DE102007042229A1 - Verfahren zur Bestimmung der Zusammensetzung eines Kraftstoffgemischs - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Zusammensetzung eines Kraftstoffgemischs aus einem ersten und zumindest einem zweiten Kraftstoff zum Betrieb einer Brennkraftmaschine mit zumindest einem Brennraum, wobei Kraftstoffgemische verschiedener Zusammensetzung bei unterschiedlichen optimalen Zündwinkeln ZWmax mit optimalem Wirkungsgrad etamax verbrennen. Dabei ist es vorgesehen, dass der Zündwinkel ZW der Brennkraftmaschine verändert wird, dass der Wirkungsgrad eta der Brennkraftmaschine oder eine davon abhängige Kenngröße in Abhängigkeit von dem Zündwinkel ZW bestimmt wird und dass aus der Änderung des Wirkungsgrades Deltaeta oder der davon abhängigen Kenngröße bei Veränderung des Zündwinkels ZW und/oder aus dem Zündwinkel ZW in Abhängigkeit von dem Wirkungsgrad eta oder der von dem Wirkungsgrad eta abhängigen Kenngröße die Zusammensetzung des Kraftstoffgemischs bestimmt wird. Das Verfahren ermöglicht es, das Kraftstoff-Mischungsverhältnis in dem Tank von Brennkraftmaschinen, welche mit verschiedenen Kraftstoffen betrieben werden können, zu bestimmen.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Zusammensetzung eines Kraftstoffgemischs aus einem ersten und zumindest einem zweiten Kraftstoff zum Betrieb einer Brennkraftmaschine mit zumindest einem Brennraum, wobei Kraftstoffgemische verschiedener Zusammensetzung bei unterschiedlichen optimalen Zündwinkeln mit optimalem Wirkungsgrad verbrennen.
  • Brennkraftmaschinen auf der Basis von Otto-Motoren werden allgemein mit Kraftstoff aus Kohlenwasserstoffen aus fossilen Brennstoffen auf Basis von raffiniertem Erdöl betrieben. Zu diesem Kraftstoff wird vermehrt aus nachwachsenden Rohstoffen (Pflanzen) erzeugtes Äthanol oder ein anderer Alkohol in unterschiedlichen Mischungsverhältnissen beigemengt. In den USA und Europa wird oft eine Mischung aus 70–85% Äthanol und 15–30% Benzin unter dem Markennamen E85 eingesetzt. Die Brennkraftmaschinen sind so ausgelegt, dass sie sowohl mit reinem Benzin als auch mit Mischungen bis hin zu E85 betrieben werden können; dies wird mit „Flex-Fuel-Betrieb" bezeichnet. Für einen sparsamen Betrieb mit einem geringen Schadstoffausstoß bei gleichzeitig hoher Motorleistung und gutem Startverhalten müssen die Betriebsparameter im Flex-Fuel-Betrieb an die jeweilig vorliegende Kraftstoff-Mischung angepasst werden. Beispielhaft liegt ein stöchiometrisches Kraftstoff-Luft-Verhältnis bei 14,7 Gewichtsanteilen Luft pro Anteil Benzin vor, bei Verwendung von reinem Äthanol muss jedoch ein Luftanteil von 9 Gewichtsanteilen eingestellt werden. Des weiteren ist für eine optimale Verbrennung der Zündwinkel der Brennkraftmaschine an das Mischungsverhältnis anzupassen. Aufgrund der unterschiedlichen Verdampfungseigenschaften von Äthanol und Benzin müssen beim Start der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von dem Mischungsverhältnis unterschiedliche Anreicherungsfaktoren vorgegeben werden. Die Kenntnis des vorliegenden Kraftstoff-Mischungsverhältnisses ist daher von grundlegender Bedeutung für den Betrieb der Brennkraftmaschine.
  • Aus der DE 30 36 107 C3 ist eine Regeleinrichtung bekannt für ein Kraftstoffzumesssystem bei einer Brennkraftmaschine bestehend aus einer Kraftstoffversorgungseinrichtung (Kraftstoffeinspritzventil), einer Lambdasonde, Mitteln (Zeitglied) zum Bilden eines Grundzumesssignals, das betriebskenngrößenabhängig korrigiert letztlich das Ansteuersignal (ti) der Kraftstoffversorgungsvorrichtung bestimmt, einem Lambda-Regler, der ausgehend von einem von der Lambda-Sonde gemessenen Signal (λ) einen Korrekturfaktor ermittelt, der multiplikativ das Grundzumesssignal (tp) mit dem Korrekturfaktor beeinflusst. Dabei ist vorgesehen, dass die Lambda-Korrektur außer vom Korrekturfaktor (KR λ) abhängig ist von einer additiven (KA λ) und/oder einer multiplikativen (KL λ) Korrekturgröße, die korrekturfaktor- und betriebskenngrößenabhängig bestimmt wird.
  • Die Regeleinrichtung ermöglicht es, systematische Abweichungen der durch das Grundzumesssignal vorgegebenen Kraftstoffzumessungen, also der so genannten Vorsteuerung, von dem durch die Lambda-Regelung ermittelten Wert durch einen Adaptionseingriff mit einer entsprechenden Langzeitkorrektur auszugleichen. Systematische Abweichungen können beispielsweise durch Alterungseinflüsse oder durch Fertigungseinflüsse, insbesondere bei der Füllungserfassung und im Kraftstoffversorgungssystem, bedingt sein. Im Mittel entspricht die durch die korrigierte Vorsteuerung definierte Menge an Kraftstoff der tatsächlich benötigten Menge. Kurzfristige Abweichungen können mit dem Lambda-Regler ausgeglichen werden, dem jetzt wieder der gesamte Regelbereich zur Verfügung steht. Das zugrunde liegende Verfahren ist auch unter der Bezeichnung Gemischadaption bekannt.
