JPH0415950Y2 - - Google Patents

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JPH0415950Y2
JPH0415950Y2 JP1985096593U JP9659385U JPH0415950Y2 JP H0415950 Y2 JPH0415950 Y2 JP H0415950Y2 JP 1985096593 U JP1985096593 U JP 1985096593U JP 9659385 U JP9659385 U JP 9659385U JP H0415950 Y2 JPH0415950 Y2 JP H0415950Y2
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pressure
sensor
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diaphragm
valve
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Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は過給圧を定めるためのデータを得る検
出器が故障した時に過給圧を制御する装置に関す
る。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a device for controlling boost pressure when a detector that obtains data for determining boost pressure fails.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

内燃機関の出力を向上させるためにターボチヤ
ージヤ等の過給機を設けることは既に知られてい
る。通常、過給圧は水温および吸気管圧力等のデ
ータを基に定められ、実開昭58−152520号公報に
はエンジン回転数と冷却水温度に応じて最大過給
圧の設定値を演算する構成が開示されており、ま
た、特公昭58−55330号公報にはエンジン本体の
温度に応じて最大過給圧の設定値を定める構成が
記載されている。さらに特開昭57−56626号公報
にはノツクセンサがノツキング発生を検知した時
に過給圧を低下させる構成が示されている。
It is already known to provide a supercharger such as a turbocharger to improve the output of an internal combustion engine. Normally, boost pressure is determined based on data such as water temperature and intake pipe pressure, and Japanese Utility Model Application Publication No. 58-152520 states that the set value of maximum boost pressure is calculated according to engine speed and cooling water temperature. Japanese Patent Publication No. 58-55330 discloses a configuration in which the set value of the maximum boost pressure is determined according to the temperature of the engine body. Further, Japanese Patent Application Laid-open No. 57-56626 discloses a configuration in which the boost pressure is reduced when a knock sensor detects the occurrence of knocking.

また、本出願人の先の出願になる特開昭59−
165841号公報には、車速センサからの信号線の断
線を検出した場合に、過給圧を低下させることに
よつて機関の高負荷時の出力を低下させるため
に、排気逃がし弁を全開にする車速制限装置が記
載されている。
In addition, the applicant's earlier application, JP-A-59-
Publication No. 165841 states that when a disconnection of the signal line from the vehicle speed sensor is detected, the exhaust relief valve is fully opened in order to lower the engine's output at high loads by lowering the boost pressure. A vehicle speed limiter is listed.

〔考案が解決しようとする課題〕[The problem that the idea aims to solve]

これらの従来技術においては、回転数センサあ
るいは温度センサ等が故障のために異常な信号を
出力した場合について特別の考慮がなされていな
い。特開昭59−165841号公報に開示された従来技
術においては、車速センサからの信号線が断線し
たときに排気逃がし弁を全開にして過給圧を低下
させるようになつており、それによつて車両はも
とより内燃機関は過給機の安全性も確保される
が、もし、この例に倣つて車速センサ以外の多数
のセンサの故障についても同様の処置をとるとす
れば、どのセンサが故障しても一律に過給機の作
用を停止させることになり、過給圧に対してさほ
ど重要な影響を与える恐れがないセンサの故障で
あつても過給効果が得られなくなる。
In these conventional techniques, no special consideration is given to the case where the rotation speed sensor, temperature sensor, or the like outputs an abnormal signal due to a failure. In the conventional technology disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-165841, when the signal line from the vehicle speed sensor is disconnected, the exhaust relief valve is fully opened to reduce the boost pressure. The safety of not only vehicles but also internal combustion engines and superchargers is ensured, but if we were to follow this example and take similar measures for the failure of many sensors other than the vehicle speed sensor, which sensor would fail? Even if there is a failure of the sensor, which may not have a significant effect on the supercharging pressure, the supercharging effect will not be obtained.

