JPH04214928A - エンジンの吸気装置 - Google Patents

エンジンの吸気装置

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Publication number
JPH04214928A
JPH04214928A JP3066406A JP6640691A JPH04214928A JP H04214928 A JPH04214928 A JP H04214928A JP 3066406 A JP3066406 A JP 3066406A JP 6640691 A JP6640691 A JP 6640691A JP H04214928 A JPH04214928 A JP H04214928A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
valve
intake
supercharger
passage
pressure
Prior art date
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Pending
Application number
JP3066406A
Other languages
English (en)
Inventor
Seiji Makimoto
牧本 成治
Shinichi Wakutani
新一 涌谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
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Filing date
Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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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)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、過給機の下流側に2系
統の吸気通路を有するエンジンの吸気装置に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】従来のエンジンの吸気装置の中には、タ
ーボ過給機の下流側に、低負荷低回転用吸気通路(以下
、プライマリ吸気通路と称す)と、高負荷高回転用吸気
通路(以下、セカンダリ吸気通路と称す)とからなる2
系統の吸気通路を備えるとともに、上記高負荷高回転用
吸気通路に、この通路を開閉する開閉弁を設けたものが
ある(例えば特開昭60−216031号公報参照)。 このような装置において、比較的低負荷あるいは低回転
の運転領域では上記開閉弁を閉じ、プライマリ吸気通路
のみによる吸気を実行することによって吸気流速を高め
るとともに、比較的高負荷あるいは高回転の運転領域で
は上記開閉弁を開き、双方の吸気通路で吸気を行うこと
によって十分な吸気量を確保することができる。
【0003】ところで、上記開閉弁として用いられる弁
には、通常状態で開位置に保持され、吸気負圧等を利用
して適宜閉方向に駆動されるノーマルオープンタイプの
ものと、通常状態で閉位置に保持され、適宜開方向に駆
動されるノーマルクローズタイプのものとが考えられる
。このうち、ノーマルオープンタイプのものを使用した
場合、エンジン始動時では吸気負圧が十分に高められて
いないので、この時に開閉弁を閉じることができず、燃
料の十分な気化霧化が行えず作動不良が生じ易いのに対
し、ノーマルクローズタイプのものを使用した場合には
、エンジン始動時から開閉弁を確実に閉位置に保持して
おくことができるので、一般にはこのノーマルクローズ
タイプのものを使用するのが望ましいとされている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記のような吸気装置
において、何らかの原因により開閉弁が閉位置に固着し
てしまった場合、高過給時においてもプライマリ吸気通
路のみでの吸気が実行されることになる。このような状
態では、吸気圧のフィードバック制御の下にウェストゲ
ートバルブが閉じられることなどによって吸気圧が上昇
するため、過給機に過大な負荷がかかり、過給機が破損
