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Die
Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem Antriebsmotor und
einer Steuereinheit zur Steuerung oder Regelung der Motordrehzahl
und/oder des Motormomentes.
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Solche
Kraftfahrzeuge sind allgemein bekannt. Bei solchen Kraftfahrzeugen
wird der Leerlauf des Antriebsmotors mittels eines Leerlaufreglers
derart geregelt, daß bei
einer Belastung des Motors beispielsweise durch ein Schließen der
Kupplung oder ein Einschalten einer Klimaanlage das Motormoment erhöht wird,
damit der Motor nicht abstirbt. Diese Erhöhung folgt der Höhe der zusätzlichen
Belastung des Antriebsmotors oder sie wird durch eine Vorsteuerung
bereits kurz vor der Einschaltung der Belastung angesteuert.
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In
der Offenlegungsschrift
DE
195 35 442 A1 wird ein Verfahren zur Steuerung des Leerlaufs
einer Antriebseinheit, bei der die Antriebsleistung im Leerlauf
auf einen Maximalwert begrenzt wird, offenbart.
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Die
Offenlegungsschrift
DE
32 05 627 A1 zeigt ein Kraftfahrzeug mit Antischlupfregelung,
bei dem im Leerlaufbetrieb des Fahrzeugs das Motormoment auf einen
vorgebbaren maximalen Motormomentwert begrenzt wird.
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In
der Offenlegungsschrift
DE
199 13 272 A1 wir eine Leerlaufdrehzahlreglung, wie sie
in einem Kraftfahrzeug zum Einsatz kommt, offenbart.
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Erfolgt
das Schließen
der Kupplung unbeabsichtigt, beispielsweise aufgrund eines Defektes,
so kann sich das Fahrzeug unbeabsichtigt in Bewegung setzen und
zu einer sicherheitskritischen Situation führen, weil das erhöhte Motormoment
zu einer Bewegung des Fahrzeuges führen kann.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, Kraftfahrzeuge der oben genannten Art zu schaffen,
die bezüglich
ihrer Sicherheit verbessert sind. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung,
Kraftfahrzeuge der oben genannten Art einfach und kostengünstig zu
schaffen.
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Erfindungsgemäß wird dies
bei einem Kraftfahrzeug mit einem Antriebsmotor und einer Steuereinheit
zur Steuerung der Motordrehzahl und/oder des Motormoments des Antriebsmotors,
dadurch erreicht, daß insbesondere
im Leerlaufbetrieb und/oder bei geringer Fahrgeschwindigkeit des
Fahrzeuges das Motormoment von der Steuereinheit überwacht wird
und bei einem Überschreiten
des Motormomentes über
einen vorgebbaren Motormomentgrenzwert der Antriebsmotor durch die
Steuereinheit abgeschaltet wird.
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Dabei
kann das erfaßte
Motormoment zur Steuerung direkt erfaßt werden oder mittels Hilfsgrößen von
einer Steuereinheit berechnet werden, wie beispielsweise aus Daten
beispielsweise des Drosselklappenwinkels und/oder des Ansaugdrucks,
des Kraftstoffflusses etc.
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Vorteilhaft
kann es auch sein, die erfindungsgemäße Begrenzung nicht nur im
Leerlaufbetrieb und/oder bei geringer Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges
durchzuführen
sondern auch bei einer Bremsbetätigung
der Betriebsbremse oder der Feststellbremse, wie der Handbremse.
