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GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Brennkraftmaschinensysteme und insbesondere auf Maschinensteuersysteme.
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HINTERGRUND
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Die hierin bereitgestellte Beschreibung des Hintergrunds dient dem Zweck des allgemeinen Erläuterns des Kontexts der Offenbarung. Die Arbeiten der hierin genannten Erfinder, in dem Umfang, wie sie in diesem Hintergrundabschnitt beschrieben werden, sowie die Aspekte der Beschreibung, die zum Zeitpunkt der Anmeldung nicht möglicherweise anderweitig Stand der Technik bilden, werden weder ausdrücklich noch implizit als Stand der Technik gegen die vorliegende Offenbarung zugelassen.
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Eine Maschine eines Fahrzeugs verbrennt ein Gemisch aus Luft und Kraftstoff, um ein Drehmoment zu erzeugen, das für einen Vorantrieb des Fahrzeugs verwendet wird. Die Maschine überträgt Drehmoment an ein Getriebe. Das Getriebe überträgt selektiv Drehmoment an die vorderen und/oder hinteren Halbwellen des Fahrzeugs. Beispielsweise überträgt das Getriebe bei Vierradantriebs- oder Allradantriebsfahrzeugen Drehmoment an die vorderen und hinteren Halbwellen. Jede Halbwelle, die Drehmoment aufnimmt, überträgt das Drehmoment an ein zugehöriges Rad des Fahrzeugs, um das Fahrzeug voranzutreiben.
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Ein Maschinensteuermodul (ECM von engine control module) steuert das durch die Maschine abgegebene Drehmoment. Lediglich beispielhaft steuert das ECM die Maschinendrehmomentabgabe auf der Grundlage einer Betätigung eines Gaspedals in dem Fahrzeug. Das ECM kann die Maschinendrehmomentabgabe auch auf der Grundlage des Drehmoments steuern, das durch verschiedene Fahrzeugsysteme, wie beispielsweise ein Geschwindigkeitsregelungssystem und/oder ein Traktionssteuerungssystem, angefordert wird.
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Das ECM kann die Maschinendrehmomentabgabe auf ein vorbestimmtes maximales Drehmoment begrenzen. Das vorbestimmte maximale Drehmoment entspricht einer maximalen Maschinendrehmomentabgabe. Eine Drehmomentabgabe über diesem maximalen Drehmoment kann die vorderen Halbwellen bei scharfen Kurven beschädigen. Auf diese Weise reduziert das ECM die Möglichkeit, dass die vorderen Halbwellen beschädigt werden können.
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US 2004 / 0 230 362 A1 offenbart ein System zur Verhinderung von Antriebszerren bei einem Fahrzeug mit angetriebenen lenkbaren Rädern.
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DE 103 33 653 B3 lehrt eine Steuervorrichtung für ein zumindest zeitweise vierradgetriebenes Fahrzeug, wobei das Antriebsdrehmoment auf primäre und sekundäre Antriebsräder variabel verteilbar ist.
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DE 199 32 309 A1 beschreibt eine Vorrichtung zur Steuerung einer Fahrzeugantriebseinheit, wobei ein vorgegebener maximal zulässiger Wert verwendet wird. Dieser Wert wird in Abhängigkeit des Status eines Verbrauchers ermittelt.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Endantriebsschutzsystem zum Schutz der vorderen Halbwellen eines Fahrzeugs vor einer potentiellen Beschädigung bereitzustellen.
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Zur Lösung der Aufgabe ist ein System mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen.
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Weitere Anwendungsgebiete der vorliegenden Offenbarung werden aus der hierin nachfolgend bereitgestellten detaillierten Beschreibung ersichtlich. Es sei angemerkt, dass die detaillierte Beschreibung und die spezifischen Beispiele lediglich Erläuterungszwecken dienen sollen und den Schutzumfang der Offenbarung nicht beschränken sollen.
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Figurenliste
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Die vorliegende Offenbarung wird aus der detaillierten Beschreibung und den begleitenden Zeichnungen leichter verständlich, wobei:
- 1 ein Funktionsblockdiagramm eines erfindungsgemäßen Maschinensteuersystems ist;
- 2 ein Funktionsblockdiagramm eines erfindungsgemäßen Fahrzeugsystems ist;
- 3 ein Funktionsblockdiagramm eines nicht erfindungsgemäßen Maschinensteuersystems ist; und
- 4 ein Flussdiagramm, das ein beispielhaftes Endantriebsschutzverfahren zeigt, gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur und beabsichtigt keineswegs, die Offenbarung, ihre Anwendung oder Verwendungen zu beschränken. Zu Klarheitszwecken werden in den Zeichnungen die gleichen Bezugszeichen verwendet, um ähnliche Elemente zu identifizieren. Wie hierin verwendet, sollte die Phrase mindestens einer von A, B und C als ein logisches (A oder B oder C) bedeutend betrachtet werden, wobei ein nicht exklusives logisches Oder verwendet wird. Es ist zu verstehen, dass die Schritte innerhalb eines Verfahrens in einer anderen Reihenfolge ausgeführt werden können, ohne die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zu verändern.
