WO2016206919A1 - Verfahren zum betreiben einer brennkraftmaschine - Google Patents

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WO2016206919A1
WO2016206919A1 PCT/EP2016/062142 EP2016062142W WO2016206919A1 WO 2016206919 A1 WO2016206919 A1 WO 2016206919A1 EP 2016062142 W EP2016062142 W EP 2016062142W WO 2016206919 A1 WO2016206919 A1 WO 2016206919A1
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injection
injection valve
internal combustion
minimum
combustion engine
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PCT/EP2016/062142
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English (en)
French (fr)
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Thomas Kuhn
Claus Wundling
Timm Hollmann
Udo Schulz
Rainer Ecker
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Robert Bosch Gmbh
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    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30Controlling fuel injection
    • F02D41/3011Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30Controlling fuel injection
    • F02D41/3094Controlling fuel injection the fuel injection being effected by at least two different injectors, e.g. one in the intake manifold and one in the cylinder
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02D2200/02Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems

Definitions

  • the invention is based on a method for operating an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
  • the subject of the present invention is also a computer program product.
  • Methods for operating an internal combustion engine, in which fuel is metered by means of a first injection valve into a suction pipe and by means of a second injection valve directly into a combustion chamber of the internal combustion engine.
  • the first injection valve is preferably used in a first operating mode
  • the second injection valve is used in a second operating mode.
  • a minimum injection quantity is metered with the second injection valve in the first operating mode.
  • the minimum injection quantity is metered with the second injection valve if a total injection quantity is greater than the minimum injection quantity.
  • the probability of deposits forming is very low. Thereby, a control of the injection valve can be avoided. This saves energy and avoids unnecessary load on the injector.
  • the minimum injection quantity corresponds to a minimum injection quantity of the second injection valve. This means that the minimum injection quantity is preferably slightly larger than the minimum injection quantity.
  • the invention relates to program code together with processing instructions for creating a computer program executable on a control unit, in particular source code with compilation and / or linking instructions, the program code resulting in the computer program for carrying out all the steps of one of the described methods, if it According to the processing instructions, it is converted into an executable computer program, that is to say compiled and / or linked in particular.
  • This program code can be given, in particular, by source code, which can be downloaded, for example, from a server on the Internet.
  • Figure 1 shows the essential elements of an injection system with a first and a second injection valve
  • FIGS. 2 to 4 are various flow diagrams of various embodiments of the method according to the invention.
  • FIG. 1 shows the essential elements of an injection system.
  • FIG. 1 shows the essential elements of an injection system.
  • a simplified representation is selected, in which only a combustion chamber and the associated injection valves are shown.
  • the invention is not limited to the application of such an internal combustion engine with a cylinder. It can also be used with any other cylinder numbers.
  • the combustion chamber of the internal combustion engine is designated 100.
  • the combustion chamber 100 is supplied with air or an air-fuel mixture via a suction pipe 110.
  • fuel is injected into the intake manifold 110 by means of a first injection valve 120.
  • a second injection valve 130 is provided, with which fuel can be metered directly into the combustion chamber 100.
  • each cylinder of the internal combustion engine is associated with a first and second injection valve.
  • only a first injection valve is provided for all or for a group of cylinders. Whereby a first injection valve fuel passes into a common intake manifold of several cylinders.
  • a control unit 140 acts on the first injection valve 120 and the second injection valve 130 with drive signals.
  • the control unit 140 processes output signals of first sensors 150 and second sensors 160.
  • the first sensors preferably detect variables which characterize the operating state of the internal combustion engine. This is, for example, the rotational speed N of the internal combustion engine.
  • the second sensors 160 preferably detect variables that characterize the environmental conditions or the driver's intention. Based on these variables, the control unit 140 calculates the control signals for acting on the injection valves 120 and 130, respectively.
  • Such injection systems are commonly referred to as dual systems.
  • the internal combustion engine In the lower speed and load range, the internal combustion engine is preferably operated in a first operating mode, in which an injection with the first injection valve 120 is performed.
  • a second operating mode In higher load ranges and higher speed ranges, however, there is a second operating mode, in which the fuel injection takes place essentially via the second injection valve 130.
  • the first operating mode In the case of a longer operation in the first operating mode, there is the risk of coking and thus a reduction in the flow rate of the second injection valve 130 due to the lack of throughflows and thus cooling of the second injection valve 130.
  • the second injection valve is constantly driven with an adjustable minimum injection time. In this way, a continuous flow and cooling can be ensured and thus a coking can be reliably prevented. Furthermore, the pressure in the high-pressure rail can be adjusted to its desired and optimal target pressure. A separate switchover from the first to the second operating mode or vice versa is no longer necessary.
  • the minimum possible injection quantity Q2min of the second injection valve 130 is calculated from a minimum injection time T2min.
  • Various parameters such as injection pressure, injection angle, fuel density, engine speed, camshaft angle, crankshaft speed are included in this calculation. It can also be provided that only a selection of the above parameters is used.
