
る。ステップ105では電気ヒータ75が通電状態になって
から3分経過したか否かを判断する。フィルタ74の再生
開始直後、3分経過していないので、ステップ106〜108
はスキップされ、このルーチンは終了する。In step 103, the flag f is set to 1. Next, at step 104, the first and second control valves 41, 46 are opened and the electric heater 75 is energized. The first control valve 41 opens immediately, but the second control valve 46 gradually opens due to the action of the negative pressure control mechanism 56. The electric heater 75 also generates heat, ignites the particulates on the filter 74, and burns them. In step 105, it is determined whether or not 3 minutes have passed since the electric heater 75 was turned on. Immediately after the reproduction of the filter 74 is started, since 3 minutes have not elapsed, steps 106 to 108
Is skipped and the routine ends.
再生処理が開始すると、ステップ103においてフラグf
は1にセットされているので、このルーチンはステップ
101から直接ステップ105へ進むようになり、ステップ10
5において3分経過したと判断されると、再生処理を終
了すべくステップ106〜108が実行される。ステップ106
では電気ヒータ75への電力供給を遮断し、ステップ107
では第1および第2制御弁41,46を閉弁する。そしてス
テップ108においてフラグfを0にクリアし、このルー
チンは終了する。When the reproduction process starts, in step 103 the flag f
Is set to 1, so this routine
Now you can go directly from step 101 to step 105, step 10
If it is determined that 5 minutes have elapsed in step 5, steps 106 to 108 are executed to end the reproduction process. Step 106
Then, the power supply to the electric heater 75 is cut off, and step 107
Then, the first and second control valves 41 and 46 are closed. Then, in step 108, the flag f is cleared to 0, and this routine ends.
上述したように、第1実施例においてフィルタ74は、マ
フラーを構成する第1および第2ケーシング11,12の間
に設けられ、これらのケーシング11,12間で排気ガスが
逆流することを利用して、パティキュレートの捕集を行
なっている。したがってフィルタ74内において排気ガス
を逆流させるための特別な配管が不要になり、排気浄化
装置の構成が簡単になる。この結果、本実施例による排
気浄化装置は小形であり、車両への塔載が容易である。
また排気系内における管路構成が簡単になるため、管路
抵抗は小さく、排気ガスの圧損が小さくなる。As described above, in the first embodiment, the filter 74 is provided between the first and second casings 11 and 12 forming the muffler, and utilizes the fact that the exhaust gas flows backward between these casings 11 and 12. We are collecting particulates. Therefore, no special piping for backflowing the exhaust gas is required in the filter 74, and the structure of the exhaust purification device is simplified. As a result, the exhaust emission control device according to this embodiment is small in size and can be easily mounted on a vehicle.
Further, since the pipeline structure in the exhaust system is simplified, the pipeline resistance is small and the pressure loss of the exhaust gas is small.
また第1実施例において、第1および第2ケーシング1
1,21は第1入口管32および第1出口管36により連結され
ており、これら第1入口管32および第1出口管36はそれ
ぞれ隔壁12,22に溶接されている。したがってフィルタ7
4のハウジング71の第1および第2ケーシング11,21に対
する結合強度は特に大きくする必要はない。このため、
ハウジング71は第2図に示すような簡単なクランプ81に
よってケーシング11,21に連結され、フィルタ74の交換
が容易である。一方、第1入口管33を継目部34におい
て、第1出口管36は継目部38においてそれぞれクランプ
81により連結される。したがって、ケーシング11,21、
入口管31および出口管の交換が容易である。In addition, in the first embodiment, the first and second casings 1
1, 21 are connected by a first inlet pipe 32 and a first outlet pipe 36, and the first inlet pipe 32 and the first outlet pipe 36 are welded to the partition walls 12, 22, respectively. Therefore filter 7
It is not necessary to particularly increase the coupling strength of the four housings 71 to the first and second casings 11 and 21. For this reason,
The housing 71 is connected to the casings 11 and 21 by a simple clamp 81 as shown in FIG. 2, and the filter 74 can be easily replaced. On the other hand, the first inlet pipe 33 is clamped at the seam 34, and the first outlet pipe 36 is clamped at the seam 38.
Connected by 81. Therefore, casings 11, 21,
Exchange of the inlet pipe 31 and the outlet pipe is easy.