Auch kann die Begrenzung des Motormoments bei Signalen angesteuert
werden, die auf eine Abwesenheit des Fahrers hindeuten, wie bei
einem Türsignal,
das auf eine geöffnete
Tür des
Fahrzeuges oder der Motorhaube hindeutet. Dies gilt auch für ein Abschalten
des Antriebsmotors gemäß Anspruch
2. Dabei kann das Abschalten des Antriebsmotors dadurch erfolgen,
daß die
Steuereinrichtung des Antriebsmotors von einem weiteren Steuergerät die Signalinformation
oder ein Steuersignal zum Abschalten erhält.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn der maximale Motormomentwert veränderbar
ist und so das Motormoment in einem gewissen Toleranzbereich auf
Veränderungen
einstellbar ist. So kann der maximale Motormomentwert vorteilhaft
zeitlich veränderbar
sein und entsprechend veränderlich
von der Steuereinheit angesteuert werden. Auch kann der maximale
Motormomentwert vorteilhaft situationsabhängig oder parameterabhängig veränderbar
sein.
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Beispielsweise
kann bei einem Einschalten oder Ausschalten von Verbrauchern, die
von dem Antriebsmotor angetrieben werden, der maximale Motormomentwert
verändert
werden. Auch kann beispielsweise bei Temperaturänderungen des Motors der maximale
Motormomentwert verändert
werden.
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Auch
kann es zweckmäßig sein,
wenn der maximale Motormomentwert auch in Abhängigkeit der dynamischen Veränderung
der Motordrehzahl, wie der zeitlichen Veränderung der Motordrehzahl, veränderbar
ist.
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Vorteilhaft
ist es, wenn der maximale Motormomentwert beispielsweise bei einem
Einschalten von Verbrauchern, die vom Antriebsmotor angetrieben
werden, erhöht
wird und daß der
maximale Motormomentwert beispielsweise bei einem Ausschalten von
Verbrauchern, die vom Antriebsmotor angetrieben werden, reduziert
wird. Als Verbraucher sind beispielsweise die folgenden genannt:
Klimaanlage, Servolenkung, Getriebepumpen etc. Es kann die Information über ein
Ein- oder Ausschalten eines Verbrauchers von einem Steuergerät des Verbrauchers an
die Steuereinrichtung des Antriebsmotors weiter gegeben werden,
wie beispielsweise über
eine Datenleitung oder einen Datenbus.
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Bei
einer automatisierten Kupplung und/oder einem automatisierten Getriebe
im Antriebsstrang des Kraftfahrzeuges ist es besonders vorteilhaft, wenn
der maximale Motormomentwert beispielsweise bei einem gezielt angesteuerten
Einrücken
einer Kupplung erhöht
wird und daß der
maximale Motormomentwert beispielsweise bei einem gezielt angesteuerten
Ausrücken
einer Kupplung reduziert wird. Das gezielte Ein- und/oder Ausrücken der
Kupplung erfolgt dabei mittels einer Steuereinheit und einem von
der Steuereinheit gesteuerten Aktuator. Es kann die Information über ein
Ein- oder Ausrücken
einer Kupplung von einem Steuergerät der automatisierten Kupplung
oder eines automatisierten Getriebes an die Steuereinrichtung des
Antriebsmotors weiter gegeben werden, wie beispielsweise über eine
Datenleitung oder einen Datenbus.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn der Wert des maximalen Motormomentes derart
bemessen und eingestellt ist, daß bei einem ungewollten Einrücken der
Kupplung der Antriebsmotor durch das Einrücken der Kupplung derart stark
belastet wird, daß der
Motor zum stehen kommt.
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Gemäß eines
anderen erfinderischen Gedankens wird dies auch bei einem Kraftfahrzeug
mit einem Antriebsmotor und einer Steuereinheit zur Steuerung der
Motordrehzahl und/oder des Motormoments des Antriebsmotors, dadurch
erreicht, daß insbesondere
im Leerlaufbetrieb und/oder bei geringer Fahrgeschwindigkeit des
Fahrzeuges das Motormoment von der Steuereinheit überwacht
wird und bei einem Überschreiten
des Motormomentes über einen
vorgebbaren Motormomentgrenzwert der Antriebsmotor durch die Steuereinheit
abgeschaltet wird.