本考案は従来技術のこの問題に着目し、ノツク
コントロールセンサ、圧力センサ、及び水温セン
サ等が故障したときに、過給圧を低下させる方向
で対処して内燃機関及び過給機本体を保護しなが
らも、なお安全な範囲で可及的に過給圧を高く保
つて、機関の効率を高く維持することを考案が解
決しようとする課題としている。
The present invention focuses on this problem of the conventional technology, and protects the internal combustion engine and the supercharger body by reducing the boost pressure when the knock control sensor, pressure sensor, water temperature sensor, etc. fail. However, the problem that the invention aims to solve is to maintain the boost pressure as high as possible within a safe range and maintain high engine efficiency.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本考案による内燃機関の過給圧制御装置は、タ
ーボチヤージヤのタービンホイールを迂回するバ
イパス通路に設けられるウエイストゲートバルブ
と、前記ウエイストゲートバルブを開閉作動させ
るダイヤフラム式のアクチユエータと、前記アク
チユエータのダイヤフラムの一側に形成されて吸
気通路の過給圧を受け入れ、過給圧の大きさに応
じて前記ウエイストゲートバルブの開度が大きく
なる方向に前記ダイヤフラムを付勢する変圧室
と、前記変圧室を大気に開放する通路に設けられ
る切換弁と、ノツキングの発生を検知するノツク
コントロールセンサと、前記吸気通路の過給圧を
検知する圧力センサと、冷却水温を検出する水温
センサと、前記ノツクコントロールセンサ、前記
圧力センサ、及び前記水温センサがそれぞれ出力
する信号を受入れて前記切換弁をデユーテイ比制
御することにより前記変圧室の圧力を多段階に変
化させ得ると共に、前記各センサに異常が発生し
たことを検知し得る電子制御部とを備えており、
前記電子制御部はそれが前記ノツクコントロール
センサ又は複数の前記センサ、前記圧力センサ、
又は前記水温センサのいずれかに異常があること
を検出したときに、前記記載順序にしたがつて前
記切換弁の開度を大きくするように設定されてい
ることを特徴とする。
A supercharging pressure control device for an internal combustion engine according to the present invention includes a waste gate valve provided in a bypass passage that bypasses a turbine wheel of a turbocharger, a diaphragm type actuator that opens and closes the waste gate valve, and a diaphragm type actuator of the actuator. A variable pressure chamber is formed on the side to accept the boost pressure of the intake passage and bias the diaphragm in a direction that increases the opening degree of the waste gate valve according to the magnitude of the boost pressure, and the variable pressure chamber is connected to the atmosphere. a switching valve provided in a passage that opens to the air, a knock control sensor that detects occurrence of knocking, a pressure sensor that detects supercharging pressure in the intake passage, a water temperature sensor that detects cooling water temperature, and the knock control sensor, By receiving the signals outputted by the pressure sensor and the water temperature sensor and controlling the duty ratio of the switching valve, the pressure in the variable pressure chamber can be changed in multiple stages, and the occurrence of an abnormality in each of the sensors can be detected. It is equipped with an electronic control unit that can detect
The electronic control unit is configured to include the knock control sensor or a plurality of the sensors, the pressure sensor,
Alternatively, when it is detected that there is an abnormality in any of the water temperature sensors, the opening degree of the switching valve is set to be increased in accordance with the order of description.

〔作用〕[Effect]

通常は、吸気通路の圧力すなわち過給圧が高く
なると、それを受け入れている変圧室の圧力が高
くなり、その圧力がダイヤフラムを押してウエイ
ストゲートバルブの開度を大きくするというよう
に作動して、過給圧が略一定に保たれる一方、各
種のセンサの信号を受け入れて演算を行つている
電子制御部は、その時の運転状態に応じて安全な
範囲で機関が最大の効率を発揮し得るように、切
換弁をデユーテイ比制御して変圧室の圧力の一部
を大気中に放出し、ウエイストゲートバルブの開
弁特性を変化させて、過給圧を可及的に上昇させ
る。
Normally, when the pressure in the intake passage, that is, the boost pressure, increases, the pressure in the variable pressure chamber that receives it increases, and this pressure pushes the diaphragm and increases the opening of the waste gate valve. While boost pressure is kept approximately constant, the electronic control unit accepts signals from various sensors and performs calculations, allowing the engine to achieve maximum efficiency within a safe range depending on the operating conditions at the time. In this way, the duty ratio of the switching valve is controlled to release a portion of the pressure in the variable pressure chamber to the atmosphere, and the opening characteristics of the waste gate valve are changed to increase the supercharging pressure as much as possible.