するおそれがある。特に、上記開閉弁として好適とされ
るノーマルクローズタイプの弁は、通常状態で閉位置に
保たれるものであるので、ノーマルオープンタイプのも
のに比べ上記のような固着が生じ易く、その対策が大き
な課題となる。
【0005】本発明はかかる点に鑑みてなされたもので
あり、その目的とするところは、上記開閉弁の閉固着時
における過剰過給による過給機の破損を防止し得るエン
ジンの吸気装置を提供せんとするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
、請求項1記載の発明は、過給機下流側に2系統の吸気
通路を有し、一方の吸気通路にこの通路を運転状態に応
じて開閉する開閉弁が設けられたエンジンの吸気装置に
おいて、上記開閉弁が閉位置で固着したことを検出する
固着検出手段と、該固着検出手段により開閉弁の固着が
検出された場合に上記過給機の作動による過給圧を低減
させる制御手段とを備える構成とする。
【0007】請求項2記載の発明は、請求項1記載の発
明に従属するものであって、上記開閉弁を、通常状態で
閉位置に保たれ、吸気負圧により開方向に駆動されるノ
ーマルクローズタイプものとする。
【0008】
【作用】上記の構成により、本発明では、開閉弁が閉位
置で固着した場合、このことを固着検出手段が検出し、
この検出に基づいて制御手段が過給機の作動による過給
圧の低減を適宜行うことにより、過剰過給が防止される
【0009】特に、請求項2記載の発明では、上記開閉
弁としてノーマルクローズタイプのものが用いられ、エ
ンジン始動時から開閉弁が閉位置に保たれることにより
、エンジン始動時の吸気流速が高められる。
【0010】
【実施例】図1は本発明の第1実施例に係わる過給機付
エンジンの吸気装置Aの全体構成を示す。この吸気装置
Aは、低流量域用ターボ過給機(以下、プライマリ過給
機と称す)11と高流量域用ターボ過給機(以下、セカ
ンダリ過給機と称す)12の2つの過給機を備え、各過
給機11,12は、互いに連動するコンプレッサインペ
ラ11a,12a及びタービンインペラ11b,12b
を有している。
【0011】1はエンジンの吸気通路1であって、該吸
気通路1は、上流側吸気通路2と下流側吸気通路3とに
分けられる。上記上流側吸気通路2は、単一の主吸気通
路14と、この主吸気通路14から分岐する2本の分岐
通路15,16とからなり、該各分岐通路15,16内
には上記コンプレッサインペラ11a,12aが各々配
置されているとともに、その下流側で両分岐通路15,
16が合流している。上記主吸気通路14にはエアフロ
ーメータ17が設けられ、上記両分岐通路15,16の
合流点の下流側にはエアクリーナ18が設けられている
【0012】上記下流側吸気通路3は、プライマリ吸気
通路21とセカンダリ吸気通路22とからなる2系統の
吸気通路とされ、この両吸気通路21,22は互いに独
立してエンジン本体20の各気筒に連通されている。上
記各吸気通路21,22の上流側部分にはスロットル弁
23,24がそれぞれ配設され、これらのスロットル弁
23,24の下流側で両吸気通路21,22が連通路2
6によって連通されている。
【0013】さらに、上記セカンダリ吸気通路22内に
は上記連通路26の直下流側位置に、このセカンダリ吸
気通路22を開閉する開閉弁としてのP−only(p
rimary−only)バルブ27が設けられている
。このP−onlyバルブ27は、通常状態で閉位置に
保持されるノーマルクローズタイプのものであり、吸気
負圧を利用する駆動機構4により適宜開方向に駆動され
る。ただし、本発明では開閉弁の具体的な種類を問わず
、ノーマルオープンタイプのものを使用してもよい。
【0014】上記駆動機構4は、チェック弁30、負圧
タンク32、P−onlyバルブコントロールソレノイ
ド34及びダイヤフラムアクチュエータ36からなって
いる。上記P−onlyバルブコントロールソレノイド
34は、その作動によりプライマリ吸気通路21内とダ
イヤフラムアクチュエータ36内との連通路35を適宜
開閉するものであり、この連通路35が開かれた状態で
、上記プライマリ吸気通路21内の吸気負圧によりダイ
ヤフラムアクチュエータ36が作動し、P−onlyバ
ルブ27が開かれるようになっている。
【0015】また、5はエンジンの排気通路であって、
