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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Begrenzung der Beschleunigung
eines mittels einer Brennkraftmaschine angetriebenen Fahrzeugs.
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Die
Erfindung betrifft auch ein Steuergerät in einem mittels einer Brennkraftmaschine
angetriebenen Fahrzeug.
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Die
Erfindung betrifft ferner ein Computerprogramm, das auf einem Rechengerät, insbesondere
auf einem Steuergerät
in einem von einer Brennkraftmaschine angetriebenen Fahrzeug, ausführbar ist.
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Stand der Technik
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Mittels
einer Brennkraftmaschine angetriebene Fahrzeuge sind zwar vielseitig
einsetzbar, jedoch soll das Fahrverhalten durch unterschiedliche Einsatzbedingungen
möglichst
unverändert
bleiben. Beispielsweise wird es als unangenehm empfunden, wenn sich
das Beschleunigungsverhalten des Fahrzeugs in Abhängigkeit
von einer aktuellen Steigung einer befahrenen Strecke oder einer
aktuellen Zuladung spürbar ändert. Ist
ein Fahrer an eine Beschleunigung eines Fahrzeugs unter normalen
Bedingungen gewöhnt,
so kann dies sogar zu sicherheitskritischen Situationen führen, wenn
das Fahrzeug voll beladen ist und bergauf, beispielsweise bei einem Überholvorgang,
nicht mehr das erwartete Beschleunigungsverhalten aufweist.
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Um
auch in derartigen Situationen ein ausreichendes Beschleunigungsvermögen zu garantieren, werden
Fahrzeuge häufig
mit besonders leistungsstarken Brennkraftmaschinen betrieben. Diese
ermöglichen
dann jedoch unter Normalbedingungen derart große Beschleunigungen, dass dies
einerseits selbst die Sicherheit des Fahrers gefährden kann und andererseits
noch immer eine Veränderung
des Beschleunigungsverhaltens spürbar
ist in Abhängigkeit von
dem Beladungszustand des Fahrzeugs oder in Abhängigkeit von einer aktuell
befahrenen Steigung. Ferner führen
derartig hohe Beschleunigungen zu einem erhöhten Kraftstoffverbrauch und
zu einem erhöhten
Komponentenverschleiß,
beispielsweise der Reifen, der Brennkraftmaschine selbst und des
Getriebes.
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Es
ist deshalb wünschenswert,
das maximale Beschleunigungsverhalten eines Fahrzeugs in manchen
Betriebssituationen zu begrenzen, so dass das Beschleunigungsverhalten
insgesamt gleichmäßiger ist.
Hierfür
wird in einem vom Markt her bekannten Verfahren die innerhalb eines
bestimmten Zeitintervalls maximal zulässige Änderung der Motordrehzahl beschränkt. Eine
maximale Beschleunigung wird dann implizit durch die maximal mögliche Änderung
der Motordrehzahl ermöglicht.
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Um
eine Brennkraftmaschine möglichst
effizient in einem Fahrzeug zu betreiben, umfasst der Antrieb eine
wechselbare Übersetzung,
beispielsweise eine manuelle Gangschaltung. Drehzahländerungen
wirken sich damit in Abhängigkeit
des gewählten Gangs
unterschiedlich auf die Geschwindigkeitsänderung und damit auf das Beschleunigungsverhalten aus.
Das vom Markt her bekannte Verfahren hat hierbei den Nachteil, dass
sich bei Begrenzung der möglichen Änderung
der Motordrehzahl bezüglich
der Zeit, eine unterschiedliche Beschleunigung des Fahrzeugs ergibt,
je nachdem, welcher Gang aktuell eingelegt ist. Bei höherem Gang
ergibt sich hierbei eine grundsätzlich
höhere
maximal mögliche
Beschleunigung. Ein Fahrer, der in einem Fahrzeug fährt, dessen
Drehzahländerung
mit dem bekannten Verfahren begrenzt ist, wird deshalb versucht
sein, in einem möglichst
hohen Gang zu fahren, wenn er beschleunigen möchte. Zwar kann das Fahren
in einem höheren
Gang grundsätzlich
zu einer Schonung des Antriebs und einer Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs
führen,
dies gilt jedoch gerade dann nicht, wenn eine hohe Beschleunigung
gefordert wird. Konstruktionsbedingt ist nämlich meist in unteren Drehzahlen
ein geringeres Drehmoment möglich
als in höheren
Drehzahlen. Fährt
der Fahrer gerade in einer niederen Drehzahl und möchte er
beschleunigen, so wird er in einem mit dem bekannten System ausgerüsteten Fahrzeug
nicht herunterschalten, da dann ein noch geringeres Beschleunigungsverhalten
aufgrund der bekannten Begrenzung der Drehzahländerung zu erwarten ist. Stattdessen
wird der Fahrer geneigt sein, "Vollgas" zu geben, also eine
maximale Zumessung von Kraftstoff zu erreichen. Dies wiederum führt zu einem
erhöhten
Verbrauch und Verschleiß der
Komponenten, meist ohne die gewünschte
Beschleunigung zu erreichen.
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Fahrzeuge
mit automatischem Getriebe weisen häufig sogenannte Drehmomentwandler
auf. In bestimmten Betriebssituationen ist hierbei keine feste Verbindung
zwischen der Brennkraftmaschine und den Antriebsrädern hergestellt.
