JPH10176556A - 定置型内燃機関の出力又は回転数制御方法 - Google Patents
定置型内燃機関の出力又は回転数制御方法Info
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- JPH10176556A JPH10176556A JP8338272A JP33827296A JPH10176556A JP H10176556 A JPH10176556 A JP H10176556A JP 8338272 A JP8338272 A JP 8338272A JP 33827296 A JP33827296 A JP 33827296A JP H10176556 A JPH10176556 A JP H10176556A
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- internal combustion
- rotation speed
- combustion engine
- controlling
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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
- F02B29/00—Engines characterised by provision for charging or scavenging not provided for in groups F02B25/00, F02B27/00 or F02B33/00 - F02B39/00; Details thereof
- F02B29/08—Modifying distribution valve timing for charging purposes
- F02B29/083—Cyclically operated valves disposed upstream of the cylinder intake valve, controlled by external means
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
- F02M26/02—EGR systems specially adapted for supercharged engines
- F02M26/04—EGR systems specially adapted for supercharged engines with a single turbocharger
- F02M26/07—Mixed pressure loops, i.e. wherein recirculated exhaust gas is either taken out upstream of the turbine and reintroduced upstream of the compressor, or is taken out downstream of the turbine and reintroduced downstream of the compressor
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
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- Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
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- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Supercharger (AREA)
- Electrical Control Of Ignition Timing (AREA)
- Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)
Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【課題】 定置型内燃機関において、スロットルバルブ
による圧力損失を低減して高い熱効率の運転を可能とす
る。 【解決手段】 内燃機関全体の出力又は回転数を制御す
るスロットルバルブ3に加えて、第2の出力又は回転数
制御手段を設け、立ち上げ時から定格負荷運転までは該
スロットルバルブ3による出力又は回転数制御により行
い、それ以降は、第2の出力又は回転数制御手段(例え
ば、回転弁4)によって負荷変動に対応した出力又は回
転数状態の微調整を行う。第2の出力又は回転数制御手
段は、シリンダへの混合気の充填量を制御する手段、
混合気の空燃比(すなわち、燃料の供給量)を制御す
る手段、あるいは、燃焼状態そのものを制御する手
段、等であってよい。
による圧力損失を低減して高い熱効率の運転を可能とす
る。 【解決手段】 内燃機関全体の出力又は回転数を制御す
るスロットルバルブ3に加えて、第2の出力又は回転数
制御手段を設け、立ち上げ時から定格負荷運転までは該
スロットルバルブ3による出力又は回転数制御により行
い、それ以降は、第2の出力又は回転数制御手段(例え
ば、回転弁4)によって負荷変動に対応した出力又は回
転数状態の微調整を行う。第2の出力又は回転数制御手
段は、シリンダへの混合気の充填量を制御する手段、
混合気の空燃比(すなわち、燃料の供給量)を制御す
る手段、あるいは、燃焼状態そのものを制御する手
段、等であってよい。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は定置型内燃機関の出
力又は回転数制御方法に関し、特に、定置型内燃機関に
おいて、その出力又は回転数状態の微調整を吸気損失を
増大させることなく行うことを可能とした内燃機関の出
力又は回転数制御方法に関する。
力又は回転数制御方法に関し、特に、定置型内燃機関に
おいて、その出力又は回転数状態の微調整を吸気損失を
増大させることなく行うことを可能とした内燃機関の出
力又は回転数制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】発電用やコージェネレーション用のガス
エンジンのような定置型のエンジンにおいて、エンジン
の出力又は回転数制御は、全負荷範囲において吸気経路
の途中に備えられたスロットルバルブの開度を制御する
ことにより行われている。スロットルバルブの開度制御
にはスロットルバルブを駆動するアクチュエータを必要
とし、該アクチュエータは、エンジンの出力もしくは回
転数信号を取り入れ、これが目標値となるように、スロ
ットルバルブの開度を制御する。これにより、エンジン
への充填混合気量が調節され、所望の出力及び回転数を
得ている。
エンジンのような定置型のエンジンにおいて、エンジン
の出力又は回転数制御は、全負荷範囲において吸気経路
の途中に備えられたスロットルバルブの開度を制御する
ことにより行われている。スロットルバルブの開度制御
にはスロットルバルブを駆動するアクチュエータを必要
とし、該アクチュエータは、エンジンの出力もしくは回
転数信号を取り入れ、これが目標値となるように、スロ
ットルバルブの開度を制御する。これにより、エンジン
への充填混合気量が調節され、所望の出力及び回転数を
得ている。
【0003】スロットルバルブはエンジンの吸気経路の
途中に装備されており、エンジンの出力又は回転数制御
において、吸気損失は避けられない。そして、スロット
ルバルブの前後に所定の圧力差が存在しないとスロット
ルバルブ開度が出力又は回転数に安定してかつ迅速に反
映されないことから、高い制御性を確保するために、通
常20kPa以上の圧力差を必要としており、これはそ
のままポンピング損失(吸気損失)としてエンジンの熱
効率の低下を招いている。過給機付きのエンジンでは、
より高い過給圧力が要求されるため、背圧の上昇や過給
機性能の低下を招き、エンジン性能をさらに低下させて
いるといえる。
途中に装備されており、エンジンの出力又は回転数制御
において、吸気損失は避けられない。そして、スロット
ルバルブの前後に所定の圧力差が存在しないとスロット
ルバルブ開度が出力又は回転数に安定してかつ迅速に反
映されないことから、高い制御性を確保するために、通
常20kPa以上の圧力差を必要としており、これはそ
のままポンピング損失(吸気損失)としてエンジンの熱
効率の低下を招いている。過給機付きのエンジンでは、
より高い過給圧力が要求されるため、背圧の上昇や過給
機性能の低下を招き、エンジン性能をさらに低下させて
いるといえる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】自動車用内燃機関の場
合、スロットルバルブはアクセルペダルと連動してお
り、この開度によりエンジンの出力を任意に運転者が変
える仕組みとなっており、通常、自動車では部分負荷で
の運転がほとんどであるため(アクセルを全開している
わけではないため)、スロットルバルブによるポンプ損
失が大きく燃費を悪化させている。そのため、部分負荷
時のポンプ損失の低減は非常に重要な課題となってい
る。
合、スロットルバルブはアクセルペダルと連動してお
り、この開度によりエンジンの出力を任意に運転者が変
える仕組みとなっており、通常、自動車では部分負荷で
の運転がほとんどであるため(アクセルを全開している
わけではないため)、スロットルバルブによるポンプ損
失が大きく燃費を悪化させている。そのため、部分負荷
時のポンプ損失の低減は非常に重要な課題となってい
る。
【0005】一方、発電用やコージェネレーション用の
内燃機関の場合には、常時全負荷(定格負荷)で運転さ
れている。すなわち、負荷一定でしかもすべての負荷領
域においてエンジン回転数は一定に制御される。よっ
て、スロットルバルブの役割として出力を変えるだけで
はなく、常にエンジン回転数を一定に保つための制御を
行う必要がある。発電用やコージェネレーション用では
エンジン回転数変動は、そのまま発電電力の周波数変動
となるため、回転数変動は最低でも設定回転数の±1.
