JP2019105261A - Waste gate valve control device - Google Patents

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Abstract

To provide a waste gate valve control device that can suppress deterioration in controllability of opening degree control due to individual difference in friction.SOLUTION: A control device 37 for controlling an opening degree of waste gate valves 30A, 30B installed in exhaust bypass passages 29A, 29B for causing an exhaust gas to flow therethrough while bypassing turbine wheels 28A, 28B in exhaust turbine type superchargers 12A, 12B performs minute vibration control for minutely vibrating opening degrees of the waste gate valves 30A, 30B when starting changing the opening degrees of the waste gate valves 30A, 30B.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、排気タービン式過給機における排気タービンを迂回して排気を流すバイパス流路に設置されたウェイストゲートバルブの開度を制御するウェイストゲートバルブの制御装置に関する。   The present invention relates to a control device for a waste gate valve that controls the opening degree of a waste gate valve installed in a bypass flow passage that bypasses an exhaust turbine and flows exhaust gas in an exhaust turbine-type turbocharger.

特許文献1に見られるように、ウェイストゲートバルブを採用する排気タービン式過給機において、ウェイストゲートバルブの開度調整を通じて過給圧の制御を行うものがある。   As can be seen in Patent Document 1, there are exhaust turbine turbochargers that employ a waste gate valve that controls the supercharging pressure by adjusting the opening of the waste gate valve.

特開平5−231165号公報Unexamined-Japanese-Patent No. 5-231165

上記のようなウェイストゲートバルブの開度変更の抗力となるフリクションの大きさには、同バルブやその駆動機構の構成部品の製造公差による個体差が存在する。そのため、開度制御の応答性にも個体差があり、ウェイストゲートバルブの開度制御の制御性を悪化させる要因となっている。   There are individual differences due to manufacturing tolerances of the components of the valve and its drive mechanism in the size of the friction that is the resistance to the change in the opening of the waste gate valve as described above. Therefore, there are individual differences in the responsiveness of the opening control, which is a factor that deteriorates the controllability of the opening control of the waste gate valve.

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、フリクションの個体差による開度制御の制御性の悪化を抑えられるウェイストゲートバルブの制御装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of such circumstances, and the problem to be solved is to provide a control device of a waste gate valve which can suppress deterioration of controllability of opening control due to individual difference of friction. is there.

上記課題を解決するウェイストゲートバルブの制御装置は、排気タービン式過給機におけるタービンホイールを迂回して排気を流す排気バイパス通路に設置されたウェイストゲートバルブの開度を制御するものであって、ウェイストゲートバルブの開度変更を開始する際に同ウェイストゲートバルブの開度を微小振動させる微小振動制御を行う。   The control device of the waste gate valve which solves the above-mentioned subject controls the degree of opening of the waste gate valve installed in the exhaust bypass passage which bypasses the turbine wheel in the exhaust turbine-type supercharger and lets exhaust flow. When starting the opening degree change of the waste gate valve, micro vibration control is performed to make the opening degree of the waste gate valve minute.

上記ウェイストゲートバルブの制御装置では、ウェイストゲートバルブの開度変更を開始する際に同ウェイストゲートバルブの開度を微小振動させる微小振動制御が行われる。微小振動が開始すると、静摩擦から動摩擦への移行により、ウェイストゲートバルブの開度変更の抗力となるフリクションが小さくなる。そして、その結果、個体差によるフリクションのばらつきの幅も小さくなるため、フリクションの個体差による開度制御の応答性のばらつきが抑えられる。したがって、上記ウェイストゲートバルブの制御装置によれば、フリクションの個体差による開度制御の制御性の悪化を抑えられる。   In the control device for the waste gate valve, when starting the change in the opening of the waste gate valve, micro vibration control is performed to micro-vibrate the opening of the waste gate valve. When micro-vibration starts, the transition from static friction to dynamic friction reduces the friction acting on the opening change of the waste gate valve. And as a result, since the range of variation in friction due to individual differences is also reduced, variation in responsiveness of opening control due to individual differences in friction can be suppressed. Therefore, according to the control device for the waste gate valve, deterioration in controllability of the opening control due to individual differences in friction can be suppressed.

ウェイストゲートバルブの制御装置の一実施形態が制御対象とするウェイストゲートバルブが設置されたエンジンの吸排気系の構成を示す模式図。The schematic diagram which shows the structure of the intake / exhaust system of the engine in which the waste gate valve which one embodiment of the control apparatus of a waste gate valve makes control object was installed. 同実施形態の制御装置が適用されるエンジンの排気タービン式過給機の断面構造を模式的に示す図。The figure which shows typically the cross-section of the exhaust-turbine turbocharger of the engine to which the control apparatus of the embodiment is applied. 上記実施形態の制御装置におけるウェイストゲートバルブの開度制御に係る制御構造を示すブロック図。The block diagram which shows the control structure which concerns on opening control of the waste gate valve in the control apparatus of the said embodiment. 同制御装置が実行する微小振動制御ルーチンのフローチャート。The flowchart of the micro vibration control routine which the control apparatus performs. 微小振動制御電流の波形を示すグラフ。The graph which shows the waveform of minute vibration control current. 微小振動制御を実施しない場合のウェイストゲートバルブの開度制御の実施態様の一例を示すタイムチャート。The time chart which shows an example of an embodiment of opening control of a waste gate valve when not performing micro vibration control. 上記実施形態のウェイストゲートバルブの制御装置による開度制御の実施態様の一例を示すタイムチャート。The time chart which shows an example of the aspect of opening control by the control apparatus of the waste gate valve of the said embodiment.

以下、ウェイストゲートバルブの制御装置の一実施形態を、図1〜図7を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, one embodiment of a control device of a waste gate valve will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 7.

まず、図1を参照して、本実施形態のウェイストゲートバルブの制御装置が適用されたエンジン10の吸排気系の構成を説明する。なお、同図における白矢印はエンジン10の吸気系における吸気の流れ方向を示しており、黒矢印はエンジン10の排気系における排気の流れ方向を示している。   First, with reference to FIG. 1, a configuration of an intake and exhaust system of an engine 10 to which a control device of a waste gate valve of the present embodiment is applied will be described. The white arrows in the figure indicate the flow direction of intake air in the intake system of the engine 10, and the black arrows indicate the flow direction of exhaust gas in the exhaust system of the engine 10.

