DE102005020362A1 - Steuerung eines Volumenstromregelventils und eines Druckventils mit veränderbarer PWM Frequenz - Google Patents

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Abstract

Bei einem Verfahren zur Steuerung eines Volumenstromregelventils (20) und eines Druckventils (21) eines Kraftstoffsystems für eine Brennkraftmaschine, wobei das Volumenstromregelventil (20) und das Druckventil (21) über einen gemeinsamen Aktor (17) gesteuert werden, der in einem Betätigungsbereich zur Volumenstromregelung das Volumenstromregelventil (20) betätigen kann und in einem Betätigungsbereich zur Druckbegrenzung das Druckventil (21) betätigen kann, wobei der Aktor (17) mit einem pulsweitenmodulierten Eingangssignal gesteuert wird, wird der Verschleiß bei geöffnetem Druckventil verringert, indem die Frequenz des pulsweitenmodulierten Eingangssignals im Bereich der Volumenstromregelung und im Bereich der Druckbegrenzung unterschiedlich ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Volumenstromregelventils und eines Druckventils eines Kraftstoffsystems für eine Brennkraftmaschine.
  • Aus der EP 0 299 337 A2 , EP 0 837 986 B1 , EP 0 974 008 B1 , EP 0 299 337 A2 und DE 196 12 413 A1 sind Vorrichtungen zur Regelung eines Kraftstoffdruckes bekannt.
  • Aus der JP 07 237 436 sind ein Volumenstromregelventil und ein Druckregelventil bekannt, welche vom gleichen Aktor betätigt werden. Die Erfindung hat zum Vorteil, dass ein einziges Stellglied zur Regelung von Volumenstrom und Druck verwendet wird, wobei das Stellglied das Volumenstromregelventil steuert und dasselbe Stellglied die Haltekraft des Druckventils einstellt.
  • Die EP 0 974 008 offenbart ein Volumenstromregelventil und ein Druckventil sowie ein Verfahren zum Regeln eines Kraftstoffdruckes.
  • Es ist bekannt, Volumenstromregel- sowie Druckregelventile zur Minimierung der Ventilhysterese mit einer PWM-Ansteuerung (PulsWeitenModuliert) zu betreiben. Die PWM-Frequenz wird meist so gewählt, dass die Ventilhysterese minimal wird. Der Hystereseeffekt ist beispielsweise be dingt durch mechanische Reibung (z.B. in der Ankerlagerung), durch die magnetischen Hystereseigenschaften der Magnetwerkstoffe oder durch hydraulische Klebeeffekte. Häufig wird mit Hilfe der PWM-Ansteuerung der Magnetanker in eine Mikrobewegung versetzt, wodurch Reibungseffekte deutlich reduziert werden.
  • Probleme des Standes der Technik
  • Bei geöffnetem Druckventil, mithin in der Druck-Abbau-Stellung, kann die Mikrobewegung der Ventile zu höherem Verschleiß der Ventile und des Aktors führen, sodass auch die Funktionssicherheit beeinträchtigt wird.
    •
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die zuvor genannten Nachteile zu vermeiden.
  • Vorteile der Erfindung
  • Dieses Problem wird gelöst durch ein Verfahren zur Steuerung eines Volumenstromregelventils und eines Druckventils eines Kraftstoffsystems für eine Brennkraftmaschine, wobei das Volumenstromregelventil und das Druckventil über einen gemeinsamen Aktor gesteuert werden, der in einem Betätigungsbereich zur Volumenstromregelung das Volumenstromregelventil betätigen kann und in einem Betätigungsbereich zur Druckbegrenzung das Druckventil betätigen kann, wobei der Aktor mit einem pulsweitenmodulierten Eingangssignal gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz des pulsweitenmodulierten Eingangssignals im Bereich der Volumenstromregelung und im Bereich der Druckbegrenzung unterschiedlich ist.
