DE102011120792A1 - Method for controlling internal combustion engine of motor vehicle, involves adjusting air mass based on minimal value, where actual value for air mass is calculated based on content of fuel additive-components and temperature of valve - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern und auf eine Steuerschaltung für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges mit Hilfe derer sich das Luft-Kraftstoff-Verhältnis im Verbrennungsmotor regeln lässt, insbesondere während und kurz nach dem Start des Kraftfahrzeuges.The invention relates to a method for controlling and to a control circuit for an internal combustion engine of a motor vehicle by means of which the air-fuel ratio in the internal combustion engine can be regulated, in particular during and shortly after the start of the motor vehicle.
Eine optimale Steuerung von Verbrennungsmotoren, insbesondere während und kurz nach dem Start des Kraftfahrzeuges wirft eine Reihe von Problemen auf, beispielsweise bei der Abgasemission, der Bremsunterdruckabsicherung oder bei der Verwendung von alternativen Kraftstoffen.Optimum control of internal combustion engines, particularly during and shortly after the start of the motor vehicle, raises a number of problems, such as exhaust emissions, brake vacuum protection, or the use of alternative fuels.
Zum Reinigen der Abgase von Motoren werden Katalysatoren verwendet. Ein gebräuchlicher Katalysator ist der Dreiwegekatalysator, der das Abgas des Verbrennungsmotors von den Gasen HC, CO und NOx reinigt. Hierbei zeigt sich das Problem, dass der Katalysator die Abgase schlecht reinigt, wenn er noch nicht auf seine Betriebstemperatur aufgeheizt ist. Um Abgasemissionen beim Starten und Warmlaufen zu reduzieren und um die bis zum Wirksamwerden eines Katalysators erforderliche Zeit zu verkürzen, kann in den ersten etwa 20 Sekunden nach dem Start der Zündzeitpunkt nach spät verstellt werden, wobei gleichzeitig das Luft-Kraftstoff-Verhältnis abgemagert wird. Diese Betriebsbedingungen werfen jedoch beachtliche Schwierigkeiten auf, da sie die Grenzen für einen stabilen Motorlauf erreichen und sogar überschreiten können und zunehmend anfällig sind für störende Faktoren wie Verschleiß und Alterung.Catalysts are used to clean the exhaust gases from engines. A common catalyst is the three-way catalyst, which cleans the exhaust gas of the internal combustion engine of the gases HC, CO and NO x . This shows the problem that the catalyst cleans the exhaust gases badly if it has not yet been heated to its operating temperature. In order to reduce exhaust emissions during start-up and warm-up and to reduce the time required for a catalyst to take effect, the ignition timing may be retarded in the first approximately 20 seconds after starting, while simultaneously leaning the air-fuel ratio. However, these operating conditions pose considerable difficulties, as they can reach and even exceed the limits for stable engine running and are increasingly prone to disturbing factors such as wear and aging.
Um das Aufwärmen des Katalysators und dergleichen zu beschleunigen, während ein stabiler Motorlauf erhalten wird, ist es möglich, gleichzeitig zur Verzögerung der Zündzeitgebung, die Öffnung eines Drosselventils zu vergrößern, welches in einem Saugrohr des Verbrennungsmotors angeordnet ist. Falls die Öffnung des Drosselventils bei einem Kaltstart des Verbrennungsmotors plötzlich vergrößert wird, wird kein großer Unterdruck in dem Saugrohr an der stromabwärtigen Seite des Drosselventils erzeugt und der auf eine Bremskraftverstärkungsvorrichtung des Kraftfahrzeuges aufgebrachte Unterdruck kann nicht bis zu einem gewünschten oder erforderlichen Niveau erhöht werden und die Bremskraftverstärkungsvorrichtung eine Pedalniederdrückungskraft eines Bremspedals somit nicht in einer angemessenen Art und Weise verstärken.In order to accelerate the warm-up of the catalyst and the like while obtaining stable engine running, it is possible to simultaneously increase the opening of a throttle valve disposed in a suction pipe of the internal combustion engine for retarding the ignition timing. If the opening of the throttle valve is suddenly increased in a cold start of the engine, no large negative pressure is generated in the intake pipe on the downstream side of the throttle valve and the negative pressure applied to a brake booster of the motor vehicle can not be increased to a desired or required level and Therefore, the brake booster does not reinforce a pedal depression force of a brake pedal in an appropriate manner.
Auch bei der Verwendung von alternativen Kraftstoffen, beispielsweise bei der Nutzung von Kraftstoffadditiven wie Ethanol ergeben sich, bedingt durch die Siedetemperatur des Ethanols von 78,5°C, Probleme beim Start mit tiefen Temperaturen. Dies führt bei steigendem Saugrohrdruck zu einem erhöhten Kraftstoffbedarf, was unter gewissen Umständen, beispielsweise einer verzögerten Zündzeitgebung zu einer mageren Verbrennung bis hin zu Fehlzündungen führen kann.Even with the use of alternative fuels, for example when using fuel additives such as ethanol arise due to the boiling point of the ethanol of 78.5 ° C, problems at start with low temperatures. This leads to an increased demand for fuel as the intake manifold pressure increases, which under certain circumstances, such as delayed ignition timing, may result in lean combustion and misfire.
Aus der Druckschrift
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeuges anzugeben, mit welchem eine effektive Steuerung des Verbrennungsmotors auch bei unterschiedlichen Betriebszuständen des Verbrennungsmotors sowie der Verwendung von alternativen Kraftstoffen gewährleistet wird.Object of the present invention is to provide a method for controlling an internal combustion engine of a motor vehicle, with which an effective control of the internal combustion engine is ensured even with different operating conditions of the internal combustion engine and the use of alternative fuels.
Gelöst wird diese Aufgabe durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is achieved by the subject matter of the independent claims. Further advantageous developments are the subject of the dependent claims.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeuges angegeben, bei welchem die in am Saugrohr des Verbrennungsmotors einzusaugende Luftmasse gesteuert wird. Dabei wird ein Istwert für die einzusaugende Luftmasse aus Parametersignalen gebildet und ein Sollwert für die einzusaugende Luftmasse in Abhängigkeit eines erwarteten Drehmoments berechnet. Abhängig von einem Betriebszustand des Verbrennungsmotors wird weiter ein oberer Grenzwert für die einzusaugende Luftmasse auf den Istwert für die einzusaugende Luftmasse oder einen vorgegebenen Wert gesetzt und am Minimalwert aus dem oberen Grenzwert für die einzusaugende Luftmasse und dem Sollwert für die einzusaugende Luftmasse gebildet. Gemäß diesem Minimalwert für die einzusaugende Luftmasse wird anschließend die in das Saugrohr einzusaugende Luftmasse eingestellt. Zur Bildung des Istwertes für die einzusaugende Luftmasse wird hierbei weiter ein Gehalt einer Kraftstoffadditiv-Komponente in dem in das Saugrohr eingesaugten Kraftstoffes sowie die Temperatur eines Einlassventils, durch welches der Kraftstoff in Brennkammern des Verbrennungsmotors eingeführt wird, bestimmt.According to one embodiment of the invention, a method for controlling an internal combustion engine of a motor vehicle is specified, in which the air mass to be sucked in at the intake manifold of the internal combustion engine is controlled. In this case, an actual value for the air mass to be sucked is formed from parameter signals, and a desired value for the air mass to be drawn is calculated as a function of an expected torque. Depending on an operating state of the internal combustion engine, an upper limit value for the air mass to be sucked is also set to the actual value for the air mass to be sucked or a predetermined value and formed at the minimum value from the upper limit value for the air mass to be sucked and the setpoint value for the air mass to be sucked. According to this minimum value for the air mass to be sucked, the air mass to be sucked into the intake manifold is then adjusted. In order to form the actual value for the air mass to be sucked, a content of a fuel additive component in the fuel sucked into the intake manifold and the temperature of an intake valve through which the fuel is introduced into combustion chambers of the internal combustion engine are determined.
