JP2921216B2 - Control device for turbocharger with rotating electric machine - Google Patents

Control device for turbocharger with rotating electric machine

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JP2921216B2 JP3284048A JP28404891A JP2921216B2 JP 2921216 B2 JP2921216 B2 JP 2921216B2 JP 3284048 A JP3284048 A JP 3284048A JP 28404891 A JP28404891 A JP 28404891A JP 2921216 B2 JP2921216 B2 JP 2921216B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、排気エネルギにより駆
動されるターボチャージャの制御装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a turbocharger control device driven by exhaust energy.

【0002】[0002]

【従来の技術】エンジンの排気管にターボチャージャを
取りつけ、このターボチャージャの回転軸に電動−発電
機を設け、排気エネルギにより過給を行うと同時に、さ
らに残余の排気エネルギを電気として回収し、また高負
荷時には電動−発電機を電動機運転してコンプレッサの
回転力を助長し、エンジンの効率を向上しようとする試
みが多くなされ、たとえば特開平1−117931号公
報に示されている。そしてこのようなターボチャージャ
を以後TCGという。
2. Description of the Related Art A turbocharger is mounted on an exhaust pipe of an engine, a motor-generator is provided on a rotating shaft of the turbocharger, and supercharging is performed by exhaust energy, and at the same time, remaining exhaust energy is recovered as electricity. At the time of a high load, many attempts have been made to increase the rotational efficiency of the compressor by operating the motor-generator with the electric motor to improve the efficiency of the engine. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-117931 discloses this. Such a turbocharger is hereinafter referred to as TCG.

【0003】この種のTCGにおいて、電動機によりコ
ンプレッサの回転を助長するモードを電動機モードとい
うが、この電動機モードで運転中のTCGは、前記のよ
うに電動−発電機を電動機運転してコンプレッサを回転
させて給気を加圧している。なお図3は、TCGが電動
機モードで運転している時のブースト圧による制御の例
を示したものである。
[0003] In this type of TCG, a mode in which the rotation of the compressor is promoted by an electric motor is referred to as an electric motor mode. The TCG operating in this electric motor mode rotates the compressor by operating the electric motor-generator as described above. The air supply is pressurized. FIG. 3 shows an example of control based on boost pressure when the TCG is operating in the motor mode.

【0004】TCGがこのモードで運転中はブースト圧
の上昇を常時監視し、一定の圧力範囲内に納まるようT
CGの回転数を制御している。ここで、制御圧力範囲の
上限値は、ウエイストゲートの設定圧力を基準にして定
めている。しかし、ウエイストゲートの設定圧力は何ら
かの理由で狂いが生じる可能性がある。もし、ウエイス
トゲートの設定圧力が低めに狂い、制御圧力範囲の上限
値を下回った場合、ウエイストゲートが解放し、圧力が
逃げている状態でTCGは電動機の運転を続け、無意味
に電力を消費してしまうことになる。
While the TCG is operating in this mode, the boost pressure is constantly monitored for an increase in the boost pressure so that the TCG falls within a certain pressure range.
The number of rotations of the CG is controlled. Here, the upper limit of the control pressure range is determined based on the set pressure of the waste gate. However, the set pressure of the waste gate may be out of order for some reason. If the set pressure of the waste gate goes low and falls below the upper limit of the control pressure range, the waste gate is released and the TCG continues to operate the motor while the pressure is released, consuming power unnecessarily. Will be done.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な種々の欠点を改善しようとするものであり、その目的
は、排気エネルギにより駆動されるTCGの制御装置に
おいて、電動機モード時のタービンの回転数を適正に制
御し、かつ電力を無駄に浪費しないようにすることにあ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to improve the above-mentioned various drawbacks, and an object of the present invention is to provide a control device for a TCG driven by exhaust energy in a turbine in a motor mode. Is to properly control the number of revolutions of the motor and not to waste power.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記の如き本発明の目的
を達成するために、本発明は、ターボチャージャの回転
軸に設けた電動−発電機に電力を供給して内燃機関への
過給作動を助勢せしめるとともに、過過給時に過給圧を
リークする手段を有する回転電機付きターボチャージャ
の制御装置において、過給気圧を検知する圧力検知手段
と、タービンの回転数を検知するタービン回転数検知手
段と、前記圧力検知手段が検知する過給気圧が少なくと
も所定時間同一圧力値であるときのタービン回転数の変
化を判定する判定手段と、該判定手段の判定結果でター
ビン回転数が上昇中のとき、前記圧力検知手段が検知し
た圧力を過給圧リークの上限値とする上限値設定手段を
有することを特徴とする回転電機付きターボチャージャ
の制御装置を提供する。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the object of the present invention as described above, the present invention is to supply electric power to a motor-generator provided on a rotating shaft of a turbocharger to supercharge an internal combustion engine. In a control device for a turbocharger with a rotating electric machine having a means for assisting the operation and for leaking a supercharging pressure at the time of supercharging, a pressure detecting means for detecting a supercharging air pressure, and a turbine speed for detecting a turbine speed. Detecting means, determining means for determining a change in turbine speed when the supercharging pressure detected by the pressure detecting means has the same pressure value for at least a predetermined time, and the turbine speed is increasing based on the determination result of the determining means. A turbocharger control device with a rotating electric machine, characterized by comprising upper limit value setting means for setting the pressure detected by the pressure detecting means to an upper limit value of a supercharging pressure leak. That.