  • the calculation of the minimum injection quantity Q2min from the minimum injection time T2min is based on the same parameters as the usual calculations of the injection time T based on the injection quantity Q.
  • the minimum injection time T2min is the injection time with which the second injection valve 130 is to be controlled, that just an injection is taking place. With a control below the minimum injection time, no or no defined injection is possible.
  • the injection quantity for the first injection valve Q1 is calculated on the basis of the current total injection quantity Q, ie the injection quantity for the first injection valve results from the total injection quantity Q minus the minimum injection quantity Q2min for the second injection valve.
  • the total injection quantity is the sum of the injection quantity for the first injection valve and the injection quantity for the second injection valve in a combustion cycle.
  • split factor Smin is calculated on the basis of these two injection quantities for the two injection valves.
  • the split factor indicates the distribution of the injection quantities between the first and the second injection valve.
  • This thus determined split factor Smin is then used to calculate the final injection quantities and times in the normal calculation path for the two fuel paths.
  • This split factor Smin indicates the ratio between the injection quantities of the two injection valves, wherein the second injection valve injects the minimum injection quantity Q2min or is controlled with the minimum injection time T2min.
  • the operating state of the internal combustion engine is determined in a step 230, d. H. the output signals of the different sensors are evaluated. In particular, the sizes given above are used.
  • the split factor S for the current injection is determined.
  • the subsequent selection 250 selects the current split factor S or the split factor Smin calculated in step 220. This selection is made such that if due to the current split factor S, sufficient injection by means of the second injection valve 130 is possible, this is used and if this is not possible, the split factor Smin is used from step 220. If the split factor is defined as the ratio between the injection quantity of the second injection valve and the injection quantity of the first injection valve, then it is checked whether the split factor Smin is smaller than the split factor S. If this is the case, then the split factor S is used. If the split factor Smin is greater than the split factor S, then the split factor Smin is used.
  • step 260 the injection quantity is distributed to the two injectors based on the split factor selected in step 250. Subsequently, the calculated tax times of the injection valves and then the metering takes place in step 270.
  • the second injection valve is constantly supplied with a minimum injection quantity Qm.
  • the missing amount for the total injection amount for the current operating point is injected through the first injector. If the total injection quantity in the current operating state is less than a minimum injection quantity Qm of the second injection valve, then this no longer takes place. This is relevant, for example, in the so-called overrun mode of the internal combustion engine or during cylinder deactivation. These are operating conditions in which no combustion is to take place. In these operating conditions, no or only a very small amount of heat is introduced into the injector and thus a formation of deposits is negligible. The following describes the procedure using a flow chart.
  • the minimum injection quantity Qm for the second injection valve 130 is calculated. Further, the total injection amount Q is calculated. Further, in step 300, the difference DQ between the total injection amount Q and the minimum injection amount Qm of the second injector becomes.
  • step 310 it is checked whether the total injection amount Q is larger than the minimum injection amount Qm. If this is not the case, the program ends in step 390 without a minimum injection taking place in the second injection valve 130. If the query 310 detects that the total injection quantity Q exceeds the minimum injection quantity Qm, the injection of the minimum injection quantity Qm with the second injection valve 130 and the difference DQ with the first injection valve 120 takes place in step 380.
  • the minimum injection amount Qm is selected to be slightly greater than or equal to the minimum injection amount Q2min.
  • a small value is added to the minimum injection amount Q2min to obtain the minimum injection amount Qm
  • a characteristic is determined by means of a deposit formation model, the intensity of the deposit Characterized the injection valve. For this purpose, a characteristic value for the formation of deposits or for the removal of deposits is integrated. If the characteristic value is positive, a deposit formation takes place. If it is negative, a deposit reduction takes place.
  • the characteristic value is determined essentially on the basis of different operating parameters.
  • the characteristic essentially characterizes the amount of heat introduced into the injection valve. It is provided that the characteristic value is determined based on a selection of the following variables by means of a model: split factor, fuel temperature, engine temperature, intake air temperature, intake air mass, torque or load, rotational speed, installation position and installation conditions of the injector in the engine, compression ratio of the engine, combustion process, or operating mode of the motor.
  • the pavement formation model takes different influences on pavement formation into account. These are the heat flow into the surface of the injector, the amount of fuel stored at each surface injection and the temperature level in the injector. The first two sizes are particularly relevant for the formation of deposits on the surface of the injector the last size is particularly relevant for the formation of deposits in the injector.
  • a large heat flow into the surface of the injector has a large characteristic result.
  • the heat flow into the surface depends essentially on the speed of the internal combustion engine and the load of the internal combustion engine. As the speed increases, the heat flow increases. As the load increases, the heat flow increases. As a load different sizes can be used. These include a driver request signal, a torque magnitude or the position of a throttle. Furthermore, the heat flow increases with increasing charge movement. Since the charge movement can not be measured directly. If the position of a charge movement flap or the valve timing is used as a substitute variable.
  • the amount of fuel stored on the surface at each injection depends essentially on the quantities described below: With increasing number of partial injections per combustion cycle results in a lower wetting tendency and thus a small amount of fuel which is stored and thus a smaller characteristic value. As the amount of fuel deposited on the surface increases, the characteristic value increases.