  • Durch die für die jeweilige Funktion angepasste PWM-Frequenz wird einerseits die Regelgüte erhöht, anderer seits ein möglicher Verschleiß minimiert. Das Verfahren kann bei allen bekannten Kombiventilen, die sowohl eine Volumenstrom- als auch eine Druckfunktion umfassen und mit einem Aktor, vorzugsweise mit einem Elektromagneten, betätigt werden, angewandt werden. Der Betätigungsbereiche ist jeweils der Bereich des Betätigungsweges eines (linearen) Aktors, in dem das jeweilige Ventil funktionsgemäß angesteuert wird. Das Kraftstoffsystem ist vorzugsweise ein so genanntes „common rail" Einspritzsystem für Diesel- oder Ottomotoren.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Frequenz des pulsweitenmodulierten Eingangssignals im Bereich der Volumenstromregelung geringer als im Bereich der Druckbegrenzung. Dabei beträgt die Frequenz des pulsweitenmodulierten Eingangssignals im Bereich der Volumenstromregelung vorzugsweise etwa 120–250 Hz. Die Frequenz des pulsweitenmodulierten Eingangssignals im Bereich der Druckbegrenzung beträgt vorzugsweise etwa 250–500 Hz.
  • In einer Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, dass ein Strommittelwert des Aktors bei der Druckregelung höher ist als bei der Volumenstromregelung. Der höhere Strommittelwert wird bevorzugt durch eine Änderung des Tastverhältnisses bewirkt. Das Tastverhältnis wird dabei zur Erhöhung des Strommittelwertes zu längeren Einschaltzeiten hin verändert.
  • Das Eingangs genannte Problem wird auch gelöst durch ein Steuergerät für einen gemeinsamen Aktor eines Volumenstromregelventils und eines Druckventils eines Kraftstoffsystems für eine Brennkraftmaschine, wobei der Aktor in einem Betätigungsbereich zur Volumenstromregelung das Volumenstromregelventil betätigen kann und in einem Betätigungsbereich zur Druckbegrenzung das Druckventil betätigen kann, wobei der Aktor mit einem pulsweitenmodulierten Eingangssignal gesteuert wird, wobei das Steuergerät die Frequenz des pulsweitenmodulierten Eingangssignals im Bereich der Volumenstromregelung und im Bereich der Druckbegrenzung unterschiedlich einstellen kann.
  • Das Eingangs genannte Problem wird ebenfalls gelöst durch eine Brennkraftmaschine mit einem erfindungsgemäßen Steuergerät, das nach einem erfindungsgemäßen Verfahren arbeiten kann, wobei das Volumenstromregelventil und das Druckventil in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind.
  • In einer Weiterbildung der Brennkraftmaschine ist vorgesehen, dass das Volumenstromregelventil, das Druckventil und der Aktor in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind.
    •
  • Zeichnungen
  • Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
  • 1 ein Einspritzsystem für eine Brennkraftmaschine;
  • 2 schematische Darstellung eines Volumenstromregelventils und eines Druckventils, wobei zur Druckentlastung das Druckventil durch einen Zusatzhub des Volumenstromregelventils betätigt wird;
  • 3 schematische Darstellung eines Volumenstromregelventils und eines Druckventils, wobei der Öffnungsdruck des Druckventils über eine mechanische Koppelung mit dem Volumenstromregelventil abgesenkt werden kann;
  • 4 schematische Darstellung eines Volumenstromregelventils und eines Druckventils, wobei der Öffnungsdruck des Druckventils vom Hub des Volumenstromregelventils abhängt;
  • 5 schematisch das Beispiel einer Ansteuerung für ein Regelventil.
  • In 1 ist ein Kraftstoffsystem für eine Brennkraftmaschine dargestellt. Der Kraftstoffvorratsbehälter 1 ist über eine Förderleitung 2 mit einer Vorförderpumpe 3 verbunden. Die Vorförderpumpe 3 pumpt den Kraftstoff über eine Förderleitung 4 zu einem Regelventil 5. Hier wird der Kraftstoff zugemessen und über eine weitere Leitung 6 zu einer Hochdruckpumpe 7 weitergeleitet. Der Kraftstoff wird zu hohen Drücken verdichtet und gelangt über eine Förderleitung 8 in einen Hochdruckspeicher 9 (Common-Rail). Der Hochdruckspeicher ist mit Einspritzventilen 10 verbunden, die den Kraftstoff in Zylinder einer Brennkraftmaschine 11 einspritzen.