同図に示すように、本実施形態のウェイストゲートバルブの制御装置は、6つの気筒#1〜#6が第1バンク11A及び第2バンク11Bの2つのバンクに分かれて配置されたV型6気筒のエンジン10に適用されている。なお、エンジン10の気筒の点火順序は、気筒#1、気筒#2、気筒#3、気筒#4、気筒#5、気筒#6の順となっている。そして、気筒#1、気筒#3、気筒#5の3つの気筒が第1バンク11Aに、気筒#2、気筒#4、気筒#6の3つの気筒が第2バンク11Bに、それぞれ配置されている。   As shown in the figure, the control device of the waste gate valve of this embodiment is a V-type 6 in which six cylinders # 1 to # 6 are divided into two banks of a first bank 11A and a second bank 11B. The present invention is applied to a cylinder engine 10. The order of ignition of the cylinders of the engine 10 is the order of cylinder # 1, cylinder # 2, cylinder # 3, cylinder # 4, cylinder # 5, and cylinder # 6. Then, three cylinders of cylinder # 1, cylinder # 3 and cylinder # 5 are arranged in the first bank 11A, and three cylinders of cylinder # 2, cylinder # 4 and cylinder # 6 are arranged in the second bank 11B. There is.

エンジン10は、第1バンク11A側、第2バンク11B側の2つの排気タービン式過給機12A、12Bを備えている。各排気タービン式過給機12A、12Bには、吸気を圧縮するコンプレッサ13A、13Bと、排気を受けてコンプレッサ13A、13Bを駆動するタービン14A、14Bと、がそれぞれ設けられている。   The engine 10 includes two exhaust turbine superchargers 12A and 12B on the first bank 11A side and the second bank 11B side. The exhaust turbine turbochargers 12A and 12B are provided with compressors 13A and 13B for compressing intake air, and turbines 14A and 14B for receiving the exhaust gas and driving the compressors 13A and 13B, respectively.

エンジン10は、第1バンク11A側の排気タービン式過給機12Aのコンプレッサ13Aが設けられた第1吸気通路15Aと、第2バンク11B側の排気タービン式過給機12Bのコンプレッサ13Bが設けられた第2吸気通路15Bと、を備えている。第1吸気通路15A及び第2吸気通路15Bは、合流した上でサージタンク16に接続されており、吸気はこのサージタンク16から各気筒#1〜#6に分配供給される。   The engine 10 is provided with a first intake passage 15A provided with a compressor 13A of an exhaust turbine-type turbocharger 12A on the first bank 11A side and a compressor 13B of an exhaust turbine-type turbocharger 12B on a second bank 11B side. And a second intake passage 15B. The first intake passage 15A and the second intake passage 15B join together and are connected to the surge tank 16. The intake air is distributed from the surge tank 16 to the cylinders # 1 to # 6.

各コンプレッサ13A、13Bには、回転に応じて吸気を圧縮するコンプレッサホイール17A、17Bがそれぞれ設けられている。また、コンプレッサ13A、13Bには、コンプレッサホイール17A、17Bを迂回して吸気を流す吸気バイパス通路18A、18Bと、吸気バイパス通路18A、18Bを開閉するエアバイパスバルブ19A、19Bと、がそれぞれ設けられている。   Each of the compressors 13A and 13B is provided with a compressor wheel 17A and 17B for compressing intake air according to the rotation. In addition, the compressors 13A and 13B are provided with intake bypass passages 18A and 18B for bypassing the compressor wheels 17A and 17B to flow intake air, and air bypass valves 19A and 19B for opening and closing the intake bypass passages 18A and 18B, respectively. ing.

第1吸気通路15A及び第2吸気通路15Bにおけるコンプレッサ13A、13Bよりも上流側の部分には、第1吸気通路15A及び第2吸気通路15Bを流れる吸気の流量を検出するエアフローメータ20A、20Bと、大気圧を検出する大気圧センサ21A、21Bと、がそれぞれ設けられている。また、第1吸気通路15A及び第2吸気通路15Bにおけるコンプレッサ13A、13Bよりも下流側の部分には、吸気の流量を調整するための弁であるスロットルバルブ22A、22Bと、吸気を冷却するインタークーラ23A、23Bと、がそれぞれ設けられている。さらに、第1吸気通路15A及び第2吸気通路15Bにおけるコンプレッサ13A、13Bよりも下流側、且つスロットルバルブ22A、22Bよりも上流側の部分には、過給圧PBを検出する過給圧センサ24A、24Bがそれぞれ設けられている。なお、以下の説明では、過給圧PBの値を、コンプレッサ13A、13Bよりも下流側、且つスロットルバルブ22A、22Bよりも上流側の部分の吸気の圧力の絶対値で表している。   In portions of the first intake passage 15A and the second intake passage 15B on the upstream side of the compressors 13A and 13B, airflow meters 20A and 20B that detect the flow rate of intake air flowing through the first intake passage 15A and the second intake passage 15B. And atmospheric pressure sensors 21A and 21B for detecting atmospheric pressure, respectively. Further, in portions of the first intake passage 15A and the second intake passage 15B on the downstream side of the compressors 13A and 13B, throttle valves 22A and 22B, which are valves for adjusting the flow rate of intake, and Coolers 23A and 23B are provided, respectively. Further, a charging pressure sensor 24A for detecting the charging pressure PB is provided at a portion of the first intake passage 15A and the second intake passage 15B downstream of the compressors 13A and 13B and upstream of the throttle valves 22A and 22B. , 24B are provided respectively. In the following description, the value of the supercharging pressure PB is represented by the absolute value of the pressure of the intake air downstream of the compressors 13A and 13B and upstream of the throttle valves 22A and 22B.