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Dabei
ist es besonders vorteilhaft, wenn der Motormomentgrenzwert veränderbar
ist, wie insbesondere zeitlich veränderbar ist und/oder situationsabhängig oder
parameterabhängig
veränderbar
ist. Demgemäß kann der Motormomentgrenzwert
abhängig
von der Zeit einen unterschiedlich hohen Wert annehmen. Auch kann
der Motormomentgrenzwert in Abhängigkeit
von Parametern, wie dem Einschaltzustand oder dem Ausschaltzustand
eines Verbrauchers oder der Motordrehzahl oder der Änderungsgeschwindigkeit
der Motordrehzahl oder des Motormomentes veränderlich einstellbar oder wählbar sein.
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Auch
ist es zweckmäßig, wenn
der Motormomentgrenzwert beispielsweise bei einem Einschalten von
Verbrauchern, die vom Antriebsmotor angetrieben werden, erhöht wird
und daß der
Motormomentgrenzwert beispielsweise bei einem Ausschalten von Verbrauchern,
die vom Antriebsmotor angetrieben werden, reduziert wird.
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In
einem anderen Anwendungsfall, ist es zweckmäßig, wenn der Motormomentgrenzwert
beispielsweise bei einem gezielt angesteuerten Einrücken einer
Kupplung erhöht
wird und daß der
Motormomentgrenzwert beispielsweise bei einem gezielt angesteuerten
Ausrücken
einer Kupplung reduziert wird.
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Vorteilhaft
ist auch, wenn der Wert des Motormomentgrenzwertes derart bemessen
ist, daß beispielsweise
bei einem ungewollten Einrücken
der Kupplung der Antriebsmotor durch das Einrücken der Kupplung derart stark
belastet wird, daß das
Motormoment durch die Steuereinheit (Leerlaufregelung) derart erhöht wird,
daß der
Motormomentgrenzwert durch das Motormoment überschritten wird und anschließend von
der Steuereinheit der Antriebsmotor abgeschaltet wird.
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Die
Erfindung wird anschließend
anhand der Figuren näher
erläutert.
Dabei zeigt:
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1 eine
schematische Darstellung eines Kraftfahrzeuges.
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Die 1 zeigt
ein Kraftfahrzeug 1 mit einem Antriebsmotor 2,
wie beispielsweise Verbrennungsmotor. Weiterhin weist das Kraftfahrzeug
eine Kupplung 3, wie Reibungskupplung, und ein Getriebe 4 auf,
wobei dem Getriebe eine Antriebsachse 5 nachgeordnet ist,
welche mittels eines Differentiales 6 zwei Antriebswellen 7a und 7b antreibt,
welche wiederum die angetriebenen Räder 8a und 8b des
Fahrzeuges antreiben.
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Die
Kupplung 3 ist als Reibungskupplung auf einem Schwungrad 9 des
Verbrennungsmotors mit Druckplatte 10, Kupplungsmitnehmerscheibe 11, Ausrücklager 12 und
Ausrückgabel 13 dargestellt, wobei
die Ausrückgabel
mittels eines Aktuators 15 mit einem Geberzylinder 16 einer
Druckmittelleitung 17, wie Hydraulikleitung, und einem
Nehmerzylinder 18 kraftbeaufschlagt und somit gezielt gesteuert
betätigt
wird. Die Kupplungsbetätigung
kann erfindungsgemäß auch manuell
mittels Pedal erfolgen. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann die aktuatorische
Kupplungsbetätigung
auch rein elektromotorisch ohne Zwischenschaltung einer Hydraulikstrecke
erfolgen.