  • Aus der DE 41 17 440 C2 ist ein Verfahren zum adaptiven Einstellen eines Kraftstoff/Luftgemisches zum Berücksichtigen von Kraftstoffeigenschaften im Betrieb einer Brennkraftmaschine bekannt, die einen Lambdaregler aufweist, der einen Regelfaktor RF ausgibt, und die einen Adaptionsintegrator aufweist, der einen Adaptionsfaktor AF mit variabler Adaptionsgeschwindigkeit ausgibt, der neben dem Regelfaktor FR die Einstellung des Kraftstoff/Luftgemischs beeinflusst. Dabei ist vorgesehen, dass überprüft wird, ob die Lambda-Regelungsabweichungsamplitude einen ersten Schwellenwert übersteigt, und, wenn dies der Fall ist, die Adaptionsgeschwindigkeit so lange auf einen erhöhten Wert gesetzt wird, bis eine vorgegebene Bedingungen erfüllt ist, wonach auf eine niedrige Adaptionsgeschwindigkeit zurückgeschaltet wird. Das zugrunde liegende Verfahren ist als Kraftstoffadaption bekannt.
  • Die Kraftstoffadaption ermöglicht es, Brennkraftmaschinen, welche mit unterschiedlichen Kraftstoffen betrieben werden können, störungsfrei zu betreiben. So muss beispielsweise die Einspritzzeit bei einen Wechsel von einem Kraftstoff Benzin auf ein Kraftstoffgemisch aus 85% Äthanol und 15% Benzin um mehr als 40% verlängert werden, um die gleichen Lambdawerte im Abgas zu erhalten. Dies ist begründet in dem unterschiedlichen Luftbedarf für eine stöchiometrische Verbrennung. Nach dem in der Schrift DE 41 17 440 C2 beschriebenen Verfahren wird dazu ein entsprechender Adaptionseingriff vorgenommen. Da bei einem Kraftstoffwechsel eine im Vergleich zum Ausgleich von Alterungseinflüssen oder Fertigungseinflüssen sehr starke Korrektur der Einspritzzeiten und somit des Adaptionseingriffes vorgenommen werden muss, wird bei dem vorgeschlagenen Verfahren die Adaptionsgeschwindigkeit bei einem erkannten Kraftstoffwechsel deutlich erhöht.
  • Aus dem Adaptionseingriff und der daraus resultierenden Einspritzzeit beziehungsweise der der Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoffmenge kann auf das Mischungsverhältnis des zugeführten Kraftstoffs geschlossen werden, worauf hin die weiteren Betriebsparameter der Brennkraftmaschine auf das vorliegende Kraftstoff-Gemisch eingestellt werden können.
  • Nachteilig bei dem beschriebenen Verfahren ist, dass bei einem notwendigen Adaptionseingriff in die Lambda-Regelung nicht immer mit Sicherheit festzustellen ist, ob der Eingriff auf Grund von Alterungsdriften und Toleranzen oder wegen einer Änderung des Kraftstoff-Mischungsverhältnisses notwendig ist, ob der Adaptionseingriff also über die Gemisch- oder die Kraftstoffadaption auszuführen ist. Anhand von Unterscheidungskriterien, wie beispielsweise der Geschwindigkeit der Veränderung oder einer Betankungserkennung oder einer Klopfneigung, kann mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit eine entsprechende Zuordnung getroffen werden, es verbleibt jedoch eine Restunsicherheit. Hat sich das System einmal verlernt, wurde also eine Änderung des Kraftstoff-Mischungsverhältnisses fälschlicher Weise als Toleranz oder als Alterungsdrift interpretiert und entsprechend von der Gemischadaption ausgeglichen, so ist dieser Fehler nachträglich nur schwer zu erkennen und rückgängig zu machen. Bezüglich der Kraftstoffzuführung ist es gleich, ob die Adaption von der Gemischadaption oder der Kraftstoffadaption durchgeführt wird. Bei einer Änderung des Kraftstoff-Mischungsverhältnisses sind neben der Anpassung der der Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoffmenge jedoch weitere Maßnahmen, beispielsweise eine Anpassung des Zündwinkels oder eine Startanreicherung, notwendig. Diese Maßnahmen werden bei der beschriebenen Fehlinterpretation nicht durchgeführt.
  • Aus der Patentliteratur sind weitere Verfahren bekannt, die einen Rückschluss auf unterschiedliche Eigenschaften des verwendeten Kraftstoffes, unter anderem auf Grund unterschiedlicher Mischungsverhältnisse aus fossilen Brennstoffen und Alkoholen, und eine entsprechende Anpassung der Betriebsparameter der Brennkraftmaschine ermöglichen.
  • So ist in der DE 29 52 073 A1 ein Verfahren zur Optimierung des Arbeitszyklus einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine bekannt, bei dem Antriebsdaten der Brennkraftmaschine, und zwar u. a. die momentane relative Winkellage der Kurbelwelle (Kurbelwinkel), gemessen, einer elektronischen Steuereinheit zugeführt und dementsprechend auf den Zündzeitpunkt und/oder auf die zugeführte Kraftstoffmenge eingewirkt wird. Dabei ist es vorgesehen, dass um einen Näherungs-Sollwert des Zündzeitpunktes und/oder der zugeführten Kraftstoffmenge herum wenigstens eine dieser Regelgrößen von Arbeitszyklus zu Arbeitszyklus variiert wird, dass außer dem Kurbelwinkel noch laufend der momentane indizierte Druck oder eine sich mit ihm analog ändernde Größe gemessen, daraus und aus der über den Kurbelwinkel ermittelten Kolbenstellung für jeden Arbeitshub jeweils der mittlere indizierte Druck bzw. eine analoge Größe errechnet und die Folge der errechneten Werte des mittleren indizierten Druckes selbsttätig registrierte und aufeinander folgende Werte miteinander verglichen werden, wobei für jeden Betriebszustand der Brennkraftmaschine die Variation der Regelgröße abgebrochen und der vorliegende Wert der Regelgröße festgehalten wird, sobald der mittlere indizierte Druck einen Maximalwert erreicht. Das Verfahren ermöglicht es unter anderem auch, Abweichungen von Steuerparametern in der Steuerung der Brennkraftmaschine, welche durch die Verwendung unterschiedlicher Kraftstoffe, wie beispielsweise Methanol, Äthanol und Benzin, entstehen, auszugleichen.