また、エンジン10は、第1バンク11Aの各気筒#1、#3、#5の排気が流れる第1排気通路25Aと、第2バンク11Bの各気筒#2、#4、#6の排気を流す第2排気通路25Bと、を備えている。そして、第1排気通路25Aには、第1バンク11A側の排気タービン式過給機12Aのタービン14Aが設けられており、第2排気通路25Bには、第2バンク11B側の排気タービン式過給機12Bのタービン14Bが設けられている。第1排気通路25A及び第2排気通路25Bにおけるタービン14A、14Bよりも下流側の部分には、各気筒#1〜#6で燃焼した混合気の空燃比を検出するための空燃比センサ26A、26Bがそれぞれ設けられている。さらに、第1排気通路25A及び第2排気通路25Bにおける空燃比センサ26A、26Bよりも下流側の部分には、排気を浄化するための触媒装置27A、27Bがそれぞれ設けられている。   Further, the engine 10 discharges the exhaust of the first exhaust passage 25A through which the exhaust of each cylinder # 1, # 3, # 5 of the first bank 11A flows, and the exhaust of each cylinder # 2, # 4, # 6 of the second bank 11B. And a second exhaust passage 25B to flow. The first exhaust passage 25A is provided with a turbine 14A of the exhaust turbine-type turbocharger 12A on the first bank 11A side, and the second exhaust passage 25B is provided with an exhaust turbine type excess on the second bank 11B side. A turbine 14B of the feeder 12B is provided. An air-fuel ratio sensor 26A for detecting the air-fuel ratio of the air-fuel mixture burned in each of the cylinders # 1 to # 6 in a portion downstream of the turbines 14A and 14B in the first exhaust passage 25A and the second exhaust passage 25B. 26B are provided respectively. Further, catalyst devices 27A and 27B for purifying the exhaust gas are respectively provided in portions of the first exhaust passage 25A and the second exhaust passage 25B on the downstream side of the air-fuel ratio sensors 26A and 26B.

各タービン14A、14Bには、通過する排気を受けて回転するタービンホイール28A、28Bがそれぞれ設けられている。各排気タービン式過給機12A、12Bにおいてタービンホイール28A、28Bはコンプレッサホイール17A,17Bに一体回転可能に連結されている。そして、タービンホイール28A、28Bの回転を受けてコンプレッサホイール17A、17Bが回転することで、コンプレッサ13A、13Bが駆動する。また、各タービン14A、14Bには、タービンホイール28A、28Bを迂回して排気を流す排気バイパス通路29A、29Bと、排気バイパス通路29A、29Bを開閉するウェイストゲートバルブ30A、30Bと、がそれぞれ設けられている。   Each of the turbines 14A, 14B is provided with a turbine wheel 28A, 28B that rotates by receiving the passing exhaust gas. In each of the exhaust turbine turbochargers 12A and 12B, the turbine wheels 28A and 28B are integrally rotatably connected to the compressor wheels 17A and 17B. Then, the compressors 13A and 13B are driven by the rotation of the compressor wheels 17A and 17B in response to the rotation of the turbine wheels 28A and 28B. Further, each of the turbines 14A, 14B is provided with exhaust bypass passages 29A, 29B for bypassing the turbine wheels 28A, 28B to flow exhaust, and waste gate valves 30A, 30B for opening and closing the exhaust bypass passages 29A, 29B. It is done.

図2に、第1バンク11A側の排気タービン式過給機12Aの部分断面構造を示す。なお、第2バンク11B側の排気タービン式過給機12Bも、第1バンク11A側の排気タービン式過給機12Aと同様の構成となっている。   FIG. 2 shows a partial cross-sectional structure of the exhaust turbine turbocharger 12A on the side of the first bank 11A. The exhaust turbine turbocharger 12B on the second bank 11B side also has the same configuration as the exhaust turbine turbocharger 12A on the first bank 11A side.

排気タービン式過給機12A(12B)のタービン14A(14B)には、タービンホイール28A(28B)の径方向外側の部分を周回するスクロール通路31と、外部に排気を排出するための排気流出口32と、が設けられている。また、タービン14A(14B)には、スクロール通路31と排気流出口32とを直接連通するように上述の排気バイパス通路29A(29B)が設けられている。そして、排気バイパス通路29A(29B)における排気流出口32側の開口に、ウェイストゲートバルブ30A(30B)が設けられている。   In the turbine 14A (14B) of the exhaust turbine type supercharger 12A (12B), a scroll passage 31 which circulates a radially outer portion of the turbine wheel 28A (28B), and an exhaust outlet for discharging exhaust to the outside 32 and are provided. Further, the above-described exhaust bypass passage 29A (29B) is provided in the turbine 14A (14B) so as to directly communicate the scroll passage 31 with the exhaust outlet 32. A waste gate valve 30A (30B) is provided at the opening on the exhaust outlet 32 side of the exhaust bypass passage 29A (29B).

ウェイストゲートバルブ30A(30B)は、排気バイパス通路29A(29B)の排気流出口32側の開口から離れる方向(以下、開き方向と記載する)、及び同開口に近づく方向(以下、閉じ方向と記載する)に動作可能にタービン14A(14B)に取り付けられている。以下の説明では、ウェイストゲートバルブ30A(30B)が上記開口を閉塞するまで閉じられた状態を同ウェイストゲートバルブ30A(30B)の全閉という。また、ウェイストゲートバルブ30A、30Bがその動作範囲の開き方向における限界となる動作位置に位置している状態を同ウェイストゲートバルブ30A(30B)の全開という。さらに、全閉となる動作位置(以下、全閉位置と記載する)からの開き方向へのウェイストゲートバルブ30A(30B)の動作位置の変化量を、同ウェイストゲートバルブ30A(30B)の開度という。   The waste gate valve 30A (30B) is a direction (hereinafter referred to as an opening direction) away from the opening on the exhaust outlet 32 side of the exhaust bypass passage 29A (29B), and a direction approaching the same opening (hereinafter referred to as a closing direction). Is operatively attached to the turbine 14A (14B). In the following description, a state in which the waste gate valve 30A (30B) is closed until the opening is closed is referred to as a fully closed state of the waste gate valve 30A (30B). Further, the state in which the waste gate valves 30A and 30B are located at the operating position at which the opening direction of the operating range is at the limit is referred to as full opening of the waste gate valve 30A (30B). Furthermore, the amount of change in the operating position of the waste gate valve 30A (30B) in the opening direction from the fully closed operating position (hereinafter referred to as the fully closed position) is the opening degree of the waste gate valve 30A (30B). It is said.