  • the cumulative injection duration is understood to be the total amount of fuel injected in a combustion cycle.
  • the characteristic value increases. If a reading for the fuel temperature is not available, another temperature value, such as the intake air temperature, may be used.
  • the split factor goes into the model as follows. With increasing proportion of the injection by means of the first injection valve, the deposit formation increases. With increasing proportion of injection by means of the second injection valve decreases the deposit formation, or increases the depletion of deposits.
  • the installation position and installation conditions of the injector in the engine, compression ratio of the engine are preferably in the model as a constant sizes.
  • This measure is preferably carried out for a certain period of time.
  • the duration of the measure depends on the parameter.
  • the measure ends as soon as the model recognizes that sufficient depletion of the pavement has taken place.
  • the characteristic value is determined based on the operating time in a specific load spectrum. For this purpose, it is provided that it is determined how long the internal combustion engine is operated in a specific load collective. Each load collective is assigned a specific characteristic value.
  • This characteristic value is then multiplied by the time duration during which the internal combustion engine was operated in the load collective and integrated.
  • the parameter determined in this way is a measure of the intensity of the deposits on the injection valve.
  • the load collective is defined by a value range for the rotational speed and a value range for the torque that is provided by the internal combustion engine.
  • Each combination of value range for the speed and the torque is assigned a characteristic for the formation of deposits.
  • the characteristic value increases.
  • the characteristic value also increases.
  • the characteristic value assumes negative values. It is envisaged that as soon as it is recognized that the parameter which characterizes the intensity of the deposits on the injection valve exceeds a threshold, suitable measures are taken. In this case, the proportion of the injection quantity which is metered by means of the second injection valve is increased. This is done in such a way that the split factor is changed accordingly.
  • This measure is preferably carried out for a certain period of time.
  • the duration of the measure depends on the parameter.
  • the characteristic value is determined by means of a covering model.
  • the characteristic value is integrated and thus the parameter is calculated. Recognizes the query 420 that the
  • the split factor is changed accordingly in step 250.
  • the split factor is shifted by a certain amount in the direction of a larger injection quantity for the second injection valve. This means that there is only a shift of the split factor but no switching to an injection with only the second injection valve.
  • it can also be provided that it is not checked whether the parameter exceeds a threshold value, but that a correction factor for the split factor is given, which is added in step 250 to the calculated in step 240 split factor for the current operating state.
  • the correction value is determined as a function of the parameter.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, bei dem Kraftstoff mittels eines ersten Einspritzventils in ein Saugrohr um mittels eines zweiten Einspritzventils direkt in einen Brennraum der Brennkraftmaschine zugemessen wird, wobei in einem ersten Betriebsmodus vorzugsweise das erste Einspritzventil verwendet wird und in einem zweiten Betriebsmodus, vorzugsweise das zweite Einspritzventil verwendet wird, wobei im ersten Betriebsmodus eine Mindestmenge mit dem zweiten Einspritzventil zugemessen wird.

Description

Beschreibung
Titel
Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind auch ein Computerprogrammprodukt.
Es sind Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine bekannt, bei denen Kraftstoff mittels eines ersten Einspritzventils in ein Saugrohr und mittels eines zweiten Einspritzventils direkt in einen Brennraum der Brennkraftmaschine zugemessen wird. Dabei werden einem ersten Betriebsmodus vorzugsweise das erste Einspritzventil und in einem zweiten Betriebsmodus vorzugsweise das zweite Einspritzventil verwendet. Eine solche Kombination einer so genannten PFI-Einspritzung und einer so genannten Dl-Einspritzung ermöglicht die Nutzung der Vorteile beider Einspritzarten für eine optimale Gemischbildung und Verbrennung. In Volllast und in dynamischen Zuständen des Verbrennungsmotors ist die Verwendung des zweiten Einspritzventils, das unmittelbar in den Brennraum einspritzt, vorteilhafter. In Teillast ist die Verwendung des ersten Einspritzventil, das in das Saugrohr einspritzt, vorteilhaft, da hierbei geringere Emissionen auftreten.
Wird eine Brennkraftmaschine für längere Zeit in dem ersten Betriebsmodus betrieben, in dem lediglich in das Saugrohr eingespritzt wird, kann der Fall eintreten, dass sich Kraftstoff und/oder Kraftstoffbestandteile am zweiten Einspritzventil ablagern. Diese Ablagerungen bilden Beläge im Inneren der Spritzlöcher und/oder auf der Außenseite des Ventilsitzes. Diese Ablagerungen bilden sich insbesondere bei hohen Temperaturen. Aus dem Stand der Technik ist bereits bekannt, dass gelegentliches Einspritzen mittels des zweiten Einspritzventils ent- sprechende Ablagerungen vermeiden bzw. sogar beseitigen. Zudem wird das zweite Ventil mit dem Kraftstoff selbst als auch durch die Kraftstoffverdampfung gekühlt, was ein Festbrennen von Ablagerungen und chemischen Umwandeln von Kraftstoff vermindert.