Eine Erhöhung
der Motordrehzahl führt
hier häufig
zunächst
nicht direkt zu einer erhöhten
Beschleunigung, sondern wird erst allmählich durch den Drehmomentwandler
umgesetzt. Derartige Getriebe weisen ferner üblicherweise eine sogenannte
Wandlerüberbrückung auf,
die in anderen Betriebssituationen eine feste Verbindung der Brennkraftmaschine
mit den Antriebsrädern
ermöglicht.
Hier wird eine Drehzahländerung
der Brennkraftmaschine direkt auf die Antriebsräder übertragen und wirkt sich somit
unmittelbar auf eine Geschwindigkeitsänderung und damit als Beschleunigung
aus. Bei diesen automatischen Getrieben ist folglich mittels des
bekannten Verfahrens eine nochmals ungenauere Begrenzung der Beschleunigung möglich. Ein ähnlicher
Effekt tritt auch bei Fahrzeugen auf, die ein stufenloses Getriebe
aufweisen.
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Es
ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Möglichkeit zu schaffen, die
eine möglichst
gleichmäßige Begrenzung
der Beschleunigung ermöglicht.
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Offenbarung der Erfindung
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Die
Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs genannten Art dadurch
gelöst,
dass eine aktuelle Fahrzeugbeschleunigung erfasst wird und eine
Beschleunigungsdifferenz ermittelt wird, die die Differenz der aktuellen
Fahrzeugbeschleunigung zu einer vorgebbaren Maximalbeschleunigung
beschreibt. Überschreitet
die Beschleunigungsdifferenz eine vorgebbare Aktivierungsschwelle,
so werden weitere Verfahrensschritte ausgeführt, um die Beschleunigung
durch eine schrittweise Verringerung z.B. der Zumessmenge zu begrenzen.
Die Aktivierungsschwelle kann beispielsweise auf Null gesetzt sein,
so dass die Verfahrensschritte immer dann ausgeführt werden, wenn die aktuelle
Fahrzeugbeschleunigung die vorgebbare Maximalbeschleunigung überschreitet.
Insbesondere kann die Aktivierungsschwelle jedoch auch unterhalb
der Maximalbeschleunigung liegen. In diesem Fall wird folglich das
Verfahren bereits aktiviert, bevor eine aktuelle Beschleunigung
die Maximalbeschleunigung erreicht bzw. überschritten hat. Dadurch kann
erreicht werden, dass ein Überschreiten
der Maximalbeschleunigung nicht möglich ist. Hierbei werden die
Verfahrensschritte bereits dann ausgeführt, wenn sich die aktuelle
Fahrzeugbeschleunigung der maximal zulässigen Beschleunigung nähert.
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Überschreitet
die Beschleunigungsdifferenz die Aktivierungsschwelle, wird ein
Differenzwert einer die Beschleunigung beeinflussenden Größe in Abhängigkeit
von der ermittelten Beschleunigungsdifferenz ermittelt.
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Ferner
wird ein aktueller Wert der die Beschleunigung beeinflussenden Größe ermittelt.
Außerdem
wird ein Fahrerwunsch erfasst, der einen gewünschten Wert der die Beschleunigung
beeinflussenden Größe beschreibt.
Dies kann beispielsweise in Abhängigkeit
von einer aktuellen Position eines Pedalwertgebers erfolgen. Es
wird nun geprüft,
ob der gewünschte
Wert kleiner als der aktuelle Wert ist. Ist dies der Fall, so bedeutet
dies, dass der Fahrer die Beschleunigung bereits wieder verringern
will. Das bedeutet ferner, dass der gewünschte Wert eine Beschleunigung
zur Folge hat, die unterhalb der zulässigen Maximalbeschleunigung
liegt. Der neue Wert kann folglich übernommen werden und das erfindungsgemäße Verfahren
kann beendet werden.
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Ist
der gewünschte
Wert nicht kleiner als der aktuelle Wert, so bedeutet dies, dass
der Fahrer noch immer eine höhere
Beschleunigung wünscht.
Da diese jedoch begrenzt werden soll, wird ein neuer Wert als Differenz
aus dem aktuellen Wert und dem Differenzwert unabhängig von
einem aktuellen Fahrerwunsch gebildet. Mit dem so gebildeten Wert
wird dann die Brennkraftmaschine betrieben.
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Die
Verfahrensschritte werden nun so lange iterativ durchgeführt, bis
die aktuelle Beschleunigung die vorgebbare Maximalbeschleunigung
nicht mehr überschreitet,
bzw. bis die Maximalbeschleunigung erreicht wird. Bei den Verfahrensschritten
innerhalb einer Iteration wird folglich die die Beschleunigung beeinflussende
Größe um den
aktuell ermittelten Differenzwert verringert, bis schließlich die
maximal zulässige
Beschleunigung erreicht wird.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
ermöglicht
damit eine Begrenzung der Beschleunigung dadurch, dass stets die
aktuelle Beschleunigung als Ausgangsgröße verwendet wird. Damit ist
das erfindungsgemäße Verfahren
unabhängig
von einem eingelegten Gang und unabhängig von einer aktuell befahrenen
Steigung bzw. einer aktuellen Beladung und ermöglichst, dass stets dieselbe
Begrenzung der Beschleunigung bzw. stets dieselbe maximale Beschleunigung
erreichbar ist. Damit kann ein Beschleunigungsverhalten erreicht
werden, das unabhängig
von äußeren Einflüssen ist.