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Wie hierin verwendet bezieht sich der Ausdruck Modul auf einen anwendungsspezifischen Schaltkreis (ASIC von Application Specific Integrated Circuit), einen elektronischen Schaltkreis, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, zugeordnet oder gruppiert) und einen Speicher, die ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführen, einen Schaltkreis mit kombinatorischer Logik und/oder andere geeignete Bauteile, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen.
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Ein Maschinencontroller steuert das durch eine Maschine abgegebene Drehmoment. Wenn Drehmoment an die Vorderräder eines Fahrzeugs übertragen wird, ändert der Maschinencontroller selektiv eine Drehmomentbegrenzung für die Maschinendrehmomentabgabe auf der Grundlage eines Lenkwinkels. Ein Begrenzen der Maschinendrehmomentabgabe auf die Drehmomentbegrenzung schützt die den Vorderrädern eines Fahrzeugs zugehörigen Halbwellen.
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Der Maschinencontroller der vorliegenden Offenbarung ermittelt die Drehmomentbegrenzung auf der Grundlage des durch einen Lenkwinkelsensor gemessenen Lenkwinkels. Der Maschinencontroller begrenzt die Maschinendrehmomentabgabe auf der Grundlage des Lenkwinkels. Mit anderen Worten begrenzt der Maschinencontroller die Maschinendrehmomentabgabe auf die Drehmomentbegrenzung. Auf diese Weise schützt der Maschinencontroller die vorderen Halbwellen, während das Vermögen eines Fahrers, die Maschinendrehmomentabgabe zu steuern, nicht unnötig beschränkt wird.
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Nun auf 1 Bezug nehmend ist ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Maschinensystems 100 dargestellt. Das Maschinensystem 100 umfasst eine Maschine 102, die ein Luft/Kraftstoff-Gemisch verbrennt, um ein Antriebsdrehmoment für ein Fahrzeug auf der Grundlage von Fahrereingaben zu erzeugen, die durch ein Fahrereingabemodul 104 bereitgestellt werden. Die Fahrereingaben können beispielsweise Stellungen eines oder mehrerer Pedale in einem Fahrzeug, wie beispielsweise eines Gaspedals und/oder eines Bremspedals, umfassen.
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Durch eine Drosselklappe 112 wird Luft in einen Einlasskrümmer 110 gesaugt. Lediglich beispielhaft kann die Drosselklappe 112 ein Drosselventil mit einem drehbaren Flügel umfassen. Ein Maschinensteuermodul (ECM) 114 steuert ein Drosselklappenaktormodul 116, das das Öffnen der Drosselklappe 112 reguliert. Durch Steuern des Öffnens der Drosselklappe 112 steuert das ECM 114 die Menge an Luft, die in den Einlasskrümmer 110 gesaugt wird.
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Die Luft von dem Einlasskrümmer 110 wird in die Zylinder der Maschine 102 gesaugt. Während die Maschine 102 mehrere Zylinder umfassen kann, ist zu Erläuterungszwecken ein einzelner repräsentativer Zylinder 118 gezeigt. Lediglich beispielhaft kann die Maschine 102 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10 und/oder 12 Zylinder umfassen. Das ECM 114 kann ein Zylinderaktormodul 120 anweisen, einige der Zylinder selektiv abzuschalten, was unter bestimmten Maschinenbetriebsbedingungen die Kraftstoffwirtschaftlichkeit verbessern kann.
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Durch ein Einlassventil 122 wird Luft von dem Einlasskrümmer 110 in den Zylinder 118 gesaugt. Das ECM 114 steuert ein Kraftstoffaktormodul 124, das eine Kraftstoffeinspritzung reguliert, um ein Soll-Luft/KraftstoffVerhältnis zu erreichen. An einem zentralen Ort oder an mehreren Orten, wie beispielsweise in der Nähe des Einlassventils jedes der Zylinder, kann Kraftstoff in den Einlasskrümmer 110 eingespritzt werden. Bei verschiedenen in 1 nicht gezeigten Realisierungen kann der Kraftstoff direkt in die Zylinder oder in den Zylindern zugehörige Mischkammern eingespritzt werden. Das Kraftstoffaktormodul 124 kann eine Einspritzung von Kraftstoff in Zylinder, die abgeschaltet sind, stoppen.
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Der eingespritzte Kraftstoff mischt sich mit der Luft und erzeugt ein Luft/Kraftstoff-Gemisch. Ein Kolben (nicht gezeigt) komprimiert das Luft/Kraftstoff-Gemisch in dem Zylinder 118. Das Luft/KraftstoffGemisch wird in den Zylindern verbrannt, um Drehmoment für einen Vorantrieb zu erzeugen. Lediglich beispielhaft initiiert die Wärme, die über eine Komprimierung des Luft/ Kraftstoff-Gemischs erzeugt wird, in Dieselmaschinensystemen die Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemischs.
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Bei anderen Maschinensystemen, wie beispielsweise einem Benzinmaschinensystem, wird die Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemischs durch einen Zündfunken initiiert. Auf der Grundlage eines Signals von dem ECM 114 versorgt ein Zündfunkenaktormodul 126 eine Zündkerze 128 in dem Zylinder 118 mit Energie, die das Luft/Kraftstoff-Gemisch zündet. Das Timing des Zündfunkens kann relativ zu dem Zeitpunkt, zu dem sich der Kolben an seiner obersten Stellung befindet, bezeichnet als oberer Totpunkt (OT), spezifiziert werden.