Offenbarung der Erfindung
Vorteile der Erfindung
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass Ablagerungen weitestgehend vermieden bzw. beseitigt werden können.
Erfindungsgemäß wird im ersten Betriebsmodus eine Mindesteinspritzmenge mit dem zweiten Einspritzventil zugemessen. Dadurch kann die Bildung von Ablagerungen am Injektor sicher vermieden werden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Mindesteinspritzmenge mit dem zweiten Einspritzventil zugemessen wird, wenn eine Gesamteinspritzmenge größer als die Mindesteinspritzmenge ist. In Betriebszuständen, in denen die Gesamteinspritzmenge kleiner als die Mindestmenge ist, ist die Wahrscheinlichkeit, dass sich Ablagerungen bilden sehr gering. Dadurch kann eine Ansteuerung des Einspritzventils vermieden werden. Dadurch wird Energie gespart und eine unnötige Belastung des Einspritzventils vermieden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Mindesteinspritzmenge einer minimalen Einspritzmenge des zweiten Einspritzventils entspricht. Dies bedeutet, die Mindesteinspritzmenge ist vorzugsweise etwas größer als die minimale Einspritzmenge.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung Programmcode zusammen mit Verarbeitungsanweisungen zum Erstellen eines auf einem Steuergerät ablauffähigen Computerprogramms, insbesondere Sourcecode mit Compilier- und/oder Verlinkungsanweisungen, wobei der Programmcode das Computerprogramm zur Ausführung aller Schritte eines der beschriebenen Verfahren ergibt, wenn er ge- mäß der Verarbeitungsanweisungen in ein ablauffähiges Computerprogramm umgewandelt wird, also insbesondere kompiliert und/oder verlinkt wird. Dieser Programmcode kann insbesondere durch Quellcode gegeben sein, wel-che beispielsweise von einem Server im Internet herunterladbar ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 die wesentlichen Elemente eines Einspritzsystems mit einem ersten und einem zweiten Einspritzventil und die
Figuren 2 bis 4 verschiedene Flussdiagramme verschiedener Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Ausführungsformen der Erfindung
In der Figur 1 sind die wesentlichen Elemente eines Einspritzsystems dargestellt. In der Figur 1 ist lediglich eine vereinfachte Darstellung gewählt, bei der lediglich ein Brennraum und die zugehörigen Einspritzventile dargestellt sind. Die Erfindung ist nicht auf die Anwendung einer solchen Brennkraftmaschine mit einem Zylinder eingeschränkt. Sie kann auch bei beliebigen anderen Zylinderzahlen verwendet werden.
Der Brennraum der Brennkraftmaschine ist mit 100 bezeichnet. Dem Brennraum 100 wird über ein Saugrohr 110 Luft bzw. ein Luftkraftstoffgemisch zugeführt. Hierzu ist vorgesehen, dass mittels eines ersten Einspritzventils 120 Kraftstoff in das Saugrohr 110 eingespritzt wird. Ferner ist ein zweites Einspritzventil 130 vorgesehen, mit dem Kraftstoff direkt in den Brennraum 100 zugemessen werden kann. Bei der dargestellten Ausführungsform ist jedem Zylinder der Brennkraftmaschine ein erstes und zweites Einspritzventil zugeordnet. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass lediglich ein erstes Einspritzventil für alle oder für eine Gruppe von Zylindern vorgesehen ist. Wobei über dieses eine erste Einspritzventils Kraftstoff in ein gemeinsames Saugrohr mehrerer Zylinder gelangt. Eine Steuereinheit 140 beaufschlagt das erste Einspritzventil 120 und das zweite Einspritzventil 130 mit Ansteuersignalen. Die Steuereinheit 140 verarbeitet Ausgangssignale erster Sensoren 150 und zweiter Sensoren 160. Die ersten Sensoren erfassen vorzugsweise Größen, die den Betriebszustand der Brennkraftmaschine charakterisieren. Dies ist beispielsweise die Drehzahl N der Brennkraftmaschine. Die zweiten Sensoren 160 erfassen vorzugsweise Größen, die die Umgebungsbedingungen bzw. den Fahrerwunsch charakterisieren. Ausgehend von diesen Größen berechnet die Steuereinheit 140 die Ansteuersignale zur Beaufschlagung der Einspritzventile 120 bzw. 130.
Solche Einspritzsysteme werden üblicher Weise als Dualsysteme bezeichnet. Im unteren Drehzahl- und Lastbereich wird die Brennkraftmaschine vorzugsweise in einem ersten Betriebsmodus betrieben, in dem eine Einspritzung mit dem ersten Einspritzventil 120 durchgeführt wird. In höheren Lastbereichen und höheren Drehzahlbereichen, erfolgt dagegen ein zweiter Betriebsmodus, in dem die Kraftstoffeinspritzung im Wesentlichen über das zweite Einspritzventil 130 erfolgt. Bei einem längeren Betrieb im ersten Betriebsmodus besteht aufgrund der fehlenden Durchströmungen und damit Kühlung des zweiten Einspritzventilsl30 das Risiko der Verkokung und damit einer Durchflussreduzierung des zweiten Einspritzventils 130.