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Die
die Beschleunigung beeinflussende Größe kann besonders vorteilhaft
als eine Zumessmenge, ein Drehmoment, eine Drosselklappenstellung oder
eine Zündverstellung
realisiert sein. Derartige Größen sind
besonders geeignet, die Beschleunigung zu beeinflussen. Beispielsweise
kann durch eine Verstellung der Drosselklappenstellung oder der Zündverstellung,
bzw. durch eine Erhöhung
des Drehmoments der Brennkraftmaschine, eine Veränderung der Beschleunigung
erreicht werden. Durch Veränderung
dieser Größen kann
damit gezielt die Beschleunigung verändert werden.
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Ganz
besonders gut kann das Verfahren durchgeführt werden, wenn die die Beschleunigung beeinflussende
Größe als Zumessmenge
ausgebildet ist. In diesem Fall wird der Differenzwert beispielsweise
als Zumessmengendifferenz bezeichnet. Die Zumessmengendifferenz
gibt hierbei an, um welchen Betrag die der Brennkraftmaschine zuzuführende Kraftstoffmenge
innerhalb eines bestimmten Zeitintervalls zu reduzieren ist. Die
Zumessmengendifferenz wird in Abhängigkeit von der aktuell ermittelten Beschleunigungsdifferenz
bestimmt. Die aktuelle Zumessmenge beschreibt die Kraftstoffmenge,
mit der die Brennkraftmaschine aktuell betrieben wird. Die iterativen
Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens werden nun so
lange durchgeführt,
bis die aktuelle Beschleunigung die vorgebbare Maximalbeschleunigung
nicht mehr überschreitet,
bzw. bis die Maximalbeschleunigung erreicht wird. Bei den Verfahrensschritten
innerhalb einer Iteration wird folglich die Zumessmenge um die aktuell
ermittelte Zumessmengendifferenz verringert, bis schließlich eine aktuelle
Zumessmenge und damit eine neue Zumessmenge erreicht ist, mittels
der die als Maximalbezeichnung bezeichnete maximal zulässige Beschleunigung
nicht überschritten
wird.
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Vorzugsweise
wird die Maximalbeschleunigung in Abhängigkeit von einem aktuell
eingelegten Gang oder einem aktuellen Übersetzungsverhältnis vorgegeben.
Damit ist es möglich,
in einzelnen Gängen
oder Übersetzungsverhältnissen
eine höhere oder
niedrigere Maximalbeschleunigung zuzulassen, wodurch eine noch weitere
Verringerung des Kraftstoffverbrauchs erreicht werden kann. Grundsätzlich kann
damit in Gängen
bzw. Übersetzungsverhältnissen,
in denen ein besonders effizienter Betrieb der Brennkraftmaschine
möglich
ist, eine höhere
Maximalbeschleunigung zugelassen werden. Ferner kann damit ein Beschleunigungsverhalten
an die Einsatzbedingungen des Fahrzeugs angepasst werden. Wird ein
Fahrzeug beispielsweise überwiegend
in Bereichen bewegt, in denen nur mit geringer Geschwindigkeit gefahren
wird und besondere Gefahren drohen und somit besondere Sorgfalt
geboten ist, kann eine Maximalbeschleunigung in den unteren Gängen reduziert
werden. Wird dieses Fahrzeug außerhalb
einer derartigen Gefahrenzone bewegt und sind somit auch höhere Geschwindigkeiten
möglich, kann
in einem oder mehreren höheren
Gängen
eine höhere
Maximalbeschleunigung zugelassen werden. Insbesondere kann für jeden
möglichen
Gang bzw. jedes mögliche Übersetzungsverhältnis eine
individuelle Maximalbeschleunigung vorgegeben werden.
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Ferner
kann die Aktivierungsschwelle in Abhängigkeit von einem aktuell
eingelegten Gang oder einem aktuellen Übersetzungsverhältnis vorgegeben werden.
Damit kann das Verhalten der Beschleunigungsbegrenzung nochmals
differenzierter durchgeführt
werden.
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Vorteilhafterweise
wird bei einem Starten des Verfahrens zur Begrenzung der Beschleunigung (Begrenzungsverfahren)
der neue Wert der die Beschleunigung beeinflussenden Größe, also
beispielsweise die neue Zumessmenge, zumindest einmalig in Abhängigkeit
von einem vorgegebenen, initialen Differenzwert, beispielsweise
einer initialen Zumessmengendifferenz, ermittelt. Der vorgegeben
initiale Differenzwert, bzw. die vorgegebene Zumessmengendifferenz,
kann wiederum in einem Kennfeld abgespeichert werden. Wird festgestellt,
dass eine Beschleunigung gewünscht
wird, die über
der vorgebbaren Aktivierungsschwelle liegt, so kann zunächst eine
neue Zumessmenge dadurch gebildet werden, dass eine aktuelle Zumessmenge
um eine initiale Zumessmengendifferenz, verringert wird. Die initiale Zumessmengendifferenz
kann in einem weiteren Kennfeld abgespeichert sein und ebenfalls
in Abhängigkeit
von einer aktuellen Beschleunigung und einer aktuellen Zumessmenge
ermittelt werden. In weiteren Iterations-Schritten kann dann das
Verfahren derart weitergeführt
werden, dass die weiteren Zumessmengendifferenzen in Abhängigkeit
von der aktuellen Beschleunigungsdifferenz ermittelt werden.
