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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Diese Anmeldung beansprucht den Nutzen der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 61/048,685, eingereicht am 29. April 2008.
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GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf die Motordrehzahlsteuerung und insbesondere auf die Motordrehzahlsteuerung in einem drehmomentgestützten System.
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HINTERGRUND
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Die hier gegebene Hintergrundbeschreibung dient zur allgemeinen Darstellung des Kontexts der Offenbarung.
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Verbrennungsmotoren verbrennen innerhalb der Zylinder ein Luft- und Kraftstoffgemisch, um Kolben anzutreiben, was ein Antriebsdrehmoment erzeugt. Die Luftströmung in den Motor wird über eine Drosselklappe reguliert. Genauer stellt die Drosselklappe die Drosselöffnungsfläche ein, die die Luftströmung in den Motor erhöht oder verringert. Wenn sich die Drosselöffnungsfläche erhöht, erhöht sich die Luftströmung in den Motor. Ein Kraftstoffsteuersystem stellt die Rate, mit der Kraftstoff eingespritzt wird, so ein, dass ein gewünschtes Luft/Kraftstoff-Gemisch an die Zylinder geliefert wird. Erhöhen der Luft und des Kraftstoffs zu den Zylindern erhöht die Drehmomentabgabe des Motors.
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Um die Motordrehmomentabgabe so zu steuern, dass ein gewünschtes vorhergesagtes Drehmoment erzielt wird, sind Motorsteuersysteme entwickelt worden. Allerdings steuern herkömmliche Motorsteuersysteme die Motordrehmomentabgabe nicht so genau wie gewünscht. Ferner liefern herkömmliche Motorsteuersysteme kein so schnelles Ansprechen auf Steuersignale wie gewünscht oder koordinieren nicht die Motordrehmomentsteuerung zwischen verschiedenen Vorrichtungen, die die Motordrehmomentabgabe beeinflussen.
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Aus der
DE 10 2006 006 832 A1 ist ein Verfahren zum Steuern einer Getriebeöltemperatur bekannt, bei dem auf Grundlage einer momentanen Getriebeöltemperatur die Ausgangsleistung eines Motors begrenzt wird.
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Die
DE 101 21 187 C2 offenbart ein Verfahren zur Steuerung des Ausrollens eines Fahrzeugs zur Beibehaltung einer erforderlichen Mindest-Leerlaufdrehzahl, bei dem eine Drosselklappenöffnungsfläche eingestellt wird.
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Die
DE 694 27 029 T2 offenbart ein Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors mit Selbstzündung, bei dem ein zulässiges Drehmoment des Motors abhängig von einer Motoröltemperatur oder einer Motorkühlmitteltemperatur herabgesetzt wird.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Überhitzen eines Getriebes bzw. eines Getriebeöls oder eines Motors bzw. eines Motoröls zu vermeiden.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Diese Aufgabe wird durch ein Motorsteuersystem nach Anspruch 1 und ein Verfahren zum Betreiben eines Motorsteuersystems nach Anspruch 10 gelöst.
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Weitere Bereiche der Anwendbarkeit der vorliegenden Offenbarung gehen aus der in Folgenden gegebenen ausführlichen Beschreibung hervor. Selbstverständlich sind die ausführliche Beschreibung und die spezifischen Beispiele nur zur Veranschaulichung bestimmt und sollen den Umfang der Offenbarung nicht einschränken.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die vorliegende Erfindung wird umfassender verständlich aus der ausführlichen Beschreibung und aus den beigefügten Zeichnungen, in denen:
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1 ein Funktionsblockschaltplan einer beispielhaften Implementierung eines Motorsystems gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist;
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2 ein Funktionsblockschaltplan einer beispielhaften Implementierung eines Motorsteuermoduls gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist;
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3 ein Funktionsblockschaltplan einer beispielhaften Implementierung eines RPM-Steuermoduls gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist;
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4 ein Ablaufplan ist, der beispielhafte Schritte zeigt, die von dem Motorsteuermodul gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ausgeführt werden;
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5 ein Funktionsblockschaltplan einer anderen beispielhaften Implementierung des RPM-Steuermoduls gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist; und
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6 ein Ablaufplan ist, der alternative beispielhafte Schritte zeigt, die von dem Motorsteuermodul gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ausgeführt werden.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Die folgende Beschreibung ist dem Wesen nach lediglich beispielhaft und soll die Offenbarung, ihre Anwendung oder Verwendungen in keiner Weise einschränken. Der Klarheit halber werden in den Zeichnungen zur Identifizierung ähnlicher Elemente dieselben Bezugszeichen verwendet. Wie er hier verwendet wird, soll der Ausdruck wenigstens eines von A, B und C ein logisches (A oder B oder C) unter Verwendung eines nicht ausschließenden logischen Oder bedeuten. Es ist festzustellen, dass Schritte innerhalb eines Verfahrens in einer anderen Reihenfolge ausgeführt werden können, ohne die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zu ändern.
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Der Begriff Modul, wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), auf eine elektronische Schaltung, auf einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe) und auf Speicher, die eines oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführen, auf eine Kombinationslogikschaltung und/oder auf andere geeignete Komponenten, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen.