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Das Zündfunkenaktormodul 126 kann durch ein Timing-Signal gesteuert werden, das angibt, wie weit vor oder nach dem OT der Zündfunke bereitgestellt werden sollte. Der Betrieb des Zündfunkenaktormoduls 126 kann daher mit einer Kurbelwellenrotation synchronisiert werden. Bei verschiedenen Realisierungen kann das Zündfunkenaktormodul 126 die Bereitstellung eines Zündfunkens für abgeschaltete Zylinder stoppen.
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Die Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemischs treibt den Kolben nach unten, wodurch eine rotierende Kurbelwelle (nicht gezeigt) angetrieben wird. Nachdem der Kolben eine unterste Stellung erreicht hat, beginnt der Kolben, sich nach oben zu bewegen und drängt er die Nebenprodukte der Verbrennung durch ein Auslassventil 130 hinaus. Die Nebenprodukte der Verbrennung entweichen über ein Abgassystem 134 aus dem Fahrzeug.
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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. Bei verschiedenen Realisierungen können mehrere Einlassnockenwellen mehrere Einlassventile pro Zylinder steuern und/oder können sie die Einlassventile mehrerer Reihen von Zylindern steuern. Auf ähnliche Weise können mehrere Auslassnockenwellen mehrere Auslassventile pro Zylinder steuern und/oder können sie Auslassventile für mehrere Reihen von Zylindern steuern. Das Zylinderaktormodul 120 kann den Zylinder 118 durch Sperren des Öffnens des Einlassventils 122 und/oder des Auslassventils 130 abschalten.
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Der Zeitpunkt, zu dem das Einlassventil 122 geöffnet wird, kann in Bezug auf den OT des Kolbens durch einen Einlassnockenphasensteller 148 geändert werden. Der Zeitpunkt, zu dem das Auslassventil 130 geöffnet wird, kann in Bezug auf den OT des Kolbens durch einen Auslassnockenphasensteller 150 geändert werden. Ein Phasenstelleraktormodul 158 steuert den Einlassnockenphasensteller 148 und den Auslassnockenphasensteller 150 auf der Grundlage von Signalen von dem ECM 114. Bei einer Realisierung kann auch ein variabler Ventilhub durch das Phasenstelleraktormodul 158 gesteuert werden.
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Das Maschinensystem 100 kann eine Ladedruckeinrichtung umfassen, die Druckluft für den Einlasskrümmer 110 bereitstellt. Beispielsweise zeigt 1 einen Turbolader, der eine Heißturbine 160-1 und einen Kaltluftkompressor 160-2 umfasst. Die Heißturbine 160-1 wird durch heiße Abgase, die durch das Abgassystem 134 strömen, mit Leistung versorgt.
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Der Kaltluftkompressor 160-2 wird durch die Heißturbine 160-1 angetrieben und verdichtet Luft, die in die Drosselklappe 112 führt. Bei verschiedenen Realisierungen kann ein durch die Kurbelwelle angetriebener Superlader Luft von der Drosselklappe 112 komprimieren und die komprimierte Luft an den Einlasskrümmer 110 liefern.
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Ein Ladedruckregelventil 162 kann realisiert sein, um zu ermöglichen, dass Abgas die Heißturbine 160-1 umgeht, wodurch der Ladedruck (der Umfang an Einlassluftkomprimierung) des Turboladers reduziert wird. Das ECM 114 steuert den Turbolader über ein Ladedruckaktormodul 164. Das Ladedruckaktormodul 164 kann den Ladedruck des Turboladers durch Steuern der Stellung des Ladedruckregelventils 162 abwandeln. Bei verschiedenen Realisierungen können mehrere Turbolader und/oder andere Ladedruckeinrichtungen durch das Ladedruckaktormodul 164 gesteuert werden. Der Turbolader kann auch eine variable Geometrie aufweisen, die durch das Ladedruckaktormodul 164 gesteuert werden kann.
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Ein Zwischenkühler (nicht gezeigt) kann einen Teil der Wärme der Ladung der komprimierten Luft, die erzeugt wird, wenn die Luft komprimiert wird, ableiten. Außerdem kann die Ladung der komprimierten Luft wegen der Nähe der Luft zu dem Abgassystem 134 Wärme aufgenommen haben. Obgleich die Heißturbine 160-1 und der Kompressor 160-2 zu Veranschaulichungszwecken getrennt gezeigt sind, sind sie häufig aneinander befestigt, wobei sie Einlassluft in nächster Nähe zum heißen Abgas anordnen.
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Das Maschinensystem 100 kann auch ein Abgasrückführungsventil (AGR-Ventil) 170 umfassen, das selektiv Abgas zurück zu dem Einlasskrümmer 110 leitet. Bei verschiedenen Maschinensystemen kann sich das AGR-Ventil 170 stromaufwärts der Heißturbine 160-1 des Turboladers befinden. Ein AGR-Aktormodul 172 steuert das Öffnen des AGR-Ventils 170 auf der Grundlage von Signalen von dem ECM 114.