  • Zur Druckentlastung ist die Hochdruckseite hydraulisch über eine Leitung 12 mit dem Regelventil 5 verbunden. Am Hochdruckspeicher 9 ist weiterhin ein Drucksensor 13 angeordnet, der über eine Datenleitung 14 mit einem Steuergerät 15 verbunden ist. Das Steuergerät 15 ist ferner über eine weitere Datenleitung 16 mit einem Aktor 17 des Regelventils 5 und über eine dritte Datenleitung 18 mit der Brennkraftmaschine 11 verbunden. Weiterhin weist das Steuergerät 15 Eingangsleitungen 19 auf, mit denen verschiedene Eingangswerte, wie zum Beispiel die Fahrpedalstellung des Kraftfahrzeuges, aufgenommen werden.
  • Die Hochdruckregelung erfolgt über das Regelventil 5. Der Ist-Druck im Hochdruckspeicher wird vom Drucksensor 13 aufgenommen und an das Steuergerät 15 weitergeleitet. Im Steuergerät wird die jeweils erforderliche Stellung des Regelventils 5 neu berechnet und der Aktor 17 entsprechend angesteuert.
  • 2a und 2b zeigen ein Regelventil 5 mit einem Volumenstromregelventil 20 und einem Druckventil 21, wobei zur Druckentlastung das Druckventil 21 durch einen Zusatzhub des Volumenstromregelventils 20 betätigt wird. Der Druckabbau erfolgt anschließend über eine Drossel 23 eines Plattenventils 22.
  • 2a zeigt das Regelventil 5 in Volumenstromregelstellung. Die Hochdruckregelung erfolgt ausschließlich über die Stellung des Volumenstromregelventils 20. Das Druckventil 21 ist geschlossen. Die Ansteuerung erfolgt mit einer PWM-Frequenz, bei der die Hysterese des Volumenstromregelventils 20 minimal wird. Bei heutigen Volumenstromregelventilen liegt die PWM-Frequenz bei ca. 120–250 Hz. Mit dieser relativ niedrigen PWM-Frequenz wird der Magnetanker des Aktors und damit auch der Schieber des Volumenstromregelventils in eine Mikrobewegung versetzt, wodurch insbesondere die mechanische Reibung der Lagerung des Schiebers erheblich reduziert wird. Bei der in 2b gezeigten Druckabbaustellung wird das Druckventil 21 durch einen Zusatzhub des Volumenstromregelventils 20 aufgestoßen. Das Plattenventil 22 schließt daraufhin, wobei durch einen definierten Drosselquerschnitt 23 Kraftstoff von der Hochdruckseite auf die Niederdruckseite abgesteuert wird. In der Druckabbaustellung hat das Druckventil 21 direkten Kontakt mit dem Volumenstromregelventil 20. In dieser Position könnte sich die Mikrobewegung des Volumenstromregelventils hinsichtlich Funktion und Verschleiß des Druckventils negativ auswirken. Deshalb wird die PWM-Frequenz für den Druckabbau größer gewählt (z.B. etwa 250 bis 500 Hz). Durch die vergrößerte PWM-Frequenz wird aufgrund der Massenträgheit die Mikrobewegung verkleinert oder ganz unterbunden. Da die Druckabbaufunktion für diese Art von Regelventilen geschaltet wird, ist eine Reduzierung der Reibungshysterese sowieso eher von untergeordneter Bedeutung.
  • 3 zeigt ein Regelventil 5 mit einem Volumenstromregelventil 20 und einem Druckbegrenzungsventil 21. Das Druckbegrenzungsventil 21 ist über eine Feder 24 vorgespannt, wodurch sich ein maximaler Öffnungsdruck des Druckbegrenzungsventils 21 ergibt. Der Öffnungsdruck kann durch eine mechanische Kopplung 25 mit dem Volumenstromregelventil bei gleichzeitiger Erhöhung der Aktorkraft, die entgegen der Feder 24 arbeitet, reduziert werden.