特定のセンサが異常な信号を発していることを
電子制御部が検出したとき、電子制御部は切換弁
へ送るべきデユーテイ出力を、異常なセンサの種
類に応じて定められた割合で低下させて、切換弁
の開弁時間比率(デユーテイ比)を演算値よりも
減少させ、変圧室の圧力を比較的に高める。その
結果、ウエイストゲートバルブの開度が比較的に
大きくなり、過給圧の上昇が防止されて機関本体
及び過給機本体が保護される。
When the electronic control unit detects that a specific sensor is emitting an abnormal signal, the electronic control unit reduces the duty output to be sent to the switching valve at a predetermined rate depending on the type of abnormal sensor. , the valve opening time ratio (duty ratio) of the switching valve is decreased from the calculated value, and the pressure in the variable pressure chamber is relatively increased. As a result, the opening degree of the waste gate valve becomes relatively large, preventing an increase in supercharging pressure and protecting the engine body and the supercharger body.

この場合、切換弁の開弁時間比率の減少の程度
を、異常となつたセンサの種類に応じて変化させ
ている点に本考案の特色があり、過大な過給圧が
機関に与えられた状態においてより重大である要
因を検知しているセンサほど、それが異常となつ
たときに切換弁の開度がより小さくなるように電
子制御部を設定している。
In this case, the feature of the present invention is that the degree of reduction in the valve opening time ratio of the switching valve is changed depending on the type of sensor that has become abnormal, so that excessive boost pressure is applied to the engine. The electronic control unit is set so that the sensor that detects a more serious factor in the situation will cause the opening degree of the switching valve to be smaller when the sensor becomes abnormal.

すなわち、もつとも重要なノツキングを検知し
ているノツクコントロールセンサ又は複数のセン
サが異常なときには切換弁の開度が最小となるよ
うにし、次いで圧力センサ、水温センサの順に開
度が大きくなるようにして、従来技術のように、
どのセンサが異常になつても一律に過給圧を低下
させることなく、可及的に過給圧を高く維持して
安全な範囲で機関の効率を高めるように作動す
る。
In other words, when the knock control sensor or multiple sensors that detect important knocking are abnormal, the opening of the switching valve is set to the minimum, and then the opening of the pressure sensor and water temperature sensor is increased in that order. , as in the prior art,
Regardless of which sensor becomes abnormal, the system does not uniformly lower the boost pressure, but operates to maintain the boost pressure as high as possible and increase engine efficiency within a safe range.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は本考案の一実施例に係る過給圧制御装
置を適用した内燃機関を示す。この図において、
シリンダ1内に形成された燃焼室2に高圧空気を
過給するターボチヤージヤ3は、タービンホイー
ル4と、コンプレツサホイール5と、これらのホ
イール4,5の中心部を連結するシヤフト6とを
有する。タービンホイール4およびコンプレツサ
ホイール5は、燃焼室2に連通する排気通路7お
よび吸気通路8内にそれぞれ設けられ、シヤフト
6の軸心周りに回転する。すなわち、タービンホ
イール4が排気通路7を通る排気ガスにより回転
駆動されることによりコンプレツサホイール5が
回転し、これにより、大気口9から吸気通路8内
に吸入される空気は高圧にされて燃焼室2側へ給
送される。
FIG. 1 shows an internal combustion engine to which a boost pressure control device according to an embodiment of the present invention is applied. In this diagram,
A turbocharger 3 for supercharging high pressure air into a combustion chamber 2 formed in a cylinder 1 has a turbine wheel 4, a compressor wheel 5, and a shaft 6 connecting the centers of these wheels 4 and 5. The turbine wheel 4 and the compressor wheel 5 are provided in an exhaust passage 7 and an intake passage 8, respectively, which communicate with the combustion chamber 2, and rotate around the axis of the shaft 6. That is, the compressor wheel 5 rotates as the turbine wheel 4 is rotationally driven by the exhaust gas passing through the exhaust passage 7, and as a result, the air taken into the intake passage 8 from the atmosphere port 9 is brought into high pressure and combusted. It is fed to the chamber 2 side.