フィルタ74は、マフラーに取付けられるので、排気系の
後端部に位置することとなる。この位置における排気温
は比較的低く、パティキュレートの捕集効率が高い。ま
たマフラー内に堆積したパティキュレートが排気ガスに
より吹飛ばされる時、このパティキュレートを捕集する
ことができ、排気ガスの浄化効率が高められる。Since the filter 74 is attached to the muffler, it is located at the rear end of the exhaust system. The exhaust temperature at this position is relatively low, and the particulate collection efficiency is high. Further, when the particulate matter accumulated in the muffler is blown off by the exhaust gas, the particulate matter can be collected, and the exhaust gas purification efficiency is enhanced.
第5図は第2実施例を示す。この実施例においては、ハ
ウジング71内に、パティキュレートを捕集するためのフ
ィルタ74に加え、悪臭成分を捕集するためのモノリス型
吸着材201が設けられる。吸着材201はフィルタ74に対
し、第2ケーシング21側に配設され、電気ヒータ75はフ
ィルタ74と吸着材201の間に位置する。吸着材201はセピ
オライト、ゼオライト系が好ましく、またこの吸着材20
1に悪臭成分を酸化させる触媒を担持させてもよい。一
方第2制御弁46を開閉駆動するアクチュエータ51の負圧
室55に連通する通路内には絞り202が形成され、この通
路と負圧供給機構61の間は第1実施例のように負圧制御
機構は設けられていない。その他の構成は第1実施例と
同様である。FIG. 5 shows a second embodiment. In this embodiment, in addition to a filter 74 for collecting particulates, a monolithic adsorbent 201 for collecting malodorous components is provided in the housing 71. The adsorbent 201 is arranged on the second casing 21 side with respect to the filter 74, and the electric heater 75 is located between the filter 74 and the adsorbent 201. The adsorbent 201 is preferably sepiolite or zeolite, and the adsorbent 20
1 may be loaded with a catalyst for oxidizing a malodorous component. On the other hand, a throttle 202 is formed in a passage communicating with the negative pressure chamber 55 of the actuator 51 that drives the second control valve 46 to open and close, and a negative pressure is provided between this passage and the negative pressure supply mechanism 61 as in the first embodiment. No control mechanism is provided. Other configurations are similar to those of the first embodiment.
吸着材201の再生処理を除いて、作用は第1実施例と同
様である。すなわち、通常、第1および第2制御弁41,4
6は閉弁しており、排気ガスは第1入口管32、第1ケー
シング11、フィルタ74、吸着材201、第2ケーシング21
および第1出口管36の順に流動して大気中へ放出され、
この間に消音されるとともにパティキュレートおよび悪
臭成分が捕集される。吸着材202はフィルタ74に対して
下流側に配設されるため、排気ガス中のパティキュレー
ト、エンジンオイルに混入していた金属、その他吸着材
の被毒物質はフィルタ74により捕獲され、吸着材202に
は到達しない。したがって吸着材202の耐久性が向上す
る。The operation is the same as that of the first embodiment except for the regeneration treatment of the adsorbent 201. That is, normally, the first and second control valves 41, 4
6 is closed, and the exhaust gas has the first inlet pipe 32, the first casing 11, the filter 74, the adsorbent 201, and the second casing 21.
And the first outlet pipe 36 flow in that order and are discharged into the atmosphere,
During this period, the sound is muted and the particulates and the malodorous components are collected. Since the adsorbent 202 is disposed on the downstream side of the filter 74, particulates in the exhaust gas, metals mixed in the engine oil, and other poisonous substances of the adsorbent are captured by the filter 74, and the adsorbent is absorbed. It will not reach 202. Therefore, the durability of the adsorbent 202 is improved.
フィルタ74の再生処理は、第1実施例と同様に第1およ
び第2制御弁41,46を閉弁するとともに電気ヒータ75に
通電することにより行なわれ、したがってこの再生時排
気ガスは吸着材201の方からフィルタ74へ向って流れ
る。The regeneration process of the filter 74 is performed by closing the first and second control valves 41 and 46 and energizing the electric heater 75 as in the first embodiment. Therefore, the exhaust gas during regeneration is adsorbed by the adsorbent 201. Flows toward the filter 74.