Grundgedanke ist somit, die in ein Saugrohr des Verbrennungsmotors einzusaugende Luftmasse für unterschiedliche Betriebszustände des Verbrennungsmotors je nach Siedepunkt des verwendeten Kraftstoffes zu begrenzen. Dieser ist je nach Kraftstoffadditiv und/oder Kraftstoffadditivgehalt unterschiedlich. Unter Kraftstoffadditiv-Komponenten werden hierbei Zusätze im Kraftstoff von sauerstoffhaltigen, organischen Komponenten sowie Additive zur Verbesserung der Eigenschaften des Kraftstoffes verstanden, beispielsweise aus der Gruppe der Alkohole, insbesondere Ethanol. Zusatzstoffe (Additive), die in unverbleitem Kraftstoff verwendet werden, sind zum, Beispiel Antioxidantien, Korrosionsinhibitoren, Metalldeaktivatoren und Detergenzien. Der Gehalt an Kraftstoffadditiv-Komponenten im Kraftstoff kann hierbei beispielsweise manuell durch einen Fahrer über ein Eingabeelement oder mittels Sensoren erfasst werden.The basic idea is thus to limit the air mass to be sucked into a suction pipe of the internal combustion engine for different operating states of the internal combustion engine, depending on the boiling point of the fuel used. This varies depending on the fuel additive and / or fuel additive content. Under Fuel Additive Components are understood to be additives in the fuel of oxygen-containing, organic components and additives for improving the properties of the fuel, for example from the group of alcohols, in particular ethanol. Additives (additives) used in unleaded fuel are, for example, antioxidants, corrosion inhibitors, metal deactivators and detergents. The content of fuel additive components in the fuel can be detected manually, for example, by a driver via an input element or by means of sensors.
Ein derartiges Verfahren hat den Vorteil, dass sichergestellt wird, dass nur soviel Luft angesaugt wird, wie erforderlich ist, um ein dem jeweiligen Betriebszustand des Verbrennungsmotors entsprechendes Drehmoment zu gewährleisten und ein dem erforderlichen Drehmoment entsprechendes, optimales Luft-Kraftstoff-Verhältnis im Verbrennungsmotor sicherzustellen. Dadurch kann, unabhängig vom aktuell verwendeten Kraftstofftyp, eine ununterbrochene Leistungsbereitstellung gewährleistet werden, da die einzusaugende Luftmasse und damit die Luftzufuhr in den Motor derart festgelegt werden kann, dass der Druck im Saugrohr dem Verdampfungspunkt des aktuell verwendeten Kraftstoffs entspricht. Auch kann, durch die Begrenzung der einzusaugenden Luftmasse, ein Unterdruck im Saugrohr erhöht werden und somit stets genügend Unterdruck für eine Bremsanlage des Kraftfahrzeuges zur Verfügung gestellt werden. Da ferner die Luftzufuhr in den Verbrennungsmotor begrenzt ist, wird weniger Luft angesaugt und auch weniger Kraftstoff in den Motorraum eingespritzt. Die Menge an Kraftstoff sinkt somit, wodurch sich ein optimales Luft-Kraftstoff-Verhältnis im Verbrennungsmotor gewährleisten lässt, so dass auch die Emissionen der Gase HC, CO und NOx sinken. Dies resultiert darin, dass Emissionsregulierungsvorschriften wie beispielsweise EURO 6, ULEV oder SULEV eingehalten werden.Such a method has the advantage of ensuring that only as much air is drawn in as is necessary in order to ensure a torque corresponding to the respective operating state of the internal combustion engine and to ensure an optimum air-fuel ratio in the internal combustion engine corresponding to the required torque. As a result, regardless of the type of fuel currently used, an uninterrupted power supply can be ensured, since the air mass to be sucked and thus the air supply to the engine can be set such that the pressure in the intake manifold corresponds to the vaporization point of the currently used fuel. Also, by limiting the air mass to be sucked, a negative pressure in the intake manifold can be increased and thus always sufficient negative pressure for a brake system of the motor vehicle are made available. Further, because the air supply to the engine is limited, less air is drawn in and less fuel is injected into the engine compartment. The amount of fuel thus decreases, which can ensure an optimal air-fuel ratio in the internal combustion engine, so that the emissions of the gases HC, CO and NO x decrease. This results in compliance with emissions regulation regulations such as EURO 6, ULEV or SULEV.
Hierbei bedeutet erwartetes Drehmoment, dass der Sollwert auf Basis eines eigentlichen, unbearbeiteten Drehmoment berechnet wird, welches sich bei einer optimalen Zündung des Luft-Kraftstoff-Gemisches im Verbrennungsmotor ergeben würde, wenn keine zusätzliche Leistung, beispielsweise zum Katalysatorheizen aufgebracht werden muss. Somit wird sichergestellt, dass nie mehr Luft angesaugt wird, als nötig ist, um ein für den entsprechenden Betriebszustand des Verbrennungsmotors charakteristisches Drehmoment, welches sich bei einer optimalen Zündung des Luft-Kraftstoff-Gemisches ergeben würde, aufrecht zu erhalten, wodurch eine ununterbrochene Leistungsbereitstellung gewährleistet wird. Das erwartete Drehmoment kann dabei beispielsweise durch eine Motorsteuerung bereitgestellt werden.Here, expected torque means that the setpoint value is calculated on the basis of an actual, unprocessed torque which would result from an optimal ignition of the air-fuel mixture in the internal combustion engine when no additional power, for example for catalyst heating, has to be applied. Thus, it is ensured that no more air is drawn in than is necessary in order to maintain a torque characteristic of the corresponding operating state of the internal combustion engine, which would result with an optimal ignition of the air-fuel mixture, thereby ensuring an uninterrupted power supply becomes. The expected torque can be provided for example by a motor control.
Dabei kann das Verfahren zur Kaltstartsteuerung des Verbrennungsmotors verwendet werden, insbesondere wenn Mittel des Katalysatorheizens ergriffen worden sind. Dabei ist es wichtig, die Luftzufuhr und somit das Luft-Kraftstoff-Verhältnis im Verbrennungsmotor optimal zu steuern, um auch wenn der Katalysator noch nicht auf seine Betriebstemperatur aufgeheizt ist, einen stabilen Motorlauf zu gewährleisten. Ferner verdampft Kraftstoff während des Kaltstarts, wenn der Motor auf Umgebungstemperatur oder noch nicht auf einer normalen Betriebstemperatur ist, mit einer geringeren Rate. Probleme zeigen sich hierbei auch bei der Verwendung von alternativen Kraftstoffen, beispielsweise Ethanol, welches eine höhere Temperatur benötigt um ein zündfähiges Gemisch zu bilden, als gebräuchliche Kraftstoffe. Somit gelingt es, Emission und Kraftstoffverbrauch beim Kaltstart zu reduzieren sowie die Fahreigenschaften des Kraftfahrzeuges beim Kaltstart zu verbessern.In this case, the method can be used for cold start control of the internal combustion engine, in particular if means of the catalyst heating have been taken. It is important to optimally control the air supply and thus the air-fuel ratio in the internal combustion engine, in order to ensure stable engine operation even if the catalytic converter has not yet been heated to its operating temperature. Further, fuel will evaporate at a slower rate during cold start when the engine is at ambient temperature or not yet at a normal operating temperature. Problems also show up in the use of alternative fuels, for example ethanol, which requires a higher temperature to form an ignitable mixture than conventional fuels. Thus, it is possible to reduce emissions and fuel consumption during cold start and to improve the driving characteristics of the motor vehicle during cold start.