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Dies
ermöglicht
eine besonders schnelle Reaktion des erfindungsgemäßen Verfahrens
und damit eine besonders schnelle Begrenzung der Beschleunigung.
Damit kann beispielsweise eine systeminhärente Trägheit bezüglich der Reaktion des Verfahrens,
die beispielsweise in der Initialisierungsphase auftritt, kompensiert
werden. Hierbei kann der initiale Differenzwert, beispielsweise
die initiale Zumessmengendifferenz, individuell an Eigenschaften
angepasst werden, die sich aus der Implementierung des Verfahrens,
des Fahrzeugs oder der Brennkraftmaschine ergeben. Ist die Aktivierungsschwelle
unterhalb der Maximalbeschleunigung, so kann damit eine Art "Vorsteuerung" realisiert werden.
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Vorzugsweise
werden die Iterationen in Abhängigkeit
eines Zeitsignals oder eines Ereignisses durchgeführt. Soll
beispielsweise erreicht werden, dass ein neuer Wert, beispielsweise
eine neue Zumessmenge, zu bestimmten Zeitpunkten zur Verfügung steht,
so kann davon ausgehend bestimmt werden, wann eine Iteration gestartet
werden muss. Ist die Brennkraftmaschine mit einem Kraftstoffeinspritzsystem
ausgerüstet,
so kann beispielsweise die Anzahl der Injektionen vorgegeben werden,
die mit einer aktuellen Zumessmenge durchgeführt werden sollen, so dass
die darauffolgende Anzahl von Injektionen jeweils mit einer neu
bestimmten Zumessmenge durchgeführt
werden kann.
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Gemäß einer
besonders vorteilhaften Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens wird
der Differenzwert der die Beschleunigung beeinflussenden Größe zusätzlich in
Abhängigkeit
von dem aktuellen Wert ermittelt. Beispielsweise kann die Zumessmengendifferenz
mittels eines Kennfelds aus der aktuellen Zumessmenge und der aktuellen
Beschleunigungsdifferenz ermittelt werden. Damit kann eine noch
bessere Anpassung des Begrenzungsverfahrens während der Durchführung an
ein aktuelles Fahrzeuggewicht bzw. an die aktuelle Steigung einer befahrenen
Strecke erreicht werden. Grundsätzlich wird
die Brennkraftmaschine in einem stark beladenen Fahrzeug auf ebener
Strecke oder bei Bergauffahrt mit einer höheren Zumessmenge betrieben
als ein gering beladenes Fahrzeug. Bei einer Bergabfahrt kann die
Brennkraftmaschine eines stark beladenen Fahrzeugs mit einer geringeren
Zumessmenge betrieben werden. Ferner wird grundsätzlich die Brennkraftmaschine
eines Fahrzeugs in Bergauffahrt mit einer höheren Zumessmenge betrieben
als in Bergabfahrt. Um ein gleichmäßiges Beschleunigungsverhalten
zu erhalten, muss deshalb der Differenzwert, also beispielsweise
die Zumessmengendifferenz, entsprechend des aktuellen Werts, beispielsweise
der aktuellen Zumessmenge, angepasst werden. Dies kann in dem Kennfeld
berücksichtigt
werden.
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Vorteilhafterweise
wird das Verfahren oder werden zumindest die Iterations-Schritte
nur gestartet, wenn die Beschleunigung und damit die Beschleunigungsdifferenz
aus einem Fahrerwunsch resultiert, der beispielsweise eine gewünschte Zumessmenge
beschreibt. Damit wird sichergestellt, dass die Beschleunigungsbegrenzung
nicht anderen, die Beschleunigung beeinflussenden Komponenten entgegenwirkt.
Eine derartige Komponente kann beispielsweise eine Abstandsregelung,
eine Geschwindigkeitsregelung, oder eine Klimaanlage sein.
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Vorzugsweise
wird das Verfahren oder werden die Iterations-Schritte beendet,
wenn ein Gangwechsel erfolgt. Anschließend wird erneut geprüft, ob eine
aktuelle Beschleunigungsdifferenz die Maximalbeschleunigung überschreitet.
Nach einem erfolgten Gangwechsel kann hierbei auch ein neuer Wert
für eine
Maximalbeschleunigung vorgegeben sein.
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Die
Iterations-Schritte können
ferner beendet werden, wenn ein externer Mengeneingriff vorliegt,
also beispielsweise ein zusätzlicher
Verbraucher, wie eine Klimaanlage, eine erhöhte Zumessmenge erfordert.
Damit wird erreicht, das eine externer Mengeneingriff nicht zu einem
unvorgesehenen Beschleunigungsverhalten führt.
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Die
Iterations-Schritte können
vorzugsweise auch dann beendet werden, wenn die aus einem Fahrerwunsch
resultierende Beschleunigung um einen durch eine Abschaltschwelle
vorgebbaren Betrag unter die Maximalbeschleunigung oder unter die Aktivierungsschwelle
sinkt. Durch die Abschaltschwelle kann eine sogenannte Hysterese
ausgebildet werden, die den durch die Abschaltschwelle und die Maximalbeschleunigung
bzw. die Abschaltschwelle und die Aktivierungsschwelle definierten Bereich
beschreibt. Dadurch wird erreicht, dass das Begrenzungsverfahren
bei einer Beschleunigung nahe der Maximalbeschleunigung bzw. bei
einer Beschleunigungsanforderung nahe der Maximalbeschleunigung
kein ständiges
Aktivieren und Deaktivieren des Begrenzungsverfahrens zur Folge
hat.