一方、吸着材201の再生処理は、フィルタ74の再生処理
とは独立して行なわれる。この再生処理時、第1制御弁
41は閉弁したままであるが、第2制御弁46は開放され、
また電気ヒータ75は通電されて発熱する。これにより排
気ガス温が上昇し、吸着材201に吸着された物質が吸着
材201から離脱し、あるいは燃焼する。再生処理が終了
すると、第2制御弁46は閉弁する。第2制御弁46の開閉
動作時、絞り202により負圧の伝達が遅延されるため、
第2制御弁46は徐々に開閉する。なおフィルタ74の再生
処理は、吸着材201の再生処理に優先して行なわれ、再
生処理の頻度はフィルタ74の方が少ない。On the other hand, the regeneration process of the adsorbent 201 is performed independently of the regeneration process of the filter 74. During this regeneration process, the first control valve
41 remains closed, but the second control valve 46 is opened,
The electric heater 75 is energized to generate heat. As a result, the temperature of the exhaust gas rises, and the substance adsorbed on the adsorbent 201 separates from the adsorbent 201 or burns. When the regeneration process ends, the second control valve 46 closes. During the opening / closing operation of the second control valve 46, the transmission of negative pressure is delayed by the throttle 202.
The second control valve 46 gradually opens and closes. The regeneration process of the filter 74 is performed prior to the regeneration process of the adsorbent 201, and the frequency of the regeneration process is less in the filter 74.
第6図はECU(第1図参照)による吸着材の再生ルーチ
ンを示す。このルーチンはフィルタ74の再生ルーチンと
同様に所定時間毎に割込み処理される。FIG. 6 shows a regeneration routine of the adsorbent by the ECU (see FIG. 1). This routine is interrupted every predetermined time as in the filter 74 regeneration routine.
ステップ11ではフラグfが1にセットされているか否か
を判断する。悪臭成分の捕集時、第4図に示すフィルタ
再生ルーチンと同様に、フラグfは0にクリアされてお
り、したがってステップ112が実行される。ステップ112
では、エンジン回転数の積算値N1が目標値よりも大きい
か否かを判断する。吸着材202上の悪臭成分捕集量が少
ない場合、積算値N1は目標値よりも小さいのでこのルー
チンはこのまま終了するが、積算値N1が目標値よりも大
きくなると、捕集量が多くなり吸着材201の再生が必要
になったと判断される。なお、目標値は40km/hで1時間
定常走行した場合に相当するエンジン回転数積算値であ
る。In step 11, it is determined whether the flag f is set to 1. At the time of collecting the malodorous component, the flag f is cleared to 0 as in the filter regeneration routine shown in FIG. 4, and therefore step 112 is executed. Step 112
Then, it is determined whether the integrated value N 1 of the engine speed is larger than the target value. When the amount of the malodorous component collected on the adsorbent 202 is small, the integrated value N 1 is smaller than the target value, so this routine ends as it is, but when the integrated value N 1 becomes larger than the target value, the collected amount is large. It is determined that the adsorbent 201 needs to be regenerated. It should be noted that the target value is an engine speed integrated value that corresponds to a case where the vehicle travels steadily for 1 hour at 40 km / h.
ステップ113では、再生処理中であることを示すフラグ
fを1にセットし、ステップ114では第2制御弁46を開
弁するとともに電気ヒータ75に通電する。第2制御弁46
は絞り202の作用により徐々に開弁し、また電気ヒータ7
5は発熱して悪臭成分を吸着材201から脱離させあるいは
燃焼させる。ステップ115では電気ヒータ75が通電状態
になってから2分経過したか否かを判断し、2分経過前
であればこのルーチンは終了する。In step 113, the flag f indicating that the regeneration process is being performed is set to 1, and in step 114, the second control valve 46 is opened and the electric heater 75 is energized. Second control valve 46
Is gradually opened by the action of the throttle 202, and the electric heater 7
5 generates heat to desorb or burn the malodorous component from the adsorbent 201. In step 115, it is judged whether or not 2 minutes have passed since the electric heater 75 was turned on, and if 2 minutes have not passed, this routine ends.
再生処理開始後、フラグfは1にセットされているの
で、ステップ111からステップ115へ進み、電気ヒータ75
が通電されてから2分経過していればステップ116〜119
が実行される。すなわち、ステップ116では電気ヒータ7
5への通電を停止させ、ステップ117では第2制御弁46を
閉弁する。そしてステップ118においてフラグfを0に
クリアした後、ステップ119において積算値N1をリセッ
トし、このルーチンは終了する。Since the flag f is set to 1 after the regeneration process is started, the process proceeds from step 111 to step 115, and the electric heater 75
If two minutes have passed since the power was turned on, steps 116 to 119
Is executed. That is, in step 116, the electric heater 7
The power supply to 5 is stopped, and in step 117, the second control valve 46 is closed. After the flag f is cleared to 0 in step 118, the integrated value N 1 is reset in step 119, and this routine ends.