  • Aus der DE 38 33 123 A1 ist eine Vorrichtung zur Erfassung der Kraftstoffeigenschaften für eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung bekannt, wobei die angesaugte Luftmenge und das Luft/Kraftstoff-Verhältnis im Abgas gemessen werden, eine grundlegende Kraftstoffeinspritzmenge auf der Grundlage der angesaugten Luftmenge berechnet und die Menge einzuspritzenden Kraftstoffs entsprechend dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis geregelt wird. Die Vorrichtung ist gekennzeichnet durch Druckerfassungsmittel zum Erfassen des Zylinderinnendrucks, Kurbelwinkelerfassungsmittel zum Erfassen des Kurbelwinkels der Brennkraftmaschine und eine Überwachungseinrichtung, welche Signale von den Druckerfassungsmitteln und den Kurbelwinkelerfassungsmitteln empfängt und einen effektiven Heizwert Q des Kraftstoffs in einem Zündzyklus auf der Grundlage des Zylinderinnendrucks P (θ) bei einem Kurbelwinkel in den Kompressions- und Expansionshüben eines Zündzyklus, des Kurbelwinkels θ und der Zylinderkapazität V (θ) berechnet und einen effektiven Verbrennungswert K oder einen unteren Heizwert Hu des Kraftstoffs ermittelt, wobei die Eigenschaften des Kraftstoffs unter Verwendung wenigstens des effektiven Verbrennungswer- tes K oder des unteren Heizwertes Hu oder des Verhältnisses (Ti/Hu) der Dauer Ti eines Kraftstoffeinspritzimpulses zu dem unteren Heizwert Hu erfasst wird.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, welches die Bestimmung des Kraftstoff-Mischungsverhältnisses bei Brennkraftmaschinen, welche mit unterschiedlichen Kraftstoffen oder Kraftstoffmischungen betrieben werden können, ermöglicht.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Vorteile der Erfindung
  • Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass der Zündwinkel ZW der Brennkraftmaschine verändert wird, dass der Wirkungsgrad η der Brennkraftmaschine oder eine davon abhängige Kenngröße in Abhängigkeit von dem Zündwinkel ZW bestimmt wird und dass aus der Änderung des Wirkungsgrades Δη oder der davon abhängigen Kenngröße bei Veränderung des Zündwinkels ZW und/oder aus dem Zündwinkel ZW in Abhängigkeit von dem Wirkungsgrad η oder der von dem Wirkungsgrad η abhängigen Kenngröße die Zusammensetzung des Kraftstoffgemischs bestimmt wird.
  • Der Wirkungsgrad η einer Brennkraftmaschine ist abhängig von dem Zündwinkel ZW. Ausgehend von einem optimalen Zündwinkel ZWmax mit maximalem Wirkungsgrad ηmax fällt der Wirkungsgrad η bei einer Änderung des Zündwinkels ZW hin zu einem früheren oder einem späteren Zündzeitpunkt monoton. Bei einem aktuellen Zündwinkel ZWakt ändert sich bei einer gegebenen Änderung des Zündwinkels ΔZW der Wirkungsgrand η abhängig von dem Abstand des Zündwinkels ZW zu dem optimalen Zündwinkel ZWmax. Dabei wird die Abhängigkeit des Wirkungsgrades η vom Zündwinkel ZW mit steigendem Abstand des Zündwinkels ZW vom optimalen Zündwinkel ZWmax größer.
  • Der Kurvenverlauf der Abhängigkeit des relativen Wirkungsgrades ηrel, also des momentanen Wirkungsgrades η bezogen auf den unter den jeweiligen Betriebsbedingungen maximalen Wirkungsgrad ηmax, von dem Zündwinkel ZW ist für verschiedene Kraftstoffe und Mischungen aus diesen Kraftstoffen, beispielsweise aus Benzin und Äthanol, weitestgehend gleich. Die Kurven sind lediglich um die Differenz der für den jeweiligen Kraftstoff beziehungsweise das jeweilige Kraftstoffgemisch optimalen Zündwinkel ZWmax parallel, also hin zu früheren oder späteren Zündzeitpunkten, verschoben. Ausgehend von einem aktuellen Zündwinkel ZWakt ändert sich daher bei einer gegebenen Änderung des Zündwinkels ΔZW der relative Wirkungsgrad ηrel für verschiedene Kraftstoffe beziehungsweise Kraftstoffgemische unterschiedlich stark, da der aktuelle Zündwinkel ZWakt für verschiedene Kraftstoffe und Kraftstoffgemische unterschiedlich weit von deren optimalem Zündwinkel ZWmax entfernt ist. Aus der Änderung des relativen Wirkungsgrades Δηrel bei gegebener Änderung des Zündwinkels ΔZW, ausgehend von einem aktuellen Zündwinkel ZWakt, kann daher auf den vorliegenden Kraftstoff beziehungsweise auf das Mischungsverhältnis des vorliegenden Kraftstoffgemischs geschlossen werden. Der momentane relative Wirkungsgrad ηrel wird aus dem momentanen absoluten Wirkungsgrad η bestimmt.
  • Das Verfahren ermöglicht es, aus aktuellen Betriebskenngrößen der Brennkraftmaschine die Zusammensetzung eines verwendeten Kraftstoffgemischs zu bestimmen. Fehlinterpretationen aus vorangegangen Bestimmungen der Kraftstoff-Zusammensetzung beeinflussen das aktuelle Ergebnis nicht, so dass kein dauerhaftes Verlernen des Systems auftritt.
  • Entsprechend einer bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass aus der Höhe der Änderung des Wirkungsgrades Δη oder einer davon abhängigen Kenngröße bei einer vorgegebenen Änderung des Zündwinkels ΔZW ein Zündwinkel ZWmax bestimmt wird, bei dem der höchste Wirkungsgrad ηmax erreicht wird und dass aus diesem Zündwinkel ZWmax die Zusammensetzung des Kraftstoffgemischs bestimmt wird.
  • Da der Kurvenverlauf der Abhängigkeit des relativen Wirkungsgrades ηrel von dem Zündwinkel ZW für verschiedene Kraftstoffe und Mischungen aus diesen Kraftstoffen weitestgehend gleich und lediglich parallel zum Zündzeitpunkt verschoben ist, kann aus der Änderung des Wirkungsgrades Δη und damit des relativen Wirkungsgrades Δηrel bei gegebener Änderung des Zündwinkels ΔZW auf die Lage des aktuellen Zündwinkel ZWakt relativ zur Lage des optimalen Zündwinkels ZWmax bei maximalem Wirkungsgrad ηmax und somit auf die Lage des optimalen Zündwinkel ZWmax geschlossen werden. Dieser optimale Zündwinkel ZWmax kann eindeutig einem Kraftstoff oder einem Kraftstoff-Mischungsverhältnis zugeordnet werden.