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Eine
besonders vorteilhafte Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens
kann dadurch erreicht werden, dass bereits vorhandene Informationen
zur Durchführung
des Verfahrens verwendet werden. Beispielsweise kann zur Ermittlung
der aktuellen Beschleunigung ein von einer Fahrzeuggeschwindigkeitserfassung
zur Verfügung
gestelltes Beschleunigungssignal ausgewertet werden. Zur Ermittlung
des aktuellen Ganges kann eine von einem Getriebe oder einem Getriebesteuergerät zur Verfügung gestellte
Ganginformation verwendet werden. Ein aktuelles Übersetzungsverhältnis kann
in Abhängigkeit
von einer aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit und einer aktuellen
Motordrehzahl ermittelt werden. Mittels eines Kupplungssignals kann
ein aktueller Kraftschlusszustand ermittelt werden, in Abhängigkeit
dessen das Begrenzungsverfahren beispielsweise beendet wird. Aus
einem beispielsweise in einem Steuergerät abgelegten Mengenpfad oder
einem Momentenpfad kann eine aktuelle Quelle einer Mengenanforderung
bzw. der Momentenanforderung ermittelt werden, wodurch erkannt werden
kann, ob die aus einer erhöhten
Mengenanforderung bzw. Momentenanforderung resultierende Beschleunigungsanforderung
durch einen Fahrerwunsch verursacht ist.
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Vorzugsweise
wird das erfindungsgemäße Begrenzungsverfahren
und insbesondere werden die Iterationen nicht durchgeführt, wenn
ein Schaltvorgang stattfindet oder eine zeitliche Entprellung zwischen
einer Aktivierung und einer Deaktivierung der Geschwindigkeitsbegrenzung
noch nicht beendet ist.
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Besonders
vorteilhaft kann die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem Nutzfahrzeug,
beispielsweise in einem Lastkraftwagen oder einem Kleintransporter,
eingesetzt werden. Bei derartigen Fahrzeugen sind besonders große Unterschiede
in der möglichen
Beschleunigung in Abhängigkeit
davon zu erwarten, ob das Nutzfahrzeug beladen oder unbeladen ist.
Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens
kann hierbei unabhängig
von dem Beladungszustand stets ein annähernd einheitliches Beschleunigungsverhalten
erreicht werden.
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Die
Aufgabe wird auch durch ein Steuergerät der eingangs genannten Art
dadurch gelöst,
dass das Steuergerät
Mittel zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
aufweist.
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Von
besonderer Bedeutung ist die Realisierung dieser Erfindung in Form
eines Computerprogramms. Dabei ist das Computerprogramm auf einem
Rechengerät,
insbesondere auf einem Steuergerät
in einem Fahrzeug, ablauffähig
und zur Ausführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
programmiert. Die Erfindung wird also durch das Computerprogramm
realisiert, so dass dieses Computerprogramm in gleicher Weise die
Erfindung darstellt wie das Verfahren, zu dessen Ausführung das
Computerprogramm geeignet ist. Das Computerprogramm ist vorzugsweise
auf einem Speicherelement abgespeichert.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere
Anwendungsmöglichkeiten
und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
von Ausführungsbeispielen
der Erfindung und den Zeichnungen.
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Es
zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung der Komponenten eines Fahrzeugs, das zur
Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
hergerichtet ist, in einer ersten Ausführungsform;
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2 eine
schematische Darstellung der Komponenten eines Fahrzeugs, das zur
Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
hergerichtet ist, in einer zweiten Ausführungsform;
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3 ein
Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens
gemäß einer
ersten Ausführungsform;
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4 ein
Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens
in einer zweiten Ausführungsform
und
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5 das
Zusammenwirken von bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens
eingesetzten Größen anhand
eines vereinfachten Datenflussdiagramms.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Die
folgenden Ausführungsformen
werden überwiegend
anhand einer als Zumessmenge realisierten, die Beschleunigung beeinflussenden
Größe beschrieben.
Selbstverständlich
ist es ebenso möglich,
statt der Zumessmenge beispielsweise eine Drosselklappenstellung
oder ein Drehmoment einzusetzen.
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In 1 ist
ein stark schematisiertes Fahrzeug 1a dargestellt. Das
Fahrzeug 1a umfasst eine Brennkraftmaschine 2,
ein Getriebe 3, eine Zumesseinheit 4, einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 5 und
einen Pedalwertgeber 6, die über Datenleitungen bzw. über Signalleitungen
mit einem Steuergerät 7 verbunden
sind. Die Datenleitungen können
auch als ein Bussystem ausgeführt
sein. Das Steuergerät weist
einen Speicherbereich 8 auf.
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Die
Brennkraftmaschine 2 kann beispielsweise als ein Dieselmotor
oder als ein Benzinmotor ausgebildet sein. Das Getriebe 3 kann
beispielsweise ein manuelles Getriebe, ein automatisches Getriebe,
ein automatisiertes Getriebe oder ein stufenloses Getriebe sein.