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Das ECM 114 kann auf der Grundlage von Maschinenbetriebsparametern, die durch verschiedene Sensoren gemessen werden, Steuerentscheidungen für das Maschinensystem 100 treffen. Lediglich beispielhaft misst ein Maschinendrehzahlsensor 180 die Drehzahl der Kurbelwelle (d.h. Maschinendrehzahl) in Umdrehungen pro Minute (U/min). Die Temperatur des Maschinenkühlmittels kann unter Verwendung eines Maschinenkühlmitteltemperatursensors (ECT-Sensors von engine coolant temperature sensor) 182 gemessen werden. Der ECT-Sensor 182 kann sich in der Maschine 102 oder an anderen Orten, an denen das Kühlmittel zirkuliert, wie beispielsweise bei einem Kühler (nicht gezeigt), befinden.
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Der Druck in dem Einlasskrümmer 110 kann unter Verwendung eines Krümmerabsolutdrucksensors (MAP-Sensors von manifold absolute pressure sensor) 184 gemessen werden. Bei verschiedenen Realisierungen kann ein Maschinenunterdruck gemessen werden, wobei der Maschinenunterdruck der Differenz zwischen dem Umgebungsluftdruck und dem Druck in dem Einlasskrümmer 110 entspricht. Die Luftmassenrate der in den Einlasskrümmer 110 strömenden Luft kann unter Verwendung eines Luftmassenmessersensors (MAF-Sensors von mass air flow sensor) 186 gemessen werden. Bei verschiedenen Realisierungen kann sich der MAF-Sensor 186 in einem Gehäuse befinden, das außerdem die Drosselklappe 112 enthält.
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Das Drosselklappenaktormodul 116 kann unter Verwendung eines oder mehrerer Drosselklappenstellungssensoren (TPS von throttle position sensors) 190 die Stellung der Drosselklappe 112 überwachen. Die Umgebungstemperatur der in die Maschine 102 gesaugten Luft kann unter Verwendung eines Einlasslufttemperatursensors (IAT-Sensors von intake air temperature sensor) 192 gemessen werden. Das ECM 114 kann die Signale von verschiedenen Sensoren verwenden, um Steuerentscheidungen zu treffen.
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Das ECM 114 kann mit einem Getriebesteuermodul 194 kommunizieren, um beispielsweise das Schalten der Gänge in einem Getriebe (siehe 2) zu koordinieren. Beispielsweise kann das ECM 114 während eines Gangschaltvorgangs das Maschinendrehmoment reduzieren. Das ECM 114 kann auch mit einem Hybridsteuermodul 196 kommunizieren, um den Betrieb der Maschine 102 und eines Elektromotors 198 zu koordinieren.
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Der Elektromotor 198 kann auch als Generator fungieren und kann verwendet werden, um elektrische Energie zur Verwendung durch elektrische Fahrzeugsysteme und/oder zur Speicherung in einer Batterie zu erzeugen. Bei verschiedenen Realisierungen können verschiedene Funktionen des ECM 114, des Getriebesteuermoduls 194 und des Hybridsteuermoduls 196 in einem oder mehreren Modulen integriert sein.
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Jedes System, das einen Maschinenparameter ändert, kann als Aktor bezeichnet werden. Jeder Aktor empfängt einen Aktorwert. Beispielsweise kann das Drosselklappenaktormodul 116 als Aktor bezeichnet werden und kann die Drosselklappenöffnungsfläche als Aktorwert bezeichnet werden. Bei dem Beispiel von 1 erreicht das Drosselklappenaktormodul 116 die Drosselklappenöffnungsfläche durch Anpassen des Winkels des Flügels der Drosselklappe 112.
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Ähnlich kann das Zündfunkenaktormodul 126 als Aktor bezeichnet werden, während der entsprechende Aktorwert der Umfang an Zündfunkenvorrückung relativ zu dem OT des Zylinders sein kann. Andere Aktoren können das Ladedruckaktormodul 164, das AGR-Aktormodul 172, das Phasenstelleraktormodul 158, das Kraftstoffaktormodul 124 und das Zylinderaktormodul 120 umfassen. Für diese Aktoren können die Aktorwerte dem Ladedruck, der AGR-Ventilöffnungsfläche, dem Einlass- und Auslassnockenphasenstellerwinkel, der Kraftstoffbeaufschlagungsrate bzw. der Anzahl aktivierter Zylinder entsprechen. Das ECM 114 kann die Aktorwerte steuern, um ein Soll-Drehmoment von der Maschine 102 zu erzeugen.
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Nun auf 2 Bezug nehmend ist ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Fahrzeugsystems 200 dargestellt, das das Maschinensystem 100 umfasst. Über eine Drehmomentübertragungseinrichtung 202 wird Drehmoment zwischen der Maschine 102 und einem Getriebe 204 übertragen. Die Drehmomentübertragungseinrichtung 202 kann beispielsweise eine oder mehrere Kupplungen und/oder einen Drehmomentwandler umfassen.