  • Entsprechend einer alternativen Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass durch Veränderung des Zündwinkels ZW ein Zündwinkel ZWmax bestimmt wird, bei dem der höchste Wirkungsgrad ηmax erreicht wird oder eine von dem Wirkungsgrad η abhängige Kenngröße optimiert wird und dass aus diesem Zündwinkel ZWmax die Zusammensetzung des Kraftstoffgemischs bestimmt wird.
  • Der Zündwinkel wird dabei beispielsweise kontinuierlich oder in vorgegebenen Stufen in die Richtung verändert, in der eine Zunahmen des Wirkungsgrades η oder eine Optimierung der von dem Wirkungsgrad η abhängigen Kenngröße stattfindet. Führt sowohl eine Änderung hin zu einem früheren als auch zu einem späteren Zündzeitpunkt zu einem schlechteren Wirkungsgrad η, so ist der Zündwinkel ZWmax gefunden, bei dem der höchste Wirkungsgrad ηmax vorliegt. Dieser Zündwinkel ZWmax kann eindeutig einem Kraftstoff oder einem Kraftstoffgemisch entsprechender Zusammensetzung zugeordnet werden.
  • Der Wirkungsgrad η einer Brennkraftmaschine steht in einem eindeutigen Zusammenhang mit dem von der Brennkraftmaschine unter den gegebenen Betriebsbedingungen erzeugten Drehmoment. Daher kann es vorgesehen sein, dass als von dem Wirkungsgrad η abhängige Kenngröße das Drehmoment der Brennkraftmaschine verwendet wird. Vorteilhaft ist hierbei, dass das Drehmoment der Brennkraftmaschine mit verschiedenen Methoden einfach und genau bestimmt werden kann.
  • Bei stehendem Kraftfahrzeug und geöffneter Kupplung muss die Brennkraftmaschine im Leerlauf ein inneres Drehmoment erzeugen, welches das so genannte Schleppmoment der Brennkraftmaschine gerade kompensiert. Dies wird von der Motorsteuerung mit Hilfe von Vorsteuer- und Regelalgorithmen gewährleistet. Ändert sich der Wirkungsgrad η und somit das Drehmoment der Brennkraftmaschine aufgrund einer abweichenden Zusammensetzung des Kraftstoffgemischs, so wird dies durch einen Stelleingriff des Leerlaufreglers ausgeglichen. Der Eingriff des Leerlaufreglers und der durch den Eingriff des Leerlaufreglers beeinflusste Luftdurchsatz der Brennkraftmaschine sind somit von dem Wirkungsgrad η der Brennkraftmaschine abhängige Kenngrößen. Daher kann es vorgesehen sein, dass die Bestimmung der Zusammensetzung des Kraftstoffgemischs im Leerlauf der Brennkraftmaschine erfolgt und dass als Kenngröße für den Wirkungsgrad η eine Stellgröße einer Leerlaufregelung und/oder der von der Leerlaufregelung beeinflusste Luftdurchsatz der Brennkraftmaschine verwendet wird. Vorteilhaft hierbei ist, dass die Bestimmung der Kraftstoff-Zusammensetzung mit bei modernen Brennkraftmaschinen vorhandenen Bauteilen anhand von der Motorsteuerung bereits vorliegenden Daten erfolgt, so dass die Bestimmung der Zusammensetzung des Kraftstoffgemischs mit einer entsprechenden Software-Erweiterung der Motorsteuerung durchgeführt werden kann.
  • Das von der Brennkraftmaschine erzeugte Drehmoment hängt direkt mit dem Druck verlauf in dem Brennraum zusammen. Daher kann es vorgesehen sein, dass das Drehmoment der Brennkraftmaschine mit zumindest einem Brennraumdrucksensor ermittelt wird. Diese Ausführungsvariante ist insbesondere bei Brennkraftmaschinen, bei denen bereits ein Brennraumdrucksensor, beispielsweise zur Beurteilung des Verbrennungsverlaufs, vorgesehen ist, vorteilhaft, da diesem ohne we sentliche Zusatzkosten lediglich eine weitere Funktion im Rahmen einer Software-Erweiterung in der Motorsteuerung zugeordnet wird.
  • Bei Brennkraftmaschinen, welche in Kraftfahrzeugen mit Automatikgetrieben eingesetzt werden, kann es vorgesehen sein, dass das Drehmoment der Brennkraftmaschine aus dem Wandlerschlupf des Automatikgetriebes ermittelt wird. Beim Betrieb eines Automatikgetriebes mit offener Wandlerüberbrückungskupplung ist der sich einstellende Wandlerschlupf eine eindeutige Funktion der Turbinendrehzahl und des eingespeisten Drehmoments der Brennkraftmaschine. Durch Invertierung dieses Zusammenhangs kann bei bekannter Drehzahl der Brennkraftmaschine und Turbinendrehzahl das Drehmoment der Brennkraftmaschine bestimmt werden. Auch bei dieser Ausführungsvariante der Erfindung ist es vorteilhaft, dass keine zusätzlichen Bauteile zur Bestimmung des Drehmoments der Brennkraftmaschine benötigt werden.
  • Entsprechend einer weiteren bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass das Drehmoment der Brennkraftmaschine aus dem Schlupf einer Kupplung in einem Antriebsstrang der Brennkraftmaschine und/oder aus dem zeitlichen Verlauf des Schlupfs der Kupplung ermittelt wird. Bei einer gegebenen Reibcharakteristik einer Kupplung ist das von einer schlupfenden Kupplung übertragene Moment näherungsweise proportional zum Druck, mit dem die Kupplung beaufschlagt wird. Wird die Kupplung auf konstanten Schlupf geregelt, so kann aus dem hierfür benötigten Anpressdruck auf das Drehmoment der Brennkraftmaschine und somit auf den Wirkungsgrad η geschlossen werden.