【0007】[0007]

【作用】タービン回転とブースト圧を常時監視し、ター
ビン回転数が上昇しているにもかかわらず、ブースト圧
の上昇が止まった時の圧力をウエイストゲートの設定圧
力として認知し、以後この時の圧力をTCGの制御圧力
の上限値とする。ただし、認知したウエイストゲートの
設定圧力が正規の設定圧力の上限値よりも高かった場
合、過過給状態になるのを防ぐため、制御圧力の上限値
は正規のウエイストゲートの設定圧力とする。また認知
した設定圧力が正規の設定圧力の加減値を下回った場合
認知した設定圧力はそのままTCG制御圧力の上限値と
して更新し、同時に警報を発して、運転者にウエイスト
ゲートの調整が必要であることを知らせる。
[Operation] The turbine rotation and boost pressure are constantly monitored, and the pressure when the increase in the boost pressure stops is recognized as the set pressure of the waste gate, even though the turbine rotation speed is increasing. Let the pressure be the upper limit of the TCG control pressure. However, when the recognized set pressure of the waste gate is higher than the upper limit of the normal set pressure, the upper limit of the control pressure is set to the normal set pressure of the waste gate in order to prevent a supercharging state. If the recognized set pressure is lower than the normal set pressure, the recognized set pressure is updated as it is as the upper limit of the TCG control pressure, and at the same time, an alarm is issued and the driver needs to adjust the waste gate. Let them know.

【0008】[0008]

【実施例】つぎに本発明の実施例について図面を用いて
詳細に説明する。図1は本発明の一実施例を示す構成ブ
ロック図であり、同図において、1はエンジンで吸気管
1aを通じて吸入する空気と、噴射器2を介して燃料タ
ンク2aから供給される燃料との燃焼エネルギーにより
車輪3を回転させて車両を駆動するもので、排気管1b
を介して燃焼後の排気ガスが排出される。なおエンジン
1はクラッチペダル4aの踏込みあるいは電子制御装置
5(後述)からの信号によりエンジントルクを断続する
クラッチ4と、エンジントルクを変速する変速器4bと
を有しており、クラッチ4にはその断続を検出するクラ
ッチセンサ4cが取付けられて、検出された信号が後述
する電子制御装置5に送出される。また、1cはエンジ
ン回転センサ、2bはアクセルペダル2dに取付けたア
クセルペダルセンサであり、それぞれ検出したエンジン
回転信号、アクセル踏込量に対応するエンジン負荷信号
やアクセルペダル位置およびペダルの移動量の信号を電
子制御装置5に送出するものである。
Next, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an engine which mixes air sucked through an intake pipe 1a with fuel supplied from a fuel tank 2a via an injector 2. The vehicle is driven by rotating the wheels 3 by the combustion energy.
The exhaust gas after combustion is exhausted via. The engine 1 has a clutch 4 for switching on and off the engine torque in response to a depression of a clutch pedal 4a or a signal from an electronic control unit 5 (described later), and a transmission 4b for shifting the engine torque. A clutch sensor 4c for detecting on / off is attached, and a detected signal is sent to an electronic control unit 5 described later. Reference numeral 1c denotes an engine rotation sensor, and 2b denotes an accelerator pedal sensor attached to the accelerator pedal 2d. The accelerator pedal sensor detects an engine rotation signal, an engine load signal corresponding to the accelerator depression amount, and a signal of an accelerator pedal position and a pedal movement amount. This is sent to the electronic control unit 5.