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Der
Aktuator 15 ist derart dargestellt, daß er einen Elektromotor 19 aufweist,
welcher über
ein nicht dargestelltes Getriebe, wie Schneckengetriebe und/oder
Stirnradgetriebe, den Geberzylinderkolben 20 betätigt, so
daß über die
Druckmittelleitung 17 und den Nehmerzylinder 18 das
Drehmomentübertragungssystem,
wie Kupplung, ein- und ausgerückt werden
kann. Weiterhin umfaßt
der Aktuator innerhalb des Aktuatorgehäuses eine elektronische Steuereinheit 50 mit
einem Mikroprozessor und mit einem Speicher zur Betätigung und
Ansteuerung des Aktuators 15, das heißt die Leistungselektronik
als auch die Steuerelektronik kann innerhalb des Aktuatorgehäuses angeordnet
sein. Weiterhin kann es auch vorteilhaft sein, wenn die Leistungselektronik
zur Steuerung des Elektromotors innerhalb eines separaten Gehäuses angeordnet
ist. Die Steuereinheit ist somit in den Aktuator 15 integriert,
wobei sie aber auch in einem separaten Gehäuse eingebaut sein kann.
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Das
Getriebe 4 und somit die jeweiligen Übersetzungen des Getriebes 4 können mittels
eines Getriebeschalthebels 30 manuell schaltbar sein, wobei
zwischen dem Schalthebel 30 und einem Stellelement des
Getriebes eine mechanische Verbindung vorgesehen ist, die beispielsweise
durch Bowdenzüge,
Verbindungsgestänge
oder Seilzüge
realisiert ist. Der Schalthebel 30 kann dabei zwischen
den jeweiligen Schaltpositionen (Gängen) des Getriebes und dem
Neutralbereich geschaltet werden. Ein Gangerkennungssensor 31,
welcher am Schalthebel und/oder am Stellelement des Getriebes angelenkt ist,
detektiert die jeweilige Getriebeschaltposition und somit den eingelegten
Gang. Ebenso kann durch diesen Sensor eine Betätigung, wie Bewegung, des Schalthebels
detektiert werden. Diese Betätigung wird
von der elektronischen Steuereinheit registriert als Schaltabsicht
gewertet, wodurch die Kupplung automatisiert zu Beginn des Schaltvorganges
ausgerückt
wird und nach Beendigung des Schaltvorganges bei eingelegtem Gang
wieder eingerückt.
Weiterhin kann ein separater Schaltabsichtserkennungssensor 32 am
Schalthebel angelenkt sein, welcher die Bewegung oder die auf den
Schalthebel wirkende Kraft detektiert. Aus diesen Signalen des Sensors
ermittelt die Steuereinheit eine Schaltabsicht und rückt die
Kupplung aus.
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Die
Steuereinheit 50 kann bei Vorliegen eines automatisiert
gesteuerten Getriebes 4 ebenso den Aktuator 60 zur
automatisierten Betätigung
des Getriebes steuern. Der Aktuator 60 enthält beispielsweise
Elektromotoren und Getriebe zur Betätigung von getriebeinternen
Schalt- oder Stellelementen des Getriebes 4. Die Getriebe
setzen dabei die Rotationsbewegung der Elektromotorausgangswelle
in eine Betätigungsbewegung
um. An dem Getriebe 4 des Fahrzeuges oder an dem Aktuator 60 ist
ein Gangerkennungssensor 31 angeordnet, welcher zumindest die
aktuell eingelegte Gangposition detektiert und an die Steuereinheit 50 weiterleitet.
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Das
Getriebe kann mittels eines Schalthebels manuell betätigbar oder
mittels eines von einer Steuereinheit ansteuerbaren Aktuators automatisiert betätigbar sein.
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Das
Kraftfahrzeug 1 mit einem automatisierten Getriebe 4 weist
ein Betätigungselement 30 auf, an
welchem zumindest ein zumindest ein Schaltabsichtssensor 32 oder
Getriebewahlsensor 31 angeordnet ist, welcher eine Schaltabsicht
des Fahrers oder eine fahrerseitige Getriebebetätigung detektiert und diese
Information an die Steuereinheit weiterleitet. Weiterhin ist das
Fahrzeug mit zumindest einem Drehzahlsensor 33 ausgestattet,
welcher die Drehzahl der Getriebeabtriebswelle respektive die Raddrehzahlen
detektiert. Dieser Sensor 33 kann auch als Fahrzeuggeschwindigkeitssensor
verwendet werden. Weiterhin ist ein Drosselklappensensor 34 angeordnet,
welcher die Drosselklappenstellung detektiert und ein Drehzahlsensor 35,
welcher die Motordrehzahl detektiert.