0%以内(通常は±0.2〜0.3%以内)に抑える必
要がある。そのため、制御性を確保するために、全負荷
時でもスロットル前後に20kPa以上の差圧を必要と
する。
内燃機関の場合には、常時全負荷(定格負荷)で運転さ
れている。すなわち、負荷一定でしかもすべての負荷領
域においてエンジン回転数は一定に制御される。よっ
て、スロットルバルブの役割として出力を変えるだけで
はなく、常にエンジン回転数を一定に保つための制御を
行う必要がある。発電用やコージェネレーション用では
エンジン回転数変動は、そのまま発電電力の周波数変動
となるため、回転数変動は最低でも設定回転数の±1.
0%以内(通常は±0.2〜0.3%以内)に抑える必
要がある。そのため、制御性を確保するために、全負荷
時でもスロットル前後に20kPa以上の差圧を必要と
する。
【0006】このような用途のエンジンは部分負荷での
運転はほとんど行われないため部分負荷時のポンプ損失
はそれほど問題とされない。全負荷時のポンプ損失は、
部分負荷時に比べると少ないが、年間をとおして連続運
転されるため、スロットルバルブによる吸気損失は大き
な値となり、経済性を最重視するコージェネレーション
等にとつては非常に重要となってくる。
運転はほとんど行われないため部分負荷時のポンプ損失
はそれほど問題とされない。全負荷時のポンプ損失は、
部分負荷時に比べると少ないが、年間をとおして連続運
転されるため、スロットルバルブによる吸気損失は大き
な値となり、経済性を最重視するコージェネレーション
等にとつては非常に重要となってくる。
【0007】例えば、定置型ガスエンジンの場合、負荷
に応じてエンジン回転数を一定とするようにスロットル
開度を制御しようとすると、エンジン全負荷時でのエン
ジン平均有効圧力BMEP=1.0MPaに対して、ポ
ンプ損失は30〜50kPaとなり、その損失は出力の
3〜5%に相当する(エンジン部分負荷時に同じように
制御しようとするとこの損失はさらに増大する)。コー
ジェネレーションに用いられる定置型内燃機関におい
て、3〜5%のポンプ損失はエンジン熱効率で1〜2ポ
イントに相当し、非常に大きな損失であり、改善が求め
られているが、有効な解決策は提案されていないのが現
状である。
に応じてエンジン回転数を一定とするようにスロットル
開度を制御しようとすると、エンジン全負荷時でのエン
ジン平均有効圧力BMEP=1.0MPaに対して、ポ
ンプ損失は30〜50kPaとなり、その損失は出力の
3〜5%に相当する(エンジン部分負荷時に同じように
制御しようとするとこの損失はさらに増大する)。コー
ジェネレーションに用いられる定置型内燃機関におい
て、3〜5%のポンプ損失はエンジン熱効率で1〜2ポ
イントに相当し、非常に大きな損失であり、改善が求め
られているが、有効な解決策は提案されていないのが現
状である。
【0008】本発明の目的は、定置型内燃機関が現在持
っている上記の課題を解決することにあり、より具体的
には、スロットルバルブ前後での圧力差を過度に高くす
ることなく、出力の微調整を高い応答性で行い得るよう
にし、それにより、内燃機関の出力制御性を低減させる
ことなくエンジン特性(主に熱効率)の向上を可能とし
た定置型内燃機関の出力又は回転数制御方法を提供する
ことを目的とする。
っている上記の課題を解決することにあり、より具体的
には、スロットルバルブ前後での圧力差を過度に高くす
ることなく、出力の微調整を高い応答性で行い得るよう
にし、それにより、内燃機関の出力制御性を低減させる
ことなくエンジン特性(主に熱効率)の向上を可能とし
た定置型内燃機関の出力又は回転数制御方法を提供する
ことを目的とする。
【0009】本発明の他の目的は、スロットルバルブを
用いることなく、定置型内燃機関の出力又は回転数制御
を行うことを可能とする新規な制御方法を提供すること
にある。
用いることなく、定置型内燃機関の出力又は回転数制御
を行うことを可能とする新規な制御方法を提供すること
にある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの本発明による定置型内燃機関の出力又は回転数制御
方法では、一つの態様として、エンジンの立ち上げから
所定負荷までの出力調整は従来どおりにスロットルバル
ブの開度調整により対処し、所定負荷に到達した後にお
ける運転中での出力又は回転数の微調整は、スロットル
バルブの開度調整によらずに、別途設ける第2の出力又
は回転数制御手段により行うようにする。すなわち、本
発明は、定置型内燃機関において、内燃機関全体の出力
又は回転数を制御するスロットルバルブに加えて、第2
の出力又は回転数制御手段を設け、該スロットルバルブ
による所定の出力調整状態を変えることなしに、前記第
2の出力又は回転数制御手段により当該出力又は回転数
状態の微調整を行うことを特徴とする。
めの本発明による定置型内燃機関の出力又は回転数制御
方法では、一つの態様として、エンジンの立ち上げから
所定負荷までの出力調整は従来どおりにスロットルバル
ブの開度調整により対処し、所定負荷に到達した後にお
ける運転中での出力又は回転数の微調整は、スロットル
バルブの開度調整によらずに、別途設ける第2の出力又
は回転数制御手段により行うようにする。すなわち、本
発明は、定置型内燃機関において、内燃機関全体の出力
又は回転数を制御するスロットルバルブに加えて、第2
の出力又は回転数制御手段を設け、該スロットルバルブ
による所定の出力調整状態を変えることなしに、前記第
2の出力又は回転数制御手段により当該出力又は回転数
状態の微調整を行うことを特徴とする。
【0011】本発明においては、エンジンの立ち上げか
ら所定負荷までの出力調整のみをスロットルバルブの開
度調整によることとしたので、従来のスロットルバルブ
の開度調整により出力や回転数の微調整を行うように設