吸気通路8の途中には、スロツトル弁10が設
けられる。このスロツトル弁10よりも下流側で
あつて燃焼室2の近傍には燃料噴射弁11が配設
され、またスロツトル弁10のすぐ下流側には吸
気管圧力を検知する圧力センサ51が設けられ
る。
A throttle valve 10 is provided in the middle of the intake passage 8. A fuel injection valve 11 is provided downstream of the throttle valve 10 and near the combustion chamber 2, and a pressure sensor 51 is provided immediately downstream of the throttle valve 10 to detect intake pipe pressure.

ウエイストゲートバルブ20はターボチヤージ
ヤ3の回転数を制限して過給圧を一定値に抑える
ものであり、排気通路7のタービンホイール4の
上流側と下流側とを接続するバイパス通路21を
開閉する。このウエイストゲートバルブ20を開
閉駆動するアクチユエータであるダイヤフラム装
置22は、シエル23と、これを変圧室24とば
ね室25に区画するダイヤフラム26と、ばね室
25内に設けられたばね27とを備える。変圧室
24は通路28を介して常時吸気通路8に連通す
るとともに、後述の電子制御部によつてデユーテ
イ比制御される切換弁29を介して、大気とも連
通可能になつている。ダイヤフラム26に固定さ
れたロツド31はばね室25からシエル23の外
部へ突出し、バイパス通路21を形成する管壁に
設けられたリンク32に連結される。このリンク
32はウエイストゲートバルブ20に結合され
る。しかしてウエイストゲートバルブ20は変圧
室24の圧力がばね27の弾発力に打勝つとバイ
パス通路21を開放し、これによりタービンホイ
ール4へ供給される排気ガスの量が減少して、タ
ービンホイール4の回転が抑制され、ターボチヤ
ージヤの過給圧が制限される。
The waste gate valve 20 limits the rotational speed of the turbocharger 3 to keep the supercharging pressure to a constant value, and opens and closes a bypass passage 21 that connects the upstream and downstream sides of the turbine wheel 4 in the exhaust passage 7. The diaphragm device 22, which is an actuator that opens and closes the wastegate valve 20, includes a shell 23, a diaphragm 26 that partitions the shell into a variable pressure chamber 24 and a spring chamber 25, and a spring 27 provided in the spring chamber 25. The variable pressure chamber 24 is constantly communicated with the intake passage 8 via a passage 28, and is also able to communicate with the atmosphere via a switching valve 29 whose duty ratio is controlled by an electronic control unit, which will be described later. A rod 31 fixed to the diaphragm 26 projects from the spring chamber 25 to the outside of the shell 23 and is connected to a link 32 provided in the tube wall forming the bypass passage 21. This link 32 is coupled to the wastegate valve 20. When the pressure in the variable pressure chamber 24 overcomes the elastic force of the spring 27, the wastegate valve 20 opens the bypass passage 21, thereby reducing the amount of exhaust gas supplied to the turbine wheel 4, and reducing the amount of exhaust gas supplied to the turbine wheel 4. 4 is suppressed, and the supercharging pressure of the turbocharger is limited.

切換弁29は、マイクロコンピユータから成る
電子制御部40により制御される。電子制御部4
0は中央演算処理装置(CPU)41、ランダム
アクセスメモリ(RAM)42、リードオンリメ
モリ(ROM)43、入出力ポート(I/Oポー
ト)44およびこれらを相互に接続するバスライ
ン45を備える。I/Oポート44には切換弁2
9の弁体を駆動するためのソレノイド30の他、
圧力センサ51、ノツキングの発生を検知するノ
ツクコントロールセンサ52、および冷却水温を
検知する水温センサ53が接続される。
The switching valve 29 is controlled by an electronic control section 40 consisting of a microcomputer. Electronic control section 4
0 includes a central processing unit (CPU) 41, a random access memory (RAM) 42, a read only memory (ROM) 43, an input/output port (I/O port) 44, and a bus line 45 interconnecting these. The I/O port 44 has a switching valve 2.
In addition to the solenoid 30 for driving the valve body 9,
A pressure sensor 51, a knock control sensor 52 for detecting occurrence of knocking, and a water temperature sensor 53 for detecting cooling water temperature are connected.