In einer Ausführungsform ist der Schritt des Setzens eines oberen Grenzwertes für die einzusaugende Luftmasse auf den Istwert für die einzusaugende Luftmasse oder einen vorgegebenen Wert dabei abhängig von einem oder mehreren der folgenden Betriebszustände: Die einzusaugende Luftmasse wird nicht begrenzt, die einzusaugende Luftmasse wird durchgehend begrenzt, die einzusaugende Luftmasse wird begrenzt wenn sich das Fahrzeug im Leerlaufbetrieb befindet, die einzusaugende Luftmasse wird begrenzt wenn Mittel des Katalysatorheizens ergriffen wurden, oder die einzusaugende Luftmasse wird begrenzt wenn das Kraftfahrzeug sich sowohl im Leerlaufbetrieb befindet als auch Mittel des Katalysatorheizens ergriffen wurden. Durchgehend bedeutet hierbei, dass die einzusaugende Luftmasse während der gesamten Dauer des Betriebes des Verbrennungsmotors gesteuert wird. Hierdurch wird ein optimaler Betrieb des Motors insbesondere auch während allen möglichen Betriebszuständen des Verbrennungsmotors während eines Kaltstarts sichergestellt. So kann durch den gesteuerten Luftdurchsatz, unabhängig vom verwendeten Kraftstofftyp, eine ununterbrochene Leistungsbereitstellung gewährleistet werden, beispielsweise die Menge an Wärme bereitgestellt werden, welche nötig ist, um den Katalysator zu heizen, und gleichzeitig verhindert werden, dass die Verbrennung in einem unruhigen Leerlauf erfolgt. Auch können hierdurch Toleranzeinflüsse eliminiert werden und durch die effiziente Katalysatorheizansteuerung deutliche Emissions- und Kraftstoffverbrauchsreduzierungen erreicht werden. Auch wird bei plötzlichen Anforderungen zur Erhöhung des Drehmoments sichergestellt, dass nur die zur Aufrechterhaltung des Drehmoments erforderliche Luftmasse eingesaugt wird, wodurch gleichzeitig sichergestellt werden kann, dass im Saugrohr des Verbrennungsmotors der Druck so klein ist, dass stets genügend Unterdruck für die Bremsanlage bereitsteht.In one embodiment, the step of setting an upper limit value for the air mass to be drawn on the actual value for the air mass or a predetermined value dependent on one or more of the following operating conditions: The air mass to be sucked is not limited, the air mass to be sucked is continuously limited, the air mass to be drawn in is limited when the vehicle is idling, the air mass to be drawn is limited when catalyst heating means are engaged, or the air mass to be drawn is limited when the vehicle is both idling and catalyst heating means are engaged. Throughout means here that the air mass to be sucked in is controlled during the entire duration of the operation of the internal combustion engine. This ensures optimal operation of the engine, in particular during all possible operating states of the internal combustion engine during a cold start. Thus, regardless of the type of fuel used, the controlled air flow rate can ensure uninterrupted power delivery, for example, provide the amount of heat needed to heat the catalyst while preventing combustion in a restless idle state. In addition, tolerance influences can thereby be eliminated and clear emission and fuel consumption reductions can be achieved by the efficient catalyst heating control. It is also ensured in sudden requests to increase the torque that only the air mass required to maintain the torque is sucked in, which can simultaneously ensure that in the intake manifold of the engine, the pressure is so small that there is always enough negative pressure for the brake system.
Weiter können die Parametersignale einen Umgebungsdruck und ein vom Verbrennungsmotor angefordertem Drehmoment umfassen. Hierbei steht angefordertes Drehmoment für das Drehmoment, mit welchem, abhängig vom aktuellen Betriebszustand des Verbrennungsmotors, das heißt der aktuellen Situation eine ununterbrochene Leistungsbereitstellung gewährleistet wird, beispielsweise wenn eine effiziente Katalysatorheizansteuerung bereitgestellt und gleichzeitig ein unruhiger Leerlauf vermieden werden soll. Durch das Berechnen des oberen Grenzwertes in Abhängigkeit des Umgebungsdrucks wird gewährleistet, dass der Saugrohrdruck des Verbrennungsmotors entsprechend dem Umgebungsdruck eingestellt werden kann. Dadurch wird stets genügend Bremsunterdruck für die Bremsanlage zur Verfügung gestellt. Durch die Berechnung nach dem angeforderten Drehmoment des Verbrennungsmotors kann weiter sichergestellt werden, dass beispielsweise im Falle des Katalysatorheizens auch hohe Drehmomente vom Motor bereitgestellt werden können und ein stabiler Motorlauf gewährleistet wird. Further, the parameter signals may include an ambient pressure and a torque requested by the engine. In this case, requested torque is the torque with which, depending on the current operating state of the internal combustion engine, that is, the current situation an uninterrupted power supply is ensured, for example, if an efficient Katalysatorheizansteuerung provided while a restless idling should be avoided. By calculating the upper limit value as a function of the ambient pressure, it is ensured that the intake manifold pressure of the internal combustion engine can be adjusted in accordance with the ambient pressure. As a result, enough brake vacuum is always provided for the brake system. By calculating the requested torque of the internal combustion engine can be further ensured that, for example, in the case of catalyst heating and high torque can be provided by the engine and a stable engine operation is ensured.
In einer Ausführungsform wird, wenn die in den Verbrennungsmotor einzusaugende Luftmasse nicht begrenzt wird, der obere Grenzwert für die einzusaugende Luftmasse auf den gespeicherten Wert gesetzt. Der gespeicherte Wert ist dabei sehr hoch gesetzt und somit stets hoher als der Sollwert für die einzusaugende Luftmasse gewählt, wodurch sichergestellt wird, dass, falls die Luftmasse nicht gesteuert werden soll, die in ein Saugrohr des Verbrennungsmotors eingesaugte Luftmasse stets derjenigen entspricht, welche vonnöten ist, um ein Drehmoment zu gewährleisten, welches sich bei optimalen, unbearbeiteten Bedingungen ergeben würde und bei welcher Leistung sowie Drehmoment, unabhängig vom aktuell verwendeten Kraftstofftyp, konstant gehalten werden.In one embodiment, when the air mass to be drawn into the internal combustion engine is not limited, the upper limit value for the air mass to be drawn is set to the stored value. The stored value is set very high and thus always higher than the target value for the air mass to be sucked, thereby ensuring that, if the air mass is not to be controlled, the air mass sucked into a suction pipe of the internal combustion engine always corresponds to that which is necessary To ensure a torque that would result in optimal, unprocessed conditions and in which power and torque, regardless of the currently used fuel type, kept constant.