該排気通路5は、その上流側(エンジン側)がプライマ
リ排気通路41とセカンダリ排気通路42とに分岐して
おり、この両排気通路41,42は主排気通路40に合
流して接続されている。上記プライマリ排気通路41及
びセカンダリ排気通路42内には各々上記過給機11,
12のタービンインペラ11b,12bが配置されてい
る。該各タービンインペラ11b,12bは共通のウエ
ストゲート通路43によってバイパスされており、この
ウエストゲート通路43内には、該通路43を開閉する
ウエストゲートバルブ44が設けられている。該ウエス
トゲートバルブ44の駆動機構は、過給圧コントロール
ソレノイド46とアクチュエータ48とで構成され、上
記過給圧コントロールソレノイド46により主吸気通路
14とアクチュエータ48との連通路が適宜開閉される
ことにより、アクチュエータ48がこれと同期して作動
し、この作動で上記ウエストゲートバルブ44が開閉駆
動されるようになっている。
【0016】また、上記セカンダリ吸気通路42におけ
る上記タービンインペラ11bの直上流側の位置には、
このセカンダリ吸気通路42を開閉する排気切替バルブ
50が設けられている。この排気切替バルブ50も、上
記過給圧コントロールソレノイド46と同様の排気切替
ソレノイド51と、上記アクチュエータ48と同様のア
クチュエータ52とからなる駆動機構によって開閉駆動
されるようになっており、この排気切替バルブ50が閉
じられることにより、プライマリ過給機11のみによる
過給状態に切換えられる。
【0017】また、上記プライマリ過給機11における
タービンインペラ11bの直上流側通路とウエストゲー
ト通路43とはバイパス通路53で連通され、このバイ
パス通路53には安全弁54が設けられており、この安
全弁54は、上記タービンインペラ11bの直上流側の
排圧が一定値以上高くなった場合に作動して上記バイパ
ス通路53を開くようになっている。
【0018】さらに、上記吸気装置Aは、各種センサと
して、上記スロットル弁23,24の開度を検出するス
ロットルセンサ56、P−onlyバルブ27の開度を
検出するP−onlyバルブポジションセンサ(固着検
出手段を構成)57、プライマリ吸気通路21内の圧力
を検出する圧力センサ58、及びクランク角センサ59
等を備えており、これらのセンサ56〜59の検出信号
はECU60に入力されるようになっている。このEC
U60は、上記各種検出信号に基づき、各種ソレノイド
34,46,51に制御信号を出力することにより、運
転状態に応じて、各アクチュエータ36,48,52の
作動に伴う各バルブ27,44,50の開閉を制御する
【0019】さらに、この実施例装置の特徴点として、
上記ECU60は、図2に示すように、運転領域判定手
段61、P−onlyバルブ固着判定回路62及び過給
圧制御回路63を備えている。上記運転領域判定回路6
1は、内部スイッチとして、図3に示されるようなP1
スイッチ(圧力スイッチ)、ROスイッチ(回転スイッ
チ)、R1スイッチ(回転スイッチ)及びTVOスイッ
チ(スロットルスイッチ)を備え、これらのスイッチの
オンオフにより、現在の運転状態が図4に示される領域
のどれに属するかを判定するものである。
【0020】上記P1スイッチは、圧力センサ58によ
り検出される吸気圧が予め設定された圧力値P1以上で
ある場合にオンに切換えられるものであり、TVOスイ
ッチは、スロットルセンサ56によりスロットル弁23
,24が開いていることが検出されている場合にオンに
切換えられるものである。また、R1スイッチは、クラ
ンク角センサ59により検出されるエンジン回転数が予
め設定された値R1以上の場合にオンに切換えられるも
のであり、R0スイッチは、上記エンジン回転数が上記
値R1よりも低いR0以上である場合にオンに切換えら
れるものである。尚、厳密には、各内部スイッチのオン
オフには図5に示されるようなヒステリシスが与えられ
ており、各スイッチが現在オフの状態にある場合には、
第1のしきい値V1以上となった場合にオンに切換えら
れ、逆に現在オンの状態にある場合には、上記第1のし
きい値V1よりも低いしきい値V2以下となった場合に
初めてオフに切換えられる。
【0021】図4に示される運転領域を説明すると、ま
ずP−only領域は、エンジン回転数がR0以下でか
つスロットル弁23,24が閉じている低回転低負荷領