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In 1 ist ein Funktionsblockschaltplan einer beispielhaften Implementierung eines Motorsystems 100 dargestellt. Das Motorsystem 100 enthält einen Motor 102, der ein Luft/Kraftstoff-Gemisch verbrennt, um auf Grundlage eines Fahrereingabemoduls 104 ein Antriebsdrehmoment für ein Fahrzeug zu erzeugen. Durch eine Drosselklappe 112 wird Luft in einen Einlasskrümmer 110 angesaugt. Ein Motorsteuermodul (ECM) 114 weist ein Drosselstellgliedmodul 116 zum Regulieren des Öffnens der Drosselklappe 112 an, um die Menge der in den Einlasskrümmer 110 angesaugten Luft zu steuern.
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Aus dem Einlasskrümmer 110 wird Luft in Zylinder des Motors 102 angesaugt. Obgleich der Motor 102 mehrere Zylinder enthalten kann, ist zu Veranschaulichungszwecken ein einzelner repräsentativer Zylinder 118 gezeigt. Nur beispielhaft kann der Motor 102 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10 und/oder 12 Zylinder enthalten. Das ECM 114 kann ein Zylinderstellgliedmodul 120 anweisen, wahlweise einige der Zylinder abzuschalten, um die Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu verbessern.
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Die Luft von dem Einlasskrümmer 110 wird durch ein Einlassventil 122 in den Zylinder 118 angesaugt. Das ECM 114 steuert die Menge des durch ein Kraftstoffeinspritzsystem 124 eingespritzten Kraftstoffs. Das Kraftstoffeinspritzsystem 124 kann an einem zentralen Ort Kraftstoff in den Einlasskrümmer 110 einspritzen oder kann an mehreren Orten wie etwa in der Nähe des Einlassventils jedes der Zylinder Kraftstoff in den Einlasskrümmer 110 einspritzen. Alternativ kann das Kraftstoffeinspritzsystem 124 Kraftstoff direkt in die Zylinder einspritzen.
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Der eingespritzte Kraftstoff mischt sich in dem Zylinder 118 mit der Luft und erzeugt das Luft/Kraftstoff-Gemisch. Ein Kolben (nicht gezeigt) innerhalb des Zylinders 118 verdichtet das Luft/Kraftstoff-Gemisch. Ein Zündfunkenstellgliedmodul 126 setzt eine Zündkerze 128 in dem Zylinder 118 auf Grundlage eines Signals von dem ECM 114 unter Strom, was das Luft/Kraftstoff-Gemisch zündet. Die Zeiteinstellung des Zündfunkens kann relativ zu dem Zeitpunkt, zu dem der Kolben in seiner höchsten Stellung ist, die als oberer Totpunkt (TDC) bezeichnet wird, dem Punkt, an dem das Luft/Kraftstoff-Gemisch am meisten verdichtet ist, angegeben sein.
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Die Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemischs treibt den Kolben nach unten an und treibt dadurch eine rotierende Kurbelwelle (nicht gezeigt) an. Daraufhin beginnt sich der Kolben wieder nach oben zu bewegen und stößt die Nebenprodukte der Verbrennung durch ein Auslassventil 130 aus. Über ein Auspuffsystem 134 werden die Nebenprodukte der Verbrennung aus dem Fahrzeug ausgestoßen.
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Das Einlassventil 122 kann durch eine Einlassnockenwelle 140 gesteuert werden, während das Auslassventil 130 durch eine Auslassnockenwelle 142 gesteuert werden kann. In verschiedenen Implementierungen können mehrere Einlassnockenwellen mehrere Einlassventile pro Zylinder steuern und/oder die Einlassventile mehrerer Zylinderbänke steuern. Ähnlich können mehrere Auslassnockenwellen mehrere Auslassventile pro Zylinder steuern und/oder die Auslassventile mehrerer Zylinderbänke steuern. Das Zylinderstellgliedmodul 120 kann Zylinder durch Anhalten der Zufuhr von Kraftstoff und Zündfunken und/oder durch Sperren ihrer Auslass- und/oder Einlassventile abschalten.
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Der Zeitpunkt, zu dem das Einlassventil 122 geöffnet wird, kann in Bezug auf den Kolben-TDC durch einen Einlassnocken-Phasensteller 148 geändert werden. Der Zeitpunkt, zu dem das Auslassventil 130 geöffnet wird, kann in Bezug auf den Kolben-TDC durch einen Auslassnocken-Phasensteller 150 geändert werden. Ein Phasensteller-Stellgliedmodul 158 steuert den Einlassnocken-Phasensteller 148 und den Auslassnocken-Phasensteller 150 auf Grundlage von Signalen von dem ECM 114.
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Das Motorsystem 100 kann eine Ladedruckvorrichtung enthalten, die Druckluft an den Einlasskrümmer 110 liefert. 1 zeigt z. B. einen Turbolader 160. Der Turbolader 160 wird durch Abgase angetrieben, die durch das Auspuffsystem 134 strömen, und liefert eine Druckluftladung an den Einlasskrümmer 110. Die zum Erzeugen der Druckluftladung verwendete Luft kann dem Einlasskrümmer 110 entnommen werden.