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Das Getriebe 204 empfängt durch die Maschine 102 abgegebenes Drehmoment über die Drehmomentübertragungseinrichtung 202 und überträgt selektiv Drehmoment an ein Verteilergetriebe 206. Das Verteilergetriebe 206 überträgt Drehmoment an ein vorderes Differential 208 und ein hinteres Differential 210. Lediglich beispielhaft kann das Verteilergetriebe 206 das Drehmoment beim Betrieb in einem Vier- oder Allradantrieb ungefähr gleichmäßig zwischen dem vorderen und dem hinteren Differential 208 und 210 übertragen. Bei Vorderradantriebsfahrzeugen kann das Getriebe 204 Drehmoment direkt an das vordere Differential 208 übertragen und können das Verteilergetriebe 206 und das hintere Differential 210 weggelassen werden.
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Das vordere Differential 208 überträgt Drehmoment an die linke und rechte vordere Halbwelle 212-L und 212-R. Die linke und rechte vordere Halbwelle 212-L und 212-R werden zusammen als vordere Halbwellen 212 bezeichnet. Das hintere Differential 210 überträgt Drehmoment an die hinteren Halbwellen 214. Die vorderen und hinteren Halbwellen 212 und 214 übertragen Drehmoment an die vorderen und hinteren Räder 216 bzw. 218.
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Ein Fahrer lenkt das Fahrzeug unter Verwendung eines Lenkrads oder einer Lenkeinrichtung (nicht gezeigt) oder fährt unter Verwendung hiervon eine Kurve. Die Lenkeinrichtung ist mit einer Lenksäule 220 verbunden, die rotiert, wenn der Fahrer die Lenkeinrichtung dreht. Ein Lenkwinkelsensor 222 misst den Winkel (d.h. Stellung) der Lenksäule 220 und erzeugt dementsprechend ein Lenkwinkelsignal. Der Lenkwinkel kann relativ zu einem vorbestimmten Winkel, wie beispielsweise einem Lenkwinkel, unter dem das Fahrzeug auf einem linearen Pfad fährt, gemessen werden. Der Lenkwinkelsensor 222 liefert den Lenkwinkel an das ECM 114.
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Die Lenksäule 220 ist mit einem Lenksystem 224 verbunden, das die Vorderräder 216 auf der Grundlage einer Rotation der Lenksäule 220 dreht. Die Lenksäule 220 kann mechanisch mit dem Lenksystem 224 verbunden sein, wie beispielsweise bei einem Zahnstangenlenksystem. Bei anderen Lenksystemen, wie beispielsweise bei einem Steer-by-Wire-Lenksystem, kann das Lenksystem 224 elektrisch mit der Lenksäule 220 und/oder dem Lenkwinkelsensor 222 verbunden sein. Lediglich beispielhaft kann das Lenksystem 224 bei einem Steer-by-Wire-System die Vorderräder 216 auf der Grundlage des durch den Lenkwinkelsensor 222 gemessenen Lenkwinkels drehen. Ein Lenkmechanismus 226 steuert das Drehen (d.h. Verschwenken) der Vorderräder 216 auf der Grundlage der Rotation der Lenksäule 220.
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Der Fahrer wählt einen Betriebsmodus für das Fahrzeug unter Verwendung einer Modusauswahleinrichtung, wie beispielsweise eines Park-, Rückwärts-, Fahrt-, Neutral-Hebels (PRNDL) 228 aus. Ein Antriebsmodus für die Vorder- und/oder Hinterräder 216 und 218 wird unter Verwendung einer Antriebsmodusauswahleinrichtung 230 ausgewählt. Lediglich beispielhaft kann der Fahrer unter Verwendung der Antriebsmodusauswahleinrichtung 230 einen Zweiradantrieb, einen Vierradantrieb (hoch oder niedrig) oder einen Allradantrieb auswählen. Bei anderen Fahrzeugsystemen, wie beispielsweise einem Vorderradantriebsfahrzeugsystem, kann die Fahrmodusauswahleinrichtung 230 weggelassen werden. Während die vorliegende Offenbarung in Bezug auf ein Vierrad- oder Allradantriebsfahrzeug erläutert wird, ist die vorliegende Offenbarung auch auf Vorderradantriebsfahrzeuge anwendbar.
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Beim Betrieb in einem Zweiradantriebsmodus wird Drehmoment an die Hinterräder 218 übertragen, während kein Drehmoment an die Vorderräder 216 übertragen wird. Mit anderen Worten treiben die Hinterräder 218 das Fahrzeug voran, wenn der Fahrer den Zweiradantriebsmodus auswählt. Es wird selektiv Drehmoment an die Vorder- und Hinterräder 216 und 218 übertragen, wenn ein Vierradantrieb oder Allradantrieb ausgewählt wird.
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Der Betriebsmodus und der Fahrmodus werden an das Getriebesteuermodul 194 geliefert. Das ECM 114 kann auch den Betriebsmodus und den Fahrmodus empfangen. Das Getriebesteuermodul 194 steuert die Übertragung des durch die Maschine 102 an das Getriebe 204 abgegebenen Drehmoments.
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Lediglich beispielhaft kann das Getriebesteuermodul 194 eine Drehmomentübertragung an das Getriebe 204 über die Drehmomentübertragungseinrichtung 202 steuern. Das Getriebesteuermodul 194 steuert auch eine Drehmomentübertragung von dem Getriebe 204 an die Vorder- und Hinterräder 216 und 218. Lediglich beispielhaft kann das Getriebesteuermodul 194 die Übertragung von Drehmoment an die Vorder- und Hinterräder 216 und 218 über das Verteilergetriebe 206 steuern.