計する場合と比べて、スロットルバルブ前後の圧力差を
低くすることが可能となり、吸気損失を大きくせずに高
い熱効率が得られる。また、スロットルバルブ前後の圧
力差に依存しない高い精度の出力微調整が可能となる。
本発明の制御方法は、スロットルバルブの開度に依存す
る所定出力値が定格負荷であるときに、最も高い熱効率
の改善がもたらされるが、部分負荷運転時でも高い熱効
率の改善はもたらされる。
ら所定負荷までの出力調整のみをスロットルバルブの開
度調整によることとしたので、従来のスロットルバルブ
の開度調整により出力や回転数の微調整を行うように設
計する場合と比べて、スロットルバルブ前後の圧力差を
低くすることが可能となり、吸気損失を大きくせずに高
い熱効率が得られる。また、スロットルバルブ前後の圧
力差に依存しない高い精度の出力微調整が可能となる。
本発明の制御方法は、スロットルバルブの開度に依存す
る所定出力値が定格負荷であるときに、最も高い熱効率
の改善がもたらされるが、部分負荷運転時でも高い熱効
率の改善はもたらされる。
【0012】上記のように、スロットルバルブと第2の
出力又は回転数制御手段とを併用する場合に、前記のよ
うに出力の微調整は第2の出力又は回転数制御手段によ
り対応するが、例えば第2の出力又は回転数制御手段に
より低い負荷まで十分に対応できない場合には、スロッ
トルバルブを閉じていくことにより対応する。
出力又は回転数制御手段とを併用する場合に、前記のよ
うに出力の微調整は第2の出力又は回転数制御手段によ
り対応するが、例えば第2の出力又は回転数制御手段に
より低い負荷まで十分に対応できない場合には、スロッ
トルバルブを閉じていくことにより対応する。
【0013】本発明において、第2の出力又は回転数制
御手段として多くの態様が適用可能であるが、シリン
ダへの混合気の充填量を制御する態様、混合気の空燃
比(すなわち、燃料の供給量)を制御する態様、あるい
は、燃焼状態そのものを制御する態様、等が有効であ
る。
御手段として多くの態様が適用可能であるが、シリン
ダへの混合気の充填量を制御する態様、混合気の空燃
比(すなわち、燃料の供給量)を制御する態様、あるい
は、燃焼状態そのものを制御する態様、等が有効であ
る。
【0014】本発明による定置型内燃機関の出力又は回
転数制御方法の他の態様では、主制御手段としてのスロ
ットルバルブを用いることなく、前記した第2の出力又
は回転数制御手段のみで、内燃機関の出力又は回転数制
御を行うようにする。
転数制御方法の他の態様では、主制御手段としてのスロ
ットルバルブを用いることなく、前記した第2の出力又
は回転数制御手段のみで、内燃機関の出力又は回転数制
御を行うようにする。
【0015】本発明による定置型内燃機関の出力又は回
転数制御方法は、コージェネレーション用あるいは発電
用の原動機の運転制御方法として特にに有効に用いるこ
とができる。
転数制御方法は、コージェネレーション用あるいは発電
用の原動機の運転制御方法として特にに有効に用いるこ
とができる。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、本発
明を好ましい実施の形態に基づきより詳細に説明する。
図1は、前記シリンダへの混合気の充填量を制御する
態様の例であり、定置型ガスエンジン20は過給機10
を有し、燃料であるガスGと空気Aとはガスミキサー1
により所要の空気比に混合され、過給機10のコンプレ
ッサ11により加圧され、吸気弁21を通りガスエンジ
ン20のシリンダ22内に吸気される。コンプレッサ1
1からシリンダ22までの経路には、通常のように、イ
ンタークーラー2、スロットルバルブ3が設けられ、さ
らに、該スロットルバルブ3と前記吸気弁21との間に
は、一例として図3に示すような回転弁4が配置され
る。回転弁4はエンジン20のドライブシャフトとギヤ
もしくはベルトにより連動されて駆動されており、吸気
行程にあった位相で回転している。シリンダ22からの
排気ガスは、排気弁23から過給機10のダービン12
を駆動した後、外気に放出される。
明を好ましい実施の形態に基づきより詳細に説明する。
図1は、前記シリンダへの混合気の充填量を制御する
態様の例であり、定置型ガスエンジン20は過給機10
を有し、燃料であるガスGと空気Aとはガスミキサー1
により所要の空気比に混合され、過給機10のコンプレ
ッサ11により加圧され、吸気弁21を通りガスエンジ
ン20のシリンダ22内に吸気される。コンプレッサ1
1からシリンダ22までの経路には、通常のように、イ
ンタークーラー2、スロットルバルブ3が設けられ、さ
らに、該スロットルバルブ3と前記吸気弁21との間に
は、一例として図3に示すような回転弁4が配置され
る。回転弁4はエンジン20のドライブシャフトとギヤ
もしくはベルトにより連動されて駆動されており、吸気
行程にあった位相で回転している。シリンダ22からの
排気ガスは、排気弁23から過給機10のダービン12
を駆動した後、外気に放出される。
【0017】このエンジンにおいて、立ち上げから所定
負荷(例えば、定格負荷)までは、図示しないエンジン
制御装置からの信号により、従来どおりスロットルバル
ブ3の開度を制御して行い、その後は原則として回転弁
4の制御により負荷変動に対応する。ただし、負荷が低
くなり回転弁4の制御のみでは出力が下がらなくなった
場合には、エンジン回転数信号等によりアクチュエータ
により駆動されるスロットルバルブを閉じるように制御
する。また、負荷が大きくなり、回転弁4の制御では出
力が上がらなくなった場合にも、同様にスロットルバル
ブを開くことにより制御する。
負荷(例えば、定格負荷)までは、図示しないエンジン
制御装置からの信号により、従来どおりスロットルバル
ブ3の開度を制御して行い、その後は原則として回転弁
4の制御により負荷変動に対応する。ただし、負荷が低