ウェイストゲートバルブ30A(30B)には、ロッド33を介してアクチュエータ34が連結されている。アクチュエータ34には、直流モータ35が内蔵されている。そして、通電に応じて直流モータ35が発生する動力を、ロッド33を介して伝達することで、ウェイストゲートバルブ30A(30B)に駆動力が加えられるようになっている。さらに、アクチュエータ34には、ウェイストゲートバルブ30A(30B)の開度(以下、WGV開度と記載する)を検出するための開度センサ36が設けられている。   An actuator 34 is connected to the waste gate valve 30A (30B) via a rod 33. The actuator 34 incorporates a direct current motor 35. The driving force is applied to the waste gate valve 30A (30B) by transmitting the power generated by the direct current motor 35 through the rod 33 in response to the energization. Further, the actuator 34 is provided with an opening degree sensor 36 for detecting the opening degree of the waste gate valve 30A (30B) (hereinafter referred to as the WGV opening degree).

本実施形態の制御装置37は、エンジン制御用のマイクロコンピュータとして構成されており、エンジン10の吸気制御の一環として、ウェイストゲートバルブ30A(30B)の駆動制御を行っている。制御装置37には、上述のエアフローメータ20A、20B、大気圧センサ21A、21B、過給圧センサ24A、24B、空燃比センサ26A、26B、及び開度センサ36の検出結果が入力されている。さらに制御装置37には、エンジン10が搭載された車両の走行速度(車速SPD)を検出する車速センサ38、同車両の運転者のアクセルペダル踏込量(アクセル開度ACCP)を検出するアクセル開度センサ39などの検出結果も入力されている。   The control device 37 of the present embodiment is configured as a microcomputer for engine control, and performs drive control of the waste gate valve 30A (30B) as part of intake control of the engine 10. Detection results of the above-described airflow meters 20A and 20B, atmospheric pressure sensors 21A and 21B, supercharging pressure sensors 24A and 24B, air-fuel ratio sensors 26A and 26B, and an opening degree sensor 36 are input to the control device 37. The control device 37 further includes a vehicle speed sensor 38 for detecting the traveling speed (vehicle speed SPD) of a vehicle equipped with the engine 10, and an accelerator opening for detecting an accelerator pedal depression amount (accelerator opening ACCP) of the driver of the vehicle. The detection result of the sensor 39 or the like is also input.

なお、エンジン10の運転中のウェイストゲートバルブ30A(30B)には、タービンホイール28A(28B)を通過する際の圧力損失により発生するスクロール通路31と排気流出口32との排気の差圧により、開き方向の力が加わっている。そのため、WGV開度は、アクチュエータ34から加えられた閉じ方向の駆動力と、上記差圧による開き方向の力との釣り合いにより定まる。なお、スクロール通路31、排気流出口32間の排気の差圧は、エンジン10の背圧に、ひいては過給圧に応じて変化する値となる。また、アクチュエータ34が発生する駆動力は、直流モータ35に流す駆動電流に応じて変化する値となる。よって、WGV開度は、過給圧と駆動電流との関係により定まるようになっている。これに対して制御装置37は、エンジン10の吸気制御の一環として行うウェイストゲートバルブ30A(30B)の開度制御に際して、直流モータ35の駆動電流を調整することで、WGV開度を調整している。   The waste gate valve 30A (30B) during operation of the engine 10 is affected by the pressure difference between the exhaust of the scroll passage 31 and the exhaust outlet 32, which is generated due to the pressure loss when passing through the turbine wheel 28A (28B). A force in the opening direction is applied. Therefore, the WGV opening degree is determined by the balance between the driving force in the closing direction applied from the actuator 34 and the force in the opening direction due to the differential pressure. The differential pressure of the exhaust gas between the scroll passage 31 and the exhaust outlet 32 is a value that changes according to the back pressure of the engine 10 and, in turn, the supercharging pressure. Further, the driving force generated by the actuator 34 has a value that changes in accordance with the driving current supplied to the DC motor 35. Therefore, the WGV opening degree is determined by the relationship between the supercharging pressure and the drive current. On the other hand, the controller 37 adjusts the WGV opening by adjusting the drive current of the direct current motor 35 when controlling the opening of the waste gate valve 30A (30B), which is performed as part of intake control of the engine 10. There is.

図3に、エンジン10の吸気制御にかかる制御装置37の制御構造を示す。吸気制御に際して制御装置37はまず、目標トルク演算処理P100において、アクセル開度や車速等に基づき、エンジン10が発生するトルクの目標値である目標トルクを演算する。そして、制御装置37は、吸気目標値演算処理P110において、目標トルクに基づき、吸気制御の制御量であるインマニ圧、過給圧、及び吸気流量の目標値(目標インマニ圧、目標過給圧、目標吸気流量)を演算する。インマニ圧は、サージタンク16における吸気の圧力を表している。   FIG. 3 shows a control structure of the control unit 37 for controlling the intake of the engine 10. As shown in FIG. At the time of intake control, first, in the target torque calculation process P100, the control device 37 calculates a target torque which is a target value of the torque generated by the engine 10 based on the accelerator opening degree, the vehicle speed and the like. Then, in the intake air target value calculation processing P110, the control device 37 sets the intake manifold control amount, ie, the intake manifold control pressure, the boost pressure, and the target values of the intake air flow rate (target intake manifold pressure, target boost pressure, Calculate the target intake flow rate). The intake manifold pressure represents the pressure of intake air in the surge tank 16.

過給圧が大気圧以下となる自然吸気領域でエンジン10が運転される場合の目標過給圧は、大気圧の標準値として予め設定された標準大気圧(1013.25[hPa])に設定される。また、過給圧が大気圧を超過する過給領域でエンジン10が運転される場合の目標インマニ圧、目標過給圧には同じ値が設定される。そして、制御装置37は、スロットル駆動制御P120において、目標インマニ圧の実現に必要なスロットルバルブ22A、22Bの開度を求め、その開度となるようにスロットルバルブ22A、22Bの駆動制御を行う。   The target boost pressure when the engine 10 is operated in the natural intake region where the boost pressure is lower than the atmospheric pressure is set to the standard atmospheric pressure (1013.25 [hPa]) preset as the standard value of the atmospheric pressure. . Further, the target intake manifold pressure and the target boost pressure when the engine 10 is operated in the boost region where the boost pressure exceeds the atmospheric pressure are set to the same value. Then, in the throttle drive control P120, the controller 37 obtains the opening degree of the throttle valves 22A and 22B necessary for achieving the target intake manifold pressure, and performs drive control of the throttle valves 22A and 22B so as to be the opening degree.