電子制御部40は、ソレノイド30に対して周
期的に励磁および消磁を繰返し、すなわちダイヤ
フラム装置22の変圧室24に通路28を介して
供給される吸気通路8内の高圧空気を切換弁29
の断続的な開弁動作によつて大気中へ部分的に放
出する。その結果、ウエイストゲートバルブ20
は、変圧室に作用する圧力の変化をもたらす切換
弁29の開閉時間の比率、すなわちデユーテイ比
に応じてバイパス通路21を開放し、これにより
過給圧を制御することができる。例えばデユーテ
イ出力が100%のとき、切換弁29は常に大気に
開放しており、変圧室24は大気圧に近くなつて
ウエイストゲートバルブ20はばね27の弾発力
によりバイパス通路21を閉塞しやすくなり、過
給圧は相対的に高くなる(第2図参照)。一方、
デユーテイ出力が0%のとき、切換弁29は常に
吸気通路8に連通しており、変圧室24は高圧と
なつてウエイストゲートバルブ20はばね27に
抗してバイパス通路21を開放しやすくなる。電
子制御部40は、圧力センサ51、ノツクコント
ロールセンサ52、および水温センサ53の出力
信号とその時の負荷およびエンジン回転数に応
じ、ROM43内のマツプを基にして過給圧を定
めるべく、切換弁29をデユーテイ比制御する。
さて本実施例において、電子制御部40は、各セ
ンサ51,52,53のいずれかが異常になつた
時、その異常が検出されたセンサに応じてデユー
テイ出力を制御する。すなわち、ノツクコントロ
ールセンサ52の異常が検出された時、デユーテ
イ出力は0%にされ、圧力センサ51の異常が検
出された時、デユーテイ出力は50%にされ、また
水温センサ53の異常が検出された時、デユーテ
イ出力は70%にされる。ただし、異常を検出され
たセンサが複数ある時、デユーテイ出力は0%に
される。なお、各センサの異常は、各センサから
の出力信号が所定範囲から外れたり、また出力信
号の内容が所定時間経過しても変化しないことに
より、検知される。
The electronic control unit 40 periodically repeats energization and demagnetization of the solenoid 30, that is, the high pressure air in the intake passage 8 supplied to the pressure transformation chamber 24 of the diaphragm device 22 via the passage 28 is transferred to the switching valve 29.
Partially released into the atmosphere by intermittent valve opening operations. As a result, waste gate valve 20
The bypass passage 21 is opened in accordance with the ratio of opening/closing time of the switching valve 29 that causes a change in the pressure acting on the variable pressure chamber, that is, the duty ratio, and thereby the supercharging pressure can be controlled. For example, when the duty output is 100%, the switching valve 29 is always open to the atmosphere, the pressure in the variable pressure chamber 24 is close to atmospheric pressure, and the waste gate valve 20 tends to close the bypass passage 21 due to the elastic force of the spring 27. Therefore, the boost pressure becomes relatively high (see Figure 2). on the other hand,
When the duty output is 0%, the switching valve 29 always communicates with the intake passage 8, the pressure in the variable pressure chamber 24 becomes high, and the waste gate valve 20 resists the spring 27 and easily opens the bypass passage 21. The electronic control unit 40 controls the switching valve in order to determine the boost pressure based on the map in the ROM 43 according to the output signals of the pressure sensor 51, knock control sensor 52, and water temperature sensor 53, the load at that time, and the engine rotation speed. 29 to control the duty ratio.
In this embodiment, when any one of the sensors 51, 52, 53 becomes abnormal, the electronic control unit 40 controls the duty output according to the sensor in which the abnormality is detected. That is, when an abnormality in the knock control sensor 52 is detected, the duty output is set to 0%, when an abnormality in the pressure sensor 51 is detected, the duty output is set to 50%, and when an abnormality in the water temperature sensor 53 is detected. When this happens, the duty output is set to 70%. However, when a plurality of sensors detect an abnormality, the duty output is set to 0%. Note that an abnormality in each sensor is detected when the output signal from each sensor deviates from a predetermined range or when the content of the output signal does not change even after a predetermined period of time has elapsed.