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Nun auf 3 Bezug nehmend ist ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Maschinensteuersystems 300, das das ECM 114 umfasst, dargestellt. Eine beispielhafte Realisierung des ECM 114 umfasst ein Achsdrehmomentarbitrierungsmodul 304. Das Achsdrehmomentarbitrierungsmodul 304 arbitriert zwischen einer Fahrereingabe von dem Fahrereingabemodul 104 und anderen Achsdrehmomentanforderungen. Beispielsweise kann die Fahrereingabe auf einer Stellung des Gaspedals basieren. Die Fahrereingabe kann auch auf Geschwindigkeitsregelungseingängen basieren, die ein System einer adaptiven Geschwindigkeitsregelung umfassen können, das die Fahrzeuggeschwindigkeit ändert, um eine vorbestimmte Folgedistanz aufrechtzuerhalten.
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Drehmomentanforderungen können Zieldrehmomentwerte sowie Erhöhungs/Verringerungsanforderungen umfassen, wie beispielsweise eine Anforderung zum Verringern des Drehmoments auf ein minimales Maschinen-Aus-Drehmoment oder zum Erhöhen des Drehmoments von dem minimalen Maschinen-Aus-Drehmoment. Achsdrehmomentanforderungen können eine Drehmomentreduzierung umfassen, die während eines Radschlupfs durch ein Traktionssteuersystem angefordert wird. Achsdrehmomentanforderungen können auch Drehmomentanforderungserhöhungen umfassen, um einem negativen Radschlupf entgegenzuwirken, wobei ein Reifen des Fahrzeugs in Bezug auf die Fahrbahn schlupft, da das Achsdrehmoment negativ ist.
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Achsdrehmomentanforderungen können auch Bremsverwaltungsanforderungen und Fahrzeugübergeschwindigkeitsdrehmomentanforderungen umfassen. Bremsverwaltungsanforderungen können das Maschinendrehmoment reduzieren, um sicherzustellen, dass die Maschinendrehmomentabgabe nicht das Vermögen der Bremsen, das Fahrzeug zu halten, wenn das Fahrzeug gestoppt ist, übersteigt. Fahrzeugübergeschwindigkeitsdrehmomentanforderungen können die Maschinendrehmomentabgabe reduzieren, um zu verhindern, dass das Fahrzeug eine vorbestimmte Geschwindigkeit übersteigt. Achsdrehmomentanforderungen können auch durch Karosseriestabilitätssteuersysteme gestellt werden. Achsdrehmomentanforderungen können ferner Maschinenausschalteanforderungen umfassen, die beispielsweise erzeugt werden können, wenn ein kritischer Fehler detektiert wird.
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Das Achsdrehmomentarbitrierungsmodul 304 gibt eine Drehmomentanforderung auf der Grundlage der Ergebnisse des Arbitrierens zwischen den empfangenen Drehmomentanforderungen aus. Das Achsdrehmomentarbitrierungsmodul 304 gibt die Drehmomentanforderung an ein Vorantriebsdrehmomentarbitrierungsmodul 306 aus.
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Bei Hybridfahrzeugsystemen kann das Achsdrehmomentarbitrierungsmodul 304 die Drehmomentanforderung für beispielsweise ein Hybridoptimierungsmodul (nicht gezeigt) ausgeben. Das Hybridoptimierungsmodul ermittelt, wie viel Drehmoment durch die Maschine 102 erzeugt werden sollte und wie viel Drehmoment durch den Elektromotor 198 erzeugt werden sollte. Das Hybridoptimierungsmodul gibt eine modifizierte Drehmomentanforderung an das Vorantriebsdrehmomentarbitrierungsmodul 306 aus.
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Die durch das Vorantriebsdrehmomentarbitrierungsmodul 306 empfangene Drehmomentanforderung wird von einem Achsdrehmomentbereich (Drehmoment an den Rädern) in einen Vorantriebsdrehmomentbereich (Drehmoment an der Kurbelwelle) umgewandelt. Das Vorantriebsdrehmomentarbitrierungsmodul 306 arbitriert zwischen Vorantriebsdrehmomentanforderungen und der umgewandelten Drehmomentanforderung. Das Vorantriebsdrehmomentarbitrierungsmodul 306 gibt eine arbitrierte Drehmomentanforderung auf der Grundlage der Arbitrierung aus.
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Die arbitrierte Drehmomentanforderung kann durch Auswählen einer Gewinnanforderung aus empfangenen Anforderungen erzeugt werden. Alternativ oder zusätzlich kann die arbitrierte Drehmomentanforderung durch Modifizieren einer der empfangenen Anforderungen auf der Grundlage einer anderen oder mehrerer der empfangenen Anforderungen erzeugt werden.