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Ein Ladedruckregelventil 164 kann zulassen, dass Abgas den Turbolader 160 umgeht, und dadurch die Abgabe des Turboladers (oder den Ladedruck) verringern. Das ECM 114 steuert den Turbolader 160 über ein Ladedruckstellgliedmodul 162. Das Ladedruckstellgliedmodul 162 kann den Ladedruck des Turboladers 160 durch Steuern der Stellung des Ladedruckregelventils 164 modulieren. Die Druckluftladung wird durch den Turbolader 160 an den Einlasskrümmer 110 geliefert. Ein Zwischenkühler (nicht gezeigt) kann Wärme ableiten, die erzeugt wird, wenn Luft verdichtet wird, und die außerdem durch die Nähe zu dem Abgassystem 134 erhöht werden kann. Alternative Motorsysteme können einen Superlader enthalten, der an den Einlasskrümmer 110 Druckluft liefert und der durch die Kurbelwelle angetrieben wird.
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Das Motorsystem 100 kann ein Abgasrückführungsventil (AGR-Ventil) 170 enthalten, das wahlweise Abgas zu dem Einlasskrümmer 110 zurückführt. Das Motorsystem 100 kann unter Verwendung eines RPM-Sensors 180 die Drehzahl der Kurbelwelle in Umdrehungen pro Minute (RPM) messen. Die Temperatur des Motoröls kann unter Verwendung eines Motoröltemperatursensors (EOT-Sensors) 182 gemessen werden. Der EOT-Sensor 182 kann sich innerhalb des Motors 102 oder an anderen Orten, wo das Öl umgewälzt wird, befinden.
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Der Druck innerhalb des Einlasskrümmers 110 kann unter Verwendung eines Krümmerabsolutdrucksensors (MAP-Sensors) 184 gemessen werden. In verschiedenen Implementierungen kann der Motorunterdruck gemessen werden, wobei der Motorunterdruck die Differenz zwischen dem Umgebungsluftdruck und dem Druck innerhalb des Einlasskrümmers 110 ist. Die Masse der in den Einlasskrümmer 110 strömenden Luft kann unter Verwendung eines Luftmassenströmungssensors (MAF-Sensors) 186 gemessen werden.
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Das Drosselstellgliedmodul 116 kann unter Verwendung eines oder mehrerer Drosselklappenstellungssensoren (TPS) 190 die Stellung der Drosselklappe 112 überwachen. Die Umgebungstemperatur der Luft, die in das Motorsystem 100 angesaugt wird, kann unter Verwendung eines Einlasslufttemperatursensors (IAT-Sensors) 192 gemessen werden. Das ECM 114 kann Signale von den Sensoren verwenden, um Steuerentscheidungen für das Motorsystem 100 zu treffen. Das ECM 114 kann mit einem Getriebesteuermodul 194 kommunizieren, um das Schalten der Gänge in einem Getriebe (nicht gezeigt) zu koordinieren. Zum Beispiel kann das ECM 114 während einer Gangschaltung das Drehmoment verringern.
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Verschiedene Steuermechanismen (d. h. Stellglieder) des Motorsystems 100 können jeweilige Motorparameter des Motors 102 ändern. Zum Beispiel kann das Drosselstellgliedmodul 116 die Klappenstellung (d. h. die Stellgliedstellung) und somit die Öffnungsfläche der Drosselklappe 112 ändern. Ähnlich kann das Zündfunkenstellgliedmodul 126 eine Stellgliedstellung steuern, die einer Menge einer Zündfunkenverstellung nach früh entspricht. Andere Stellglieder enthalten das Ladedruckstellgliedmodul 162, das AGR-Ventil 170, das Phasensteller-Stellgliedmodul 158, das Kraftstoffeinspritzsystem 124 und das Zylinderstellgliedmodul 120. Die Stellgliedstellungen in Bezug auf diese Stellglieder können dem Ladedruck, der AGR-Ventil-Öffnung, dem Einlass- und dem Auslassnocken-Phasenstellerwinkel, dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis bzw. der Anzahl der aktivierten Zylinder entsprechen.
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In 2 ist ein Funktionsblockschaltplan des ECM 114 dargestellt. Das ECM 114 enthält ein Fahrerinterpretationsmodul 202. Das Fahrerinterpretationsmodul 202 empfängt Fahrereingaben von dem Fahrereingabemodul 104. Die Fahrereingaben können z. B. eine Fahrpedalstellung enthalten. Das Fahrerinterpretationsmodul 202 gibt ein vom Fahrer angefordertes Drehmoment aus.
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Das ECM 114 enthält ein Achsdrehmoment-Entscheidungsmodul 204. Das Achsdrehmoment-Entscheidungsmodul 204 entscheidet zwischen Fahrereingaben von dem Fahrerinterpretationsmodul 202 und anderen Achsdrehmomentanforderungen. Andere Achsdrehmomentanforderungen können eine während einer Gangschaltung durch das Getriebesteuermodul 194 angeforderte Drehmomentverringerung, eine während Radschlupfs durch ein Traktionssteuersystem angeforderte Drehmomentverringerung und Drehmomentanforderungen zum Regeln der Geschwindigkeit von einem Geschwindigkeitsregelungssystem enthalten.
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Achsdrehmomentanforderungen können außerdem Anforderungen von einem adaptiven Geschwindigkeitsregelungsmodul enthalten, das eine Drehmomentanforderung ändern kann, um den vorgegebenen Folgeabstand aufrechtzuerhalten. Achsdrehmomentanforderungen können ebenfalls Drehmomenterhöhungen wegen eines negativen Radschlupfs enthalten wie etwa wenn ein Reifen des Fahrzeugs in Bezug auf die Straßenoberfläche rutscht, wenn das durch den Motor erzeugte Drehmoment negativ ist.