くなり回転弁4の制御のみでは出力が下がらなくなった
場合には、エンジン回転数信号等によりアクチュエータ
により駆動されるスロットルバルブを閉じるように制御
する。また、負荷が大きくなり、回転弁4の制御では出
力が上がらなくなった場合にも、同様にスロットルバル
ブを開くことにより制御する。
【0018】図2a及び図2bは、回転弁4による出力
微調整時の異なった態様を説明しており、図2aでは、
エンジン制御装置により回転弁4の閉じ時期を制御し、
シリンダ22への混合気の充填量を制御している。すな
わち、図中、Aは吸気弁21の開度曲線、B1 及びB2
は回転弁4の開度曲線であり、回転弁4の閉じ時期がt
1 の場合(曲線B1 )には、斜線P領域と斜線Q領域の
合計量の混合気がシリンダ22に供給され、また、閉じ
時期をt2 に変更した場合(曲線B2 )には、斜線P領
域の混合気のみがシリンダ22に供給される。両者の間
では、混合気の供給量の変動分(量Q)だけエンジンの
出力が微調整される。もし、所定負荷運転での回転弁4
の閉じ時期をt1 とt2 の間に調整しておけば、出力増
への微調整と出力減への微調整(あるいは回転数の微調
整)が共に可能である。ただし、この態様では、回転弁
4の閉じ時期が早くなる程、回転弁4自体の吸気抵抗が
大きくなり、メリットが少なくなる。
微調整時の異なった態様を説明しており、図2aでは、
エンジン制御装置により回転弁4の閉じ時期を制御し、
シリンダ22への混合気の充填量を制御している。すな
わち、図中、Aは吸気弁21の開度曲線、B1 及びB2
は回転弁4の開度曲線であり、回転弁4の閉じ時期がt
1 の場合(曲線B1 )には、斜線P領域と斜線Q領域の
合計量の混合気がシリンダ22に供給され、また、閉じ
時期をt2 に変更した場合(曲線B2 )には、斜線P領
域の混合気のみがシリンダ22に供給される。両者の間
では、混合気の供給量の変動分(量Q)だけエンジンの
出力が微調整される。もし、所定負荷運転での回転弁4
の閉じ時期をt1 とt2 の間に調整しておけば、出力増
への微調整と出力減への微調整(あるいは回転数の微調
整)が共に可能である。ただし、この態様では、回転弁
4の閉じ時期が早くなる程、回転弁4自体の吸気抵抗が
大きくなり、メリットが少なくなる。
【0019】図2bはそれを解消するものであり、吸気
弁21の閉じ時期を通常よりも遅らせる(通常40aB
DC程度であるものを120aBDC程度まで遅らせ
る)と共に、吸気弁21の開き状態から閉じ状態に至る
過程において、回転弁4の閉じ時期tを調整し、それに
より、混合気の吹き返し量を調整してシリンダ22への
混合気の充填量を調整している。すなわち、図中、B3
及びB4 は回転弁4の開度曲線であり、回転弁4の閉じ
時期がt3 の場合(曲線B3 )には、斜線Pa領域の混
合気が吹き返えされ、閉じ時期をt4 に変更した場合
(曲線B4 )には、斜線Pa領域と斜線Qa領域の合計
混合気が吹き返えされて、シリンダ22に供給される混
合気量は減少する。このようにすることにより、スロッ
トルバルブ3の前後の圧力差を特に高くすることなく、
また、スロットルバルブ3の開度を変更することなく、
出力又は回転数の微調整が可能となる。
弁21の閉じ時期を通常よりも遅らせる(通常40aB
DC程度であるものを120aBDC程度まで遅らせ
る)と共に、吸気弁21の開き状態から閉じ状態に至る
過程において、回転弁4の閉じ時期tを調整し、それに
より、混合気の吹き返し量を調整してシリンダ22への
混合気の充填量を調整している。すなわち、図中、B3
及びB4 は回転弁4の開度曲線であり、回転弁4の閉じ
時期がt3 の場合(曲線B3 )には、斜線Pa領域の混
合気が吹き返えされ、閉じ時期をt4 に変更した場合
(曲線B4 )には、斜線Pa領域と斜線Qa領域の合計
混合気が吹き返えされて、シリンダ22に供給される混
合気量は減少する。このようにすることにより、スロッ
トルバルブ3の前後の圧力差を特に高くすることなく、
また、スロットルバルブ3の開度を変更することなく、
出力又は回転数の微調整が可能となる。
【0020】なお、上記の作用は吸気を遮断する機能を
持つ弁をスロットルバルブの下流側に配置することによ
り奏されるものであり、回転弁4はその好適な例であっ
て、回転弁に限ることなく、スロットルバルブのような
開閉弁や板弁であってもよいことは理解されよう。
持つ弁をスロットルバルブの下流側に配置することによ
り奏されるものであり、回転弁4はその好適な例であっ
て、回転弁に限ることなく、スロットルバルブのような
開閉弁や板弁であってもよいことは理解されよう。
【0021】図4は前記シリンダへの混合気の充填量
を制御する態様の他の例であり、この態様は、複数の気
筒20a〜20fを持つエンジンにおいて好適に実施可
能な態様である。すなわち、この例では、複数の気筒2
0a〜20fに共通のスロットルバルブ3に加えて、特
定の気筒(図示の例では気筒20a)の吸気マニホルド
21aにのみ、出力の微調整の目的で第2のスロットル
バルブ4aを取り付けている。このエンジンにおいて、
立ち上げから所定負荷(例えば、定格負荷)までの出力
又は回転数制御は、前記図1〜図3に示したエンジンと
同様に、従来どおりスロットルバルブ3の開度を制御し
て行い、所定負荷運転中に出力の微調整を行う場合に
は、エンジン制御装置からの信号により、前記気筒20
aの第2のスロットルバルブ4aのみを操作する。単一
の気筒20aにおけるスロットルバルブ4aの高い制御
特性は、全体の気筒を制御するスロットルバルブ3のそ
の時点での圧力差を変えることなく、十分に達成可能で
あり、結果として全気筒の吸気効率は改善される。第2
のスロットルバルブ4aを設ける気筒を複数気筒とする
ことも可能である。
を制御する態様の他の例であり、この態様は、複数の気