Ferner besteht die Möglichkeit, dass aufgrund der Temperaturerhöhung der Kraftstoffdruck im Versorgungssystem für das zweite Einspritzventil 130 bis zu einem maximalen Druck ansteigt. Bei einer dann erfolgenden Umschaltung in den zweiten Betriebsmodus würde die Einspritzung mit diesem maximalen und damit für den entsprechenden Betriebspunkt nicht optimalen Druck erfolgen. Dadurch können aufgrund der nicht optimalen Einspritzzeiten Gemischabweichung, erhöhte Abgasemissionen und Laufruheschwankungen auftreten.
Aus dem aktuellen Stand der Technik sind Verfahren bekannt, die nach einer gewissen Zeit im ersten Betriebsmodus eine Umschaltung in den zweiten Betriebsmodus durchführen, um eine Verkokung der zweiten Einspritzventile zu vermeiden. Eine solche Umschaltung ist aber für den Motorbetrieb nicht optimal und führt teilweise zu Gemischabweichungen mit eventuell erhöhten Abgasemissionen und Laufruheschwankungen.
Bei dem im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass das zweite Einspritzventil ständig mit einer einstellbaren Mindesteinspritzzeit angesteuert wird. Hierdurch kann eine kontinuierliche Durchströmung und Kühlung sichergestellt werden und damit ein Verkoken sicher verhindert werden. Ferner kann der Druck im Hochdruckrail auf seinen gewünschten und optimalen Zieldruck eingestellt werden. Eine gesonderte Umschaltung vom ersten in den zweiten Betriebsmodus oder umgekehrt ist nicht mehr erforderlich.
Bei dieser Ausführungsform besteht aber die Anforderung, dass durch diese Einspritzmenge bei einem dynamischen Fahrverhalten keine Abgasverschlechterung entstehen darf. Dies wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel dadurch sichergestellt, dass die eingestellte Mindesteinspritzzeit für die Hochdruckeinspritzventile unabhängig von der gesamten geförderten Kraftstoff masse konstant bleibt.
In dem Flussdiagramm der Figur 2 ist diese Ausführungsform detailliert erläutert. In einem ersten Schritt 200 wird die minimale mögliche Einspritzmenge Q2min des zweiten Einspritzventilsl30 aus einer minimalen Einspritzzeit T2min berechnet. In diese Berechnung gehen unterschiedliche Parameter, wie der Einspritzdruck, der Einspritzwinkel, die Kraftstoffdichte, die Motordrehzahl, der Nockenwellenwinkel, die Kurbelwellengeschwindigkeit ein. Dabei kann auch vorgesehen sein, dass nur eine Auswahl der obigen Parameter verwendet wird.
Üblicherweise erfolgt eine Berechnung der der Einspritzzeit T ausgehend von der Einspritzmenge Q. Die Berechnung der minimalen Einspritzmenge Q2min ausgehend von der minimalen Einspritzzeit T2min erfolgt auf Grundlage der gleichen Parameter, wie die üblichen Berechnungen der Einspritzzeit T ausgehend von der Einspritzmenge Q. Die minimale Einspritzzeit T2min ist diejenige Einspritzzeit, mit der das zweite Einspritzventil 130 anzusteuern ist, dass gerade eine Einspritzung erfolgt. Bei einer Ansteuerung unter der minimalen Einspritzzeit ist keine bzw. keine definierte Einspritzung möglich. In einem zweiten Schritt 210 wird ausgehend von der aktuellen Gesamteinspritzmenge Q die Einspritzmenge für das erste Einspritzventil Ql berechnet, d. h. die Einspritzmenge für das erste Einspritzventil ergibt sich aus der Gesamteinspritzmenge Q minus die minimalen Einspritzmenge Q2min für das zweite Einspritzventil. Als Gesamteinspritzmenge wird die Summe der Einspritzmenge für das erste Einspritzventil und der Einspritzmenge für das zweite Einspritzventil bei einem Verbrennungszyklus bezeichnet.
In einem dritten Schritt 220 wird ausgehend von diesen beiden Einspritzmengen für die beiden Einspritzventile der so genannte Splitfaktor Smin berechnet. Der Splitfaktor gibt die Aufteilung der Einspritzmengen zwischen dem ersten und dem zweiten Einspritzventil an. Dieser so ermittelte Splitfaktor Smin wird dann zur Berechnung der endgültigen Einspritzmengen und Zeiten im normalen Berechnungsweg für die beiden Kraftstoffpfade verwendet. Dieser Splitfakor Smin gibt das Verhältnis zwischen der Einspritzmengen der beiden Einspritzventile an, wobei das zweite Einspritzventil die minimale Einspritzmenge Q2min einspritzt bzw. mit der minimalen Einspritzzeit T2min angesteuert wird.