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Achsdrehmomentanforderungen können außerdem eine Anforderung für das Management des gewünschten Bremsdrehmoments und Drehmomentanforderungen, die Fahrzeugübergeschwindigkeitsbedingungen verhindern sollen, enthalten. Anforderungen für das Management des gewünschten Bremsdrehmoments können das Motordrehmoment verringern, um sicherzustellen, dass das Motordrehmoment die Fähigkeit der Bremsen, das Fahrzeug zu halten, wenn das Fahrzeug angehalten wird, nicht übersteigt. Achsdrehmomentanforderungen können außerdem durch Karosserie stabilitätssteuersysteme gestellt werden. Ferner können Achsdrehmomentanforderungen Drehmomentabschaltanforderungen enthalten, wie sie etwa erzeugt werden können, wenn eine kritische Störung detektiert wird.
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Das Achsdrehmoment-Entscheidungsmodul 204 gibt ein vorhergesagtes Drehmoment und ein Sofortdrehmoment aus. Das vorhergesagte Drehmoment ist der Betrag des Drehmoments, der in Zukunft erforderlich sein wird, um die Drehmoment- und/oder Geschwindigkeitsanforderungen des Fahrers zu erfüllen. Das Sofortdrehmoment ist das Drehmoment, das im gegenwärtigen Moment erforderlich ist, um vorübergehende Drehmomentanforderungen wie etwa Drehmomentverringerungen beim Schalten von Gängen oder wenn die Traktionssteuerung einen Radschlupf erfasst zu erfüllen.
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Das Sofortdrehmoment kann durch Motorstellglieder erzielt werden, die schnell ansprechen, während langsamere Motorstellglieder das Ziel sind, um das vorhergesagte Drehmoment zu erreichen. Zum Beispiel kann ein Zündfunkenstellglied die Zündfunkenverstellung nach früh schnell ändern, während ein Nockenphasensteller oder Drosselstellglieder langsamer ansprechen. Das Achsdrehmoment-Entscheidungsmodul 204 gibt das vorhergesagte Drehmoment und das Sofortdrehmoment an ein Vortriebsdrehmoment-Entscheidungsmodul 206 aus.
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Das Vortriebsdrehmoment-Entscheidungsmodul 206 empfängt das vorhergesagte Drehmoment und das Sofortdrehmoment und entscheidet zwischen dem vorhergesagten und dem Sofortdrehmoment und Vortriebsdrehmomentanforderungen. Vortriebsdrehmomentanforderungen können Drehmomentverringerungen für den Motorüberdrehzahlschutz und Drehmomenterhöhungen zur Verhinderung des Stehenbleibens enthalten. Vortriebsdrehmomentanforderungen können außerdem Drehmomentanforderungen von einem Drehzahlsteuermodul enthalten, das die Motordrehzahl während des Leerlaufs und Auslaufens steuern kann wie etwa, wenn der Fahrer seinen Fuß vom Fahrpedal nimmt.
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Vortriebsdrehmomentanforderungen können außerdem eine Kupplungskraftstoffabschaltung enthalten, die das Motordrehmoment verringern kann, wenn der Fahrer in einem Handschaltgetriebefahrzeug das Kupplungspedal niederdrückt. Außerdem können für das Vortriebsdrehmoment-Entscheidungsmodul 206 verschiedene Drehmomentreserven vorgesehen sein, um die schnelle Verwirklichung dieser Drehmomentwerte zu ermöglichen, falls sie benötigt werden. Zum Beispiel kann eine Reserve für das Einschalten des Klimaanlagenkompressors und für Servolenkungspumpen-Drehmomentanforderungen angewendet werden.
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Ein Katalysatoranspring- oder Kaltstartemissionsprozess kann die Zündfunkenverstellung nach früh für einen Motor ändern. Um die Änderung der Zündfunkenverstellung nach früh auszugleichen, kann eine entsprechende Vortriebsdrehmomentanforderung gestellt werden. Außerdem können wie etwa durch betriebsunterbrechende Diagnoseäquivalenzverhältnistests und/oder durch die Spülung eines neuen Motors das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Motors und/oder die Luftmassenströmung des Motors geändert werden. Um diese Änderungen auszugleichen, können entsprechende Vortriebsdrehmomentanforderungen vorgenommen werden.
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Vortriebsdrehmomentanforderungen können außerdem eine Abschaltanforderung enthalten, die durch die Detektierung einer kritischen Störung initiiert werden kann. Kritische Störungen können z. B. eine Fahrzeugdiebstahldetektierung, die Detektierung eines blockierten Anlassermotors, Probleme der elektronischen Drosselsteuerung und unerwartete Drehmomentzunahmen enthalten. In verschiedenen Implementierungen kann zwischen verschiedenen Anforderungen, wie etwa Abschaltanforderungen, nicht entschieden werden. Zum Beispiel können diese Anforderungen stattdessen die Entscheidung immer gewinnen oder die Entscheidung insgesamt überggehen. Das Vortriebsdrehmoment-Entscheidungsmodul 206 kann diese Anforderungen weiter empfangen, sodass z. B. geeignete Daten zu anderen Drehmomentanforderern rückgekoppelt werden können.