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Der
Gangerkennungssensor 31 detektiert die Position von getriebeinternen
Schaltelementen oder den im Getriebe 4 eingelegten Gang,
so daß mittels
des Signales zumindest der eingelegte Gang von der Steuereinheit 50 registriert
wird. Weiterhin kann bei Verwendung eines analogen Sensors die Bewegung
der getriebeinternen Schaltelemente detektiert werden, so daß eine frühzeitige
Erkennung des nächsten
eingelegten Ganges durchgeführt
werden kann.
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Weiterhin
kann die Steuereinheit 50 auch aus zwei oder mehr einzelnen
Steuereinheiten bestehen, die auch in unterschiedlichen Gehäusen angeordnet
sein können.
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Die
Vorrichtung verfügt über einen
Sensor oder Schalter 44, welcher beispielsweise ein Bremspedalschalter
ist, welcher ebenfalls über
die Leitung 45 mit der Steuereinheit verbunden ist und
gleichzeitig über
die Leitung 46 zum Beispiel das Bremslicht 47 schaltet.
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Das
dargestellte Ausführungsbeispiel
ist nicht nur auf eine druckmittelbetätigte Vorrichtung beschränkt, vielmehr
sind auch Vorrichtungen mit rein mechanischer Kraftübertragung
zum Ausrücken des
Drehmomentübertragungssystems
in Anwendungsfällen
zweckmäßig. Solche
Vorrichtungen betätigen
einen Ausrücker
oder ein Ausrücklager
direkt oder über
ein Gestänge
oder über
eine flexible Verbindung.
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Die
Steuereinheit 50 der automatisierten Kupplung und/oder
des automatisierten Getriebes steht mit einer Steuereinheit 100 des
Antriebsmotors zur Steuerung der Motordrehzahl und/oder des Motormomentes über eine
Signalverbindung 102 in Signalverbindung. Die Steuereinheit
der Motorsteuerung 100 steht mit dem Leerlaufschalter 61 und
dem Pedalwertgeber 62 des Gaspedals 60 in Signalverbindung.
Durch die in Speichern abgelegten Daten des Mikroprozessors und
anhand der Daten des Leerlaufschalters und des Padalwertgebers wird
die Motordrehzahl und das Motormoment des Antriebsmotors 2 gesteuert.
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Dabei
kann beispielsweise das Motormoment als Sollmoment von dem Mikroprozessor
der Steuereinheit 100 bestimmt werden und angesteuert werden, wobei
Drosselklappenstellung, Zündzeitpunkt
etc. gesteuert werden können.
Es stellt sich anschließend
ein Motormoment ein, das im wesentlichen dem Sollmoment entspricht.
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Erfindungsgemäß wird das
maximale Motormoment in bestimmten Betriebssituationen des Fahrzeuges
begrenzt. Dies kann beispielsweise für den Leerlaufbetrieb oder
bei niedriger Fahrgeschwindigkeit erfolgen.
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Der
Leerlaufbetrieb ist beispielsweise dadurch gekennzeichnet, daß das Gaspedal
nicht betätigt
ist. Als niedrige Fahrgeschwindigkeit kann eine Geschwindigkeit
angesehen werden, die beispielsweise geringer als 10–15 km/h
ist. Diese Geschwindigkeit kann auch bei betätigtem Gaspedal oder bei unbetätigtem Gaspedal
als Betriebssituation des Fahrzeuges zur Begrenzung des maximalen
Motormomentes herangezogen werden.