Weiter kann, wenn die einzusaugende Luftmasse durchgehend begrenzt wird, die einzusaugende Luftmasse begrenzt wird wenn sich das Fahrzeug im Leerlaufbetrieb befindet, die einzusaugende Luftmasse begrenzt wird wenn Mittel des Katalysatorheizens ergriffen wurden, oder die einzusaugende Luftmasse begrenzt wird wenn das Kraftfahrzeug sich sowohl im Leerlaufbetrieb befindet als auch Mittel des Katalysatorheizens ergriffen wurden, der obere Grenzwert für die einzusaugende Luftmasse auf den Istwert für die einzusaugende Luftmasse gesetzt werden. Dabei ist es bekannt, die Werte für die Luftmasse abhängig von Parametern, beispielsweise dem angeforderten Drehmoment des Verbrennungsmotors aus einem Kennfeld oder einer Kennlinie zu lesen, da eine Umrechnung, beispielsweise durch einen linearen Regleransatz, meist nur unter erheblichem Aufwand, häufig aber auch gar nicht möglich ist.Further, when the air mass to be sucked is continuously limited, the air mass to be sucked is limited when the vehicle is idling, the air mass to be drawn is limited when catalyst heating means are engaged, or the air mass to be drawn is limited when the motor vehicle is both idling As well as catalyst heating means were taken, the upper limit for the air mass to be sucked be set to the actual value for the air mass to be sucked. It is known to read the values for the air mass depending on parameters, for example, the requested torque of the internal combustion engine from a map or a characteristic, since a conversion, for example by a linear controller approach, usually only at considerable expense, but often not at all is possible.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Steuerung der einzusaugenden Luftmasse in den Verbrennungsmotor durch eine Steuerung eines Drehmoments des Verbrennungsmotors erfolgen. Dabei kann der Schritt des Bildens eines Istwertes für die einzusaugende Luftmasse weiter das Bilden einer spezifischen Luftmasse umfassen, welche anschließend in einen Istwert für das Drehmoment konvertiert wird. Weiter kann ein Kraftstoffdruck aus dem Anteil einer Kraftstoffadditiv-Komponente in dem in das Saugrohr eingesaugten Kraftstoffes und der Temperatur des Einlassventils, durch welches der Kraftstoff in Brennkammern des Verbrennungsmotors eingeführt wird, gebildet werden, anschließend ein Maximalwert für den Saugrohrdruck aus dem Kraftstoffdruck und dem Umgebungsdruck bestimmt werden und dieser Maximalwert in einen kraftstoffspezifischen Wert für das Drehmoment konvertiert werden. Der Istwert für die einzusaugende Luftmasse wird dann auf den Minimalwert aus dem Istwert für das Drehmoment und dem kraftstoffspezifischen Wert für das Drehmoment gesetzt. Weiter kann der vorgegebene Wert ein vorgegebener Wert für das Drehmoment sein, so dass der obere Grenzwert für die einzusaugende Luftmasse, abhängig von Betriebszuständen des Verbrennungsmotors auf den Minimalwert aus dem Istwert für das Drehmoment und dem kraftstoffspezifischen Wert für das Drehmoment oder den vorgegebenen Wert für das Drehmoment gesetzt wird. Der Sollwert für die einzusaugende Luftmasse kann dabei auf das erwartetet Drehmoment gesetzt werden und der Minimalwert für die einzusaugende Luftmasse sodann durch Bilden eines Minimalwertes für das Drehmoment aus dem oberen Grenzwert für die einzusaugende Luftmasse und dem Sollwert für die einzusaugende Luftmasse, das heißt dem Grenzwert für das Drehmoment und dem erwarteten Drehmoment, gewonnen werden, wobei der Minimalwert für die einzusaugende Luftmasse durch anschließendes konvertieren des Minimalwertes für das Drehmoment gebildet wird. Hierbei bedeutet erwartetes Drehmoment wiederum, dass der Sollwert auf Basis eines eigentlichen, unbearbeiteten Drehmoment berechnet wird, welches sich bei einer optimalen Zündung des Luft-Kraftstoff-Gemisches im Verbrennungsmotor ergeben würde, wenn keine zusätzliche Leistung, beispielsweise zum Katalysatorheizen aufgebracht werden muss. Die in ein Saugrohr des Verbrennungsmotors einzusaugende Luftmasse kann somit gemäß dem für unterschiedliche Betriebszustände des Verbrennungsmotors charakteristischem Drehmoment begrenzt werden. Dieses hängt dabei im Wesentlichen von dem aktuellen Hubvolumen, welches abhängig von dem aktuell verwendeten Kraftstofftyp ist, und somit von der einzusaugenden Luftmasse beziehungsweise dem Luftdurchsatz im Motor ab, weshalb die Luftzufuhr derart festgelegt werden kann, dass der Druck im Saugrohr dem Verdampfungspunkt des aktuell verwendeten Kraftstoffs entspricht. Auch kann dieses einfach und ohne großen Aufwand durch bereits in das Fahrzeug integrierte Sensoren ermittelt werden. Dabei ist es bekannt, die Werte für die spezifische Luftmasse abhängig von dem angeforderten Drehmoment des Verbrennungsmotors aus einem Kennfeld oder einer Kennlinie zu lesen, de eine Umrechnung, beispielsweise durch einen linearen Regleransatz, meist nur unter erheblichem Aufwand, häufig aber auch gar nicht möglich ist.According to a further embodiment, the control of the air mass to be sucked into the internal combustion engine can take place by controlling a torque of the internal combustion engine. In this case, the step of forming an actual value for the air mass to be drawn in may further comprise the formation of a specific air mass, which is subsequently converted into an actual value for the torque. Further, a fuel pressure may be formed from the proportion of a fuel additive component in the fuel sucked into the intake manifold and the temperature of the intake valve, through which the fuel is introduced into combustion chambers of the internal combustion engine, then a maximum value for the intake manifold pressure from the fuel pressure and the ambient pressure be determined and this maximum value to be converted into a fuel-specific value for the torque. The actual value for the air mass to be drawn is then set to the minimum value of the actual value for the torque and the fuel-specific value for the torque. Further, the predetermined value may be a predetermined value for the torque, so that the upper limit for the air mass to be sucked, depending on operating conditions of the internal combustion engine to the minimum value of the actual value for the torque and the fuel-specific value for the torque or the predetermined value for the Torque is set. The setpoint for the air mass to be sucked can be set to the expected torque and the minimum value for the air mass to be sucked then by forming a minimum value for the torque from the upper limit for the air mass to be sucked and the setpoint for the air mass to be sucked, that is the limit for the torque and the expected torque are obtained, wherein the minimum value for the air mass to be drawn is formed by subsequently converting the minimum value for the torque. In this case, expected torque in turn means that the desired value is calculated on the basis of an actual, unprocessed torque, which would result in an optimal ignition of the air-fuel mixture in the internal combustion engine, if no additional power, for example for catalyst heating must be applied. The air mass to be sucked into a suction pipe of the internal combustion engine can thus be limited according to the torque characteristic of different operating states of the internal combustion engine. This depends essentially on the current displacement, which is dependent on the currently used fuel type, and thus on the air mass to be sucked or the air flow in the engine, which is why the air supply can be set so that the pressure in the intake manifold to the evaporation point of the currently used Fuel corresponds. Also this can be easy and be determined without great effort by already integrated into the vehicle sensors. It is known to read the values for the specific air mass depending on the requested torque of the engine from a map or a characteristic, de conversion, for example by a linear controller approach, usually only at considerable expense, but often not possible ,
Mit der Anmeldung wird auch ein Computerprogramm angegeben, das, wenn es auf einer Recheneinheit eines Kraftfahrzeuges ausgeführt wird, die Recheneinheit anleitet, folgende Schritte auszuführen. Die Recheneinheit wird zum Bestimmen eines Betriebszustandes des Verbrennungsmotors angeleitet. Zudem wird die Recheneinheit angeleitet, einen Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeuges wie oben beschrieben zu steuern.The application also specifies a computer program which, when executed on a computing unit of a motor vehicle, instructs the arithmetic unit to carry out the following steps. The arithmetic unit is instructed to determine an operating state of the internal combustion engine. In addition, the arithmetic unit is instructed to control an internal combustion engine of the motor vehicle as described above.
Optional kann das Computerprogramm auch eine Logik enthalten, durch welche, basierend auf einer Überprüfung von Parametersignalen, beispielsweise der Motortemperatur, entschieden wird, ob das Programm und somit die oben aufgeführten Schritte gestartet werden sollen.Optionally, the computer program may also include logic which, based on a review of parameter signals, such as engine temperature, will decide whether to start the program and thus the steps listed above.
Mit der Anmeldung wird zudem ein computerlesbares Medium angegeben, auf dem ein Computerprogramm gemäß der genannten Ausführungsform gespeichert ist.The application also specifies a computer-readable medium on which a computer program according to the mentioned embodiment is stored.
Das Computerprogramm sowie das computerlesbare Medium weisen die bereits im Zusammenhang mit dem Verfahren der Anmeldung genannten Vorteile auf, insbesondere dass die anzusaugende Luftmasse so festgelegt wird, dass der Saugrohrdruck dem optimalen Verdampfungspunkt des aktuell verwendeten Kraftstoffs entspricht, wodurch beispielsweise Emission und Kraftstoffverbrauch beim Kaltstart reduziert werden können sowie die Fahreigenschaften beim Kaltstart verbessert werden können, und durch das Steuern der anzusaugenden Luftmasse über das Drehmoment, das der Druck im Saugrohr so klein ist, dass stets genügend Unterdruck für die Bremsanlage bereitsteht.The computer program and the computer-readable medium have the advantages already mentioned in connection with the method of the application, in particular that the intake air mass is set so that the intake manifold pressure corresponds to the optimum evaporation point of the currently used fuel, whereby, for example, emission and fuel consumption during cold start are reduced can be improved as well as the driving characteristics during cold start, and by controlling the air mass to be sucked on the torque that the pressure in the intake manifold is so small that there is always enough negative pressure for the brake system.