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Das Vortriebsdrehmoment-Entscheidungsmodul 206 entscheidet zwischen Drehmomentanforderungen von dem Achsdrehmoment-Entscheidungsmodul 204, von einem RPM-Steuermodul 208 und anderen Vortriebsdrehmomentanforderungen. Andere Vortriebsdrehmomentanforderungen können z. B. Drehmomentverringerungen für den Motorüberdrehzahlschutz und Drehmomentzunahmen zur Verhinderung des Stehenbleibens enthalten.
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Das RPM-Steuermodul 208 empfängt von dem RPM-Sensor 180 das RPM-Signal und gibt an das Vortriebsdrehmoment-Entscheidungsmodul 206 eine vorhergesagte und eine Sofortdrehmomentanforderung aus. Wenn das ECM 114 im RPM-Modus ist, kann das Vortriebsdrehmoment-Entscheidungsmodul 206 einfach die Drehmomentanforderungen von dem RPM-Steuermodul 208 auswählen. Der RPM-Modus kann freigegeben werden, wenn der Fahrer seinen Fuß vom Pedal nimmt. Der RPM-Modus kann dann zum Fahrzeugauslaufen verwendet werden sowie, wenn das Fahrzeug im Leerlauf ist. Der RPM-Modus kann ausgewählt werden, wenn das von dem Achsdrehmoment-Entscheidungsmodul 204 angeforderte vorhergesagte Drehmoment kleiner als ein kalibrierter Drehmomentwert ist.
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Das RPM-Steuermodul 208 empfängt eine gewünschte RPM von einem RPM-Trajektorienmodul 210. Das RPM-Trajektorienmodul 210 bestimmt eine gewünschte RPM für den RPM-Modus. Nur beispielhaft kann das RPM-Trajektorienmodul 210 eine linear abnehmende RPM ausgeben, bis die RPM eine Leerlauf-RPM erreicht. Daraufhin kann das RPM-Trajektorienmodul 210 die Leerlauf-RPM weiter ausgeben.
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In verschiedenen Implementierungen kann das RPM-Trajektorienmodul
210 wie im gemeinsam übertragenen
US-Patent Nr. 6,405,587 , erteilt am 18. Juni 2002, mit dem Titel ”System and Method of Controlling the Coastdowm of a Vehicle” wirken.
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Ein Betätigungsmodusmodul 212 empfängt von dem Vortriebsdrehmoment-Entscheidungsmodul 206 das vorhergesagte Drehmoment und das Sofortdrehmoment. Das Betätigungsmodusmodul 212 bestimmt auf Grundlage einer Moduseinstellung, wie das vorhergesagte und das Sofortdrehmoment erreicht werden. Zum Beispiel ermöglicht das Ändern der Drosselklappe 112 einen weiten Bereich der Drehmomentsteuerung. Allerdings sind das Öffnen und das Schließen der Drosselklappe 112 verhältnismäßig langsam.
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Das Abschalten von Zylindern liefert einen weiten Bereich der Drehmomentsteuerung, kann aber Fahreigenschafts- und Emissionsbedenken erzeugen. Das Ändern der Zündfunkenverstellung nach früh ist verhältnismäßig schnell, liefert aber keinen großen Bereich der Steuerung. Außerdem ändert sich die Menge der mit dem Zündfunken möglichen Steuerung (die Zündfunkenkapazität), während sich die Menge der in den Zylinder 118 eintretenden Luft ändert.
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Gemäß der vorliegenden Offenbarung kann die Drosselklappe 112 gerade so weit geschlossen werden, dass das gewünschte Sofortdrehmoment dadurch erzielt werden kann, dass der Zündfunken so weit wie möglich nach spät verstellt wird. Dies sichert eine schnelle Wiederaufnahme des vorherigen Drehmoments, da der Zündfunken schnell auf seine kalibrierte Zeiteinstellung, die das maximale Drehmoment erzeugt, zurückgestellt werden kann. Auf diese Weise wird die Verwendung verhältnismäßig langsam ansprechender Drosselklappenkorrekturen durch Maximieren der Verwendung der schnell ansprechenden Zündkerzenverstellung nach spät minimiert.
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Die Vorgehensweise, die das Betätigungsmodusmodul 212 beim Erfüllen der Sofortdrehmomentanforderung wählt, wird durch eine Moduseinstellung bestimmt. Die an das Betätigungsmodusmodul 212 gelieferte Moduseinstellung kann einen inaktiven Modus, einen Gefälligkeitsmodus, einen Maximalbereichsmodus und einen Autobetätigungsmodus enthalten.
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Im inaktiven Modus kann das Betätigungsmodusmodul 212 die Sofortdrehmomentanforderung ignorieren. Zum Beispiel kann das Betätigungsmodusmodul 212 das vorhergesagte Drehmoment an ein Modul 214 für die Steuerung des vorhergesagten Drehmoments ausgeben. Das Modul 214 für die Steuerung des vorhergesagten Drehmoments setzt das vorhergesagte Drehmoment in gewünschte Stellgliedstellungen für langsame Stellglieder um. Zum Beispiel kann das Modul 214 für die Steuerung des vorhergesagten Drehmoments den gewünschten Krümmerabsolutdruck (MAP), die gewünschte Drosselöffnungsfläche und/oder die gewünschte Luft pro Zylinder (APC) steuern.