  • Das Drehmoment einer Brennkraftmaschine verläuft über die Arbeitstakte der Brennkraftmaschine nicht kontinuierlich, sondern entsprechend der Arbeitstakte periodisch. Dadurch oszilliert auch die Winkelgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine bei im Mittel konstanter Drehzahl mit einer gewissen Amplitude um eine zur Drehzahl proportionale mittlere Winkelgeschwindigkeit. Die Höhe der Amplitude dieser Drehungleichförmigkeit ist bei kleinem Drehmoment der Brennkraftmaschine geringer als bei großem Drehmoment der Brennkraftmaschine. Aus der Höhe der Amplitude kann daher auf das Drehmoment der Brennkraftmaschine geschlossen werden. Bevorzugt kann es daher vorgesehen sein, dass das Drehmoment der Brennkraftmaschine aus der Amplitude der Drehungleichförmigkeit der Brennkraftmaschine ermittelt wird. Auch bei dieser Ausführungsvariante der Erfindung ist es vorteilhaft, dass bei modernen Brennkraftmaschinen im Allgemeinen bereits Mittel zur Bestimmung der Winkelgeschwindigkeit vorhanden sind, so dass keine zusätzlichen Bauteile zur Bestimmung des Drehmoments der Brennkraftmaschine benötigt werden.
  • Die Bestimmung des Kraftstoff-Mischungsverhältnisses erfolgt auf der Kenntnis der Abhängigkeit des Wirkungsgrades η von dem Zündwinkel ZW für verschiedene Kraftstoffgemische. Der Wirkungsgrad ist ebenfalls abhängig von dem der Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoff-/Luft-Verhältnis. Eine reproduzierbare Zuordnung einer Änderung des Wirkungsgrades η, bedingt durch eine Änderung des Zündwinkels ΔZW, zu einem Kraftstoff-Mischungsverhältnis lässt sich dadurch erreichen, dass die Zusammensetzung des Kraftstoffgemischs bei einem stöchiometrischen Kraftstoff-/Luft-Verhältnis bestimmt wird.
  • Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass das Drehmoment der Brennkraftmaschine bei Veränderung des Zündwinkels konstant gehalten wird. Dazu können der Luftmassendurchsatz und die Kraftstoffzuführung so geregelt sein, dass bei einer Änderung des Zündwinkels ΔZW das Drehmoment η der Brennkraftmaschine zumindest annähernd konstant gehalten wird. Die dazu notwendige Änderung des Luftmassendurchsatzes ist ein Maß für die Änderung des Drehmomentes und damit der Änderung des Wirkungsgrades Δη der Brennkraftmaschine. Die Regelung auf ein konstantes Drehmoment bietet den Vorteil, dass nach außen für den Betreiber der Brennkraftmaschine, beispielsweise bei Anwendung in einem Kraftfahrzeug, keine Änderung der Leistung durch die Variation des Zündzeitpunktes auffällig ist. Wird der optimale Zündwinkel ZWmax durch kontinuierliche oder schrittweise Veränderung des Zündwinkels ZW bestimmt, so ist der optimale Zündwinkel ZWm ax dann erreicht, wenn der Luftmassendurchsatz bei gleich bleibendem Drehmoment den niedrigsten Wert angenommen hat.
  • Ist es vorgesehen, dass das ermittelte Kraftstoff-Mischungsverhältnis mit einem von einem Kraftstoffartensensor und/oder in einer Kraftstoffadaption bestimmten Kraftstoff-Mischungsverhältnis verglichen wird und dass auf eine Fehlfunktion geschlossen wird, wenn die Differenz zwischen den bestimmten Kraftstoff-Mischungsverhältnissen einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet, so kann im Rahmen einer Plausibilitätsbetrachtung das mit Hilfe des Kraftstoffartensensors oder der Kraftstoffadaption ermittelte Kraftstoff-Mischungsverhältnis überwacht werden. So kann beispielsweise eine fehlerhafte Adaption eines Gemischfehlers durch die Kraftstoffadaption rückgängig gemacht werden.
  • Das Verfahren lässt sich bevorzugt zur Bestimmung der Zusammensetzung eines Benzin/Ähanol-Kraftstoffgemischs und/oder eines Benzin/Methanol-Kraftstoffgemischs und/oder eines Benzin/Äthanol/Methanol-Kraftstoffgemischs einsetzen. Alle diese Kraftstoffe und Kraftstoffgemische zeigen einen maximalen Wirkungsgrad ηmax bei verschiedenen optimalen Zündwinkeln ZWmax, so dass eine eindeutige Zuordnung des Kraftstoffes beziehungsweise des Kraftstoffgemischs über das beschriebene Verfahren möglich ist.
  • Das Verfahren lässt sich weiterhin zur Bestimmung der Zusammensetzung eines Benzin/Gas-Kraftstoffgemischs verwenden. Bei Brennkraftmaschinen, welche beispielsweise alternativ mit Benzin und mit Erdgas betrieben werden können, liegen zwei Kraftstoffversorgungssysteme vor. Über ein entsprechend angepasstes Einspritzventil kann ein kontinuierliches Überblenden zwischen den beiden Kraftstoffarten stattfinden. Das Einspritzventil hat hier zwei getrennte Einlasskanäle für die Kraftstoffarten, aber nur einen Auslass in das Saugrohr beziehungsweise den Brennraum der Brennkraftmaschine. Über das Einspritzventil findet die Zumessung der Kraftstoffarten basierend auf den Steuerparametern der Motorsteuerung statt. Im Fehlerfall, beispielsweise bei einem defekten Dichtring innerhalb des Einspritzventils, kann die Kraftstoffzumessung eine Abweichung gegenüber den von den Steuerparametern vorgegebenen Werten aufweisen. So kann bei Benzinbetrieb eine unbeabsichtigte konstante Beimischung von Erdgas stattfinden. Dies führt zu einer Verschiebung des Verlaufs des Wirkungsgrades η in Abhängigkeit von dem Zündwinkel ZW, so dass der Fehler mit Hilfe des beschriebenen Verfahrens nachgewiesen werden kann.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 in grafischer Darstellung die Abhängigkeit des relativen Wirkungsgrades ηrel von dem Zündwinkel ZW für verschiedene Kraftstoffe,
  • 2 in grafischer Darstellung die Drehungleichförmigkeit einer Brennkraftmaschine.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • 1 zeigt in grafischer Darstellung die Abhängigkeit des relativen Wirkungsgrades ηrel einer Brennkraftmaschine von dem Zündwinkel ZW für verschiedene Kraftstoffe. Dazu ist der relative Wirkungsgrad ηrel auf einer ersten Ordinate 10 gegenüber dem auf einer ersten Abszisse 20 dargestellten Zündwinkel ZW aufgetragen.