Mit der Anmeldung wird auch eine Steuerschaltung für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges angegeben. Die Steuerschaltung umfasst dabei mehrere Vorrichtungen zum Erfassen eines Betriebszustandes des Verbrennungsmotors, eine Luftmassenberechnungsschaltung, welche aus Parametersignalen einen Istwert für die einzusaugende Luftmasse bildet und abhängig von dem Betriebszustand des Verbrennungsmotors einen oberen Grenzwert für die einzusaugende Luftmasse auf den Istwert für die einzusaugende Luftmasse oder einen vorgegebenen Wert setzt, einen Luftmassenbegrenzer, welcher einen Sollwert für die einzusaugende Luftmasse angibt, einen Minimalwertbildner, welcher, abhängig von einem erwarteten Drehmoment, einen Minimalwert aus dem oberen Grenzwert für die einzusaugende Luftmasse und dem Sollwert für die einzusaugende Luftmasse angibt und ausgehend von dem Minimalwert eine Stellgröße für die in ein Saugrohr des Verbrennungsmotors einzusaugende Luftmasse bestimmt. Dabei ist die Luftmassenberechnungsschaltung derart ausgebildet, dass diese den Istwert für die einzusaugende Luftmasse auf Basis eines Gehalts an Kraftstoffadditiv-Komponenten eines in das Saugrohr eingesaugten Kraftstoffes sowie der Temperatur eines Einlassventils, durch welches der Kraftstoff in Brennkammern des Verbrennungsmotors geführt wird, bildet.The application also specifies a control circuit for an internal combustion engine of a motor vehicle. The control circuit comprises several devices for detecting an operating state of the internal combustion engine, an air mass calculation circuit which forms an actual value of the air mass to be sucked from parameter signals and an upper limit for the air mass to be sucked on the actual value for the air mass to be sucked or a predetermined value depending on the operating state of the internal combustion engine Value sets, a Luftmassenbegrenzer, which indicates a target value for the air mass to be sucked, a minimal value generator, which indicates, depending on an expected torque, a minimum value from the upper limit for the air mass to be sucked and the setpoint for the air mass to be sucked and starting from the minimum value Command value for the air mass to be sucked into a suction pipe of the internal combustion engine. In this case, the air mass calculation circuit is designed such that it forms the actual value for the air mass to be sucked based on a content of fuel additive components of a sucked into the intake manifold fuel and the temperature of an intake valve through which the fuel is guided in combustion chambers of the internal combustion engine.
Hierbei bedeutet erwartetes Drehmoment wiederum, dass der Sollwert auf Basis eines eigentlichen, unbearbeiteten Drehmoment berechnet wird, welches sich bei einer optimales Zündung des Luft-Kraftstoff-Gemisches im Verbrennungsmotor ergeben würde, wenn keine zusätzliche Leistung, beispielsweise zum Katalysatorheizen aufgebracht werden muss. Unter Kraftstoffadditiv-Komponenten werden hierbei Zusätze im Kraftstoff von sauerstoffhaltigen, organischen Komponenten sowie Additive zur Verbesserung der Eigenschaften des Kraftstoffes verstanden, beispielsweise Ethanol. Zusatzstoffe (Additive), die in unverbleitem Kraftstoff verwendet werden, sind zum, Beispiel Antioxidantien, Korrosionsinhibitoren, Metalldeaktivatoren und Detergenzien. Eine derartige Steuerschaltung hat den Vorteil, dass nur soviel Luft eingesaugt wird wie erforderlich ist, um ein dem jeweiligen Betriebszustand des Verbrennungsmotors entsprechendes Drehmoment zu gewährleisten und, abhängig vom verwendeten Kraftstofftyp, ein dem erforderlichen Drehmoment entsprechendes Luft-Kraftstoff-Verhältnis im Verbrennungsmotor sicherzustellen, da einzusaugende Luftmasse und somit die Luftzufuhr im Motor derart festgelegt werden kann, dass der Saugrohrdruck dem Verdampfungspunkt des aktuell verwendeten Kraftstoffs entspricht. Auch kann, durch die Begrenzung der einzusaugenden Luftmasse, ein Unterdruck im Saugrohr erhöht werden und somit stets genügend Unterdruck für eine Bremsanlage des Kraftfahrzeuges zur Verfügung gestellt werden. Da ferner die Luftzufuhr in den Verbrennungsmotor begrenzt ist, wird weniger Luft angesaugt und auch weniger Kraftstoff in den Motorraum eingespritzt. Die Menge an Kraftstoff sinkt somit, wodurch sich ein optimales Luft-Kraftstoff-Verhältnis im Verbrennungsmotor gewährleisten lässt, so dass auch die Emissionen der Gase HC, CO und NOx sinken. Dadurch kann gewährleistet werden, dass Emissionsregulierungsvorschriften wie beispielsweise EURO 6, ULEV oder SULEV eingehalten werden. Zudem ist eine derartige Steuerschaltung kostengünstig und einfach in der Entwicklung und Herstellung, da sie sich als Weiterbildung gebräuchlicher Steuerungsschaltungen für Verbrennungsmotoren ergibt, ohne dass hierbei größere Umbauten vonnöten wären.In this case, expected torque in turn means that the desired value is calculated on the basis of an actual, unprocessed torque, which would result in an optimal ignition of the air-fuel mixture in the internal combustion engine, if no additional power, for example, must be applied to the catalyst heating. Under fuel additive components are understood here additives in the fuel of oxygen-containing organic components and additives for improving the properties of the fuel, for example ethanol. Additives (additives) used in unleaded fuel are, for example, antioxidants, corrosion inhibitors, metal deactivators and detergents. Such a control circuit has the advantage that only as much air is sucked in as is necessary to ensure a torque corresponding to the respective operating state of the internal combustion engine and, depending on the type of fuel used, to ensure a required torque corresponding air-fuel ratio in the internal combustion engine be sucked air mass and thus the air supply in the engine can be set so that the intake manifold pressure corresponds to the evaporation point of the currently used fuel. Also, by limiting the air mass to be sucked, a negative pressure in the intake manifold can be increased and thus always sufficient negative pressure for a brake system of the motor vehicle are made available. Further, because the air supply to the engine is limited, less air is drawn in and less fuel is injected into the engine compartment. The amount of fuel thus decreases, which can ensure an optimal air-fuel ratio in the internal combustion engine, so that the emissions of the gases HC, CO and NO x decrease. This can ensure that emissions regulation regulations such as
Gemäß einer Ausführungsform umfassen die Vorrichtungen zum Erfassen des Betriebszustandes des Verbrennungsmotors einen Leerlaufindikator, welcher angibt, ob sich das Kraftfahrzeug im Leerlaufbetrieb befindet, und einen zweiten Indikator, welcher angibt, ob Mittel des Katalysatorheizens ergriffen worden sind. Über den Leerlaufindikator wird der Steuerschaltung signalisiert, wenn der neutrale Gang eingelegt ist, sich das Fahrzeug somit im Leerlauf befindet. Über die Steuerschaltung kann dem Verbrennungsmotor nun genau soviel Luft zugeführt werden, wie nötig ist, um eine vorgegebene Leerlaufdrehzahl aufrecht zu erhalten, so dass die Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemisches in einem ruhigen Leerlauf erfolgt. Im zweiten Indikator wiederum wird der Steuerschaltung signalisiert, dass Mittel des Katalysatorheizens ergriffen wurden, wodurch die Steuerschaltung in der Lage ist, die Luftzufuhr in den Verbrennungsmotor gemäß einem Drehmoment, welche für eine effiziente Katalysatorheizansteuerung erforderlich ist, zu regulieren, was wiederum in deutlichen Emissions- und Kraftstoffverbrauchsreduzierungen resultiert.According to one embodiment, the devices for detecting the operating state of the internal combustion engine comprise an idle indicator, which indicates whether the motor vehicle is in idle mode, and a second indicator, which indicates whether means of the catalyst heating have been seized. About the idle indicator of the control circuit is signaled when the neutral gear is engaged, the vehicle is thus idle. Via the control circuit, the internal combustion engine can now be supplied with exactly as much air as is necessary in order to maintain a predetermined idling speed, so that the combustion of the air-fuel mixture takes place in a quiet idle state. In the second indicator, in turn, the control circuit is signaled that means of catalyst heating have been seized, whereby the control circuit is able to regulate the air supply to the internal combustion engine according to a torque required for efficient catalyst heating control, which in turn results in significant emissions. and fuel economy reductions results.