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Ein Sofortdrehmoment-Steuermodul 216 bestimmt gewünschte Stellgliedstellungen für schnelle Stellglieder wie etwa die gewünschte Zündfunkenverstellung nach früh. Das Betätigungsmodusmodul 212 kann das Sofortdrehmoment-Steuermodul 216 anweisen, die Zündfunkenverstellung nach früh auf einen kalibrierten Wert einzustellen, der für eine gegebene Luftströmung das maximal mögliche Drehmoment erreicht. In dem inaktiven Modus verringert die Sofortdrehmomentanforderung somit nicht den erzeugten Drehmomentbetrag und beeinflusst nicht die Zündfunkenverstellung nach früh von den kalibrierten Werten.
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Im Gefälligkeitsmodus kann das Betätigungsmodusmodul 212 die Sofortdrehmomentanforderung nur unter Verwendung der Zündfunkenverstellung nach spät zu erzielen versuchen. Das kann bedeuten, dass die Drehmomentverringerung nicht erzielt wird, falls die gewünschte Drehmomentverringerung größer als die Zündfunkenreservekapazität (der Betrag der durch eine Zündfunkenverstellung nach spät erzielbaren Drehmomentverringerung) ist. Somit kann das Betätigungsmodusmodul 212 das vorhergesagte Drehmoment zur Umsetzung in eine gewünschte Drosselöffnungsfläche an das Modul 214 für die Steuerung des vorhergesagten Drehmoments ausgeben. Das Betätigungsmodusmodul 212 kann die Sofortdrehmomentanforderung an das Sofortdrehmoment-Steuermodul 216 ausgeben, das den Zündfunken so weit wie möglich nach spät verstellt, um das Sofortdrehmoment zu erzielen zu versuchen.
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Im Maximalbereichsmodus kann das Betätigungsmodusmodul 212 das Zylinderstellgliedmodul 120 anweisen, einen oder mehrere Zylinder abzuschalten, um die Sofortdrehmomentanforderung zu erzielen. Das Betätigungsmodusmodul 212 kann die Zündfunkenverstellung nach spät für den Rest der Drehmomentverringerung verwenden, indem es die Sofortdrehmomentanforderung an das Sofortdrehmoment-Steuermodul 216 ausgibt. Falls es nicht genug Zündfunkenreservekapazität gibt, kann das Betätigungsmodusmodul 212 die an das Modul 214 für die Steuerung des vorhergesagten Drehmoments gehende vorhergesagte Drehmomentanforderung verringern.
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Im Autobetätigungsmodus kann das Betätigungsmodusmodul 212 die an das Modul 214 für die Steuerung des vorhergesagten Drehmoments ausgegebene vorhergesagte Drehmomentanforderung verringern. Das vorhergesagte Drehmoment kann nur so weit verringert werden, wie es notwendig ist, um zu ermöglichen, dass das Sofortdrehmoment-Steuermodul 216 unter Verwendung der Zündfunkenverstellung nach spät die Sofortdrehmomentanforderung erzielt.
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Das Sofortdrehmoment-Steuermodul 216 stellt die Zündfunkenverstellung nach früh unter Verwendung des Zündfunkenstellgliedmoduls 126 ein, um das gewünschte Sofortdrehmoment zu erzielen. Das Modul 214 für die Steuerung des vorhergesagten Drehmoments erzeugt ein Signal der gewünschten Fläche, das an das Drosselstellgliedmodul 116 ausgegeben wird. Das Drosselstellgliedmodul 116 reguliert daraufhin die Drosselklappe 112, um die gewünschte Drosselöffnungsfläche zu erzeugen.
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In 3 ist ein Funktionsblockschaltplan des RPM-Steuermoduls 208 dargestellt. Das RPM-Steuermodul 208 enthält ein Kriech-Auslauf-Drehmomentmodul 302, ein Getriebelastmodul 304, ein Reservedrehmomentmodul 306 und ein Proportional-Integral-Modul (PI-Modul) 308. Ferner enthält das RPM-Steuermodul 208 ein RPM-Stabilisierungsmodul 310, ein RPM-Leistungsmodul 312 und ein Leistung-in-Drehmoment-Umsetzungsmodul 314. Ferner enthält das RPM-Steuermodul 208 ein Luftströmungsgrenzwert-Bestimmungsmodul 316, ein Luftströmung-in-Drehmoment-Umsetzungsmodul 318 und ein Drehmomentgrenzwertmodul 320.
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Das Signal der gewünschten RPM wird von dem Kriech-Auslauf-Drehmomentmodul 302, von dem Getriebelastmodul 304 und von dem PI-Modul 308 empfangen. Außerdem kann das Signal der gewünschten RPM von dem RPM-Stabilisierungsmodul 310 empfangen werden. Das Kriech-Auslauf-Drehmomentmodul 302 bestimmt das Drehmoment, das der Fahrer erfahren sollte, wenn das Fahrpedal auf einer Pedal-Nullstellung ist (d. h., wenn der Fahrer den Fuß vom Fahrpedal genommen hat).
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Das Getriebelastmodul 304 bestimmt die Last, die das Getriebe an den Motor 102 anlegt. Das Reservedrehmomentmodul 306 bestimmt den Betrag des Reservedrehmoments, das der Motor 102 für unbekannte Last-Ereignisse wie etwa Servolenkungseingaben und Lichtmaschinen-Laständerungen zur Verfügung haben sollte. Das PI-Modul 308 erzeugt auf Grundlage der Differenz zwischen der gewünschten RPM und der tatsächlichen RPM einen Proportionalterm und einen Integralterm. In verschiedenen Implementierungen kann das RPM-Stabilisierungsmodul 310 auf das Signal der gewünschten RPM ein Tiefpassfilter anwenden.