一方、制御装置37は、目標電流演算処理P130において、目標過給圧の実現に必要な直流モータ35の駆動電流を目標電流の値として演算する。目標電流の演算に際してはまず、予め実験等で求められた目標過給圧とその実現に必要な駆動電流との関係を記憶した演算マップを参照して、目標過給圧から目標電流のフィードフォワード項が求められる。続いて、目標過給圧と過給圧との差から目標電流のフィードバック項が求められ、このフィードバック項をフィードフォワード項に加算した和が目標電流の値として演算される。   On the other hand, in the target current calculation process P130, the controller 37 calculates the drive current of the DC motor 35 necessary for achieving the target boost pressure as the value of the target current. At the time of calculating the target current, the feedforward of the target current to the target current is firstly carried out with reference to an operation map storing the relationship between the target boost pressure and the driving current necessary for achieving the target. The term is required. Subsequently, the feedback term of the target current is determined from the difference between the target boost pressure and the boost pressure, and the sum of the feedback term added to the feedforward term is calculated as the value of the target current.

また、制御装置37は、目標開度演算処理P140において、目標過給圧を実現するウェイストゲートバルブ30A、30Bの開度を目標開度として演算する。制御装置37には、予め実験等で求めた過給圧と同過給圧を実現するウェイストゲートバルブ30A、30Bの開度との関係を記憶したマップが記憶されており、目標開度の演算は、このマップを参照して行われる。   Further, in the target opening degree calculation process P140, the control device 37 calculates the opening degree of the waste gate valves 30A and 30B for realizing the target boost pressure as the target opening degree. The control device 37 stores a map storing the relationship between the supercharging pressure and the opening degree of the waste gate valves 30A and 30B for achieving the supercharging pressure and the supercharging pressure previously obtained by experiments, etc. Is done with reference to this map.

さらに、制御装置37は、後述する微小振動制御P150において、微小振動制御電流を演算する。そして、制御装置37は、ウェイストゲートバルブ(WGV)駆動制御P160において、両排気タービン式過給機12A、12Bの直流モータ35に流す駆動電流を、目標電流に微小振動制御電流を加えた和となるように制御する。   Further, the control device 37 calculates a minute vibration control current in a minute vibration control P150 described later. Then, in the waste gate valve (WGV) drive control P160, the controller 37 causes the drive current to flow to the DC motor 35 of both exhaust turbine type superchargers 12A and 12B as the sum of the target current and the minute vibration control current. Control to be

図4に、微小振動制御P150において制御装置37が実行する微小振動制御ルーチンのフローチャートを示す。なお、本ルーチンの処理は、既定の制御周期毎に繰り返し実行される。   FIG. 4 shows a flowchart of a micro-vibration control routine executed by the controller 37 in the micro-vibration control P150. Note that the processing of this routine is repeatedly performed at predetermined control cycles.

本ルーチンの処理が開始されると、まずステップS200において、過給圧制御中であるか否かが判定される。過給圧制御は、過給圧の制御を目的としたウェイストゲートバルブ30A、30Bの制御であり、エンジン10が過給領域で運転されているときに、過給圧制御よりも優先度の高い、触媒急速暖機や故障診断等を目的としたウェイストゲートバルブ30A、30Bの制御の実行が要求されていないことを条件に実行される。ここで、過給圧制御の実行中であれば(YES)、ステップS210に処理が進められ、過給圧制御の実行中でなければ(NO)、ステップS250に処理が進められる。   When the process of this routine is started, first, in step S200, it is determined whether or not the supercharging pressure control is in progress. The supercharging pressure control is control of the waste gate valves 30A and 30B for the purpose of controlling the supercharging pressure, and when the engine 10 is operated in the supercharging region, higher priority than the supercharging pressure control is given. This is carried out on the condition that execution of control of the waste gate valves 30A, 30B for the purpose of catalyst rapid warm-up, failure diagnosis, etc. is not required. Here, if the supercharging pressure control is being performed (YES), the process proceeds to step S210. If the supercharging pressure control is not being performed (NO), the process proceeds to step S250.

ステップS250に処理が進められると、そのステップS250において微小振動制御電流の値として「0」が設定された後、今回の本ルーチンの処理が終了される。すなわち、この場合には、目標電流演算処理P130において演算した目標電流の値がそのまま、直流モータ35に流す駆動電流の値となる。   When the process proceeds to step S250, "0" is set as the value of the micro-vibration control current in step S250, and the process of the current routine is ended. That is, in this case, the value of the target current calculated in the target current calculation process P130 is the value of the drive current supplied to the direct current motor 35 as it is.

ステップS210に処理が進められると、そのステップS210において、過給圧が既定の判定値α以上であるか否かが判定される。そして、過給圧が判定値α以上の場合には(YES)ステップS220に処理が進められ、過給圧が判定値α未満の場合には(NO)上述のステップS250に処理が進められる。   When the process proceeds to step S210, in step S210, it is determined whether the supercharging pressure is equal to or greater than a predetermined determination value α. Then, if the supercharging pressure is greater than or equal to the determination value α (YES), the process proceeds to step S220, and if the supercharging pressure is less than the determination value α (NO), the process proceeds to step S250 described above.

ステップS220に処理が進められると、そのステップS220において、目標吸気流量が既定の判定値β以上であるか否かが判定される。そして、目標吸気流量が判定値β以上の場合には(YES)ステップS230に処理が進められ、目標吸気流量が判定値β未満の場合には(NO)上述のステップS250に処理が進められる。   When the process proceeds to step S220, in step S220, it is determined whether the target intake flow rate is equal to or greater than a predetermined determination value β. Then, if the target intake flow rate is greater than or equal to the determination value β (YES), the process proceeds to step S230, and if the target intake flow rate is less than the determination value β (NO), the process proceeds to step S250 described above.

ステップS230に処理が進められると、そのステップS230において、目標開度の変化速度の絶対値が既定の判定値γ以上であるか否かが判定される。そして、目標開度の変化速度が判定値γ未満の場合には(NO)上述のステップS250に処理が進められ、同変化速度が判定値γ以上の場合には(YES)ステップS240に処理が進められる。ステップS240に処理が進められると、そのステップS240において、微小振動制御電流生成処理が実施された後、今回の本ルーチンの処理が終了される。微小振動制御電流生成処理では、下記の態様で微小振動制御電流が生成される。   When the process proceeds to step S230, in step S230, it is determined whether the absolute value of the change rate of the target opening is equal to or greater than a predetermined determination value γ. Then, if the change speed of the target opening is less than the determination value γ (NO), the process proceeds to step S250 described above, and if the change speed is equal to or more than the determination value γ (YES) the process proceeds to step S240. It is advanced. When the process proceeds to step S240, the minute vibration control current generation process is performed in step S240, and the process of the current routine is ended. In the micro-vibration control current generation process, the micro-vibration control current is generated in the following manner.