筒20a〜20fを持つエンジンにおいて好適に実施可
能な態様である。すなわち、この例では、複数の気筒2
0a〜20fに共通のスロットルバルブ3に加えて、特
定の気筒(図示の例では気筒20a)の吸気マニホルド
21aにのみ、出力の微調整の目的で第2のスロットル
バルブ4aを取り付けている。このエンジンにおいて、
立ち上げから所定負荷(例えば、定格負荷)までの出力
又は回転数制御は、前記図1〜図3に示したエンジンと
同様に、従来どおりスロットルバルブ3の開度を制御し
て行い、所定負荷運転中に出力の微調整を行う場合に
は、エンジン制御装置からの信号により、前記気筒20
aの第2のスロットルバルブ4aのみを操作する。単一
の気筒20aにおけるスロットルバルブ4aの高い制御
特性は、全体の気筒を制御するスロットルバルブ3のそ
の時点での圧力差を変えることなく、十分に達成可能で
あり、結果として全気筒の吸気効率は改善される。第2
のスロットルバルブ4aを設ける気筒を複数気筒とする
ことも可能である。
【0022】図5は、前記シリンダへの混合気の充填
量を制御する態様のさらに他の例であり、この場合に
は、過給機10を持つエンジンにおいて、その過給機1
0の過給圧力を調整することによりシリンダ22への混
合気の充填量を制御し、出力の微調整を図っている。こ
のエンジンは排気弁23から過給機10のタービン12
への排気ガス経路Rに分岐路Raを設け、該分岐路Ra
に流量調整弁Vを配置し、該流量調整弁Vの開度を、エ
ンジンのクランクシャフト25の回転数を計測する回転
計26からの信号を受けるコントローラ27からの信号
により制御している。
量を制御する態様のさらに他の例であり、この場合に
は、過給機10を持つエンジンにおいて、その過給機1
0の過給圧力を調整することによりシリンダ22への混
合気の充填量を制御し、出力の微調整を図っている。こ
のエンジンは排気弁23から過給機10のタービン12
への排気ガス経路Rに分岐路Raを設け、該分岐路Ra
に流量調整弁Vを配置し、該流量調整弁Vの開度を、エ
ンジンのクランクシャフト25の回転数を計測する回転
計26からの信号を受けるコントローラ27からの信号
により制御している。
【0023】この態様でも、所定負荷までの出力又は回
転数制御は従来どおりスロットルバルブ3の開度を制御
して行う。その過程では分岐路Raに流量調整弁Vは閉
じられるか、部分開とされる。所定負荷に達した後の定
負荷運転中、微調整を行うために、コントローラ27を
制御して流量調整弁Vの開度を調整する。流量調整弁V
の開度に応じて、直接外気に放出される排気ガスの量は
増減し、タービン12の回転数が変動する。それにより
過給圧力が変動して、シリンダ22への混合気の充填量
は調節される。この場合でも、スロットルバルブ3の前
後の圧力差を保ことなく、また、スロットルバルブ3の
開度を変更することなく、出力又は回転数の微調整は容
易に可能となる。
転数制御は従来どおりスロットルバルブ3の開度を制御
して行う。その過程では分岐路Raに流量調整弁Vは閉
じられるか、部分開とされる。所定負荷に達した後の定
負荷運転中、微調整を行うために、コントローラ27を
制御して流量調整弁Vの開度を調整する。流量調整弁V
の開度に応じて、直接外気に放出される排気ガスの量は
増減し、タービン12の回転数が変動する。それにより
過給圧力が変動して、シリンダ22への混合気の充填量
は調節される。この場合でも、スロットルバルブ3の前
後の圧力差を保ことなく、また、スロットルバルブ3の
開度を変更することなく、出力又は回転数の微調整は容
易に可能となる。
【0024】図示しないが、タービン12のノズル面積
を可変とすることによっても同様にして過給圧力を調整
できることは理解されよう。その際に、図5に示した排
気ガス経路Rに設けた分岐路Raに流量調整弁Vを配置
する手段と併用することにより、さらに目的の達成が容
易となる。
を可変とすることによっても同様にして過給圧力を調整
できることは理解されよう。その際に、図5に示した排
気ガス経路Rに設けた分岐路Raに流量調整弁Vを配置
する手段と併用することにより、さらに目的の達成が容
易となる。
【0025】図6は前記混合気の空燃比(すなわち、
燃料の供給量)を制御する態様の一例であり、この例で
は、図示のように、ガスミキサー1をバイパスして燃料
ガスGを直接ガスミキサー1下流の混合気中に供給する
管路51が設けられ、該管路には流量調整弁52が配置
される。そして、図5に示した態様と同様のコントロー
ラ27を制御して流量調整弁52の開度を調整する。流
量調整弁52の開度に応じて、混合気中の燃料ガス量が
調整され、混合気の空燃比が変化して、調整量に応じて
出力が制御される。これにより、前記の各実施の形態と
同様に、スロットルバルブ3の開度を変更することな
く、出力又は回転数の微調整が可能となる。上記のの
制御態様は、他に、各気筒毎に燃料を供給するような形
態によっても実施可能である。また、燃料ガスバイパス
の代わりに空気をバイパスさせても同様の効果が得られ
る。
燃料の供給量)を制御する態様の一例であり、この例で
は、図示のように、ガスミキサー1をバイパスして燃料
ガスGを直接ガスミキサー1下流の混合気中に供給する
管路51が設けられ、該管路には流量調整弁52が配置
される。そして、図5に示した態様と同様のコントロー
ラ27を制御して流量調整弁52の開度を調整する。流
量調整弁52の開度に応じて、混合気中の燃料ガス量が
調整され、混合気の空燃比が変化して、調整量に応じて
出力が制御される。これにより、前記の各実施の形態と
同様に、スロットルバルブ3の開度を変更することな
く、出力又は回転数の微調整が可能となる。上記のの
制御態様は、他に、各気筒毎に燃料を供給するような形
態によっても実施可能である。また、燃料ガスバイパス