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Vorantriebsdrehmomentanforderungen können beispielsweise Drehmomentreduzierungen für einen Maschinenüberdrehzahlschutz, Drehmomenterhöhungen für eine Abwürgverhinderung und Drehmomentreduzierungen, die durch das Getriebesteuermodul 194 angefordert werden, um Gangschaltvorgänge zu ermöglichen, umfassen. Antriebsdrehmomentanforderungen können auch aus einer Kupplungskraftstoffabschaltung resultieren, was die Maschinendrehmomentabgabe reduzieren kann, wenn der Fahrer das Kupplungspedal bei einem Fahrzeug mit einem Handschaltgetriebe niederdrückt. Vorantriebsdrehmomentanforderungen können auch eine Maschinenausschalteanforderung umfassen, die initiiert werden kann, wenn ein kritischer Fehler detektiert wird. Lediglich beispielhaft können kritische Fehler die Detektion eines Fahrzeugdiebstahls, einen hängen gebliebenen Anlasser, Probleme einer elektronischen Drosselklappensteuerung und unerwartete Drehmomenterhöhungen umfassen.
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Ein Drehmomentsteuermodul 324 empfängt die arbitrierte Drehmomentanforderung von dem Vorantriebsdrehmomentarbitrierungsmodul 306. Das Drehmomentsteuermodul 324 ermittelt, wie die arbitrierte Drehmomentanforderung erreicht wird. Das Drehmomentsteuermodul 324 kann maschinentypspezifisch sein, mit unterschiedlichen Steuerschemas für Benzinmaschinen im Gegensatz zu Dieselmaschinen.
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Das Drehmomentsteuermodul 324 erzeugt eine Luftdrehmomentanforderung und eine Kraftstoffmassendrehmomentanforderung auf der Grundlage der arbitrierten Drehmomentanforderung. Ein Luftsteuermodul 328 ermittelt Soll-Aktorwerte für Maschinenluftaktoren auf der Grundlage der Luftdrehmomentanforderung. Lediglich beispielhaft kann das Luftsteuermodul 328 den Soll-Krümmerabsolutdruck (Soll-MAP), die Soll-Drosselklappenfläche und/oder die Soll-Luft pro Zylinder (Soll-APC von desired air per cylinder) umfassen. Der Soll-MAP kann verwendet werden, um den Soll-Ladedruck zu ermitteln, und die Soll-APC kann verwendet werden, um die Soll-Nockenphasenstellerstellungen zu ermitteln.
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Beispielsweise kann das Luftsteuermodul 328 ein Soll-Krümmerabsolutdrucksignal (Soll-MAP-Signal) erzeugen, das an ein Ladedruckplanungsmodul 330 ausgegeben wird. Das Ladedruckplanungsmodul 330 verwendet das Soll-MAP-Signal, um das Ladedruckaktormodul 164 zu steuern. Das Ladedruckaktormodul 164 steuert dann die eine oder die mehreren Ladedruckeinrichtungen des Fahrzeugs.
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Das Luftsteuermodul 328 kann ein Soll-Flächensignal erzeugen, das an das Drosselklappenaktormodul 116 ausgegeben wird. Das Drosselklappenaktormodul 116 reguliert dann die Drosselklappe 112, um die Soll-Drosselklappenfläche zu erzeugen. Das Luftsteuermodul 328 kann auch ein Soll-Luft pro Zylinder-Signal (Soll-APC-Signal) erzeugen, das an ein Phasenstellerplanungsmodul 332 ausgegeben wird. Auf der Grundlage des Soll-APC-Signals und des Drehzahlsignals kann das Phasenstellerplanungsmodul 332 Stellungen des Einlass- und/oder Auslassnockenphasenstellers 148 und 150 unter Verwendung des Phasenstelleraktormoduls 158 steuern.
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Ein Kraftstoffsteuermodul 334 steuert die jedem Zylinder bereitgestellte Menge an Kraftstoff auf der Grundlage der Kraftstoffmassendrehmomentanforderung von dem Drehmomentsteuermodul 324. Lediglich beispielhaft kann das Kraftstoffsteuermodul 334 die bereitgestellte Kraftstoffmasse erhöhen, wenn sich die Kraftstoffmassendrehmomentanforderung erhöht. Das Kraftstoffsteuermodul 334 steuert die bereitgestellte Kraftstoffmasse über das Kraftstoffaktormodul 124. Bei Dieselmaschinensystemen kann die Steuerung der bereitgestellten Kraftstoffmasse darauf abzielen, die Maschinendrehmomentabgabe schnell zu steuern.
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Bei anderen Maschinensystemen, wie beispielsweise Benzinmaschinensystemen, kann das Drehmomentsteuermodul 324 auch eine Zündfunkendrehmomentanforderung ausgeben. Die Zündfunkendrehmomentanforderung kann durch ein Zündfunkensteuermodul 336 verwendet werden, um zu ermitteln, um wie viel der Zündfunke von einer kalibrierten Zündzeitpunkteinstellung zu verzögern ist. Bei Benzinmaschinensystemen kann ein Steuern der Zündzeitpunkteinstellung (z.B. Zündfunkenverzögerung) darauf abzielen, die Maschinendrehmomentabgabe schnell zu steuern.
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Das ECM 114 gemäß der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Endantriebsschutzmodul 360. Das Endantriebsschutzmodul 360 begrenzt selektiv die Maschinendrehmomentabgabe auf der Grundlage des durch den Lenkwinkelsensor 222 gemessenen Lenkwinkels, um die vorderen Halbwellen 212 zu schützen.