【0009】6は排気管1bおよび吸気管1aに接続さ
れたターボチャージャであり、排気ガスエネルギーによ
り駆動されるタービン6bト、吸気を過給するコンプレ
ッサ6aとを有し、これらの両者を接続する回転軸6c
には電動機あるいは発電機として作動する回転電機7が
取付けられている。そして排気エネルギーによりタービ
ン6bが回転駆動されると回転電機7は発電機モードと
なり、その発電電力は電力変換器7aに送電され、電力
変換器7aの作動により車載のバッテリ5aを充電する
ものである。なお、電力変換器7aは交流電力を直流電
力に変換する整流平滑回路、直流電力の電圧を自在に変
換するコンバータ回路、直流電力を周波数調整自在の交
流電力に変換するインバータ回路、半導体制御素子を用
いて電圧や電流を制御するデューティ制御回路などの各
種の強電制御回路を備えており、電子制御装置5からの
制御指令によって各種の強電制御回路が制御されるもの
である。したがって、エンジン1のトルクを増大させる
ときには、バッテリ5aからの直流電力を変換して回転
電機7に供給し、電動機モードとしてコンプレッサ6a
を駆動して、吸気を圧縮しエンジン1への過給圧を上昇
させるよう作動するものである。
Reference numeral 6 denotes a turbocharger connected to the exhaust pipe 1b and the intake pipe 1a. The turbocharger 6 has a turbine 6b driven by exhaust gas energy and a compressor 6a for supercharging intake air, and connects both of them. Rotary shaft 6c
Is mounted with a rotating electric machine 7 operating as a motor or a generator. When the turbine 6b is driven to rotate by the exhaust energy, the rotating electric machine 7 enters the generator mode, and the generated power is transmitted to the power converter 7a, and the in-vehicle battery 5a is charged by the operation of the power converter 7a. . The power converter 7a includes a rectifying and smoothing circuit that converts AC power into DC power, a converter circuit that freely converts the voltage of DC power, an inverter circuit that converts DC power into AC power whose frequency can be adjusted, and a semiconductor control element. Various high-current control circuits such as a duty control circuit that controls voltage and current using the control circuit are provided, and various high-current control circuits are controlled by control commands from the electronic control unit 5. Therefore, when increasing the torque of the engine 1, the DC power from the battery 5 a is converted and supplied to the rotating electric machine 7, and the compressor 6 a is set to the electric motor mode.
Is operated to compress the intake air and increase the supercharging pressure to the engine 1.