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Die
Zumesseinheit 4 wird durch das Steuergerät angesteuert
und kann beispielsweise als Einspritzanlage ausgebildet sein. Der
Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 5 kann beispielsweise die
Winkelgeschwindigkeit eines Rades erfassen und daraus die Fahrzeuggeschwindigkeit
ermitteln. Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 5 kann auch
derart ausgebildet sein, dass er eine Fahrzeuggeschwindigkeitsänderung
in Form eines Beschleunigungswertes ermittelt und an das Steuergerät 7 übermittelt.
Der Pedalwertgeber 6 ist beispielsweise einem Fahrpedal
zugeordnet und übermittelt
einen aktuellen Fahrerwunsch an das Steuergerät 7.
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Das
Verfahren kann als Computerprogramm realisiert sein, das in dem
Speicherbereich 8 abgelegt ist und durch das Steuergerät 7 ausgeführt wird. Das
erfindungsgemäße Verfahren
kann ebenso in Hardware realisiert sein.
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In 2 ist
ein stark schematisiertes Fahrzeug 1b dargestellt. Das
Fahrzeug 1b weist zusätzlich
zu den Komponenten des Fahrzeugs 1a ein über eine
Signalleitung mit dem Getriebe 3 verbundenes Getriebesteuergerät 9,
einen Drehzahlsensor 10 und ein Nebenaggregat 11,
beispielsweise eine Klimaanlage, auf. Das Getriebesteuergerät 9,
der Drehzahlsensor 10 und das Nebenaggregat 11 sind
ebenfalls über
Signalleitungen mit dem Steuergerät 7 verbunden bzw.
sind an das Bussystem angeschlossen.
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In 3 ist
ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer ersten
Ausführungsform
vereinfacht dargestellt.
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Das
Verfahren beginnt in einem Schritt 101, in dem die aktuelle
Beschleunigung des Fahrzeugs 1a, 1b ermittelt
wird. In einem Schritt 102 wird geprüft, ob die aktuelle Beschleunigung
eine vorgegebene Maximalbeschleunigung übersteigt. Dies kann beispielsweise
dadurch bedingt sein, dass ein Fahrer das Fahrpedal betätigt, eine
entsprechende Information mittels des Pedalwertgebers 6 an
das Steuergerät 7 übermittelt
wird und das Steuergerät 7 die
Zumesseinheit 4 veranlasst, eine erhöhte Kraftstoffmenge zuzumessen,
um dem Beschleunigungswunsch des Fahrers Rechnung zu tragen. Übersteigt die
aktuelle Beschleunigung nicht die Maximalbeschleunigung, so wird
zu dem Schritt 101 zurückverzweigt.
Dort kann in Abhängigkeit
eines vorgebbaren Ereignisses oder in Abhängigkeit von einem Zeitsignal
erneut die aktuelle Beschleunigung erfasst und in dem Schritt 102 geprüft werden,
ob die aktuelle Beschleunigung die Maximalbeschleunigung übersteigt.
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Ist
die aktuelle Beschleunigung größer als die
Maximalbeschleunigung, so wird in einem Schritt 103 eine
aktuelle Zumessmenge erfasst. In einem Schritt 104 wird
die Differenz aus der aktuellen Beschleunigung und der Maximalbeschleunigung
ermittelt.
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In
einem Schritt 105 wird aus der Differenzbeschleunigung
und der aktuellen Zumessmenge eine Zumessmengendifferenz ermittelt.
Die Zumessmengendifferenz beschreibt, um welchen Wert die Zumessmenge
zunächst
verringert werden soll, um die Beschleunigung schrittweise derart
zu reduzieren, dass diese die Maximalbeschleunigung nicht bzw. nicht
mehr übersteigt.
Insbesondere kann damit erreicht werden, dass die aktuelle Beschleunigung der
Maximalbeschleunigung entspricht. Hierzu kann die Zumessmengendifferenz
vorteilhafterweise aus einem Kennfeld ausgelesen werden.
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In
einem Schritt 106 wird eine einen aktuellen Fahrerwunsch
beschreibende gewünschte
Zumessmenge erfasst. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden,
dass das aktuell von dem Pedalwertgeber 6 übermittelte
Signal von dem Steuergerät 7 dahingehend
ausgewertet wird, dass die Zumessmenge bestimmt wird, mittels derer
die Zumesseinheit 4 angesteuert werden müsste, wenn dem
Fahrerwunsch stattgegeben werden würde.
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In
einem Schritt 107 wird geprüft, ob die gewünschte Zumessmenge
kleiner als die aktuelle Zumessmenge ist. Ist dies der Fall, wünscht der
Fahrer folglich noch immer eine die aktuelle Beschleunigung übersteigende
Beschleunigung, so wird in einem Schritt 109 die neue Zumessmenge
dadurch gebildet, dass die aktuelle Zumessmenge um die Zumessmengendifferenz
reduziert wird. Dies bedeutet, dass der Fahrerwunsch nicht berücksichtigt
wird, sondern weiterhin die Beschleunigung schrittweise reduziert wird.
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Ergibt
die Prüfung
in dem Schritt 107 jedoch, dass die gewünschte Zumessmenge kleiner
oder kleiner-gleich der aktuellen Zumessmenge ist, so bedeutet dies,
dass der Fahrer nun eine geringere Beschleunigung wünscht. In
diesem Fall wird in einem Schritt 108 die neue Zumessmenge
derart bestimmt, dass diese der gewünschten Zumessmenge entspricht.