〔考案の効果〕[Effect of idea]

以上のように本考案によれば、各センサが異常
状態となつても過給圧を一律に低下させることな
く、異常なセンサの種類に応じて安全性を確保し
得る程度に過給圧を低下させるので、内燃機関本
体あるいは過給機本体を保護しながらも、できる
だけ過給圧の無用な低下を防いで、内燃機関を効
率よく運転させることができる。
As described above, according to the present invention, even if each sensor is in an abnormal state, the boost pressure is not reduced uniformly, but the boost pressure is increased to the extent that safety can be ensured depending on the type of abnormal sensor. Therefore, while protecting the internal combustion engine main body or the supercharger main body, it is possible to prevent unnecessary reduction in supercharging pressure as much as possible, and to operate the internal combustion engine efficiently.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本考案の一実施例を適用した内燃機関
を示す断面図、第2図はエンジン回転数と過給圧
の関係をデユーテイ比をパラメータにとつて示す
グラフである。 3……過給機、20……ウエイストゲートバル
ブ(制御手段)、21……バイパス通路(制御手
段)、40……電子制御部(故障検知手段)。
FIG. 1 is a sectional view showing an internal combustion engine to which an embodiment of the present invention is applied, and FIG. 2 is a graph showing the relationship between engine speed and boost pressure using duty ratio as a parameter. 3...Supercharger, 20...Wastegate valve (control means), 21...Bypass passage (control means), 40...Electronic control section (failure detection means).

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] ターボチヤージヤのタービンホイールを迂回す
るバイパス通路に設けられるウエイストゲートバ
ルブと、前記ウエイストゲートバルブを開閉作動
させるダイヤフラム式のアクチユエータと、前記
アクチユエータのダイヤフラムの一側に形成され
て吸気通路の過給圧を受け入れ、過給圧の大きさ
に応じて前記ウエイストゲートバルブの開度が大
きくなる方向に前記ダイヤフラムを付勢する変圧
室と、前記変圧室を大気に開放する通路に設けら
れる切換弁と、ノツキングの発生を検知するノツ
クコントロールセンサと、前記吸気通路の過給圧
を検知する圧力センサと、冷却水温を検知する水
温センサと、前記ノツクコントロールセンサ、前
記圧力センサ、及び前記水温センサがそれぞれ出
力する信号を受入れて前記切換弁をデユーテイ比
制御することにより前記変圧室の圧力を多段階に
変化させ得ると共に、前記各センサに異常が発生
したことを検出し得る電子制御部とを備えてお
り、前記電子制御部はそれが前記ノツクコントロ
ールセンサ又は複数の前記センサ、前記圧力セン
サ、又は前記水温センサのいずれかに異常がある
ことを検出したときに、前記記載順序にしたがつ
て前記切換弁の開度を大きくするように設定され
ていることを特徴とする内燃機関の過給圧制御装
置。
a wastegate valve provided in a bypass passage that bypasses a turbine wheel of a turbocharger; a diaphragm-type actuator that opens and closes the wastegate valve; and a diaphragm-type actuator formed on one side of a diaphragm of the actuator to receive supercharging pressure in an intake passage. , a variable pressure chamber that biases the diaphragm in a direction in which the opening degree of the waste gate valve increases in accordance with the magnitude of boost pressure; a switching valve provided in a passage that opens the variable pressure chamber to the atmosphere; a knock control sensor that detects the occurrence of a knock, a pressure sensor that detects the supercharging pressure in the intake passage, a water temperature sensor that detects the cooling water temperature, and signals output by the knock control sensor, the pressure sensor, and the water temperature sensor, respectively. and an electronic control unit capable of changing the pressure in the variable pressure chamber in multiple stages by accepting the changeover valve and controlling the duty ratio of the switching valve, and also capable of detecting the occurrence of an abnormality in each of the sensors. When the electronic control unit detects that there is an abnormality in the knock control sensor or the plurality of sensors, the pressure sensor, or the water temperature sensor, the electronic control unit opens the switching valve according to the stated order. A supercharging pressure control device for an internal combustion engine, characterized in that the boost pressure control device is set to increase the boost pressure.
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JPS60256540A (en) * 1984-06-01 1985-12-18 Nissan Motor Co Ltd Failsafe controller

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