【0010】図中1dは吸気管1aに取付けられたブー
スト圧センサであり、吸気管1a内の吸気圧を検出して
その信号を電子制御装置5に送る。1eは排気バイパス
管であり、エンジン1から排気され排気管1bに至った
排気を、タービン6bを通過することなく、外気にバイ
パスする。1fはウエイストゲートバルブであり、排気
バイパス管1eの入口を開閉する。1gは過給圧コント
ロールアクチュエータであり、吸気圧が小さい時はウエ
イストゲートバルブ1fにより排気バイパス管1eの入
口を閉鎖しているが、吸気圧が所定値より上昇しようと
する時、該過給圧コントロールアクチュエータ1gがウ
エイストゲートバルブ1fを押圧し、排気バイパス管1
eの入口を開いて排気を排気バイパス管1eから外気方
向にバイパスし、このためタービン6bの回転数が低下
し、結果的に吸気圧が所定値まで低下する。吸気圧が所
定値まで低下したならば、過給圧コントロールアクチュ
エータ1gが動作して該過給圧コントロールアクチュエ
ータ1gがウエイストゲートバルブ1fを引き戻し、排
気バイパス管1eの入口を閉塞する。
In FIG. 1, reference numeral 1d denotes a boost pressure sensor attached to the intake pipe 1a, which detects the intake pressure in the intake pipe 1a and sends a signal to the electronic control unit 5. Reference numeral 1e denotes an exhaust bypass pipe that bypasses the exhaust gas exhausted from the engine 1 to the exhaust pipe 1b to the outside air without passing through the turbine 6b. 1f is a waste gate valve which opens and closes the inlet of the exhaust bypass pipe 1e. Reference numeral 1g denotes a supercharging pressure control actuator which closes the inlet of the exhaust bypass pipe 1e by the waste gate valve 1f when the intake pressure is small, but when the intake pressure is going to rise above a predetermined value, the supercharging pressure is controlled. The control actuator 1g presses the waste gate valve 1f, and the exhaust bypass pipe 1
e, the exhaust gas is bypassed from the exhaust bypass pipe 1e to the outside air by opening the inlet of e, so that the rotation speed of the turbine 6b decreases, and as a result, the intake pressure decreases to a predetermined value. When the intake pressure has decreased to a predetermined value, the boost pressure control actuator 1g operates, and the boost pressure control actuator 1g pulls back the waste gate valve 1f to close the inlet of the exhaust bypass pipe 1e.

【0011】6dは回転軸6cに取付けられたタービン
センサでターボチャージャ6の回転数を検出するもので
あり、7bは回転電機7に取付けられた位相センサで回
転電機7のロータ回転角の位相を検出し、信号を電子制
御装置5に送出する。7cは回転電機7の電圧を計測す
る電圧センサで、検出された信号は電子制御装置5に送
出される。
Reference numeral 6d denotes a turbine sensor attached to the rotating shaft 6c for detecting the number of revolutions of the turbocharger 6. Reference numeral 7b denotes a phase sensor attached to the rotating electric machine 7, which detects the phase of the rotor rotation angle of the rotating electric machine 7. Detect and send a signal to the electronic control unit 5. Reference numeral 7c denotes a voltage sensor for measuring the voltage of the rotating electric machine 7, and a detected signal is sent to the electronic control unit 5.

【0012】電子制御装置5はマイクロコンピュータよ
りなり、前述の各種のセンサからの信号などを入力して
演算処理や計数の比較などを行う中央処理装置、制御プ
ログラムや各種のデータを格納する各種メモリ装置、各
種の信号を受令したり制御指令を発令する入/出力装置
などを有しており、エンジン1への供給燃料を増加させ
る噴射器アクチュエータ2cへの信号も発令するもので
ある。なお、電子制御装置5の有する各種メモリには、
アクセルペダル位置に相当する燃料供給量に見合った吸
気のブースト圧や、アクセルペダル位置に相当するエン
ジン回転数のデータや、これらに対応するマップなどが
格納されている。
The electronic control unit 5 comprises a microcomputer, a central processing unit for inputting signals from the above-mentioned various sensors and performing arithmetic processing and comparison of counts, and various memories for storing control programs and various data. It has a device, an input / output device for receiving various signals and issuing control commands, and also issues a signal to the injector actuator 2c for increasing the amount of fuel supplied to the engine 1. The various memories of the electronic control unit 5 include:
The boost pressure of the intake air corresponding to the fuel supply amount corresponding to the accelerator pedal position, the data of the engine speed corresponding to the accelerator pedal position, a map corresponding thereto, and the like are stored.