Es ist jedoch auch vorstellbar, dass in diesem Fall eine Durchführung der
iterativen Schritte abgebrochen wird und zu dem Schritt 101 verzweigt
wird, sodass dann ein Betrieb der Brennkraftmaschine 2 mit
der gewünschten
Zumessmenge erfolgt.
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In
einem Schritt 110 wird die Zumesseinheit 4 entsprechend
der neuen Zumessmenge angesteuert. Dies bewirkt eine Verringerung
der Beschleunigung oder zumindest eine Beschleunigung, die die Maximalbeschleunigung
nicht überschreitet.
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Das
Verfahren wird dann in dem Schritt 101 dadurch fortgesetzt,
dass erneut die aktuelle Beschleunigung erfasst wird. Überschreitet
diese nun die Maximalbeschleunigung nicht mehr, so werden die Schritte 103 bis 110 nicht
mehr durchgeführt.
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Selbstverständlich sind
eine Vielzahl von weiteren Verfeinerungen und weiteren Abfragen möglich. 3 zeigt
lediglich einige Komponenten, um einen vereinfachten Ablauf des
erfindungsgemäßen Verfahrens
darzustellen.
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In 4 ist
ein weiteres Ablaufdiagramm einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens
dargestellt. Das Verfahren startet in einem Schritt 201,
in dem ebenfalls eine aktuelle Beschleunigung erfasst wird. Dies
kann analog zu dem in 3 dargestellten Schritt 101 durchgeführt werden.
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In
einem Schritt 202 wird ein aktuell eingelegter Gang bzw.
ein aktuelles Übersetzungsverhältnis ermittelt.
Hierzu kann beispielsweise eine Information des Getriebes 3 oder
des Getriebesteuergeräts 9 verwendet
werden. Es ist ferner möglich,
das aktuelle Übersetzungsverhältnis aus
einem Signal des Drehzahlsensors 10 und einer aktuellen
Fahrzeuggeschwindigkeit, die von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 5 ermittelt
wird, zu bestimmen. Diese Methode ist beispielsweise vorteilhaft,
wenn das Getriebe 3 oder das Getriebesteuergerät 9 kein derartiges
Signal an das Steuergerät 7 übermitteln oder
wenn das Getriebe 3 als ein stufenloses Getriebe ausgebildet
ist.
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In
einem Schritt 203 wird in Abhängigkeit von dem aktuellen
Gang bzw. dem aktuellen Übersetzungsverhältnis eine
Maximalbeschleunigung und/oder eine Aktivierungsschwelle ermittelt.
Damit kann in Abhängigkeit
des aktuell eingelegten Gangs bzw. des aktuellen Übersetzungsverhältnisses
bestimmt werden, welche Maximalbeschleunigung ermöglicht werden
soll bzw. um welchen Betrag eine aktuelle Beschleunigung die Maximalbeschleunigung überschreiten
darf, bis eine Regelung der Beschleunigung durch das erfindungsgemäße Verfahren
erfolgt.
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In
einem Schritt 204 wird geprüft, ob die aktuelle Beschleunigung
die Maximalbeschleunigung um mehr als die Aktivierungsschwelle übersteigt, bzw.
ob die Differenz aus der aktuellen Beschleunigung und der Aktivierungsschwelle
größer als
die Maximalbeschleunigung ist. Selbstverständlich ist es vorstellbar,
dass die Aktivierungsschwelle den Wert Null hat. In diesem Fall
entspräche
der Schritt 204 dem in 3 dargestellten
Schritt 102.
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In
einem Schritt 205 wird geprüft, ob gegenwärtig die
erste Iterationsstufe vorliegt, ob also nach Vorliegen einer erhöhten Beschleunigung
die aktuelle Zumessmenge in einem ersten Schritt reduziert werden
soll. Dies kann beispielsweise mittels einer Zählvariablen realisiert werden,
die in dem Schritt 204 auf Null gesetzt wird, wenn von
dort zu dem Schritt 201 zurückverzweigt wird. Andernfalls
kann die Zählvariable
jeweils um 1 erhöht
werden. In dem Schritt 205 wäre folglich zu prüfen, ob
die Zählvariable
den Wert 1 hat. Ist dies der Fall, so wird zu einem Schritt 207 verzweigt.
Dort wird eine initiale Zumessmengendifferenz, die beispielsweise
in dem Steuergerät 7 abgespeichert
ist, ausgewählt
und das Verfahren wird in einem Schritt 215 fortgesetzt.
Die initiale Zumessmengendifferenz kann insbesondere mittels eines
Kennfelds in Abhängigkeit
von der aktuellen Beschleunigung ermittelt werden.
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Ist
die aktuelle Iteration nicht die erste Iteration, so wird in einem
Schritt 206 die aktuelle Zumessmenge erfasst. In einem
Schritt 208 wird geprüft,
ob die erhöhte
Zumessmenge durch den Fahrer veranlasst ist. Ist dies nicht der
Fall, beispielsweise weil diese durch ein Nebenaggregat 11 veranlasst
wurde, so wird wieder zu dem Schritt 201 zurückverzweigt. Auch
hierbei müsste
die Variable zur Zählung
der aktuellen Iteration auf Null gesetzt werden. Das Nebenaggregat 11 kann
beispielsweise eine Klimaanlage sein. Das Nebenaggregat 11 kann
ferner eine Abstandsregeleinrichtung oder eine Geschwindigkeitsregeleinrichtung
sein, die eine erhöhte
Zumessmenge anfordern. Ob und gegebenenfalls welches Nebenaggregat 11 eine
Verzweigung zu dem Schritt 201 veranlassen kann, kann individuell,
beispielsweise fahrzeugspezifisch, festgelegt sein. Insbesondere kann
auch das Getriebe als Nebenaggregat 11 betrachtet werden.