しかして第2実施例によれば、第1実施例と同様な効果
が得られる他、悪臭成分の除去も行なわれる。Therefore, according to the second embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained, and the malodorous component can be removed.
第7図は第3実施例を示す。第1実施例と異なる構成の
部分を説明すると、第1ケーシング11内は隔壁12により
第1拡張室13と共鳴室18に区画され、第2ケーシング21
内には、隔壁が設けられず第2拡張室23のみが形成され
る。入口管211は、第1拡張室13に連通し、また第1実
施例のように第2ケーシング21の外部で第1および第2
入口管に分岐しているのではなく、基本的には1本の管
であり、第2ケーシング21内において分岐管212が連結
される。第1制御弁41は分岐管212の基部に設けられ、
入口管211および分岐管212を選択的に開閉する。出口管
213も1本の管であり、第1ケーシング11の第1拡張室1
3内において分岐管214が連結される。第2制御弁46は分
岐管214に設けられ、分岐管214を開閉する。またこの第
3実施例において、フィルタ74の再生処理の開始を決定
するために用いられる目標値は、エンジン回転数とエン
ジン負荷によって定められるようになっており、このた
めECU91の入力ポート92には回転数センサ221および負荷
センサ222が接続される。その他の構成は第1実施例と
同様である。FIG. 7 shows a third embodiment. Explaining the portion of the configuration different from that of the first embodiment, the inside of the first casing 11 is divided into a first expansion chamber 13 and a resonance chamber 18 by a partition wall 12, and a second casing 21.
No partition wall is provided therein, and only the second expansion chamber 23 is formed therein. The inlet pipe 211 communicates with the first expansion chamber 13 and is provided outside the second casing 21 as in the first embodiment.
Instead of branching to the inlet pipe, it is basically one pipe, and the branch pipe 212 is connected in the second casing 21. The first control valve 41 is provided at the base of the branch pipe 212,
The inlet pipe 211 and the branch pipe 212 are selectively opened and closed. Outlet pipe
213 is also a single pipe, and the first expansion chamber 1 of the first casing 11
A branch pipe 214 is connected in the area 3. The second control valve 46 is provided in the branch pipe 214 and opens and closes the branch pipe 214. Further, in the third embodiment, the target value used to determine the start of the regeneration process of the filter 74 is set by the engine speed and the engine load, and therefore the input port 92 of the ECU 91 The rotation speed sensor 221 and the load sensor 222 are connected. Other configurations are similar to those of the first embodiment.
パティキュレート捕集時、第1および第2制御弁41,46
は分岐管212,214を閉塞しており、排気ガスは実線の矢
印で示すように、入口管211を通って第1ケーシング11
へ流入し、フィルタ74を通過した後、出口管213から大
気へ放出される。フィルタ74の再生時、電気ヒータ75は
通電されて発熱し、第1制御弁41は入口管211を閉塞す
るとともに分岐管212を開放し、また第2制御弁46は分
岐管214を開放する。したがって排気ガスは、破線の矢
印で示すように、分岐管212から第2拡張室23内へ流入
する。排気ガスの一部はフィルタ74を通って第1拡張室
13へ流れ、分岐管214から出口管213を介して大気中へ、
また残りは第2拡張室23から直接出口管213へ流入して
大気中へ放出される。しかしてフィルタ74上のパティキ
ュレートが着火し燃焼する。なお、出口管213の通気抵
抗および第2制御弁46の開度は、フィルタ74を流れる排
気ガス流量が全排気ガス流量の約1/10になるよう調整さ
れている。When collecting particulates, the first and second control valves 41, 46
Blocks the branch pipes 212 and 214, and the exhaust gas passes through the inlet pipe 211 and the first casing 11 as shown by solid arrows.