域であり、P−onlyバルブ27を閉じてプライマリ
吸気通路21のみの吸気を行うべき領域である。また、
ウエストゲートバルブ強制開弁領域は、エンジン回転数
がR1以上でかつ吸気圧がP1以上の高回転高負荷領域
であり、この領域でp−onlyバルブ27が閉じてい
ると過給圧が過度に上昇して過給機11,12に悪影響
を与えるおそれのある領域である。
【0022】また、上記P−onlyバルブ固着判定回
路62は、P−onlyバルブポジションセンサ57か
らP−onlyバルブ27が開いた旨の検出信号を受け
た場合にオンに切換えられるPonPスイッチ(P−o
nlyバルブポジションスイッチ)を内部スイッチとし
て備え、上記P−onlyバルブ27が閉位置で固着し
ているか否かを判定する固着判定手段を構成している。 この固着判定は、具体的には、上記運転領域判定回路6
1により判定された領域がP−only領域であるにも
拘らずP−onlyバルブ27が開いていることが検出
された場合に固着と判定する。
【0023】さらに、上記過給圧制御回路63は、上記
運転領域判定回路61及びP−onlyバルブ固着判定
回路62の判定結果に基づき、適宜過給圧コントロール
ソレノイド46に制御信号を出力してウエストゲートバ
ルブ44の開閉制御を行う制御手段を構成している。こ
の開閉制御は、具体的には、上記P−onlyバルブ固
着判定回路62によりP−onlyバルブ27が固着と
判定され、かつ運転領域判定回路61により判定された
領域がウエストゲートバルブ強制開弁領域である場合に
ウエストゲートバルブ44を開かせるように構成されて
いる。
【0024】次に、上記ECU60により実際に行われ
る制御動作を、図6及び図7に示すフローチャートを参
照しながら説明する。図6は過給圧のフィードバック制
御のフローチャートであり、図7はP−onlyバルブ
27の固着に対するフェイル制御のフローチャートであ
る。
【0025】過給圧のフィードバック制御においては、
先ず、ECU60は、ウエストゲートバルブ44の開閉
作動を制御する他の制御系から該ウエストゲートバルブ
44のデューティ比の基準値Dbase及び目標過給圧
Tp を読込むとともに(ステップS1)、圧力センサ
58で検出された実際の過給圧Mapを読込む(ステッ
プS2)。そして、上記実際の過給圧Mapが目標過給
圧Tp よりも小さいか、あるいは大きいかを判断し(
ステップS3 )、その結果、実際の過給圧Mapが目
標過給圧Tp よりも小さい場合にはデューティ比の補
正値DFBにΔDFBを加算し(ステップS4)、実際
の過給圧Mapが目標過給圧Tp よりも大きい場合に
はデューティ比の補正値DFBにΔDFBを減算する(
ステップS5)。続いて、上記ΔDFBを加算又は加算
した補正値DFBと上記基準値Dbaseとを加えてデ
ューティ比の合計値Dtotal を求め(ステップS
6)、この値のディーティ比に対応してウエストゲート
バルブ44が開閉作動するよう過給圧コントロールソレ
ノイド46の作動制御を行う。
【0026】また、P−onlyバルブ27の固着に対
するフェイル制御において、先ず、ECU60は、スロ
ットルセンサ56、P−onlyバルブポジションセン
サ57、圧力センサ58、クランク角センサ59等の各
種センサの検出値を読込む(ステップS1)。そして、
これらの検出値に基づき、TVOスイッチ及びP0スイ
ッチの双方がオフに切換えられている場合(ステップS
2,S3でYES)、すなわち現在の運転状態が図4に
示されるP−only領域にある場合にのみP−onl
yバルブ27を閉じ、それ以外の場合、すなわち少なく
とも一方のスイッチがオンに切換えられている場合(ス
テップS2,S3の少なくとも一方でNO)にはP−o
nlyバルブ27を開く(ステップS5)ようにP−o
nlyバルブコントロールソレノイドバルブ34の作動
制御を行う。
【0027】ここで、P−onlyバルブ27を開く制
御を実行し、かつP−onlyバルブ27が実際に開い
ている場合、すなわちPonPスイッチがオンに切換え
られている場合には(ステップS6でYES)問題はな
く、上記ステップS1〜S5までの基本制御を続行する
が、P−onlyバルブ27を開く制御動作を実行して
いるにも拘らずPonPスイッチがオフのままである場
合には(ステップS6でNO)、P−onlyバルブ2