  • 3a zeigt das Regelventil 5 in Volumenstromregelstellung. Die Hochdruckregelung erfolgt ausschließlich über die Stellung des Volumenstromregelventils 20. Das Druckventil 21 ist über die Feder 24 so stark vorgespannt, dass es im Normalfall geschlossen bleibt. Die Ansteuerung während der Volumenstromregelung erfolgt wie im obigen Beispiel mit einer PWM-Frequenz, bei der der Magnetanker des Aktors und damit auch der Schieber des Volumenstromregelventils in eine Mikrobewegung versetzt wird.
  • Bei der in 3b gezeigten Druckregel- oder Druckabbaustellung hat das Druckbegrenzungsventil 21 direkten Kontakt mit dem Volumenstromregelventil 20. Die Mikrobewegung überträgt sich nun auch auf den Ventilkörper des Druckventils 21. Eine zu große Mikrobewegung des Volumenstromregelventils könnte sich hinsichtlich Funktion und Verschleiß negativ auf das Druckventil 21 auswirken. Deshalb wird die PWM-Frequenz für die Druckregel- oder Druckabbaufunktion größer gewählt. Mit vergrößerter PWM-Frequenz wird die Mikrobewegung verkleinert oder ganz unterbunden, wodurch ein Schwingen oder zu starkes Abheben des Ventilkörpers vom Dichtsitz vermieden wird. Ein Schwingen oder zu starkes Abheben hätte starke Druckschwankungen auf der Hochdruckseite zur Folge. Die Regelbarkeit und die Regelgüte wäre schlechter. Da für diese Art von Regelventilen der Öffnungsdruck des Druckventils in der Druckregelstellung eingestellt oder geregelt wird, ist eine Reduzierung der Hysterese ebenfalls von Bedeutung. Da der Hub, die Kräfte und die Funktionsweise des Druckventils im Vergleich zum Volumenstromregelventil wesentliche Unterschiede aufweist, muss die PWM-Frequenz angepasst werden.
  • 4 zeigt ein Regelventil 5 mit einem Volumenstromregelventil 20 und einem Druckregelventil 21. Der Öffnungsdruck des Druckregelventils ergibt sich über die Federkraft der Feder 26, welche mit dem Volumenstromregelventil verbunden ist. Während der Druckregelung sollte der Öffnungsquerschnitt des Volumenstromregelventils überdeckt sein, damit nicht unnötig viel Kraftstoff abgesteuert werden muss. Andererseits sollte der Öffnungsdruck des Druckregelventils im Hubbereich der Volumenstromregelung größer als der maximal zulässige Hochdruck sein, damit es im Normalfall geschlossen bleibt.
  • 4a zeigt das Regelventil 5 in Volumenstromregelstellung. Die Hochdruckregelung erfolgt ausschließlich über die Stellung des Volumenstromregelventils 20. Das Druckventil 21 ist über die Feder 26 so vorgespannt, dass es im Normalfall geschlossen ist. Die Ansteuerung während der Volumenstromregelung erfolgt wie in den obigen Beispielen mit einer PWM-Frequenz, bei der der Magnetanker des Aktors und damit auch der Schieber des Volumenstromregelventils in eine Mikrobewegung versetzt wird.
  • Bei der in 4b gezeigten Druckregel- oder Druckabbaustellung ist der Öffnungsquerschnitt des Volumenstromregelventils überdeckt. Die Federkraft ist soweit reduziert, dass der Öffnungsdruck des Druckventils kleiner oder gleich dem maximal im Betrieb auftretenden Hochdruck ist, wodurch eine Druckregelung bzw. ein Druckabbau möglich wird. Der wesentliche Unterschied zu obigen Varianten von Regelventilen ist, dass das Druckventil keinen direkten mechanischen Kontakt mit dem Aktor bzw. mit dem Volumenstromregelventil besitzt. Das Druckventil ist stets über die Feder 26 mit dem Volumenstromregelventil bzw. Aktor verbunden. Für den Fall der Druckregelung sollte auch hier die PWM-Frequenz angepasst werden, wobei nicht zwangsweise eine Erhöhung der PWM-Frequenz durchgeführt werden muss.