  • In einem Wirkungsgradverlauf Äthanol 12 ist die Abhängigkeit des relativen Wirkungsgrades ηrel von dem Zündwinkel ZW bei Betrieb der Brennkraftmaschine mit Äthanol gezeigt, während ein Wirkungsgradverlauf Benzin 14 die gleiche Abhängigkeit für einen Kraftstoff Benzin darstellt. Eine auf der ersten Ordinate 10 aufgetragene 100% Markierung 11 zeigt den maximalen relativen Wirkungsrad ηrel von 100%.
  • Bei einem optimalen Zündwinkel ZWmax Äthanol 27 erreicht der Wirkungsgradverlauf Äthanol 12 den maximalen relativen Wirkungsgrad ηmax Äthanol 13 von 100%, während bei einem optimalen Zündwinkel ZWmax Benzin 28 der Wirkungsgradverlauf Benzin 14 den maximalen relativen Wirkungsgrad ηmax Benzin 15 erreicht.
  • Ausgehend von einem oberen Totpunkt OT 21 der Brennkraftmaschine ist mit einem ersten Pfeil 22 die Richtung einer Frühverstellung des Zündwinkels ZW gezeigt, während ein zweiter Pfeil 23 in Richtung Spätverstellung zeigt.
  • Zur Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist ein aktueller Zündwinkel ZWakt 24 vorgegeben. Bei diesem aktuellen Zündwinkel ZWakt 24 ergibt sich bei Äthanolbetrieb ein aktueller relativer Wirkungsgrad ηrel Äthanol 18 der Brennkraftmaschine, bei Benzinbetrieb ein aktueller relativer Wirkungsgrad ηrel Benzin 19. Eine Änderung des Zündwinkels ΔZW 25, dargestellt durch einen Pfeil, führt zu einem neuen Zündwinkel ZWneu 26. Bei diesem neuen Zündwinkel ZWneu 26 ändert sich der relativen Wirkungsgrad ηrel bei Betrieb mit Äthanol von dem aktuellen relativen Wirkungsgrad ηakt Äthanol 18 um Δη Äthanol 16 auf einen neuen relativen Wirkungsgrad ηneu Äthanol 18a. Der relative Wirkungsgrad bei Betrieb mit Benzin ändert sich von dem aktuellen relativen Wirkungsgrad ηakt Benzin 19 um Δη Benzin 17 auf einen neuen relativen Wirkungsgrad ηneu Benzin 19a.
  • Der Wirkungsgradverlauf Äthanol 12 entspricht in seiner Kurvenform im Wesentlichen dem Wirkungsgradverlauf Benzin 14, wobei die Kurven um den Betrag des Zündwinkel-Abstandes zwischen dem optimalen Zündwinkel ZWmax Benzin 28 und dem optimalen Zündwinkel ZWmax Äthanol 27 gegeneinander verschoben sind.
  • Der aktuelle Zündwinkel ZWakt 24 liegt näher an dem optimalen Zündwinkel ZWmax Benzin 28 als an dem optimalen Zündwinkel ZWmax Äthanol 27. Der aktuelle relative Wirkungsgrad ηrel Äthanol 18 befindet sich daher in einem steileren Bereich des zugehörigen Wirkungsgradverlaufs Äthanol 12 als der aktuelle relative Wirkungsgrad ηrel Benzin 19. Eine Änderung des Zündwinkels ΔZW 25, ausgehend von dem aktuellen Zündwinkel ZWakt 24, führt bei Betrieb mit Äthanol zu einer größeren Änderung des relativen Wirkungsgrades Δη Äthanol 16 als bei Betrieb mit Benzin mit einer Änderung des relativen Wirkungsgrades Δη Benzin 17.
  • Da der Verlauf des relativen Wirkungsgrades ηrel 12, 14 in Abhängigkeit von dem Zündwinkel ZW bekannt und in der Kurvenform für verschiedene Kraftstoffe gleich ist, kann aus der Änderung des relativen Wirkungsgrades Δηrel 16, 17 auf Grund einer vorgegebenen Änderung des Zündwinkels ΔZW 25, ausgehend von einem aktuellen Zündwinkel ZWakt 24, der Abstand des aktuellen Zündwinkels ZWakt 24 von dem optimalen Zündwinkel ZWmax 27, 28 und somit der optimale Zündwinkel ZWmax 27, 28 berechnet werden. Dieser optimale Zündwinkel ZWmax 27, 28 kann eindeutig einem Kraftstoff, im vorliegenden Ausführungsbeispiel Äthanol oder Benzin, zugeordnet werden.
  • Kraftstoffgemische aus Äthanol und Benzin zeigen optimale Zündwinkel ZWmax, die zwischen dem optimalen Zündwinkel ZWmax Äthanol und dem optimalen Zündwinkel ZWmax Benzin liegen, wobei ein zunehmender Anteil eines Kraftstoffes an dem Gemisch den Zündwinkel in Richtung des jeweils reinen Kraftstoffs verschiebt. Dabei bleibt die Kurvenform des Wirkungsgradverlaufs erhalten. Ist der optimale Zündwinkel ZWmax entsprechend dem beschriebenen Verfahren bestimmt, kann anhand dieses optimalen Zündwinkels ZWmax das Mischungsverhältnis zwischen den beiden Kraftstoffen bestimmt werden.
  • Entsprechend einer Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann der optimale Zündwinkel ZWmax auch dadurch ermittelt werden, dass der Zündwinkel ZW kontinuierlich oder in Stufen in Richtung steigender Wirkungsgrade η verstellt wird. Ist der optimale Zündwinkel ZWmax erreicht, führt sowohl eine Früh- wie eine Spätverschiebung des Zündzeitpunktes zu einer Verringerung des Wirkungsgrades.