Im normalen Kraftstoffpfad wird in einem Schritt 230 der Betriebszustand der Brennkraftmaschine ermittelt, d. h. die Ausgangssignale der verschiedenen Sensoren werden ausgewertet. Insbesondere werden die oben angegebenen Größen verwendet. In einem nächsten Schritt 240 wird der Splitfaktor S für die aktuelle Einspritzung ermittelt. Die anschließende Auswahl 250 wählt den aktuellen Splitfaktor S bzw. den im Schritt 220 berechneten Splitfaktor Smin aus. Diese Auswahl erfolgt so, dass wenn aufgrund des aktuellen Splitfaktors S, eine ausreichende Einspritzung mittels des zweiten Einspritzventils 130 möglich ist, dieser verwendet wird und wenn dies nicht möglich ist, der Splitfaktor Smin aus Schritt 220 verwendet wird. Ist der Splitfaktor als Verhältnis zwischen der Einspritzmenge des zweiten Einspritzventil zu der Einspritzmenge des ersten Einspritzventil definiert, so wird überprüft, ob der Splitfaktor Smin kleiner ist als Splitfaktor S. Ist dies der Fall, so wird der Splitfaktor S verwendet. Ist der Splitfaktor Smin größer als der Splitfaktor S, so wird der Splitfaktor Smin verwendet.
Im Schritt 260 wird die Einspritzmenge aufgrund des in Schritt 250 ausgewählten Splitfaktors auf die beiden Einspritzventile verteilt. Anschließend werden die An- steuerzeiten der Einspritzventile berechnet und in Schritt 270 erfolgt dann die Zumessung.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass das zweite Einspritzventil ständig mit einer Mindesteinspritzmenge Qm beaufschlagt wird. Der fehlende Betrag für die Gesamteinspritzmenge für den aktuellen Betriebspunkt wird durch das erste Einspritzventil eingespritzt. Ist die Gesamteinspritzmenge im aktuellen Betriebszustand geringer als eine Mindesteinspritzmenge Qm des zweiten Einspritzventils, so erfolgt diese nicht mehr. Dies ist beispielsweise im sogenannten Schubbetrieb der Brennkraftmaschine oder bei Zylinderabschaltung relevant. Hierbei handelt es sich um Betriebszustände, in denen keinerlei Verbrennung stattfinden soll. In diesen Betriebszuständen erfolgt auch keine oder nur ein sehr geringer Wärmeeintrag in den Injektor und damit ist eine Belagsbildung zu vernachlässigen. Im Folgenden wird die Vorgehensweise anhand eines Flussdiagramms dargestellt.
In einem ersten Schritt wird die Mindesteinspritzmenge Qm für das zweite Einspritzventil 130 berechnet. Ferner wird die Gesamteinspritzmenge Q berechnet. Ferner wird in Schritt 300 die Differenz DQ zwischen der Gesamteinspritzmenge Q und der Mindesteinspritzmenge Qm des zweiten Einspritzventils. In Schritt 310 wird überprüft, ob die Gesamteinspritzmenge Q größer als die Mindesteinspritzmenge Qm ist. Ist dies nicht der Fall, so endet das Programm in Schritt 390 ohne dass eine Mindesteinspritzung in dem zweiten Einspritzventil 130 erfolgt. Erkennt die Abfrage 310, dass die Gesamteinspritzmenge Q die Mindesteinspritzmenge Qm überschreitet, so erfolgt in Schritt 380 die Einspritzung der Mindesteinspritzmenge Qm mit dem zweiten Einspritzventil 130 und der Differenz DQ mit dem ersten Einspritzventil 120.
Vorzugsweise ist die Mindesteinspritzmenge Qm so gewählt, dass Sie etwas größer oder gleich ist, als die minimale Einspritzmenge Q2min. Vorzugsweise wird ein kleiner Wert zu der minimalen Einspritzmenge Q2min hinzuaddiert um die Mindesteinspritzmenge Qm zu erhalten
Bei einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass mittels eines Belagsbildungsmodells eine Kenngröße ermittelt wird, die Intensität der Ablagerung auf dem Einspritzventil charakterisiert. Hierzu wird ein Kennwert für die Belagsbildung bzw. für den Belagsabbau auf integriert. Ist der Kennwert positiv findet eine Belagsbildung statt ist er negativ erfolgt ein Belagsabbau.
Bei einer ersten Ausgestaltung wird der Kennwert im Wesentlichen ausgehend von verschiedenen Betriebskenngrößen bestimmt. Der Kennwert charakterisiert im Wesentlichen die in das Einspritzventil eingebrachte Wärmemenge. Es ist vorgesehen, dass der Kennwert ausgehend von einer Auswahl der folgenden Größen mittels eines Modells bestimmt wird: Splitfaktor, Kraftstofftemperatur, Motortemperatur, Ansauglufttemperatur, Ansaugluftmasse, Drehmoment oder Last, Drehzahl, Einbauposition und Einbauverhältnisse des Injektors im Motor, Verdichtungsverhältnis des Motors, Brennverfahren, bzw. Betriebsart des Motors.