【0013】次に本願発明の動作を図2に示すフローチ
ャートを用いて詳細に説明する。まず、エンジンスター
ト時、制御ブースト圧の上限値の初期設定を行う(ステ
ップS1)。車両運行中であってTCGが電動機モード
で動作中、タービン回転数、ブースト圧を読み込み(ス
テップS2)、タービンの回転数の変化を判定する(ス
テップS3)。タービン回転数が一定か減少している場
合は、制御ブースト圧の上限値は現状のままとして、再
びタービン回転、ブースト圧の読み込みに戻る。タービ
ン回転数が上昇している場合は、ブースト圧の変化を判
定する。もし、一定になっているなら(ステップS4)
ウエイストゲートが解放して圧力が逃げていると判定
し、このブースト圧をウエイストゲートの設定圧力と認
知する。上昇あるいは下降している場合はそのままター
ビン回転、ブースト圧の読み込みに戻る。次に、ウエイ
ストゲートの設定圧力として認知したブースト圧をウエ
イストゲートの正規の設定圧力と比較する(ステップS
5)。現ブースト圧が正規設定圧力を下回っている場
合、制御ブースト圧の上限値を現ブースト圧に更新する
(ステップS6)。次いで、更新した制御ブースト圧の
上限値と正規設定圧力の下限値を比較し(ステップS
7)、制御ブースト圧の上限値が設定圧力の下限値を下
回った場合、運転者に対して警報を発信する(ステップ
S8)。上回っていればそのままタービン回転、ブース
ト圧の読み込みに戻る。ステップS5において、ウエイ
ストゲートの設定圧力と認知されたブースト圧が、正規
の設定圧力を上回っている場合、過過給を防ぐため、ウ
エイストゲートの正規設定圧力をそのまま制御ブースト
圧の上限値として更新し、タービン回転、ブースト圧の
読み込みに戻る。
Next, the operation of the present invention will be described in detail with reference to the flowchart shown in FIG. First, when the engine is started, an initial setting of the upper limit value of the control boost pressure is performed (step S1). While the vehicle is operating and the TCG is operating in the electric motor mode, the turbine speed and boost pressure are read (step S2), and a change in the turbine speed is determined (step S3). If the turbine speed is constant or decreasing, the control returns to the reading of the turbine speed and the boost pressure again with the upper limit value of the control boost pressure remaining as it is. If the turbine speed is increasing, a change in boost pressure is determined. If it is constant (step S4)
It is determined that the waste gate has been released and the pressure has escaped, and this boost pressure is recognized as the set pressure of the waste gate. If it is rising or falling, the process returns to reading the turbine rotation and boost pressure. Next, the boost pressure recognized as the set pressure of the waste gate is compared with the normal set pressure of the waste gate (step S).
5). If the current boost pressure is lower than the normal set pressure, the upper limit value of the control boost pressure is updated to the current boost pressure (step S6). Next, the updated upper limit value of the control boost pressure is compared with the lower limit value of the normal set pressure (Step S).
7) If the upper limit value of the control boost pressure is lower than the lower limit value of the set pressure, an alarm is issued to the driver (step S8). If it exceeds, return to reading of turbine rotation and boost pressure. In step S5, when the set pressure of the waste gate and the recognized boost pressure are higher than the normal set pressure, the normal set pressure of the waste gate is updated as it is as the upper limit of the control boost pressure in order to prevent supercharging. Then, return to the reading of the turbine rotation and the boost pressure.

【0014】[0014]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明は、
タービン回転とブースト圧を常時監視し、タービン回転
数が上昇しているにもかかわらず、ブースト圧の上昇が
止まった時の圧力をウエイストゲートの設定圧力として
認知し、以後この時の圧力をTCGの制御圧力の上限値
とする。ただし、認知したウエイストゲートの設定圧力
が正規の設定圧力の上限値よりも高かった場合、過過給
状態になるのを防ぐため、制御圧力の上限値は正規のウ
エイストゲートの設定圧力とする。また認知した設定圧
力が正規の設定圧力の加減値を下回った場合認知した設
定圧力はそのままTCG制御圧力の上限値として更新
し、同時に警報を発して、運転者にウエイストゲートの
調整が必要であることを知らせる様に構成したので、的
確なTCG制御が実行でき、しかもウエイストゲートの
圧力上限値が最適値からずれているような場合でも、電
力を無駄に浪費しない。
As described in detail above, the present invention provides
The turbine rotation and boost pressure are constantly monitored, and the pressure when the boost pressure stops rising is recognized as the set pressure of the waste gate, even though the turbine rotation speed is increasing. Is the upper limit of the control pressure. However, when the recognized set pressure of the waste gate is higher than the upper limit of the normal set pressure, the upper limit of the control pressure is set to the normal set pressure of the waste gate in order to prevent a supercharging state. If the recognized set pressure is lower than the normal set pressure, the recognized set pressure is updated as it is as the upper limit of the TCG control pressure, and at the same time, an alarm is issued and the driver needs to adjust the waste gate. In such a case, accurate TCG control can be performed, and power is not wasted even when the upper limit pressure of the waste gate deviates from the optimum value.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の装置を示すブロック図FIG. 1 is a block diagram showing an apparatus of the present invention.