図5に示すように、微小振動制御処理において微小振動制御電流は、振幅中心を0とした既定の振幅ε、既定の周期Taのパルス波形を描いて推移する値となるように生成される。よって、微小振動制御ルーチンにおいてステップS240に処理が進められる場合の直流モータ35に流す駆動電流の値は、目標電流演算処理P130において演算した目標電流の値を中心に微小振動する値となる。なお、微小振動制御電流の振幅ε、及び周期Taは、フリクションが製造公差の上限値となったウェイストゲートバルブ30A、30Bの直流モータ35に対して、同微小振動制御電流を駆動電流として流した場合に、WGV開度の微小振動が発生するように設定されている。   As shown in FIG. 5, in the minute vibration control process, a minute vibration control current is generated so as to draw a pulse waveform having a predetermined amplitude ε and a predetermined period Ta, with the amplitude center being 0, and have a transition value. Therefore, the value of the drive current supplied to the DC motor 35 when the process proceeds to step S240 in the minute vibration control routine is a value that causes minute vibration around the value of the target current calculated in the target current calculation process P130. The amplitude ε of the micro-vibration control current and the period Ta flow the micro-vibration control current as a drive current to the DC motor 35 of the waste gate valves 30A and 30B whose friction is the upper limit value of the manufacturing tolerance. In such a case, it is set to generate a minute vibration of the WGV opening.

こうした微小振動制御P150では、過給圧が判定値α以上、且つ目標吸気流量が判定値β以上であり(S210:YES、且つS220:YES)、更に目標開度の変化速度が判定値γ以上であること(S230:YES)を条件に微小振動制御電流生成処理(S240)が実施される。高過給域で過給圧が目標過給圧をオーバーシュートすると、過給圧が過大となってタービンホイール28A、28Bが過回転する虞がある。そのため、高過給域では、過給圧が目標過給圧をオーバーシュートしないように過給圧制御を行う必要がある。これに対して過給圧が判定値α以上、且つ目標吸気流量が判定値β以上であることは、過給圧制御での過給圧のオーバーシュートを許容できない高過給域でエンジン10が運転されていることを表している。一方、WGV開度を変更する際には、目標開度の値も変化するため、目標開度の変化速度が判定値γ以上であることは、WGV開度の変更が要求されていることを表している。
(本実施形態の作用効果)
本実施形態の作用及び効果について説明する。
In such a small vibration control P150, the supercharging pressure is the determination value α or more, and the target intake flow rate is the determination value β or more (S210: YES, S220: YES), and the change speed of the target opening degree is the determination value γ or more The minute vibration control current generation process (S240) is performed on condition that the condition is (S230: YES). If the supercharging pressure overshoots the target supercharging pressure in the high supercharging region, the supercharging pressure may become excessive and the turbine wheels 28A, 28B may over-turn. Therefore, in the high supercharging region, it is necessary to perform supercharging pressure control so that supercharging pressure does not overshoot the target supercharging pressure. On the other hand, the fact that the supercharging pressure is higher than the judgment value α and the target intake flow rate is higher than the judgment value β means that the engine 10 can not allow overshoot of the supercharging pressure in supercharging pressure control. It represents that it is being driven. On the other hand, when changing the WGV opening, the value of the target opening also changes, so that the change speed of the target opening is equal to or greater than the determination value γ means that the change of the WGV opening is required. It represents.
(Operation and effect of the present embodiment)
The operation and effects of the present embodiment will be described.

ウェイストゲートバルブ30A、30Bの開度変更に際しては、同バルブ30A、30Bやその駆動機構の各摺動部のフリクションが抗力として作用する。こうしたフリクションの大きさには製造公差による個体差が存在し、その差が開度制御の応答性にばらつきを生じさせる虞がある。本実施形態では、こうしたフリクションの個体差による開度制御の応答性のばらつきを抑えるため、微小振動制御P150を実施している。   When changing the opening degree of the waste gate valves 30A and 30B, the friction of the sliding parts of the valves 30A and 30B and the drive mechanism thereof acts as a drag. There are individual differences in the magnitude of such friction due to manufacturing tolerances, and the difference may cause variations in the response of the opening control. In the present embodiment, in order to suppress the variation in the response of the opening control due to the individual difference of the friction, the minute vibration control P150 is performed.

図6は、微小振動制御P150を実施せずにウェイストゲートバルブ30A、30Bの開度制御を行った場合の加速時における過給圧制御の実施態様を示す。この場合には常に、目標電流演算処理P130で演算した目標電流の値がそのまま、直流モータ35に流す駆動電流の値として設定される。なお、同図には、排気タービン式過給機12A、12Bに設置されたウェイストゲートバルブ30A、30Bのフリクションが、製造公差の中央値である場合の過給圧及びWGV開度の推移が実線で、製造公差の上限値である場合の過給圧及びWGV開度の推移が一点鎖線で、それぞれ示されている。   FIG. 6 shows an embodiment of supercharging pressure control at the time of acceleration when opening control of the waste gate valves 30A and 30B is performed without performing the micro-vibration control P150. In this case, the value of the target current calculated in the target current calculation process P130 is always set as the value of the drive current supplied to the DC motor 35 as it is. In the figure, the transition of the supercharging pressure and the WGV opening is a solid line when the friction of the waste gate valves 30A and 30B installed in the exhaust turbine turbochargers 12A and 12B is the median value of the manufacturing tolerance. The transition of the supercharging pressure and the WGV opening in the case of the upper limit value of the manufacturing tolerance is indicated by an alternate long and short dash line.