Das Belagsbildungsmodell berücksichtigt verschiedene Einflüsse auf die Belagsbildung. Dies sind der Wärmestrom in die Oberfläche des Injektors, die Kraftstoffmenge, die bei jeder Einspritzung an der Oberfläche eingelagert wird sowie das Temperaturniveau im Injektor. Die ersten beiden Größen sind besonders relevant für die Belagsbildung an der Oberfläche des Injektors die letzte Größe ist besonders relevant für die Belagsbildung im Injektor.
Ein großer Wärmestrom in die Oberfläche des Injektors hat einen großen Kennwert zur Folge. Der Wärmestrom in die Oberfläche hängt im Wesentlichen von der Drehzahl der Brennkraftmaschine und der Last der Brennkraftmaschine ab. Mit steigender Drehzahl nimmt der Wärmestrom zu. Mit steigender Last nimmt der Wärmestrom zu. Als Last können verschiedene Größen verwendet werden. Dies sind unter anderem ein Fahrerwunschsignal, eine Momentengröße oder die Stellung einer Drosselklappe. Ferner nimmt der Wärmestrom mit steigender Ladungsbewegung zu. Da die Ladungsbewegung nicht direkt gemessen werden kann. Wird als Ersatzgröße die Stellung einer Ladungsbewegungsklappe oder die Ventilsteuerungszeiten verwendet.
Die Kraftstoffmenge, die bei jeder Einspritzung an der Oberfläche eingelagert wird hängt im Wesentlichen von den im Folgenden beschriebenen Größen ab: Mit steigender Anzahl der Teileinspritzungen pro Verbrennungszyklus ergibt sich eine geringere Benetzungsneigung und damit eine geringer Kraftstoffmenge, die eingelagert wird und damit ein kleinerer Kennwert. Mit steigender Kraftstoffmenge, die an der Oberfläche angelagert wird nimmt der Kennwert zu.
Mit steigender Einspritzdauer pro Teileinspritztyp ergibt sich eine steigende Benetzungsneigung und damit eine größere Kraftstoffmenge, die eingelagert wird und damit ein größerer Kennwert. Mit steigender kumulierter Einspritzdauer ergibt sich eine zunehmende Benetzungsneigung und damit eine größere Kraftstoffmenge, die eingelagert wird und damit ein größerer Kennwert. Unter der kumulierter Einspritzdauer ist die gesamte in einem Verbrennungszyklus eingespritzte Kraftstoff menge zu verstehen.
Mit steigendem Temperaturniveau über der Zeit im Injektor nimmt die Belagsbildung im Injektor und damit der Kennwert zu. Bei höheren Drehzahlen und Lasten der Brennkraftmaschine ergibt sich ein höheres Temperaturniveau im Injektor und damit eine größere Wahrscheinlichkeit für eine Belagsbildung und damit ein höherer Kennwert.
Mit steigender Kraftstofftemperatur nimmt die Belagsbildung und damit der Kennwert zu. Steht ein Messwert für die Kraftstofftemperatur nicht zur Verfügung kann auch ein anderer Temperaturwert, wie beispielsweise die Ansauglufttemperatur verwendet werden.
Auf Grund der Eigenerwärmung durch elektrische Verlustwärme ergibt sich bei längeren Ansteuerdauern und/oder höheren Anzahlen von Teileinspritzungen ein höheres Temperaturniveau im Injektor und damit eine höhere Belagsbildung und damit ein größer Kennwert.
Mit steigender Motortemperatur nimmt die Injektortemperatur ebenfalls zu. Damit ergibt sich mit steigender Motortemperatur ebenfalls ein steigender Kennwert.
Der Splitfaktor geht wie folgt in das Modell ein. Mit wachsendem Anteil der Einspritzung mittels des ersten Einspritzventils nimmt die Belagsbildung zu. Mit wachsendem Anteil der Einspritzung mittels des zweiten Einspritzventils nimmt die Belagsbildung ab, bzw. nimmt der Belagabbau zu.
Brennverfahren, bzw. Betriebsart des Motors
Die Einbauposition und Einbauverhältnisse des Injektors im Motor, Verdichtungsverhältnis des Motors gehen vorzugsweise als konstante Größen in das Modell ein.
Es ist vorgesehen, dass sobald erkannt wird, dass die Kenngröße, die die Inten- sität der Ablagerungen auf dem Einspritzventil charakterisiert, einen Schwellenwert übersteigt, geeignete Maßnahmen eingeleitet werden. Dabei wird der Anteil der Einspritzmenge, die mittels des zweiten Einspritzventils zugemessen werden erhöht. Dies erfolgt derart, dass der Splitfaktor entsprechend verändert wird.
Diese Maßnahme wird vorzugsweise für eine bestimmte Zeitdauer durchgeführt. Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Dauer der Maßnahme von der Kenngröße abhängt.
Geht der Splitfaktor in das Belagsmodell ein, so endet die Maßnahme, sobald das Modell erkennt, dass ein ausreichender Belagsabbau stattgefunden hat.