7が固着していると判定し(ステップS7)、これに基
づく非常時の制御を実行する。具体的に、現在の運転状
態が図4に示されるウエストゲートバルブ強制開弁領域
外にある場合、すなわちR1スイッチがオフでかつP1
スイッチがオフである場合(ステップS8,S9でNO
)には、通常時の制御動作と同じ動作を行うが、運転状
態が上記ウエストゲートバルブ強制開弁領域内にある場
合、すなわちR1スイッチ及びP1スイッチの少なくと
も一方がオンである場合(ステップS8,S9の少なく
とも一方でYES)には、過給圧コントロールソレノイ
ド46へ強制開弁信号を出力し(ステップS10)、ウ
エストゲートバルブ44を強制的に開かせることにより
、過給圧の低減を図る。
【0028】このように、本実施例の吸気装置Aによれ
ば、通常時はP−only領域でP−onlyバルブ2
7を閉じ、プライマリ吸気通路21のみでの吸気を実行
することにより吸気流速を高めることができるとともに
、P−onlyバルブ27が閉位置で固着した非常時に
は、ウエストゲートバルブ強制開弁領域で強制的にウエ
ストゲートバルブ44を開いて過給圧を下げることによ
り、過給圧のフィードバック制御の下に吸気圧が上昇し
て過給機に過大な負荷がかかるのを未然に防止すること
ができる。
【0029】特に、本実施例で示したように上記P−o
nlyバルブ27としてノーマルクローズタイプのもの
を使用した場合には、エンジン始動時にもP−only
バルブ27を閉位置に確実に保持して燃料の気化霧化性
能を向上させる利点が得られる一方、ノーマルオープン
タイプよりも閉位置で固着し易いという欠点を上記のフ
ェイル制御でカバーすることができるため、本発明はよ
り効果的となる。
【0030】図8〜図11は本発明の第2実施例に係わ
るものであり、この第2実施例の場合、吸気装置のハー
ド構成は、図1に示す第1実施例の場合と同じであるが
、制御的には、上記ウエストゲートバルブ44を強制的
に開く代わりに、排気切替バルブ50の開閉による排気
切替タイミングを調節することによって過給圧を下げる
ようにしている。
【0031】具体的に、ECU60は、上記第1実施例
に示した過給圧制御回路63の代わりに、図8に示す排
気切替MAP64及び制御手段としての排気切替制御回
路65によって過給圧を下げるように構成されている。
【0032】上記排気切替MAP64で設定されている
排気切替のための領域は図9に示される通りであり、概
ね、上記P−only領域を含む低回転領域がプライマ
リ過給機11のみによる過給領域とされ、それ以外の高
回転領域がプライマリ過給機11及びセカンダリ過給機
12の双方による過給領域とされている。この領域の設
定は、過給効率の可及的な向上を目的として行われてい
る。
【0033】上記排気切替制御回路65は、P−onl
yバルブ固着判定回路62により固着と判定されていな
い通常時には、現在の運転状態と排気切替MAP64と
に基づいて排気切替バルブ50の開閉による排気切替を
行うが、P−onlyバルブ固着判定回路62により固
着と判定された非常時には、上記排気切替MAP64の
内容と逆の制御動作、即ち、プライマリ過給機21とセ
カンダリ過給機22の双方による過給を行い、(プライ
マリ+セカンダリ)過給領域にある時にはプライマリ過
給機21のみによる過給を行うように排気切替バルブ5
0を開閉させる動作を実行する。
【0034】その具体的な制御動作を図10のタイムチ
ャート及び図11のフローチャートを併せて参照しなが
ら説明する。
【0035】図11において、ステップS1〜S7まで
の動作は図7と同じであるが、P−onlyバルブ27
が固着したと判定した場合(ステップS7)、運転状態
が排気切替MAP64で設定されるプライマリ過給領域
にある時には(ステップS11でYES)排気切替バル
ブ50を開いてプライマリ過給機21及びセカンダリ過
給機21の双方による過給を行わせ(ステップS12)
、運転状態が(プライマリ+セカンダリ)過給領域にあ
る場合には(ステップS11でNO)、排気切替バルブ
50を閉じてプライマリ過給機21のみによる過給を行
わせる(ステップS13)。このように、本来過給効率
の向上を目的とする排気切替MAP64の内容と逆の動
作が実行されることにより、実質的な過給圧の低減が実
現される。
【0036】尚、上記(プライマリ+セカンダリ)過給
領域において排気切替バルブ50を閉じることにより、