In diesem Fall kann zu dem Schritt 201 auch dann verzweigt
werden, wenn beispielsweise ein Getriebeeingriff vorliegt.
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Ist
dies nicht der Fall, ist die erhöhte
Zumessmenge folglich durch den Fahrer veranlasst, so werden die
Schritte 209 bis 214 durchgeführt, die den in 3 beschriebenen
Schritten 104 bis 109 entsprechen.
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In
dem Schritt 215 wird geprüft, ob ein Abbruchkriterium
erfüllt
ist. Hierzu kann beispielsweise ein Kupplungssignal oder ein Bremssignal
ausgewertet werden. Ferner kann ein externer Mengeneingriff vorliegen.
Ist dies der Fall, so wird das Verfahren abgebrochen und es wird
zu dem Schritt 201 zurückverzweigt.
Auch in diesem Fall müsste
die Variable, die den aktuellen Iterationsschritt beschreibt, auf
Null gesetzt werden.
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Ist
kein Abbruchkriterium erfüllt,
so wird in dem Schritt 216 die Brennkraftmaschine mit der
neuen Zumessmenge angesteuert. Anschließend wird zu dem Schritt 201 zurückverzweigt.
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Selbstverständlich sind
eine Vielzahl weiterer Ausführungsformen
vorstellbar. Insbesondere können
einzelne Schritte der in den 3 und 4 beispielhaft
dargestellten Ausführungsformen
entfallen oder ausgetauscht werden. Insbesondere kann die die Iterationen
beschreibende Schleife anders ausgestaltet sein. Beispielsweise
kann das Verfahren zunächst
in einer Initialisierungsphase durchgeführt werden, in der geprüft wird,
ob die Schleifenbedingungen erfüllt
sind, so dass erst dann die Verfahrensschritte durchgeführt werden,
die für
eine Regelung der Beschleunigung bzw. eine Reduzierung der Beschleunigung
notwendig sind. Erst wenn alle notwendigen Iterationen durchlaufen
sind, könnte
zu dem Initialisierungsschritt zurückverzweigt werden. Die Anordnung
der einzelnen Verfahrensschritte der in den 3 und 4 gezeigten
Ausführungsformen
sind aus Gründen
der Übersichtlichkeit
gewählt.
Eine konkrete Implementierung kann ein anderes Design wählen, solange
die Funktionalität
des erfindungsgemäßen Verfahrens
erreicht wird.
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Eine
konkrete Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens könnte insbesondere
auch weitere Abfrageschritte vorsehen. Beispielsweise kann die Überprüfung auf
eine vorliegende Abbruchbedingung in dem Schritt 215 auch
an anderer Stelle erfolgen. Insbesondere kann das Vorliegen einer
Abbruchbedingung für
jeden Verfahrensschritt geprüft werden. Üblicherweise
wird eine derartige Abbruchbedingung beispielsweise auch mittels
eines sogenannten Interrupts realisiert. Ferner können unterschiedliche
Abbruchbedingungen zu unterschiedlichen Zeitpunkten geprüft werden.
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Des
Weiteren können
einzelne Verfahrensschritte differenzierter ausgestaltet sein oder
in einer anderen Reihenfolge ausgeführt werden. Beispielsweise
ist es möglich,
zu Beginn die Beschleunigungsdifferenz aus der aktuellen Beschleunigung
und der Maximalbeschleunigung zu bestimmen. In dem Schritt 102 bzw. 204 könnte dann
geprüft
werden, ob die Beschleunigungsdifferenz größer oder gleich der Aktivierungsschwelle
ist.
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Insbesondere
kann statt der Zumessmenge eine andere, die Beschleunigung beeinflussende Größe, beispielsweise
eine Drehmoment, eingesetzt werden.
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In 5 ist
eine grobe Darstellung des Zusammenwirkens einiger der bei einer
möglichen
Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzten
Größen gezeigt.
Auch hierbei wird wieder beispielhaft davon ausgegangen, dass die
die Beschleunigung beeinflussende Größe als Zumessmenge ausgebildet
ist.
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In
einem Kennfeld KF wird mittels der Differenz aus einer aktuellen
Beschleunigung aB und einer vorgebbaren Maximalbeschleunigung maxB
sowie aus der aktuell erfassten Zumessmenge aZ die Zumessmengendifferenz
diffZ ermittelt. Es wird dann der kleinere Wert von dem Fahrerwunsch
FW bzw. der durch den Fahrerwunsch FW beschriebenen gewünschten
Zumessmenge und der aktuellen Zumessmenge aZ ermittelt und dieser
Wert um die Zumessmengendifferenz diffZ reduziert, wodurch die neue
Zumessmenge nZ erhalten wird. Mit der neuen Zumessmenge nZ wird
dann die Brennkraftmaschine 2 bzw. die Zumesseinheit 4 angesteuert.