Bei einer zweiten Ausgestaltung wird der Kennwert ausgehend von der Betriebsdauer in einem bestimmten Lastkollektiv ermittelt. Hierzu ist vorgesehen, dass ermittelt wird, wie lange die Brennkraftmaschine in einem bestimmten Lastkollek- tiv betrieben wird. Jedem Lastkollektiv ist ein bestimmter Kennwert zugeordnet.
Dieser Kennwert wird dann mit der Zeitdauer, während der die Brennkraftmaschine in dem Lastkollektiv betrieben wurde multipliziert und auf integriert. Die so ermittelt Kenngröße ist ein Maß für die Intensität der Ablagerungen auf dem Einspritzventil.
Das Lastkollektiv ist definiert durch einen Wertebereich für die Drehzahl und einen Wertebereich für das Moment, dass von der Brennkraftmaschine bereitgestellt wird. Jeder Kombination aus Wertebereich für die Drehzahl und das Moment ist ein Kennwert für die Belagsbildung zugeordnet. Mit steigender Drehzahl nimmt der Kennwert zu. Mit steigendem Moment nimmt der Kennwert ebenfalls zu. Bei kleinen Werten für die Drehzahl bzw. dass Moment nimmt der Kennwert geg. negative Werte an. Es ist vorgesehen, dass sobald erkannt wird, dass die Kenngröße, die die Intensität der Ablagerungen auf dem Einspritzventil charakterisiert, einen Schwellenwert übersteigt, geeignete Maßnahmen eingeleitet werden. Dabei wird der Anteil der Einspritzmenge, die mittels des zweiten Einspritzventils zugemessen werden erhöht wird. Dies erfolget derart, dass der Splitfaktor entsprechend verändert wird.
Diese Maßnahme wird vorzugsweise für eine bestimmte Zeitdauer durchgeführt. Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Dauer der Maßnahme von der Kenngröße abhängt.
In der Figur 4 ist diese Vorgehensweise anhand eines Flussdiagramms dargestellt. Bereits in Figur 3 beschriebene Elemente sind mit entsprechenden Bezugszeichen bezeichnet. In einem Schritt 400 wird mittels eines Belagsmodells der Kennwert ermittelt. Im anschließenden Schritt 410 wird der Kennwert auf in- tegriert und damit die Kenngröße berechnet. Erkennt die Abfrage 420, dass die
Kenngröße größer als ein Schwellenwert ist, so wird in Schritt 250 der Splitfaktor entsprechend verändert.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass Splitfaktor um ei- nen bestimmten Betrag in Richtung einer größeren Einspritzmenge für das zweite Einspritzventil verschoben wird. Dies bedeutet, es erfolgt lediglich eine Verschiebung des Splitfaktors aber keine Umschaltung zu einer Einspritzung nur mit dem zweiten Einspritzventil. Bei einer weiteren Ausführungsform kann auch vorgesehen sein, dass nicht überprüft wird, ob die Kenngröße einen Schwellenwert übersteigt, sondern dass ein Korrekturwert für den Splitfaktor vorgegeben wird, der in Schritt 250 zu dem in Schritt 240 berechneten Splitfaktor für den aktuellen Betriebszustand hinzu addiert wird. Der Korrekturwert wird als Funktion der Kenngröße ermittelt. Vor- zugsweise besteht ein linearer Zusammenhang zwischen dem Korrekturwert für den Splitfaktor und der Kenngröße. Bei steigender Kenngröße nimmt der Korrekturfaktor derart zu, dass eine größere Einspritzmenge mit dem zweiten Einspritzventil zugemessen wird.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, bei dem Kraftstoff mittels eines ersten Einspritzventils in ein Saugrohr um mittels eines zweiten Einspritzventils direkt in einen Brennraum der Brennkraftmaschine zugemessen wird, wobei in einem ersten Betriebsmodus vorzugsweise das erste Einspritzventil verwendet wird und in einem zweiten Betriebsmodus, vorzugsweise das zweite Einspritzventil verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Betriebsmodus eine Mindesteinspritzmenge mit dem zweiten Einspritzventil zugemessen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mindesteinspritzmenge mit dem zweiten Einspritzventil zugemessen wird, wenn eine Gesamteinspritzmenge größer als die Mindesteinspritzmenge ist.
3. Verfahren nach Anspruch loder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mindesteinspritzmenge einer minimalen Einspritzmenge des zweiten Einspritzventils entspricht.
4. Computerprogramm, das ausgebildet ist, alle Schritte eines der Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 auszuführen.
5. Maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 4 gespeichert ist.
6. Steuergerät , das ausgebildet ist, alle Schritte eines der Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 auszuführen.
7. Programmcode zusammen mit Verarbeitungsanweisungen zum Erstellen eines auf einem Steuergerät ablauffähigen Computerprogramms, wobei der Programmcode das Computerprogramm nach Anspruch 4 ergibt, wenn sie gemäß der Verarbeitungsanweisungen in ein ablauffähiges Computerprogramm umgewandelt werden.
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