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Das RPM-Leistungsmodul 312 empfängt die Ausgaben des Kriech-Auslauf-Drehmomentmoduls 302, des Getriebelastmoduls 304, des Reservedrehmomentmoduls 306 und des PI-Moduls 308. Das RPM-Leistungsmodul 312 bestimmt eine gewünschte Leistung, die ermöglicht, dass der Motor 102 mit der gewünschten RPM läuft. In verschiedenen Implementierungen kann das RPM-Leistungsmodul 312 die empfangenen Werte summieren.
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Die Leistung ist ein natürlicher Bereich zum Steuern des Leerlaufs eines Motors. Der Leerlauf des Motors bei einer Drehzahl kann einen bestimmten Leistungsbetrag erfordern, der gleich dem Produkt aus Drehmoment und Drehzahl ist. Unter der Annahme, dass sich die Last nicht ändert und somit derselbe Leistungspegel notwendig ist, würde eine Verringerung der Drehzahl zu einer Zunahme des Drehmoments führen, um dasselbe Drehmoment-Drehzahl-Produkt oder dieselbe Leistung aufrechtzuerhalten. Ähnlich wird weniger Drehmoment verwendet, um zu der gewünschten Motordrehzahl zurückzukehren, wenn die Motordrehzahl zunimmt.
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Damit die Ausgabe des RPM-Steuermoduls
208 mit anderen Brems(Achs-)Drehmomentanforderungen durch das Vortriebsdrehmoment-Entscheidungsmodul
206 entschieden wird, kann die gewünschte Leistung in einen Drehmomentwert umgesetzt werden. Somit wird die gewünschte Leistung an ein Leistung-in-Drehmoment-Umsetzungsmodul
314 ausgegeben. Das Leistung-in-Drehmoment-Umsetzungsmodul
314 empfängt das stabilisierte Signal der gewünschten RPM und das Signal der tatsächlichen RPM. Das Leistung-in-Drehmoment-Umsetzungsmodul
314 setzt die gewünschte Leistung auf Grundlage der stabilisierten gewünschten RPM und der tatsächlichen RPM in ein gewünschtes Bremsdrehmoment um. Eine weitere Diskussion der Umsetzung der gewünschten Leistung in das gewünschte Bremsdrehmoment ist in der
US 2009/01733 14 A1 mit dem Titel ”Airflow-Based Speed Control in a Torque-Based System” zu finden.
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Ebenso wie das gewünschte Bremsdrehmoment, das über den Leistungsbereich bestimmt wird, wird wie hier beschrieben über den Leistungsbereich ein Grenzwert für das gewünschte Bremsdrehmoment bestimmt. Der Grenzwert für das gewünschte Bremsdrehmoment wird auf das gewünschte Bremsdrehmoment angewendet, um Drehmomentanforderungen zu verhindern, die den Fahrer erschrecken würden. Um dem Grenzwert für das gewünschte Bremsdrehmoment über den Leistungsbereich zu bestimmen, wird ein Luftströmungsgrenzwert (d. h. ein Grenzwert für eine Luftströmung in den Motor 102) bestimmt, da die Luftströmung eine Form der Leistung ist.
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Das Luftströmungsgrenzwert-Bestimmungsmodul 316 empfängt von dem EOT-Sensor 182 das EOT-Signal. Das Luftströmungsgrenzwert-Bestimmungsmodul 316 bestimmt den Luftströmungsgrenzwert auf Grundlage eines vorgegebenen Modells, das den Luftströmungsgrenzwert mit der EOT in Beziehung setzt. Die Bestimmung des Luftströmungsgrenzwerts auf Grundlage der EOT gibt dem RPM-Steuermodul 208 mehr Drehmomentbefugnis, wenn der Motor 102 kalt ist. Wenn der Motor 102 kalt ist, benötigt er mehr Luftströmung, um die Motorölreibung zu überwinden.
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In einer anderen Implementierung empfängt das Luftströmungsgrenzwert-Bestimmungsmodul 316 von einem TFT-Sensor (nicht gezeigt) ein Getriebefluidtemperatursignal (TFT-Signal). Der TFT-Sensor kann sich innerhalb des Getriebes oder an anderen Orten befinden, wo Getriebefluid umgewälzt wird. Das Luftströmungsgrenzwert-Bestimmungsmodul 316 bestimmt auf Grundlage eines vorgegebenen Modells, das den Luftströmungsgrenzwert mit der TFT in Beziehung setzt, den Luftströmungsgrenzwert.
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Das Luftströmung-in-Drehmoment-Umsetzungsmodul
318 empfängt den Luftströmungsgrenzwert und das Signal der tatsächlichen RPM und setzt den Luftströmungsgrenzwert auf Grundlage des Signals der tatsächlichen RPM in einen Bremsdrehmomentgrenzwert (d. h. den Grenzwert für das gewünschte Bremsdrehmoment) um. Eine weitere Diskussion der Umsetzung eines Luftströmungsgrenzwerts in einen Bremsdrehmomentwert ist in der oben erwähnten
US 2009/01733 14 A1 zu finden. Das Drehmomentgrenzwertmodul
320 empfängt das gewünschte Bremsdrehmoment und den Bremsdrehmomentgrenzwert und wendet den Bremsdrehmomentgrenzwert auf das gewünschte Bremsdrehmoment an, um das vorhergesagte Drehmoment zu bestimmen. Das vorhergesagte Drehmoment ist kleiner oder gleich dem Bremsdrehmomentgrenzwert.