【図2】本発明の実施例動作を説明するフローチャートFIG. 2 is a flowchart for explaining the operation of the embodiment of the present invention;

【図3】従来のTCGの動作を示す図表図FIG. 3 is a chart showing the operation of a conventional TCG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・エンジン 1a・・吸気管 1b・・排気管 1c・・エンジン回転センサ 1d・・ブースト圧センサ 1e・・排気バイパス管 1f・・ウエイストゲートバルブ 1g・・過給圧コントロールアクチュエータ 5・・・電子制御装置 5a・・バッテリ 6・・・ターボチャージャ 6a・・コンプレッサ 6b・・タービン 6c・・回転軸 6d・・タービンセンサ 7・・・回転電機 Reference Signs List 1 ・ ・ ・ Engine 1a ・ ・ Intake pipe 1b ・ ・ Exhaust pipe 1c ・ ・ Engine rotation sensor 1d ・ ・ Boost pressure sensor 1e ・ ・ Exhaust bypass pipe 1f ・ ・ Waste gate valve 1g ・ ・ Supercharge pressure control actuator 5 ・ ・· Electronic control unit 5a · · Battery 6 · · · Turbocharger 6a · · · Compressor 6b · · · Turbine 6c · · · Rotating shaft 6d · · · Turbine sensor 7 · · · rotary electric machine

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】ターボチャージャの回転軸に設けた電動−
発電機に電力を供給して内燃機関への過給作動を助勢せ
しめるとともに、過過給時に過給圧をリークする手段を
有する回転電機付きターボチャージャの制御装置におい
て、過給気圧を検知する圧力検知手段と、タービンの回
転数を検知するタービン回転数検知手段と、前記圧力検
知手段が検知する過給気圧が少なくとも所定時間同一圧
力値であるときのタービン回転数の変化を判定する判定
手段と、該判定手段の判定結果でタービン回転数が上昇
中のとき、前記圧力検知手段が検知した圧力を過給圧リ
ークの上限値とする上限値設定手段を有することを特徴
とする回転電機付きターボチャージャの制御装置。
An electric motor provided on a rotating shaft of a turbocharger.
In a control device for a turbocharger with a rotating electric machine having a means for supplying power to a generator to assist a supercharging operation of an internal combustion engine and having a means for leaking a supercharging pressure at the time of supercharging, a pressure at which a supercharging pressure is detected. Detecting means, a turbine speed detecting means for detecting a turbine speed, and a judging means for judging a change in turbine speed when the supercharging pressure detected by the pressure detecting means is the same pressure value for at least a predetermined time. A turbocharger with a rotating electric machine, comprising: an upper limit setting unit that sets a pressure detected by the pressure detection unit to an upper limit value of a supercharging pressure leak when the turbine rotation speed is increasing as a result of the determination by the determination unit. Charger control device.
【請求項2】前記条現地設定手段が設定した上限値が、
正規の下限値を下回った時警報を発する警報手段を有す
ることを特徴とする請求項1記載の回転電機付きターボ
チャージャの制御装置。
2. An upper limit value set by said local setting means,
2. The control device for a turbocharger with a rotating electric machine according to claim 1, further comprising alarm means for issuing an alarm when a value falls below a regular lower limit.
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KR20060037719A (en) * 2004-10-28 2006-05-03 정정완 Wastegate unit for turbocharger

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