  • Neben der direkten Bestimmung und Auswertung des Wirkungsgrades η der Brennkraftmaschine können auch von dem Wirkungsgrad η abhängige Kenngrößen ausgewertet werden. So ist das Drehmoment der Brennkraftmaschine direkt von dem Wirkungsgrad η der Brennkraftmaschine abhängig und kann zur Bestimmung des optimalen Zündwinkels ZWmax verwendet werden. Die Aufgabe der Bestimmung der Kraftstoffzusammensetzung ist so auf die Auswertung einer Drehmomentänderung bei Zündwinkeleingriffen reduziert.
  • Eine einfache Auswertung ist im Leerlauf der Brennkraftmaschine möglich. Wird im Leerlauf ein Zündwinkeleingriff vorgenommen, so verändert sich das Drehmoment der Brennkraftmaschine. Da im Leerlauf ein geschlossener Regelkreis aktiv ist, sorgt die Leerlaufregelung dafür, dass die Reduktion des Drehmomentes durch die Zündwinkelverstellung durch eine Erhöhung der der Brennkraftmaschine zugeführten Luftmenge kompensiert wird. Tatsächlich bleibt daher im eingeschwungenen Zustand das Drehmoment gleich, aber die zugeführte Luftmenge ändert sich. Die prozentuale Änderung der zugeführten Luftmenge ist somit umgekehrt proportional zur prozentualen Veränderung des Wirkungsgrades η. Da die Luftmenge in der Steuerelektronik der Brennkraftmaschine bekannt ist, kann aus der Änderung der zugeführten Luftmenge auf den optimalen Zündwinkel ZWmax 27, 28 geschlossen werden.
  • 2 zeigt in grafischer Darstellung die Drehungleichförmigkeit einer Brennkraftmaschine, die diese bei ansonsten konstanter mittlerer Drehzahl aufweist.
  • Auf einer zweiten Ordinate 30 ist die Winkelgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine gegenüber einer Zeitachse 31 aufgetragen. Eine erste Kurve 32 zeigt den zeitlichen Verlauf der Winkelgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine bei einem hohen Drehmoment, während eine zweite Kurve 33 die Winkelgeschwindigkeit bei einem niedrigen Drehmoment angibt. Beide Kurven 32, 33 schwingen mit unterschiedlicher Amplitude um eine mittlere Winkelgeschwindigkeit 34 proportional der mittleren Drehzahl der Brennkraftmaschine.
  • Bei Brennkraftmaschinen wird das Drehmoment nicht kontinuierlich, sondern entsprechend der Arbeitstakte der Zylinder periodisch erzeugt. Daher dreht sich eine Brennkraftmaschine auch bei im Mittel konstanter Drehzahl nicht mit absolut konstanter Winkelgeschwindigkeit. Die Winkelgeschwindigkeit oszilliert mit einer gewissen Amplitude um die mittlere Winkelgeschwindigkeit 34. Die Amplitude ist bei kleinen Drehmomenten der Brennkraftmaschine geringer als bei großen Drehmomenten.
  • Der optimale Zündwinkel ZWmax mit maximalem Wirkungsgrad ηmax kann dadurch gefunden werden, dass der Zündwinkel ZW kontinuierlich oder in Stufen so lange in Richtung ansteigender Amplitude der Drehungleichförmigkeit verstellt wird, bis diese einen maximalen Wert einnimmt. Aus dem so ermittelten optimalen Zündwinkel ZWmax kann dann auf die Zusammensetzung des Kraftstoffgemischs geschlossen werden.
  • In einer Abwandlung der Durchführung des beschriebenen Verfahrens kann der optimale Zündwinkel ZWmax ohne merkliche Änderung des Drehmomentes der Brennkraftmaschine bestimmt werden. Dazu wird gleichzeitig zu einer Veränderung des Zündwinkels ZW die der Brennkraftma schine zugeführte Luftmenge derart variiert, dass die Amplitude der Drehungleichförmigkeit zumindest näherungsweise gleich bleibt. Dies kann durch einen Regelkreis, welche auf eine konstante Amplitude der Drehungleichförmigkeit regelt, erreicht werden. Eine gleiche Amplitude der Drehungleichförmigkeit bedeutet ein gleiches Drehmoment. Der optimale Zündwinkel ZWmax mit maximalem Wirkungsgrad ηmax ist dann erreicht, wenn die benötigte Luftmenge zur Beibehaltung der Amplitude der Drehungleichförmigkeit und somit des Drehmomentes in Abhängigkeit von dem Zündwinkel ZW ihren kleinsten Wert annimmt.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 3036107 C3 [0003]
    • - DE 4117440 C2 [0005, 0006]
    • - DE 2952073 A1 [0010]
    • - DE 3833123 A [0011]

Claims (14)

  1. Verfahren zur Bestimmung der Zusammensetzung eines Kraftstoffgemischs aus einem ersten und zumindest einem zweiten Kraftstoff zum Betrieb einer Brennkraftmaschine mit zumindest einem Brennraum, wobei Kraftstoffgemische verschiedener Zusammensetzung bei unterschiedlichen optimalen Zündwinkeln ZWmax mit optimalem Wirkungsgrad ηmax verbrennen, dadurch gekennzeichnet, dass der Zündwinkel ZW der Brennkraftmaschine verändert wird, dass der Wirkungsgrad η der Brennkraftmaschine oder eine davon abhängige Kenngröße in Abhängigkeit von dem Zündwinkel ZW bestimmt wird und dass aus der Änderung des Wirkungsgrades Δη oder der davon abhängigen Kenngröße bei Veränderung des Zündwinkels ZW und/oder aus dem Zündwinkel ZW in Abhängigkeit von dem Wirkungsgrad η oder der von dem Wirkungsgrad η abhängigen Kenngröße die Zusammensetzung des Kraftstoffgemischs bestimmt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Höhe der Änderung des Wirkungsgrades Δη oder einer davon abhängigen Kenngröße bei einer vorgegebenen Änderung des Zündwinkels ΔZW ein Zündwinkel ZWmax bestimmt wird, bei dem der höchste Wirkungsgrad ηmax erreicht wird und dass aus diesem Zündwinkel ZWmax die Zusammensetzung des Kraftstoffgemischs bestimmt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch Veränderung des Zündwinkels ZW ein Zündwinkel ZWmax bestimmt wird, bei dem der höchste Wirkungsgrad ηmax erreicht wird oder eine von dem Wirkungsgrad η abhängige Kenngröße optimiert wird und dass aus diesem Zündwinkel ZWmax die Zusammensetzung des Kraftstoffgemischs bestimmt wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als von dem Wirkungsgrad η abhängige Kenngröße das Drehmoment der Brennkraftmaschine verwendet wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung der Zusammensetzung des Kraftstoffgemischs im Leerlauf der Brennkraftmaschine erfolgt und dass als Kenngröße für den Wirkungsgrad η eine Stellgröße einer Leerlaufregelung und/oder der von der Leerlaufregelung beeinflusste Luftdurchsatz der Brennkraftmaschine verwendet wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehmoment der Brennkraftmaschine mit zumindest einem Brennraumdrucksensor ermittelt wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehmoment der Brennkraftmaschine aus dem Wandlerschlupf eines Automatikgetriebes ermittelt wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehmoment der Brennkraftmaschine aus dem Schlupf einer Kupplung in einem Antriebsstrang der Brennkraftmaschine und/oder aus dem zeitlichen Verlauf des Schlupfs der Kupplung ermittelt wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehmoment der Brennkraftmaschine aus der Amplitude der Drehungleichförmigkeit der Brennkraftmaschine ermittelt wird.