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In 4 ist ein Ablaufplan dargestellt, der beispielhafte Schritte zeigt, die von dem ECM 114 ausgeführt werden, wenn es in einem RPM-Modus ist. In verschiedenen Implementierungen kann in den RPM-Modus eingetreten werden, wenn das von dem Fahrer angeforderte Drehmoment über eine kalibrierbare Zeitdauer kleiner als ein vorgegebener Wert ist. Mit anderen Worten, in den RPM-Modus kann eingetreten werden, wenn der Fahrer während einer kalibrierbaren Zeitdauer weniger als einen spezifizierten Druck auf das Pedal ausübt. Außerdem kann der RPM-Modus gesperrt werden, wenn der Motor beim Start angelassen wird.
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Die Steuerung beginnt in Schritt 402. In Schritt 404 wird die EOT bestimmt. In einer anderen Implementierung wird die TFT bestimmt. In Schritt 406 wird auf Grundlage der EOT der Luftströmungsgrenzwert bestimmt. In der anderen Implementierung wird der Luftströmungsgrenzwert auf Grundlage der TFT bestimmt.
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In Schritt 408 wird der Luftströmungsgrenzwert in den Bremsdrehmomentgrenzwert umgesetzt. In Schritt 410 wird das gewünschte Bremsdrehmoment bestimmt. In Schritt 412 wird das vorhergesagte Drehmoment durch Anwendung des Bremsdrehmomentgrenzwerts auf das gewünschte Bremsdrehmoment bestimmt. Die Steuerung kehrt zu Schritt 404 zurück.
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In 5 ist ein Funktionsblockschaltplan einer anderen beispielhaften Implementierung des RPM-Steuermoduls 208 dargestellt. Das RPM-Steuermodul 208 enthält das Kriech-Auslauf-Drehmomentmodul 302, das Getriebelastmodul 304, das Reservedrehmomentmodul 306 und das Proportional-Integral-(PI-)Modul 308. Ferner enthält das RPM-Steuermodul 208 das RPM-Stabilisierungsmodul 310, das RPM-Leistungsmodul 312 und das Leistung-in-Drehmoment-Umsetzungsmodul 314. Ferner enthält das RPM-Steuermodul 208 ein Leistungsgrenzwert-Bestimmungsmodul 502 und ein Leistung-in-Drehmoment-Umsetzungsmodul 504.
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Um über den Leistungsbereich den Grenzwert für das gewünschte Bremsdrehmoment zu bestimmen, wird auf Grundlage der EOT und/oder der TFT ein Leistungsgrenzwert (d. h. ein Grenzwert für eine durch den Motor 102 erzeugte Leistung) bestimmt. Das Leistungsgrenzwert-Bestimmungsmodul 502 empfängt das EOT-Signal und/oder das TFT-Signal. Das Leistungsgrenzwert-Bestimmungsmodul 502 bestimmt auf Grundlage eines vorgegebenen Modells, das den Leistungsgrenzwert mit der EOT und/oder mit der TFT in Beziehung setzt, den Leistungsgrenzwert.
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Das Leistung-in-Drehmoment-Umsetzungsmodul 504 empfängt den Leistungsgrenzwert und die tatsächliche RPM und setzt den Leistungsgrenzwert auf Grundlage der tatsächlichen RPM in den Bremsdrehmomentgrenzwert um. Eine weitere Diskussion der Umsetzung eines Leistungswerts in einen Bremsdrehmomentwert ist in der oben erwähnten gemeinsam übertragenen Patentanmeldung zu finden. Das Drehmomentgrenzwertmodul 320 empfängt den Bremsdrehmomentgrenzwert und das gewünschte Bremsdrehmoment und wendet den Bremsdrehmomentgrenzwert auf das gewünschte Bremsdrehmoment an, um das vorhergesagte Drehmoment zu bestimmen. Das vorhergesagte Drehmoment ist kleiner oder gleich dem Bremsdrehmomentgrenzwert.
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In 6 ist ein Ablaufplan dargestellt, der alternative beispielhafte Schritte zeigt, die von dem ECM 114 ausgeführt werden, wenn es in dem RPM-Modus ist. Die Steuerung beginnt in Schritt 602. In Schritt 604 wird die EOT bestimmt. In einer anderen Implementierung wird die TFT bestimmt.
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In Schritt 606 wird auf Grundlage der EOT der Leistungsgrenzwert bestimmt. In einer anderen Implementierung wird der Leistungsgrenzwert auf Grundlage der TFT bestimmt. In Schritt 608 wird der Leistungsgrenzwert in den Bremsdrehmomentgrenzwert umgesetzt. In Schritt 610 wird das gewünschte Bremsdrehmoment bestimmt. In Schritt 612 wird das vorhergesagte Drehmoment durch Anwendung des Bremsdrehmomentgrenzwerts auf das gewünschte Bremsdrehmoment bestimmt. Die Steuerung kehrt zu Schritt 604 zurück.