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Der
Grenzwert des maximalen Motormomentes kann veränderlich, wie zeitlich oder
parameterabhängig
veränderlich
gewählt
werden.
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Bei
Kraftfahrzeugen mit automatisiert betätigbarer Kupplung (EKM) oder
bei automatisiert betätigbarem
Schaltgetriebe (ASG) tritt häufig
die Situation auf, daß das
Fahrzeug mit laufendem Motor, eingelegtem Gang und getretener Bremse
steht. Dabei kann die Kupplungssteuerung die Kupplung geöffnet halten
bzw. moduliert sie, um beispielsweise Adaptionen durchzuführen.
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Wird
bei einem Fahrzeug mit automatisierter Kupplung oder automatisiertem
Schaltgetriebe ein Ankriechen durch ein teilweises Einrücken der
Kupplung gesteuert, so kann je nach Implementierung der Kriechfunktion
die Kupplung auch auf ein Kriechmoment, also ein von der Kupplung übertragbares
Drehmoment in Höhe
von ca. 10 bis 30 Nm, geschlossen werden. Falls nun in diesem Augenblick
die Kupplung unerwartet schließt,
wie beispielsweise durch einen Bruch der Tellerfeder, einen Bruch
des Ausrücksystems,
eine Leckagen, einen Sensorausfall, oder eine eventuell fehlerhafte
Ansteuerung der Kupplungsaktorik, kann sich das Fahrzeug ungewollt
in Bewegung setzen. Im Normalfall ist diese Situation unkritisch,
da der Fahrer sowieso auf der Bremse steht und eine gefährliche
Bewegung des Fahrzeuges so unmittelbar verhindern kann. Um den Fahrer
noch weiter zu entlasten, können
die erfindungsgemäßen Maßnahmen
getroffen werden um die Sicherheit zu erhöhen.
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Die
eine vorgesehene Lösung
besteht darin, das vom Motor durch die Steuereinrichtung, wie den Leerlaufregler,
aufgebaute Moment zu begrenzen, so daß das Motormoment nicht beliebig
wachsen kann. Je nach Motorsteuerungsprinzip können Leerlaufregler sehr hohe
Momente aufbauen. Dies ist notwendig, da in konventionellen Fahrzeugen
viele verschiedene (zum Teil unvorhersehbare) Belastungen auf den Verbrennungsmotor
wirken. Hierzu gehören
etwa Belastungen aus dem elektrischen Bordnetz, der Servolenkung,
innere Reibung des Motors oder das Kupplungsmoment, das von der
Kupplung übertragen wird.
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Es
wird gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel
vorgeschlagen, das maximale Moment, das ein Leerlaufregler, also
die Steuerung des Antriebsmotors, aufbauen kann, so zu begrenzen,
daß er
im wesentlichen die meisten Einflüsse außer einem sich plötzlich erhöhenden Kupplungsmoment
ausgleichen kann.
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Das
von der Kupplungssteuerung eingestellte von der Kupplung übertragbare
Drehmoment wird in diesem Fall der Motorsteuerung geeignet, wie
etwa über
den CAN-Bus und gegebenenfalls voreilend mitgeteilt. So ist der
Leerlaufregler in der Lage, ein Absterben des Motors etwa bei Kupplungsadaptionen,
aber auch beim Ankriechen sicher zu verhindern. Überträgt die Kupplung jedoch unerwartet
ein Moment (zu gleichem oben beschriebenem Fehler) so kann der Leerlaufregler
dies nicht kompensieren. So wird sichergestellt, daß im Falle
eines ungewollten Schließens
der Kupplung der Motor abstirbt und somit ein ungewolltes Losfahren
verhindert wird. Gegebenenfalls kann die Motorsteuerung bei Unterschreiten
einer vorgegebenen Drehzahl den Motor dann sogar aktiv abschalten,
um das „Abwürgen” noch zu
beschleunigen und so einen größeren Fahrweg
des Fahrzeugs zu verhindern.