  • Die optimale PWM-Frequenz für den Fall der Druckregelung hängt nun auch von der Feder ab. Anker, Volumenstromregelventil, Feder und Druckventil bilden ein schwingfähiges Feder-Masse-System, wobei die Anregungsfrequenz hauptsächlich aus der PWM-Ansteuerung resultiert. Je nachdem, welche bewegten Massen und welche Federsteifigkeit vorliegen, ergeben sich Resonanzfrequenzen, die zu einer Minimierung der Hysterese des Druckregelventils führen. So ist es möglich, dass beim Übergang von der Volumenstrom- auf die Druckregelung die PWM-Frequenz entweder erhöht oder erniedrigt werden muss.
  • 5 zeigt beispielhaft die PWM-Ansteuerung für ein Regelventil nach 2 oder 3 für den Fall, dass die PWM-Frequenz für die Druckregelung erhöht wird. Beim Übergang von der Volumenstromregelung VR auf die Druckregelung DR wird gleichzeitig die mittlere Stromstärke I über das Tastverhältnis der Spannung U erhöht. Die höhere Strom stärke ist notwendig um das Druckventil 21 des Regelventils nach 2 aufzustoßen, bzw. um den Öffnungsdruck des Druckventils des Regelventils nach 3 zu reduzieren. Der umgekehrte Fall tritt ein, wenn wieder auf Volumenstromregelung gewechselt wird.

Claims (10)

  1. Verfahren zur Steuerung eines Volumenstromregelventils (20) und eines Druckventils (21) eines Kraftstoffsystems für eine Brennkraftmaschine, wobei das Volumenstromregelventil (20) und das Druckventil (21) über einen gemeinsamen Aktor (17) gesteuert werden, der in einem Betätigungsbereich zur Volumenstromregelung das Volumenstromregelventil (20) betätigen kann und in einem Betätigungsbereich zur Druckbegrenzung das Druckventil (21) betätigen kann, wobei der Aktor (17) mit einem pulsweitenmodulierten Eingangssignal gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz des pulsweitenmodulierten Eingangssignals im Bereich der Volumenstromregelung und im Bereich der Druckbegrenzung unterschiedlich ist.
  2. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz des pulsweitenmodulierten Eingangssignals im Bereich der Volumenstromregelung geringer ist als im Bereich der Druckbegrenzung.
  3. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz des pulsweitenmodulierten Eingangssignals im Bereich der Volumenstromregelung etwa 120–250 Hz beträgt.
  4. Verfahren nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz des pulsweitenmodulierten Eingangssignals im Bereich der Druckbegrenzung etwa 250–500 Hz beträgt.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Strommittelwert des Aktors bei der Druckregelung höher ist als bei der Volumenstromregelung.
  6. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der höhere Strommittelwert durch eine Änderung des Tastverhältnisses bewirkt wird.
  7. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Tastverhältnisses zur längeren Einschaltzeiten hin verändert wird.
  8. Steuergerät (15) für einen gemeinsamen Aktor (17) eines Volumenstromregelventils (20) und eines Druckventils (21) eines Kraftstoffsystems für eine Brennkraftmaschine, wobei der Aktor (17) in einem Betätigungsbereich zur Volumenstromregelung das Volumenstromregelventil (20) betätigen kann und in einem Betätigungsbereich zur Druckbegrenzung das Druckventil (21) betätigen kann, wobei der Aktor (17) mit einem pulsweitenmodulierten Eingangssignal gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (15) die Frequenz des pulsweitenmodulierten Eingangssignals im Bereich der Volumenstromregelung und im Bereich der Druckbegrenzung unterschiedlich einstellen kann.
  9. Brennkraftmaschine mit einem Steuergerät (15) nach dem vorherigen Anspruch, das nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 arbeiten kann, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumenstromregelventil (20) und das Druckventil (21) in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind.
  10. Brennkraftmaschine nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass dass Volumenstromregelventil (20), das Druckventil (21) und der Aktor (17) in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind.