Into the atmosphere through the outlet pipe 213 after passing through the filter 74. When the filter 74 is regenerated, the electric heater 75 is energized to generate heat, the first control valve 41 closes the inlet pipe 211 and opens the branch pipe 212, and the second control valve 46 opens the branch pipe 214. Therefore, the exhaust gas flows from the branch pipe 212 into the second expansion chamber 23, as indicated by the dashed arrow. Part of the exhaust gas passes through the filter 74 and the first expansion chamber
13 to the atmosphere from the branch pipe 214 through the outlet pipe 213,
Further, the rest flows from the second expansion chamber 23 directly into the outlet pipe 213 and is discharged into the atmosphere. Then, the particulates on the filter 74 are ignited and burned. The ventilation resistance of the outlet pipe 213 and the opening degree of the second control valve 46 are adjusted so that the flow rate of exhaust gas flowing through the filter 74 is about 1/10 of the total flow rate of exhaust gas.
しかして第3実施例は入口管211および出口管213が単一
の管であるため、第1および第2実施例に比較し、構成
がさらに簡単になる。However, in the third embodiment, since the inlet pipe 211 and the outlet pipe 213 are a single pipe, the configuration is further simplified as compared with the first and second embodiments.
第8図は第4実施例を示す。第3実施例と異なる構成の
部分を説明すると、第1制御弁41は入口管211に連結さ
れた分岐管212内に設けられ、また出口管213の途中に第
3制御弁215が設けられる。パティキュレート捕集時、
第1および第2制御弁41,46は閉弁し、第3制御弁215は
全開している。したがって排気ガスは、実線の矢印で示
すように、入口管211、第1ケーシング11、フィルタ74
および出口管213の順に流れ、大気中へ放出される。フ
ィルタ74の再生時、電気ヒータ75を通電されて発熱し、
また第1および第2制御弁41,46は開弁し、第3制御弁2
15は閉弁する。したがって排気ガスの一部は、破線の矢
印で示すように、分岐管212から第2拡張室23内へ流込
み、フィルタ74を通過して第1拡張室13へ流入し、分岐
管214を経て出口管213から大気中へ放出される。フィル
タ74を流れない排気ガスの残りは入口管211から第1拡
張室13へ流入し、分岐管214から出口管213を経て大気中
へ放出される。この間にフィルタ74上のパティキュレー
トが着火して燃焼し、フィルタの再生が行なわれる。入
口管211の通気抵抗および第1制御弁41の開度は、フィ
ルタ再生時、フィルタ74を流れる排気ガスが全排気ガス
流量の約1/10になるように予め調整されている。FIG. 8 shows a fourth embodiment. Explaining the portion of the configuration different from that of the third embodiment, the first control valve 41 is provided in the branch pipe 212 connected to the inlet pipe 211, and the third control valve 215 is provided in the middle of the outlet pipe 213. When collecting particulates,
The first and second control valves 41 and 46 are closed, and the third control valve 215 is fully open. Therefore, the exhaust gas is supplied to the inlet pipe 211, the first casing 11, the filter 74 as shown by the solid arrow.
Then, the gas flows in the order of the outlet pipe 213 and is discharged into the atmosphere. When the filter 74 is regenerated, the electric heater 75 is energized to generate heat,
Further, the first and second control valves 41 and 46 are opened, and the third control valve 2
15 will close. Therefore, a part of the exhaust gas flows from the branch pipe 212 into the second expansion chamber 23, passes through the filter 74 and flows into the first expansion chamber 13, and then passes through the branch pipe 214, as shown by a dashed arrow. It is discharged into the atmosphere from the outlet pipe 213. The rest of the exhaust gas that does not flow through the filter 74 flows into the first expansion chamber 13 through the inlet pipe 211, and is discharged into the atmosphere through the branch pipe 214 and the outlet pipe 213. During this time, the particulates on the filter 74 are ignited and burned to regenerate the filter. The ventilation resistance of the inlet pipe 211 and the opening degree of the first control valve 41 are adjusted in advance so that the exhaust gas flowing through the filter 74 becomes about 1/10 of the total exhaust gas flow rate during filter regeneration.
しかして第4実施例による効果は第3実施例と同様であ
る。Therefore, the effect of the fourth embodiment is similar to that of the third embodiment.
以上のように本発明によれば、フィルタ内において排気
ガスを逆流させるための構成が簡単になり、この結果従
来のように特別な配管が不要となり、排気浄化装置は小
形化されて車両への塔載が容易となる。また、マフラー
内における排気ガスの逆流をフィルタに利用するので、
排気ガスの管路による圧損が減少する。As described above, according to the present invention, the configuration for backflowing the exhaust gas in the filter is simplified, and as a result, special piping is not required as in the conventional case, and the exhaust emission control device is miniaturized to the vehicle. Easy to mount. Also, because the exhaust gas backflow in the muffler is used for the filter,
The pressure loss due to the exhaust gas line is reduced.