の代わりに空気をバイパスさせても同様の効果が得られ
る。
【0026】図7は前記燃焼状態そのものを制御する
態様の一例であり、この例では、前記図5に示した実施
の形態における排気ガス経路Rに設けた分岐路Raの開
放端を外気に開放するのではなく、図示されるように、
ガスミキサー1と過給機10との間の吸気経路に開放す
るようにしている。この態様は自動車用エンジンのEG
R(排ガス再循環)システムの考えを利用するものであ
り、このようにすることにより、混合気は排気ガスによ
り希釈されて出力又は回転数制御が可能となる。
態様の一例であり、この例では、前記図5に示した実施
の形態における排気ガス経路Rに設けた分岐路Raの開
放端を外気に開放するのではなく、図示されるように、
ガスミキサー1と過給機10との間の吸気経路に開放す
るようにしている。この態様は自動車用エンジンのEG
R(排ガス再循環)システムの考えを利用するものであ
り、このようにすることにより、混合気は排気ガスによ
り希釈されて出力又は回転数制御が可能となる。
【0027】特に図示しないが、排気ガスの取り出しポ
ート及び吸入ポートは図示の場所に限ることなく、自動
車用エンジンのEGRシステムの場合と同様に、例え
ば、図7に示す位置から取り出した排ガスを過給機10
のコンプレッサ11下流位置で供給するようにしてもよ
く、また、過給機10のダービン12下流から取り出し
た排気ガスを図7に示す位置で供給するようにしてもよ
い。図7に示す位置関係の場合には、いわゆるウエスト
ゲート効果も生じるために、特に制御効果は高くなる。
この態様においても、前記の各実施の形態と同様に、ス
ロットルバルブ3の開度を変更することなく、定負運転
時での出力又は回転数の微調整が可能となることは容易
に理解されよう。
ート及び吸入ポートは図示の場所に限ることなく、自動
車用エンジンのEGRシステムの場合と同様に、例え
ば、図7に示す位置から取り出した排ガスを過給機10
のコンプレッサ11下流位置で供給するようにしてもよ
く、また、過給機10のダービン12下流から取り出し
た排気ガスを図7に示す位置で供給するようにしてもよ
い。図7に示す位置関係の場合には、いわゆるウエスト
ゲート効果も生じるために、特に制御効果は高くなる。
この態様においても、前記の各実施の形態と同様に、ス
ロットルバルブ3の開度を変更することなく、定負運転
時での出力又は回転数の微調整が可能となることは容易
に理解されよう。
【0028】上記のの制御態様の他の態様として、例
えば、エンジンの点火時期を細かく制御して、エンジン
回転数を制御することも可能である。点火時期を変更す
ると、筒内圧力の履歴は大幅に変化することは知られて
いることであり、これを利用して各気筒の出力の微調整
し、エンジン回転数を制御する。
えば、エンジンの点火時期を細かく制御して、エンジン
回転数を制御することも可能である。点火時期を変更す
ると、筒内圧力の履歴は大幅に変化することは知られて
いることであり、これを利用して各気筒の出力の微調整
し、エンジン回転数を制御する。
【0029】なお、前記したいずれの実施の形態も、そ
れ単独で利用可能であり、またいくつか組み合わせて利
用することも可能である。それらは、当該定置型内燃機
関の運転環境に応じて適宜選定すればよい。さらに、定
置型内燃機関の使用態様によっては、スロットルバルブ
と併用することは必ずしも必要でなく、スロットルバル
ブを作用させることなく、当初から前記第2の出力又は
回転数制御手段のみで定置型内燃機関の出力又は回転数
制御を行うことももちろん可能である。
れ単独で利用可能であり、またいくつか組み合わせて利
用することも可能である。それらは、当該定置型内燃機
関の運転環境に応じて適宜選定すればよい。さらに、定
置型内燃機関の使用態様によっては、スロットルバルブ
と併用することは必ずしも必要でなく、スロットルバル
ブを作用させることなく、当初から前記第2の出力又は
回転数制御手段のみで定置型内燃機関の出力又は回転数
制御を行うことももちろん可能である。
【0030】
【発明の効果】本発明による定置型内燃機関の出力又は
回転数制御方法を用いることにより、定置型内燃機関に
おいて、スロットルバルブ前後での圧力差を過度に高く
することなく、出力の微調整を迅速にかつ高い応答性で
行うことができる。それにより、定置型の内燃機関全体
としての出力損失を低減させることが可能となり、全負
荷時での3〜5%程度(1〜2ポイント)の熱効率の向
上を期待することができる。部分負荷時はさらにこの効
果は大きい。場合によっては、スロットルバルブを用い
ることなく定置型内燃機関の出力又は回転数制御を行う
ことも可能となる。
回転数制御方法を用いることにより、定置型内燃機関に
おいて、スロットルバルブ前後での圧力差を過度に高く
することなく、出力の微調整を迅速にかつ高い応答性で
行うことができる。それにより、定置型の内燃機関全体
としての出力損失を低減させることが可能となり、全負
荷時での3〜5%程度(1〜2ポイント)の熱効率の向
上を期待することができる。部分負荷時はさらにこの効
果は大きい。場合によっては、スロットルバルブを用い
ることなく定置型内燃機関の出力又は回転数制御を行う
ことも可能となる。
【図1】本発明による定置型内燃機関の出力又は回転数
制御方法の一実施の形態を説明する図。
制御方法の一実施の形態を説明する図。
【図2】図1に示す出力又は回転数制御方法の作動原理
の一例を説明する図。
の一例を説明する図。
【図3】図1に示す実施の形態で用いる回転弁の一例を
示す図。
示す図。
【図4】本発明による定置型内燃機関の出力又は回転数
制御方法の他の実施の形態を説明する図。
制御方法の他の実施の形態を説明する図。
【図5】本発明による定置型内燃機関の出力又は回転数
制御方法のさらに他の実施の形態を説明する図。