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009095104A1 (de) * 2008-01-29 2009-08-06 Robert Bosch Gmbh Verfahren und vorrichtung zum einstellen eines betriebsdruckes in einem kraftstoffreservoir
WO2009130153A1 (de) * 2008-04-23 2009-10-29 Continental Automotive Gmbh Vorrichtung und verfahren zur kraftstoffzuteilung sowie damit ausgestattete brennkraftmaschine
DE102008058720A1 (de) * 2008-11-24 2010-05-27 Mtu Friedrichshafen Gmbh Steuerungs- und Regelungsverfahren für eine Brennkraftmaschine mit einem Common-Railsystem
DE102009002010A1 (de) 2009-03-31 2010-10-07 Robert Bosch Gmbh Kraftstofffördersystem, Steuereinrichtung für ein Kraftstofffördersystem und Verfahren zur Ansteuerung einer Reglereinrichtung eines Kraftstofffördersystems
DE102009027806A1 (de) 2009-07-17 2011-01-20 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffsystems einer Brennkraftmaschine mit einer Zumesseinheit und einer Kraftstoffpumpe
FR2990473A1 (fr) * 2012-05-09 2013-11-15 Bosch Gmbh Robert Procede de gestion d'un systeme d'alimentation en carburant d'un moteur thermique
DE102013220607A1 (de) * 2013-10-11 2015-04-16 Continental Automotive Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Reduzierung von Varianten bei Kraftstoffpumpen-Elektroniken
WO2016034315A1 (de) * 2014-09-01 2016-03-10 Robert Bosch Gmbh Prüfablauf für hochdruckpumpen

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009095104A1 (de) * 2008-01-29 2009-08-06 Robert Bosch Gmbh Verfahren und vorrichtung zum einstellen eines betriebsdruckes in einem kraftstoffreservoir
WO2009130153A1 (de) * 2008-04-23 2009-10-29 Continental Automotive Gmbh Vorrichtung und verfahren zur kraftstoffzuteilung sowie damit ausgestattete brennkraftmaschine
US8844501B2 (en) 2008-11-24 2014-09-30 Mtu Friedrichshafen Gmbh Control and regulation method for an internal combustion engine having a common rail system
DE102008058720A1 (de) * 2008-11-24 2010-05-27 Mtu Friedrichshafen Gmbh Steuerungs- und Regelungsverfahren für eine Brennkraftmaschine mit einem Common-Railsystem
CN102245884A (zh) * 2008-11-24 2011-11-16 Mtu腓特烈港有限责任公司 用于带有共轨系统的内燃机的控制和调节方法
CN102245884B (zh) * 2008-11-24 2014-08-13 Mtu腓特烈港有限责任公司 用于带有共轨系统的内燃机的控制和调节方法
DE102009002010A1 (de) 2009-03-31 2010-10-07 Robert Bosch Gmbh Kraftstofffördersystem, Steuereinrichtung für ein Kraftstofffördersystem und Verfahren zur Ansteuerung einer Reglereinrichtung eines Kraftstofffördersystems
DE102009027806A1 (de) 2009-07-17 2011-01-20 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffsystems einer Brennkraftmaschine mit einer Zumesseinheit und einer Kraftstoffpumpe
FR2990473A1 (fr) * 2012-05-09 2013-11-15 Bosch Gmbh Robert Procede de gestion d'un systeme d'alimentation en carburant d'un moteur thermique
DE102013220607A1 (de) * 2013-10-11 2015-04-16 Continental Automotive Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Reduzierung von Varianten bei Kraftstoffpumpen-Elektroniken
DE102013220607B4 (de) * 2013-10-11 2017-01-05 Continental Automotive Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Reduzierung von Varianten bei Kraftstoffpumpen-Elektroniken
WO2016034315A1 (de) * 2014-09-01 2016-03-10 Robert Bosch Gmbh Prüfablauf für hochdruckpumpen
US10012198B2 (en) 2014-09-01 2018-07-03 Robert Bosch Gmbh Test procedure for high-pressure pumps

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