Weiter kann die Steuerschaltung ein Eingabeelement, zur manuellen Eingabe und/oder Sensoren zum Messen des Gehalts an Kraftstoffadditiv-Komponenten des in das Saugrohr eingesaugten Kraftstoffes sowie einen Temperatursensor, zum Messen der Temperatur des Einlassventils umfassen und die Luftmassenberechnungsschaltung den Istwert für das Drehmoment in Abhängigkeit von einem Umgebungsdruck und einem angeforderten Drehmoment bilden. Hierbei steht angefordertes Drehmoment für das Drehmoment, mit welchem, abhängig vom aktuellen Betriebszustand des Verbrennungsmotors, das heißt der aktuellen Situation eine ununterbrochene Leistungsbereitstellung gewährleistet wird, beispielsweise wenn eine effiziente Katalysatorheizansteuerung bereitgestellt und gleichzeitig ein unruhiger Leerlauf vermieden werden soll. Durch das Berechnen des oberen Grenzwertes in Abhängigkeit des Umgebungsdrucks wird gewährleistet, dass der Saugrohrdruck des Verbrennungsmotors entsprechend dem Umgebungsdruck eingestellt werden kann. Dadurch wird stets genügend Bremsunterdruck für die Bremsanlage zur Verfügung gestellt. Durch die Berechnung nach dem angeforderten Drehmoment des Verbrennungsmotors wird sichergestellt, dass beispielsweise im Katalysatorheizen auch hohe Drehmomente von dem Verbrennungsmotor bereitgestellt werden können und ein stabiler Motorlauf gewährleistet wird. Erfasst werden kann der Wert für das erwartete Drehmoment beispielsweise über einen Motordrehzahlsensor sowie der Wert für den Umgebungsdruck von einem Umgebungsdrucksensor gemessen werden. Es sind aber auch Ausführungen möglich, in denen das Fahrzeug den Wert für den Umgebungsdruck von außen beispielsweise über Funk empfängt, Dabei kann die Luftmassenberechnungsschaltung einen Speicher, in welchem der vorgegebene Wert für die einzusaugende Luftmasse gespeichert ist, ein UND-Gatter, zum Verknüpfen der Signale der Vorrichtungen zum Erfassen des Betriebszustandes des Verbrennungsmotors, sowie Schaltelemente, über welche, abhängig vom Betriebszustand des Verbrennungsmotors, der obere Grenzwert für die einzusaugende Luftmasse auf den Istwert für die einzusaugende Luftmasse oder den vorgegeben Wert gesetzt und an den Minimalwertbildner geleitet wird, umfassen. Hierbei ist der gespeicherte Wert stets sehr groß gewählt und stets größer als die in das Saugrohr des Verbrennungsmotors maximal ansaugbare Luftmasse, Die Funktion der Berechnung des oberen Grenzwertes wird dabei durch die Regelung der Schaltelemente realisiert. Realisiert werden kann dies durch einfache Schaltelemente, ohne dass hierbei aufwendige und teure Regelungsschaltungen vonnöten wären. Auch kann eine derartige Luftmassenberechnungsberechnungsschaltung einfach und kostengünstig durch Weiterentwicklung gebräuchlicher Steuerungsschaltungen für Verbrennungsmotoren entwickelt werden, ohne dass hierbei aufwendige Umbauten vonnöten wären.Further, the control circuit may include an input member for manual input and / or sensors for measuring the content of fuel additive components of the fuel sucked into the intake manifold and a temperature sensor for measuring the temperature of the intake valve and the air mass calculation circuit the actual value for the torque as a function of form an ambient pressure and a requested torque. In this case, requested torque is the torque with which, depending on the current operating state of the internal combustion engine, that is, the current situation an uninterrupted power supply is ensured, for example, if an efficient Katalysatorheizansteuerung provided while a restless idling should be avoided. By calculating the upper limit value as a function of the ambient pressure, it is ensured that the intake manifold pressure of the internal combustion engine can be adjusted in accordance with the ambient pressure. As a result, enough brake vacuum is always provided for the brake system. By calculating the requested torque of the internal combustion engine ensures that, for example, in the catalyst heating and high torques can be provided by the internal combustion engine and a stable engine operation is ensured. The value for the expected torque can be detected, for example, via an engine speed sensor and the value for the ambient pressure can be measured by an ambient pressure sensor. But there are also possible embodiments in which the vehicle receives the value for the ambient pressure from the outside, for example via radio. In this case, the air mass calculation circuit, a memory in which the predetermined value for the air mass to be sucked is stored, an AND gate for linking the Signals of the devices for detecting the operating state of the internal combustion engine, as well as switching elements via which, depending on the operating state of the internal combustion engine, the upper limit for the air mass to be sucked set to the actual value for the air mass or the predetermined value and passed to the minimal value generator include. Here, the stored value is always chosen very large and always larger than the maximum intake into the intake manifold of the engine air mass, the function of calculating the upper limit is realized by the regulation of the switching elements. This can be realized by simple switching elements, without this consuming and expensive control circuits would be needed. Also, such an air mass calculation circuit can be easily and inexpensively developed by further development of conventional control circuits for internal combustion engines, without the need for expensive conversions.
Gemäß einer weitern Ausführungsform kann die Luftmassenberechnungsschaltung eine Drehmomentberechnungsschaltung umfassen, zum Steuern der einzusaugenden Luftmasse über ein Drehmoment des Verbrennungsmotors. Die Drehmomentberechnungsschaltung kann ihrerseits ein erstes Kennlinienfeld, das eine spezifische Luftmasse in Abhängigkeit des angeforderten Drehmoments sowie des Umgebungsdrucks angibt, einen ersten Konverter, zum Umwandeln der spezifischen Luftmasse in einen Istwert für das Drehmoment, ein zweites Kennlinienfeld, das einen Kraftstoffdruck aus dem Gehalt an Kraftstoffadditiv-Komponenten des in das Saugrohr eingesaugten Kraftstoffs sowie der Temperatur des Einlassventils angibt, einen Maximalwertbildner, welcher einen Maximalwert aus dem Kraftstoffdruck und dem Umgebungsdruck angibt, einen zweiten Konverter, welcher den Maximalwert aus dem Kraftstoffdruck und dem Umgebungsdruck in einen kraftstoffspezifischen wert für das Drehmoment umwandelt, sowie einen zweiten Minimalwertbildner, welcher einen Minimalwert aus dem Istwert für das Drehmoment und dem kraftstoffspezifischen Wert für das Drehmoment angibt und diesen auf den Wert für den Istwert für die einzusaugende Luftmasse setzt, umfassen. Der Speicher kann dabei ausgebildet sein, einen vorgegebenen Wert für das Drehmoment zu speichern und die Luftmassenberechnungsschaltung weiter derart ausgebildet sein, anschließend einen oberen Grenzwert für das Drehmoment aus dem Istwert für die einzusaugende Luftmasse, das heißt den Istwert für das Drehmoment und dem vorgegebenen Wert für das Drehmoment zu bilden und diesen auf den oberen Grenzwert für die einzusaugende Luftmasse zu setzen. Weiter kann der Luftmassenbegrenzer einen Drehmomentbegrenzer umfassen, welcher ausgebildet ist, den Sollwert für die einzusaugende Luftmasse auf das erwartete Drehmoment zu setzen. In dieser Ausführungsform ist der Minimalwertbildner derart ausgebildet, einen Minimalwert für das Drehmoment aus dem oberen Grenzwert für den Drehmoment aus dem oberen grenzwert für das Drehmoment und dem erwarteten Wert für das Drehmoment anzugeben und umfasst einen dritten Konverter, zum Umwandeln des Minimalwerts für das Drehmoment in den Minimalwert für die einzusaugende Luftmasse. Hierbei steht angefordertes Drehmoment für das Drehmoment, mit welchem, abhängig vom aktuellen Betriebszustand des Verbrennungsmotors, das heißt der aktuellen Situation eine ununterbrochene Leistungsbereitstellung gewährleistet wird, beispielsweise wenn eine effiziente Katalysatorheizansteuerung bereitgestellt und gleichzeitig ein unruhiger Leerlauf vermieden werden soll. Erwartetes Drehmoment bedeutet wiederum, dass der Sollwert auf Basis eines eigentlichen, unbearbeiteten Drehmoment berechnet wird, welches sich bei einer optimalen Zündung des Luft-Kraftstoff-Gemisches im Verbrennungsmotor ergeben würde, wenn keine zusätzliche Leistung, beispielsweise zum Katalysatorheizen aufgebracht