制御方法のさらに他の実施の形態を説明する図。
【図6】本発明による定置型内燃機関の出力又は回転数
制御方法のさらに他の実施の形態を説明する図。
制御方法のさらに他の実施の形態を説明する図。
【図7】本発明による定置型内燃機関の出力又は回転数
制御方法のさらに他の実施の形態を説明する図。
制御方法のさらに他の実施の形態を説明する図。
1…ガスミキサー、3…スロットルバルブ、4…回転
弁、4a…第2のスロットルバルブ、10…過吸機、1
1…コンプレッサ、12…タービン、20…内燃機関
(ガスエンジン)、20a〜20e…気筒、21…吸気
弁、22…シリンダ、23…排気弁、25…クランクシ
ャフト、26…回転計、27…コントローラ、A…空
気、G…ガス、ECU…エンジンコントロールユニット
弁、4a…第2のスロットルバルブ、10…過吸機、1
1…コンプレッサ、12…タービン、20…内燃機関
(ガスエンジン)、20a〜20e…気筒、21…吸気
弁、22…シリンダ、23…排気弁、25…クランクシ
ャフト、26…回転計、27…コントローラ、A…空
気、G…ガス、ECU…エンジンコントロールユニット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI F02D 29/06 F02D 41/04 330J 41/04 330 45/00 330 45/00 330 F02G 5/04 U F02G 5/04 F02M 25/07 A F02M 25/07 F02B 37/12 301G F02P 5/15 F02P 5/15 Z
Claims (16)
- 【請求項1】 定置型内燃機関において、スロットルバ
ルブに加えて、第2の出力又は回転数制御手段を設け、
該スロットルバルブによる所定の出力調整状態を変える
ことなしに、前記第2の出力又は回転数制御手段により
当該出力又は回転数状態の微調整を行うことを特徴とす
る定置型内燃機関の出力又は回転数制御方法。 - 【請求項2】 前記第2の出力又は回転数制御手段によ
る出力又は回転数状態の微調整を、スロットルバルブ全
開の出力又は回転数状態において行うことを特徴とする
請求項1記載の定置型内燃機関の出力又は回転数制御方
法。 - 【請求項3】 前記第2の出力又は回転数制御手段が、
スロットルバルブと内燃機関の吸気弁との間に配置した
遮断弁とその開度制御手段とを有し、吸気弁と遮断弁と
の開閉時期の調整により前記出力又は回転数状態の微調
整を行うことを特徴とする請求項1又は2記載の定置型
内燃機関の出力又は回転数制御方法。 - 【請求項4】 内燃機関が複数気筒を持つものであり、
前記第2の出力又は回転数制御手段が、前記スロットル
バルブと当該複数気筒のうちの特定の気筒の吸気弁との
間に配置した第2のスロットルバルブと該第2のスロッ
トルバルブの開度制御手段とを有し、該第2のスロット
ルバルブの開度を調整することにより前記出力又は回転
数状態の微調整を行うことを特徴とする請求項1又は2
記載の定置型内燃機関の出力又は回転数制御方法。 - 【請求項5】 内燃機関が過給機を持つものであり、前
記第2の出力又は回転数制御手段が、内燃機関の排気弁
から過給機のタービンへの排気ガス経路に配置したター
ビンへの排気ガス流量制御手段であり、該排気ガス流量
制御手段によって該過給機による過給圧力を制御するこ
とにより前記出力又は回転数状態の微調整を行うことを
特徴とする請求項1又は2記載の定置型内燃機関の出力
又は回転数制御方法。 - 【請求項6】 前記第2の出力又は回転数制御手段が空
燃比調整手段であり、内燃機関への燃料供給量を制御す
ることにより前記出力又は回転数状態の微調整を行うこ
とを特徴とする請求項1又は2記載の定置型内燃機関の
出力又は回転数制御方法。 - 【請求項7】 前記第2の出力又は回転数制御手段が排
気ガスの一部を混合気に導入する手段と該導入排気ガス
量を調整する手段とを有し、混合気への排気ガスの導入
量を制御することにより前記出力又は回転数状態の微調
整を行うことを特徴とする請求項1又は2記載の定置型
内燃機関の出力又は回転数制御方法。 - 【請求項8】 前記第2の出力又は回転数制御手段が内
燃機関の点火時期を制御する手段であり、内燃機関の点
火時期を調整することにより前記出力又は回転数状態の
微調整を行うことを特徴とする請求項1又は2記載の定
置型内燃機関の出力又は回転数制御方法。 - 【請求項9】 前記第2の出力又は回転数制御手段が内
燃機関の特定の気筒にのみ燃料を供給するようにした燃
焼供給手段であり、内燃機関の特定の気筒にのみ燃料を
供給することにより前記出力又は回転数状態の微調整を
行うことを特徴とする請求項1又は2記載の定置型内燃
機関の出力又は回転数制御方法。 - 【請求項10】 請求項3ないし9いずれか記載の出力
又は回転数制御方法を2つ以上併用することを特徴とす
る請求項1又は2記載の定置型内燃機関の出力又は回転
数制御方法。 - 【請求項11】 定置型内燃機関の出力又は回転数制御
方法であって、燃料供給系路に設けた遮断弁の開度を制
御して出力又は回転数状態の調整を行うことを特徴とす
る定置型内燃機関の出力又は回転数制御方法。 - 【請求項12】 複数気筒を持つ定置型内燃機関の出力
又は回転数制御方法であって、当該複数気筒のうちの特
定の気筒の吸気弁に配置したスロットルバルブの開度を
調整することにより全体の出力又は回転数状態の調整を
行うことを特徴とする定置型内燃機関の出力又は回転数
制御方法。 - 【請求項13】 過給機を持つ定置型内燃機関の出力又
は回転数制御方法であって、内燃機関の排気弁から過給
機のタービンへの排気ガス経路に配置した排気ガス流量
制御手段によって該過給機による過給圧力を制御し、そ
れにより出力又は回転数状態の調整を行うことを特徴と
する定置型内燃機関の出力又は回転数制御方法。 - 【請求項14】 定置型内燃機関の出力又は回転数制御