第1図は第1実施例におけるパティキュレート捕集時を
示す断面図、 第2図はクランプを示す正面図、 第3図は第1実施例におけるフィルタ再生時を示す断面
図、 第4図はフィルタの再生ルーチンのフローチャート、 第5図は第2実施例を示す断面図、 第6図は吸着材の再生ルーチンのフローチャート、 第7図は第3実施例を示す断面図、 第8図は第4実施例を示す断面図、 である。 13…第1拡張室、23…第2拡張室、31,211…入口管、32
…第1入口管、33…第2入口管、36…第1出口管、37…
第2出口管、41…第1制御弁、46…第2制御弁、71…ハ
ウジング、74…フィルタ、75…電気ヒータ、91…電子制
御部。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a time of collecting particulates in the first embodiment, FIG. 2 is a front view showing a clamp, FIG. 3 is a cross-sectional view showing a filter regeneration in the first embodiment, and FIG. FIG. 5 is a sectional view showing a filter regeneration routine, FIG. 5 is a sectional view showing a second embodiment, FIG. 6 is a flowchart showing an adsorbent regeneration routine, FIG. 7 is a sectional view showing a third embodiment, and FIG. It is sectional drawing which shows 4 Example. 13 ... First expansion chamber, 23 ... Second expansion chamber, 31, 211 ... Inlet pipe, 32
... first inlet pipe, 33 ... second inlet pipe, 36 ... first outlet pipe, 37 ...
2nd outlet pipe, 41 ... 1st control valve, 46 ... 2nd control valve, 71 ... Housing, 74 ... Filter, 75 ... Electric heater, 91 ... Electronic control part.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 林 孝太郎 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 竹島 伸一 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Kotaro Hayashi 1 Toyota-cho, Toyota City, Aichi Prefecture Toyota Motor Co., Ltd. (72) Shinichi Takeshima 1-cho, Toyota City, Aichi Prefecture Toyota Motor Co., Ltd.
Claims (1)
る通路内に設けられ、排気ガス中のパティキュレートを
捕集するフィルタと、上記第1拡張室内に排気ガスを導
く入口手段と、上記第2拡張室内の排気ガスを外部へ放
出する出口手段と、上記フィルタの第2拡張室側に設け
られ、上記フィルタの再生時、該フィルタ上に捕集され
たパティキュレートを燃焼させるための着火手段と、排
気ガスの経路を変更させる流路制御手段とを備え、該流
路制御手段は、上記フィルタの再生時、上記入口手段に
より導かれる排気ガスの少なくとも一部を上記第2拡張
室へ導くとともに、上記第1拡張室内の排気ガスを外部
へ放出することを特徴とするディーゼルエンジンの排気
浄化装置。1. A filter provided in a passage connecting the first and second expansion chambers of the muffler for collecting particulates in exhaust gas, and an inlet means for introducing the exhaust gas into the first expansion chamber. An outlet means for discharging the exhaust gas in the second expansion chamber to the outside and a second expansion chamber side of the filter for burning the particulates trapped on the filter when the filter is regenerated. Ignition means and flow path control means for changing the path of the exhaust gas are provided, and the flow path control means, when the filter is regenerated, at least part of the exhaust gas guided by the inlet means is in the second expansion chamber. An exhaust emission control device for a diesel engine, characterized in that the exhaust gas in the first expansion chamber is discharged to the outside.
Priority Applications (3)
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JP116988A JPH0715249B2 (en) | 1988-01-08 | 1988-01-08 | Exhaust gas purification device for diesel engine |
US07/291,273 US4916897A (en) | 1988-01-08 | 1988-12-28 | Exhaust gas purifying apparatus built-in to a muffler for a diesel engine |
DE3900155A DE3900155A1 (en) | 1988-01-08 | 1989-01-04 | EXHAUST GAS CLEANER INSTALLED IN A DIESEL ENGINE EXHAUST |
Applications Claiming Priority (1)
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP3519349B2 (en) * | 2000-07-24 | 2004-04-12 | トヨタ自動車株式会社 | Exhaust system for internal combustion engine |
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1988
- 1988-01-08 JP JP116988A patent/JPH0715249B2/en not_active Expired - Fee Related
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JPH01178715A (en) | 1989-07-14 |
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