werden muss. Die in ein Saugrohr des Verbrennungsmotors einzusaugende Luftmasse kann somit gemäß dem für unterschiedliche Betriebszustände des Verbrennungsmotors charakteristischem Drehmoment begrenzt werden. Dieses hängt dabei im Wesentlichen von dem aktuellen Hubvolumen, welches abhängig von dem aktuell verwendeten Kraftstofftyp ist, und somit von der einzusaugenden Luftmasse beziehungsweise dem Luftdurchsatz im Motor ab, weshalb die Luftzufuhr derart festgelegt werden kann, dass der Druck im Saugrohr dem Verdampfungspunkt des aktuell verwendeten Kraftstoffs entspricht. Auch kann dieses einfach und ohne großen Aufwand durch bereits in das Fahrzeug integrierte Sensoren ermittelt werden. Dabei ist es bekannt, die Werte für die spezifische Luftmasse abhängig von dem angeforderten Drehmoment des Verbrennungsmotors aus einem Kennfeld oder einer Kennlinie zu lesen, da eine Umrechnung, beispielsweise durch einen linearen Regleransatz, meist nur unter erheblichem Aufwand, häufig aber auch gar nicht möglich ist.According to another embodiment, the air mass calculation circuit may include a torque calculation circuit for controlling the air mass to be drawn via a torque of the internal combustion engine. The torque calculation circuit, in turn, may include a first family of characteristics indicative of a specific air mass versus requested torque and ambient pressure, a first converter for converting the specific air mass to an actual torque value, a second family of fuel pressure indicative of the fuel additive content Components of the suctioned into the intake manifold fuel and the temperature of the intake valve, a maximum value generator, which indicates a maximum value of the fuel pressure and the ambient pressure, a second converter, which converts the maximum value of the fuel pressure and the ambient pressure into a fuel-specific value for the torque , and a second minimal value generator, which indicates a minimum value of the actual value for the torque and the fuel-specific value for the torque and this se to the value for the actual value for the air mass to be sucked Includes. The memory may be formed, a store predetermined value for the torque and the air mass calculation circuit further be configured so then to form an upper limit for the torque from the actual value for the air mass to be sucked, that is the actual value for the torque and the predetermined value for the torque and this on the set upper limit for the air mass to be sucked. Furthermore, the air mass limiter may comprise a torque limiter, which is designed to set the desired value for the air mass to be sucked in to the expected torque. In this embodiment, the minimum value generator is configured to specify a minimum value for the torque from the upper limit value for the torque from the upper limit value for the torque and the expected value for the torque and comprises a third converter for converting the minimum value for the torque in the minimum value for the air mass to be drawn. In this case, requested torque is the torque with which, depending on the current operating state of the internal combustion engine, that is, the current situation an uninterrupted power supply is ensured, for example, if an efficient Katalysatorheizansteuerung provided while a restless idling should be avoided. Expected torque, in turn, means that the setpoint is calculated based on an actual, unprocessed torque that would result from optimum ignition of the air-fuel mixture in the engine when no additional power, such as catalyst heating, has to be applied. The air mass to be sucked into a suction pipe of the internal combustion engine can thus be limited according to the torque characteristic of different operating states of the internal combustion engine. This depends essentially on the current displacement, which is dependent on the currently used fuel type, and thus on the air mass to be sucked or the air flow in the engine, which is why the air supply can be set so that the pressure in the intake manifold to the evaporation point of the currently used Fuel corresponds. This can also be determined easily and without great effort by already integrated into the vehicle sensors. It is known to read the values for the specific air mass depending on the requested torque of the internal combustion engine from a map or a characteristic, since a conversion, for example by a linear controller approach, usually only at considerable expense, but often not possible ,
Mit der Erfindung wird auch eine Baugruppe angegeben, welche eine oben beschriebene Steuerschaltung sowie einen Verbrennungsmotor, der von der Steuerschaltung angesteuert wird, umfasst. Hierdurch gelingt es Emission und Kraftstoffverbrauch, insbesondere beim Kaltstart, beispielsweise wenn Mittel des Katalysatorheizens ergriffen wurden, zu reduzieren sowie die Fahreigenschaften eines Kraftfahrzeuges, welches eine derartige Baugruppe umfasst, zu verbessern, indem die, in den Verbrennungsmotor einzusaugende Luftmasse so festgelegt wird, dass der Saugrohrdruck den optimalen Verdampfungspunkt des aktuell verwendeten Kraftstoffs entspricht. Auch kann, durch die Begrenzung der einzusaugenden Luftmasse, ein Unterdruck im Saugrohr erhöht werden und somit stets genügend Unterdruck für eine Bremsanlage des Kraftfahrzeuges zur Verfügung gestellt werden.The invention also specifies an assembly which comprises a control circuit described above and an internal combustion engine which is controlled by the control circuit. This makes it possible to reduce emissions and fuel consumption, especially during cold start, for example, when means of Katalysatorheizens were taken, and to improve the driving characteristics of a motor vehicle comprising such an assembly by the, be sucked into the internal combustion engine air mass is set so that Intake manifold pressure corresponds to the optimal evaporation point of the currently used fuel. Also, by limiting the air mass to be sucked, a negative pressure in the intake manifold can be increased and thus always sufficient negative pressure for a brake system of the motor vehicle are made available.
Zusammenfassend ist festzustellen, dass mit der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeuges sowie eine Steuerschaltung für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges angegeben werden, mit Hilfe derer sich die Luftzufuhr in den Verbrennungsmotor derart steuern lässt, dass unabhängig vom aktuell verwendeten Kraftstofftyp eine ununterbrochene Leistungsbereitstellung gewährleistet ist und zudem derart festgelegt werden kann, dass der Saugrohrdruck dem Verdampfungspunkt des aktuell verwendeten Kraftstoffs entspricht. Da durch die Begrenzung der Luftzufuhr weniger Luft angesaugt wird, wird auch weniger Kraftstoff in einen Motorraum des Verbrennungsmotors eingespritzt, wodurch die Menge an Kraftstoff sinkt, wodurch sich ein optimales Luft-Kraftstoff-Verhältnis im Verbrennungsgmotor einstellen lässt, so dass auch die Emissionsregulierungsvorschriften besser eingehalten werden können.In summary, the present invention provides a method for controlling an internal combustion engine of a motor vehicle and a control circuit for an internal combustion engine of a motor vehicle, by means of which the air supply to the internal combustion engine can be controlled so that regardless of the currently used fuel type, an uninterrupted power supply is ensured and also can be set so that the intake manifold pressure corresponds to the evaporation point of the currently used fuel. As less air is drawn in through the limitation of the air supply, less fuel is injected into an engine compartment of the internal combustion engine, whereby the amount of fuel decreases, whereby an optimal air-fuel ratio can be adjusted in the internal combustion engine, so that also complies with emission control regulations better can be.
Weiter kann die Regelung der einzusaugenden Luftmasse derart erfolgen, dass der Druck im Saugrohr so klein ist, dass auch beim Kaltstart Unterdruck aufgebaut wird, welcher zum Bremsen ausreicht und somit auf teure Zusatzaggregate für die Bremsanlage verzichtet werden kann.Next, the regulation of the air mass to be sucked in such a way that the pressure in the intake manifold is so small that negative pressure is built up even during cold start, which is sufficient for braking and thus can be dispensed with expensive auxiliary units for the brake system.