方法であって、混合気への排気ガスの導入量を制御する
ことにより出力又は回転数状態の調整を行うことを特徴
とする定置型内燃機関の出力又は回転数制御方法。 - 【請求項15】 請求項11ないし14いずれか記載の
定置型内燃機関の出力又は回転数制御方法を2つ以上併
用することを特徴とする定置型内燃機関の出力又は回転
数制御方法。 - 【請求項16】 定置型内燃機関がコージェネレーショ
ン用の原動機であることを特徴とする請求項1ないし1
5いずれか記載の定置型内燃機関の出力又は回転数制御
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8338272A JPH10176556A (ja) | 1996-12-18 | 1996-12-18 | 定置型内燃機関の出力又は回転数制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8338272A JPH10176556A (ja) | 1996-12-18 | 1996-12-18 | 定置型内燃機関の出力又は回転数制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10176556A true JPH10176556A (ja) | 1998-06-30 |
Family
ID=18316572
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8338272A Pending JPH10176556A (ja) | 1996-12-18 | 1996-12-18 | 定置型内燃機関の出力又は回転数制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10176556A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001221067A (ja) * | 2000-01-17 | 2001-08-17 | Robert Bosch Gmbh | 内燃機関におけるガス流れ制御機構、特に回転弁の機能性モニタ方法および装置 |
| EP1281851A3 (de) * | 2001-08-03 | 2005-12-14 | Jenbacher Aktiengesellschaft | Mehrzylindrige stationäre Brennkraftmaschine |
| JP2006322415A (ja) * | 2005-05-20 | 2006-11-30 | Tokyo Gas Co Ltd | 減筒運転エンジンシステム及びその制御方法 |
| JP2007298009A (ja) * | 2006-05-02 | 2007-11-15 | Toho Gas Co Ltd | 発電システムの異常診断装置 |
| JP2010174661A (ja) * | 2009-01-27 | 2010-08-12 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Egr制御装置、egr制御方法及びエンジン並びにエンジン発電ユニット |
| WO2012147246A1 (ja) * | 2011-04-25 | 2012-11-01 | 川崎重工業株式会社 | 舶用発電システム |
| JP2013137036A (ja) * | 2013-04-08 | 2013-07-11 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Egr制御装置、egr制御方法及びエンジン並びにエンジン発電ユニット |
| JP2015203318A (ja) * | 2014-04-11 | 2015-11-16 | 三菱重工業株式会社 | 内燃機関システム |
-
1996
- 1996-12-18 JP JP8338272A patent/JPH10176556A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001221067A (ja) * | 2000-01-17 | 2001-08-17 | Robert Bosch Gmbh | 内燃機関におけるガス流れ制御機構、特に回転弁の機能性モニタ方法および装置 |
| EP1281851A3 (de) * | 2001-08-03 | 2005-12-14 | Jenbacher Aktiengesellschaft | Mehrzylindrige stationäre Brennkraftmaschine |
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| KR101485283B1 (ko) * | 2011-04-25 | 2015-01-21 | 카와사키 주코교 카부시키 카이샤 | 선박용 발전 시스템 |
| JP5746757B2 (ja) * | 2011-04-25 | 2015-07-08 | 川崎重工業株式会社 | 舶用発電システム |
| JP2013137036A (ja) * | 2013-04-08 | 2013-07-11 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Egr制御装置、egr制御方法及びエンジン並びにエンジン発電ユニット |
| JP2015203318A (ja) * | 2014-04-11 | 2015-11-16 | 三菱重工業株式会社 | 内燃機関システム |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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