プライマリ過給機11側の排圧が一定値以上高くなった
場合には、安全弁54が作動して排ガスがバイパス通路
53からウエストゲート通路43に逃がされることによ
り、排圧の過剰上昇によるプライマリ過給機11の破損
等が防がれる。
【0037】本発明は上記第1及び第2実施例に限定さ
れるものではなく、その他種々の変形例を包含するもの
である。例えば、上記各実施例では、2つの過給機21
,22を備えた吸気装置を示したが、本発明では過給機
の個数を問わず、例えば単一の過給機のみを備えた吸気
装置においても、上記ウエストゲートバルブの開弁等で
過給圧を下げることにより、上記と同様の効果を得るこ
とができる。
【0038】また、本発明において、一方の吸気通路の
みで吸気を行う領域(上記実施例ではP−only領域
)の設定要領は問わず、例えば負荷の高低のみによって
領域を設定するようにしてもよい。これは、過給圧を強
制的に下げる領域(第1実施例ではウエストゲートバル
ブ強制開弁領域)についても同様である。
【0039】
【発明の効果】以上の如く、本発明におけるエンジンの
吸気装置によれば、2系統の吸気通路における一方の吸
気通路を開閉する開閉弁が閉位置で固着しているか否か
を検出し、固着している場合に過給圧を下げるようする
ので、上記開閉弁の閉弁固着に起因する吸気圧の上昇に
よる過給機の破損を防止することができ、有効なフェイ
ル対策を講じることができる。
【0040】特に、請求項2記載の発明の如く、上記開
閉弁としてノーマルクローズタイプのものを使用した場
合には、エンジン始動時にも開閉弁を閉位置に保持して
燃料の気化霧化性能を向上させる利点を有しながら、ノ
ーマルオープンタイプよりも閉位置で固着し易いという
欠点を解消することができるので、その効果は顕著なも
のとなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例におけるエンジンの吸気装
置の全体構成図である。
【図2】同吸気装置におけるECUの回路構成図である
【図3】同ECUに設けられた内部スイッチのオンオフ
と出力制御信号との関係を示すタイムチャート図である
【図4】同ECUにおいて設定される運転領域を説明す
るためのグラフである。
【図5】上記内部スイッチのオンオフ切換を説明するた
めの説明図である。
【図6】上記ECUによる過給圧のフィードバック制御
のフローチャート図である。
【図7】同ECUによるP−onlyバルブの固着に対
するフェイル制御のフローチャート図である。
【図8】本発明の第2実施例を示す図2相当図である。
【図9】同図4相当図である。
【図10】ECUに備えられた内部スイッチのオンオフ
と排気切替MAPと出力制御信号との関係を示すタイム
チャート図である。
【図11】図7相当図である。
【符号の説明】
11    プライマリ過給機 12    セカンダリ過給機 21    プライマリ吸気通路 22    セカンダリ吸気通路 27    P−onlyバルブ(開閉弁)60   
 ECU 62    P−onlyバルブ固着判定回路(固着検
出手段)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  過給機下流側に2系統の吸気通路を有
    し、一方の吸気通路にこの通路を運転状態に応じて開閉
    する開閉弁が設けられたエンジンの吸気装置において、
    上記開閉弁が閉位置で固着したことを検出する固着検出
    手段と、該固着検出手段により開閉弁の固着が検出され
    た場合に上記過給機の作動による過給圧を低減させる制
    御手段とを備えたことを特徴とするエンジンの吸気装置
  2. 【請求項2】  上記開閉弁は、通常状態で閉位置に保
    たれ、吸気負圧により開方向に駆動されるものである請
    求項1記載のエンジンの吸気装置。
JP3066406A 1990-09-21 1991-03-29 エンジンの吸気装置 Pending JPH04214928A (ja)

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JP2-253697 1990-09-21
JP25369790 1990-09-21

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