Auch kann unabhängig vom aktuell verwendeten Kraftstofftyp eine effiziente Katalysatorheizansteuerung gewährleistet werden, was wiederum in einer deutlichen Emissionsreduzierung und einer Kraftstoffverbrauchsreduzierung resultiert.Also, regardless of the type of fuel currently used, efficient catalyst heating control can be ensured, which in turn results in significant emission reduction and fuel economy reduction.
Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.The invention will now be explained in more detail with reference to the accompanying figures.
Wie
Wie
Nach der Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemisches wird ein Auslassventil
Wie
Zu erkennen ist auch, dass die Vorrichtungen
Wie
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel der
Wie
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel umfassen die Schaltelemente
Die drei Umschalter empfangen dabei an ihrem ersten Eingang
Der erste Umschalter
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist zudem ein Mehrfachschalter
Wie
Wie zu erkennen ist, empfängt der Minimalwertbildner
Im Fall, dass die einzusaugende Luftmasse L nicht begrenzt wird, gibt der Mehrfachschalter
Falls die einzusaugende Luftmasse L durchgehend begrenzt wird, liegt am Ausgang
Falls die einzusaugende Luftmasse L begrenzt werden soll, wenn sich das Fahrzeug im Leerlaufbetrieb befindet, wird der dritte Eingang
Obwohl zumindest eine beispielhafte Ausführungsform in der vorhergehenden Beschreibung gezeigt wurde, können verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden. Die genannten Ausführungsformen sind lediglich Beispiele und nicht dazu vorgesehen, den Gültigkeitsbereich, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration in irgendeiner Weise zu beschränken. Vielmehr stellt die vorhergehende Beschreibung dem Fachmann einen Plan zur Umsetzung zumindest einer beispielhaften Ausführungsform zur Verfügung, wobei zahlreiche Änderungen in der Funktion und der Anordnung von in einer beispielhaften Ausführungsform beschriebenen Elementen gemacht werden können, ohne den Schutzbereich der angefügten Ansprüche und ihrer rechtlichen Äquivalente zu verlassen.Although at least one exemplary embodiment has been shown in the foregoing description, various changes and modifications may be made. The above embodiments are merely examples and are not intended to limit the scope, applicability, or configuration in any way. Rather, the foregoing description provides those skilled in the art with a scheme for practicing at least one example embodiment, which may make numerous changes in the function and arrangement of elements described in an exemplary embodiment without departing from the scope of the appended claims and their legal equivalents ,
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Baugruppemodule
- 22
- Steuerschaltungcontrol circuit
- 33
- Verbrennungsmotorinternal combustion engine
- 44
- Zylindercylinder
- 55
- Brennkammercombustion chamber
- 66
- Saugrohrsuction tube
- 77
- Ansaugöffnungsuction
- 88th
- Drosselklappethrottle
- 99
- Einlassventilintake valve
- 1010
- Luftströmungairflow
- 1111
- Zylinderkolbencylinder piston
- 1212
- Kurbelwellecrankshaft
- 1313
- Bewegung des ZylinderkolbensMovement of the cylinder piston
- 1414
- Auslassventiloutlet valve
- 1515
- Ansaugrohrintake
- 1616
- Katalysatorcatalyst
- 1717
- Vorrichtungen zum Erfassen des Betriebszustandes des VerbrennungsmotorsDevices for detecting the operating state of the internal combustion engine
- 1818
- LuftmassenberechnungsschaltungAir mass calculation circuit
- 1919
- LuftmassenbegrenzterAir mass Limited
- 2020
- MinimalwertbildnerMinimum value
- 21, 2221, 22
- Signalleitungensignal lines
- 2323
- LeerlaufindikatorIdle indicator
- 2424
- zweiter Indikatorsecond indicator
- 25, 26, 27, 2825, 26, 27, 28
- Signalleitungensignal lines
- 2929
- Temperatursensortemperature sensor
- 3030
- MotordrehzahlsensorEngine speed sensor
- 3131
- Signalleitungsignal line
- 3232
- UmgebungsdrucksensorAtmospheric pressure sensor
- 3333
- Drehmomentbegrenzertorque
- 3434
- erstes Kennlinienfeldfirst characteristic field
- 3535
- erster Konverterfirst converter
- 3636
- zweites Kennlinienfeldsecond characteristic field
- 3737
- Maximalwertbildnermaximum-
- 38 38
- zweiter Konvertersecond converter
- 3939
- zweiter Minimalwertbildnersecond minimal value generator
- 4040
- SpeicherStorage
- 4141
- UND-GatterAND gate
- 4242
- Schaltelementeswitching elements
- 4343
- erster Umschalterfirst switch
- 4444
- zweiter Umschaltersecond switch
- 4545
- dritter Umschalterthird switch
- 4646
- MehrfachschalterMultiple switch
- 4747
- erster Eingang des ersten Umschaltersfirst input of the first changeover switch
- 4848
- zweiter Eingang des ersten Umschalterssecond input of the first changeover switch
- 4949
- dritter Eingang des ersten Umschaltersthird input of the first switch
- 5050
- erster Eingang des zweiten Umschaltersfirst input of the second changeover switch
- 5151
- zweiter Eingang des zweiten Umschalterssecond input of the second changeover switch
- 5252
- dritter Eingang des zweiten Umschaltersthird input of the second changeover switch
- 5353
- erster Eingang des dritten Umschaltersfirst input of the third changeover switch
- 5454
- zweiter Eingang des dritten Umschalterssecond input of the third switch
- 5555
- dritter Eingang des dritten Umschaltersthird input of the third switch
- 5656
- Ausgang des ersten UmschaltersOutput of the first changeover switch
- 5757
- Ausgang des zweiten UmschaltersOutput of the second changeover switch
- 5858
- Ausgang des dritten UmschaltersOutput of the third switch
- 59, 6059, 60
- Signalleitungensignal lines
- 6161
- erster Eingang des Mehrfachschaltersfirst input of the multiple switch
- 6262
- zweiter Eingang des Mehrfachschalterssecond input of the multiple switch
- 6363
- dritter Eingang des Mehrfachschaltersthird input of the multiple switch
- 6464
- Signalleitungsignal line
- 6565
- vierter Eingang des Mehrfachschaltersfourth input of the multiple switch
- 6666
- Signalleitungsignal line
- 6767
- fünfter Eingang des Mehrfachschaltersfifth input of the multiple switch
- 6868
- Signalleitungsignal line
- 6969
- Ausgang des MehrfachschaltersOutput of the multiple switch
- 7070
- erster Eingang des Minimalwertbildnersfirst input of the minimal value generator
- 7171
- Ausgang des MinimalwertbildnersOutput of the minimal value generator
- 7272
- zweiter Eingang des Minimalwertbildnerssecond input of the minimal value generator
- 7373
- dritter Konverterthird converter
- 7474
- Signalleitungsignal line
- ISIS
- LeerlaufbitLeerlaufbit
- CHCH
- Signal des zweiten IndikatorsSignal of the second indicator
- Ee
- Ethanolgehaltethanol content
- TT
- Temperatur EinlassventilTemperature inlet valve
- Da D a
- angefordertes Drehmomentrequested torque
- DK D K
- Kraftstoffspezifischer Wert für das DrehmomentFuel specific value for the torque
- DM D M
- Minimalwertminimum value
- DS D S
- Drehmomenttorque
- DI D I
- Istwert für das DrehmomentActual value for the torque
- LL
- Luftmasseair mass
- LI L I
- Istwert für die LuftmasseActual value for the air mass
- LG L G
- oberer Grenzwert für die Luftmasseupper limit for the air mass
- LS L S
- Sollwert für die LuftmasseSetpoint for the air mass
- IS I S
- spezifische Luftmassespecific air mass
- pa p a
- Umgebungsdruckambient pressure
- pK p K
- KraftstoffdruckFuel pressure
- PP
- Maximalwertmaximum value
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102007062344 A1 [0006] DE 102007062344 A1 [0006]
Claims (15)
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