  10. Verfahren einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung des Kraftstoffgemischs bei einem stöchiometrischen Kraftstoff-/Luft-Verhältnis bestimmt wird.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehmoment der Brennkraftmaschine bei Veränderung des Zündwinkels ZW konstant gehalten wird.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das ermittelte Kraftstoff-Mischungsverhältnis mit einem von einem Kraftstoffartensensor und/oder in einer Kraftstoffadaption bestimmten Kraftstoff-Mischungsverhältnis verglichen wird und dass auf eine Fehlfunktion geschlossen wird, wenn die Differenz zwischen den bestimmten Kraftstoff-Mischungsverhältnissen einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet.
  13. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12 zur Bestimmung der Zusammensetzung eines Benzin/Äthanol-Kraftstoffgemischs und/oder eines Benzin/Methanol-Kraftstoffgemischs und/oder eines Benzin/Äthanol/Methanol-Kraftstoffgemischs.
  14. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12 zur Bestimmung der Zusammensetzung eines Benzin/Gas-Kraftstoffgemischs.
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US12/203,642 US7774124B2 (en) 2007-09-05 2008-09-03 Method for determining the composition of a fuel blend
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008274883A (ja) * 2007-05-01 2008-11-13 Toyota Motor Corp 内燃機関の制御装置
DE102008005883B4 (de) * 2008-01-24 2009-09-17 Continental Automotive Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
US8903626B2 (en) * 2011-06-24 2014-12-02 Honda Motor Co., Ltd. Method of adjusting a fuel composition estimate
JP6329039B2 (ja) * 2014-09-17 2018-05-23 株式会社ケーヒン 燃料噴射制御装置
JP2017002845A (ja) * 2015-06-11 2017-01-05 株式会社デンソー 燃料推定装置
JP6421702B2 (ja) * 2015-06-11 2018-11-14 株式会社デンソー 燃焼システム制御装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2952073A1 (de) 1979-12-22 1981-06-25 Daimler-Benz Ag, 7000 Stuttgart Verfahren zur optimierung des arbeitszyklus einer fremdgezuendeten brennkraftmaschine
DE3833123A1 (de) 1987-09-29 1989-04-13 Mitsubishi Electric Corp Vorrichtung zur erfassung der kraftstoffeigenschaften fuer eine brennkraftmaschine mit innerer verbrennung
DE3036107C3 (de) 1980-09-25 1996-08-14 Bosch Gmbh Robert Regeleinrichtung für ein Kraftstoffzumeßsystem
DE4117440C2 (de) 1990-06-01 2001-02-01 Bosch Gmbh Robert Adaptive Kraftstoff/Luft-Gemisch-Einstellung zum Berücksichtigen von Kraftstoffeigenschaften

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19545221B4 (de) * 1995-12-05 2005-08-25 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine
DE19651238C2 (de) * 1996-12-10 2001-06-21 Bosch Gmbh Robert Einrichtung Bestimmung des Zündwinkels einer Brennkraftmaschine
DE19740365A1 (de) * 1997-09-13 1999-03-18 Bosch Gmbh Robert Verfahren zur Bestimmung des Zündwinkels in Zündanlagen für Brennkraftmaschinen
DE10149477A1 (de) * 2001-10-08 2003-04-17 Bosch Gmbh Robert Verfahren und Vorrichtung sowie Computerprogramm zur Steuerung eines Verbrennungsmotors
DE102007023900A1 (de) * 2007-05-23 2008-11-27 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Bestimmung einer Kraftstoffzusammensetzung
DE102007027181A1 (de) * 2007-06-13 2008-12-18 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Bestimmung der Zusammensetzung eines Kraftstoffgemischs
DE102007034189B4 (de) * 2007-07-23 2015-02-05 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Bestimmung einer Kraftstoffzusammensetzung
DE102008000603A1 (de) * 2008-03-11 2009-09-17 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Bestimmung der Zusammensetzung eines Kraftstoffgemischs
US8041497B2 (en) * 2008-07-15 2011-10-18 Ford Global Technologies, Llc Fuel based engine operation control

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2952073A1 (de) 1979-12-22 1981-06-25 Daimler-Benz Ag, 7000 Stuttgart Verfahren zur optimierung des arbeitszyklus einer fremdgezuendeten brennkraftmaschine
DE3036107C3 (de) 1980-09-25 1996-08-14 Bosch Gmbh Robert Regeleinrichtung für ein Kraftstoffzumeßsystem
DE3833123A1 (de) 1987-09-29 1989-04-13 Mitsubishi Electric Corp Vorrichtung zur erfassung der kraftstoffeigenschaften fuer eine brennkraftmaschine mit innerer verbrennung
DE4117440C2 (de) 1990-06-01 2001-02-01 Bosch Gmbh Robert Adaptive Kraftstoff/Luft-Gemisch-Einstellung zum Berücksichtigen von Kraftstoffeigenschaften

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BRPI0803421A2 (pt) 2009-06-02
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