同図では、過給圧と目標過給圧との差が一定の値以下となる時刻t1までの期間はWGV開度を全閉位置に保持し、時刻t1から過給圧が目標過給圧に到達するまでは、過給圧の上昇に応じてWGV開度を次第に大きくするように、ウェイストゲートバルブ30A、30Bの開度制御が行われている。WGV開度の変更を開始する際には、ウェイストゲートバルブ30A、30Bのフリクション(静摩擦)が抗力として作用する。そのため、フリクションが大きい個体ほど、開度変更を指令した時刻t1から実際にWGV開度が変化し始めるまでの遅延時間が長くなる。こうした遅延時間が長い場合、同図に一点鎖線で示すフリクションが製造公差の上限値である個体の場合のように、過給圧が目標過給圧をオーバーシュートする虞がある。このように、微小振動制御P150を実施しない場合には、ウェイストゲートバルブ30A、30Bのフリクションの個体差により、開度制御の応答性にばらつきが生じる虞がある。そして、そうした応答性のばらつきが過給圧のオーバーシュートやアンダーシュートを招くことから、開度制御の制御性が悪化することになる。   In the figure, the WGV opening is held at the fully closed position during the period until time t1 when the difference between the supercharging pressure and the target supercharging pressure becomes equal to or less than a fixed value, and the supercharging pressure is the target supercharging pressure from time t1. Until reaching the above, the opening control of the waste gate valves 30A, 30B is performed so as to gradually increase the WGV opening according to the increase of the supercharging pressure. When starting the change of the WGV opening, friction (static friction) of the waste gate valves 30A and 30B acts as a drag. Therefore, the larger the friction, the longer the delay time from the time t1 when the opening degree change command is issued to when the WGV opening degree actually starts to change. When such a delay time is long, there is a possibility that the supercharging pressure may overshoot the target supercharging pressure, as in the case of an individual whose friction indicated by an alternate long and short dash line in the same figure is the upper limit value of manufacturing tolerance. As described above, when the minute vibration control P150 is not performed, there is a possibility that the response of the opening control may vary due to the individual difference in the friction of the waste gate valves 30A and 30B. And since the variation in responsiveness causes overshoot and undershoot of the supercharging pressure, the controllability of the opening control is deteriorated.

図7は、本実施形態の場合の加速時における過給圧制御の実施態様を示す。同図の場合も、過給圧と目標過給圧との差が一定の値以下となる時刻t1までの期間はWGV開度を全閉位置に保持し、時刻t1から過給圧が目標過給圧に到達するまでは、過給圧の上昇に応じてWGV開度を次第に大きくするように、ウェイストゲートバルブ30A、30Bの開度制御が行われている。なお、ここでは、時刻t1の時点で、過給圧は判定値αを超えており、且つ目標吸気流量は判定値βを超えているものとする。   FIG. 7 shows an embodiment of supercharging pressure control at the time of acceleration in the case of the present embodiment. Also in the case of the figure, the WGV opening is kept at the fully closed position during the period until time t1 when the difference between the supercharging pressure and the target supercharging pressure becomes equal to or less than a fixed value. Until reaching the feed pressure, the opening control of the waste gate valves 30A and 30B is performed so as to gradually increase the WGV opening according to the increase of the supercharging pressure. Here, it is assumed that the supercharging pressure exceeds the determination value α and the target intake flow rate exceeds the determination value β at time t1.

こうした場合、時刻t1にWGV開度の変更が要求されると、微小振動制御電流生成処理が実施されて、直流モータ35に流す駆動電流の値が、目標電流演算処理P130において演算した目標電流の値を中心に微小振動する値となる。ここで、このときの駆動電流の微小振動の振幅が十分に大きい値に設定されていれば、フリクションの大小に拘らず、駆動電流の微小振動に応じてWGV開度も微小振動するようになる。こうしたWGV開度の微小振動は、その後の時刻t2において、過給圧が目標過給圧の近傍まで上昇して、目標開度の変化速度が判定値γ未満となるまで継続される。すなわち、時刻t1から時刻t2までのWGV開度の変更が要求されている期間、WGV開度を微小振動させる微小振動制御が実施されている。   In such a case, when a change in the WGV opening is required at time t1, the minute vibration control current generation process is performed, and the value of the drive current supplied to the DC motor 35 is the target current calculated in the target current calculation process P130. It becomes a value that vibrates slightly around the value. Here, if the amplitude of the minute vibration of the drive current at this time is set to a sufficiently large value, the WGV opening also minutely vibrates according to the minute vibration of the drive current regardless of the magnitude of the friction. . The minute vibration of the WGV opening continues at time t2 until the supercharging pressure rises to the vicinity of the target supercharging pressure and the change speed of the target opening becomes less than the determination value γ. That is, micro-vibration control is performed to micro-oscillate the WGV opening during a period in which a change of the WGV opening is required from time t1 to time t2.

なお、WGV開度の変化が一旦始まれば、静摩擦から動摩擦への移行により、ウェイストゲートバルブ30A、30Bのフリクションは小さくなり、同フリクションの個体差によるばらつきの幅も小さくなる。そのため、WGV開度の変更を開始する時刻t1に微小振動制御を行っていれば、フリクションの個体差による開度制御の応答性のばらつきが抑えられる。   In addition, once the change of the WGV opening degree starts, the friction of the waste gate valves 30A and 30B becomes small due to the transition from static friction to dynamic friction, and the width of variation due to the individual difference of the friction also becomes small. Therefore, if micro-vibration control is performed at time t1 when the change of the WGV opening is started, the variation in the responsiveness of the opening control due to the individual difference of the friction can be suppressed.

なお、微小振動制御の実施は、アクチュエータ34に大きな負荷を掛けるため、その長時間、或いは高頻度の実施は、アクチュエータ34の耐久性の低下を招く虞がある。これに対して、本実施形態では、開度制御の応答性のばらつきが特に問題となる高過給域において、WGV開度の変更が要求されている場合に限り、微小振動制御を行うようにしている。
以上の本実施形態のウェイストゲートバルブの制御装置によれば、以下の効果を奏することができる。
In addition, since implementation of micro-vibration control puts a heavy load on the actuator 34, implementation for the long time or high frequency may cause the durability of the actuator 34 to be deteriorated. On the other hand, in the present embodiment, in the high supercharging region where the variation in the response of the opening control is particularly problematic, the minute vibration control is performed only when the change of the WGV opening is required. ing.
According to the control device of the waste gate valve of the present embodiment described above, the following effects can be achieved.

(1)本実施形態では、ウェイストゲートバルブ30A、30Bの開度変更を開始する際にWGV開度を微小振動させる微小振動制御を行っている。そのため、フリクションの個体差による開度制御の制御性の悪化を抑えられる。   (1) In the present embodiment, when starting to change the opening degree of the waste gate valves 30A and 30B, micro-vibration control is performed to micro-oscillate the WGV opening degree. Therefore, the deterioration of the controllability of the opening control due to the individual difference of the friction can be suppressed.

(2)フリクションの個体差により両ウェイストゲートバルブ30A、30Bの開度制御の応答性にばらつきが生じると、バンク間のWGV開度のずれが生じるようになる。そして、その結果、バンク間に背圧の違いによる内部EGR量や気筒内の残留ガス量のばらつきが生じて、燃焼が悪化する虞がある。その点、本実施形態では、フリクションの個体差による開度制御の応答性のばらつきを抑制することで、燃焼の悪化を招くバンク間のWGV開度のずれを抑えられるようになる。   (2) When the response of the opening control of both waste gate valves 30A and 30B varies due to individual differences in friction, a shift in the WGV opening between banks will occur. As a result, the internal EGR amount due to the difference in back pressure between the banks or the variation in the residual gas amount in the cylinder may occur, which may deteriorate the combustion. In that respect, in the present embodiment, it is possible to suppress the deviation of the WGV opening between the banks, which causes the deterioration of the combustion, by suppressing the dispersion of the responsiveness of the opening control due to the individual difference of the friction.

(3)本実施形態では、過給圧のオーバーシュートがタービンホイール28A、28Bの過回転を招くことから開度制御の応答性のばらつきが特に問題となる高過給域に限り、微小振動制御を実施するようにしている。また、本実施形態では、WGV開度の変更が要求されているときに限り、微小振動制御を実施するようにしている。そのため、微小振動制御の実施に伴う負荷の増加によるアクチュエータ34の耐久性の低下を抑えられる。   (3) In the present embodiment, the minute vibration control is performed only in the high supercharging region where the variation in the response of the opening control becomes a problem because the overshoot of the supercharging pressure causes the excessive rotation of the turbine wheels 28A, 28B. To carry out. Further, in the present embodiment, the micro-vibration control is performed only when the change of the WGV opening is required. Therefore, the decrease in durability of the actuator 34 due to an increase in load accompanying the implementation of the micro-vibration control can be suppressed.

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。   The present embodiment can be modified as follows. The present embodiment and the following modifications can be implemented in combination with one another as long as there is no technical contradiction.

・上記実施形態では、高過給域であるか否かの判定を、過給圧と目標吸気流量とに基づいて行っていたが、それらのいずれか一方に基づいて同判定を行うようにしてもよい。また、目標吸気流量の代わりにエアフローメータ20A、20Bの検出値に基づいて同判定を行うようにしてもよい。   In the above embodiment, the determination as to whether or not the engine is in the high supercharging region is performed based on the supercharging pressure and the target intake air flow rate, but the same determination may be performed based on any one of them. It is also good. Alternatively, the determination may be made based on the detection values of the air flow meters 20A and 20B instead of the target intake flow rate.

・上記実施形態では、WGV開度の変更が要求されているか否かを目標開度の変化速度に基づいて判定していたが、目標開度とWGV開度との差に基づいて同判定を行うようにしてもよい。
・上記実施形態では、高過給域に限り、微小振動制御を実施するようにしていたが、それ以外の運転域でも微小振動制御を行うようにしてもよい。
In the above embodiment, whether or not the change of the WGV opening is required is determined based on the change speed of the target opening, but the same determination is performed based on the difference between the target opening and the WGV opening. You may do so.
In the above embodiment, the minute vibration control is performed only in the high supercharging region, but the minute vibration control may be performed in other operation ranges as well.

・上記実施形態では、WGV開度の変更が要求されている間、微小振動制御を実施していたが、少なくともウェイストゲートバルブ30A、30Bの開度変更の開始時を含むように微小振動制御を実施すれば、フリクションの個体差による開度制御の制御性の悪化を抑えることが可能である。   In the above embodiment, the micro-vibration control is performed while the change of the WGV opening is required, but the micro-vibration control is performed so as to include at least the start of the opening change of the waste gate valves 30A and 30B. If implemented, it is possible to suppress deterioration in controllability of the opening control due to individual differences in friction.

・上記実施形態では、ウェイストゲートバルブ30A、30Bのアクチュエータ34として、直流モータ35への通電に応じて駆動力を発生する電動式のアクチュエータを採用していた。WGV開度を微小振動させるように駆動力を制御可能なアクチュエータであれば、例えば真空ダイアフラム式等のそれ以外の方式のアクチュエータをその替わりに採用してもよい。   In the embodiment described above, the actuator 34 of the waste gate valves 30A and 30B employs an electric actuator that generates a driving force in response to energization of the DC motor 35. As long as the actuator can control the driving force so as to minutely vibrate the WGV opening, an actuator of another type such as a vacuum diaphragm type may be adopted instead.

10…エンジン、11A…第1バンク、11B…第2バンク、12A、12B…排気タービン式過給機、14A、14B…タービン、28A、28B…タービンホイール、29A、29B…排気バイパス通路、30A、30B…ウェイストゲートバルブ、33…ロッド、34…アクチュエータ、35…直流モータ、36…開度センサ、37…制御装置。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Engine, 11A ... 1st bank, 11B ... 2nd bank, 12A, 12B ... Exhaust turbine type supercharger, 14A, 14B ... Turbine, 28A, 28B ... Turbine wheel, 29A, 29B ... Exhaust bypass passage, 30A, 30B: waste gate valve, 33: rod, 34: actuator, 35: direct current motor, 36: opening degree sensor, 37: control device.

Claims (1)

排気タービン式過給機におけるタービンホイールを迂回して排気を流す排気バイパス通路に設置されたウェイストゲートバルブの開度を制御するウェイストゲートバルブの制御装置において、
前記ウェイストゲートバルブの開度変更を開始する際に同ウェイストゲートバルブの開度を微小振動させる微小振動制御を行う
ウェイストゲートバルブの制御装置。
In a waste gate valve control device for controlling the opening degree of a waste gate valve installed in an exhaust bypass passage for flowing exhaust by bypassing a turbine wheel in an exhaust turbine-type turbocharger,
A control device for a waste gate valve that performs micro-vibration control that minutely vibrates the opening degree of the waste gate valve when starting the opening degree change of the waste gate valve.
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