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Das Endantriebsschutzmodul 360 umfasst ein Freigabe/Sperrmodul 370 und ein Begrenzungsermittlungsmodul 372. Das Freigabe/Sperrmodul 370 gibt selektiv das Begrenzungsermittlungsmodul 372 auf der Grundlage des Antriebsmodus frei und sperrt dieses selektiv auf der Grundlage hiervon. Genauer gesagt gibt das Freigabe/Sperrmodul 370 das Begrenzungsermittlungsmodul 372 frei, wenn Drehmoment an die Vorderräder 216 übertragen wird.
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Lediglich beispielhaft gibt das Freigabe/Sperrmodul 370 das Begrenzungsermittlungsmodul 372 frei, wenn der Antriebsmodus der Allradantriebsmodus oder der Vierradantriebsmodus (hoch oder niedrig) ist. Das Freigabe/Sperrmodul 370 sperrt das Begrenzungsermittlungsmodul 372, wenn der Antriebsmodus der Hinterradantriebsmodus ist. Bei Vorderradantriebsfahrzeugen kann das Begrenzungsermittlungsmodul 372 freigegeben werden, wenn sich das Fahrzeug nicht in der Park- oder Neutralstellung befindet.
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Das Begrenzungsermittlungsmodul 372 ermittelt die Drehmomentbegrenzung auf der Grundlage des Lenkwinkels, der durch den Lenkwinkelsensor 222 gemessen wird. Die Drehmomentbegrenzung entspricht einer maximalen Maschinendrehmomentabgabe bei dem Lenkwinkel zum Schützen der vorderen Halbwellen 212 vor einer potentiellen Beschädigung. Mit anderen Worten entspricht die Drehmomentbegrenzung einer Maschinendrehmomentabgabe, oberhalb der die vorderen Halbwellen 212 unter dem aktuellen Lenkwinkel beschädigt werden können.
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Das Begrenzungsermittlungsmodul 372 kann die Drehmomentbegrenzung beispielsweise aus einer Zuordnung von durch den Lenkwinkel indizierten Drehmomentbegrenzungen ermitteln. Lediglich beispielhaft kann sich die Größe der Drehmomentbegrenzung erhöhen, wenn sich der Lenkwinkel dem vorbestimmten (z.B. Null- oder geraden) Lenkwinkel nähert. Auf diese Weise kann die Maschinendrehmomentabgabe mit einem geringeren Ausmaß begrenzt werden, wenn sich der Lenkwinkel dem vorbestimmten Lenkwinkel nähert.
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Umgekehrt kann sich die Größe der Drehmomentbegrenzung verringern, wenn der Lenkwinkel von dem vorbestimmten Lenkwinkel abweicht. Auf diese Weise kann die Maschinendrehmomentabgabe mit einem größeren Ausmaß begrenzt werden, wenn der Lenkwinkel zunehmend von dem vorbestimmten Lenkwinkel abweicht (d.h. wenn sich der Kurvenradius verringert).
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Das Endantriebsschutzmodul 360 kann die Drehmomentbegrenzung beispielsweise an das Drehmomentsteuermodul 324 ausgeben, wie es in 3 gezeigt ist. Bei der erfindungsgemäßen Realisierung gibt das Endantriebsschutzmodul 360 die Drehmomentbegrenzung an das Vorantriebsdrehmomentarbitrierungsmodul 306 und das Achsdrehmomentarbitrierungsmodul 304 aus.
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Das Drehmomentsteuermodul 324 begrenzt selektiv die Maschinendrehmomentabgabe auf die Drehmomentbegrenzung. Lediglich beispielhaft begrenzt das Drehmomentsteuermodul 324 die Kraftstoffmassendrehmomentanforderung bei Dieselmaschinensystemen auf die Drehmomentbegrenzung. Auf diese Weise wird die Masse an bereitgestelltem Kraftstoff auf der Grundlage der Drehmomentbegrenzung begrenzt. Bei Benzinmaschinensystemen kann das Drehmomentsteuermodul 324 die Zündfunkendrehmomentanforderung auf die Drehmomentbegrenzung begrenzen. Auf diese Weise begrenzt das Endantriebsschutzmodul 360 die Maschinendrehmomentabgabe für den Schutz der vorderen Halbwellen 212 auf die Drehmomentbegrenzung.
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Nun auf 4 Bezug nehmend ist ein Flussdiagramm dargestellt, das ein beispielhaftes Endantriebsschutzverfahren 400 zeigt. Das Verfahren 400 beginnt in Schritt 402, in dem das Verfahren 400 ermittelt, ob Drehmoment an die Vorderräder 216 übertragen wird. Wenn dies der Fall ist, fährt das Verfahren 400 mit Schritt 404 fort. Wenn dies nicht der Fall ist, bleibt das Verfahren 400 in Schritt 402. Auf diese Weise ist das Verfahren 400 betriebsbereit, wenn Drehmoment an die Vorderräder 216 übertragen wird. Bei Vierradantriebsfahrzeugen wird in dem Vierradantriebsmodus (hoch oder niedrig) oder dem Allradantriebsmodus Drehmoment an die Vorderräder 216 übertragen.
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In Schritt 404 empfängt das Verfahren 400 den durch den Lenkwinkelsensor 222 gemessenen Lenkwinkel. Das Verfahren 400 ermittelt in Schritt 406, ob der Lenkwinkel gleich oder ungefähr gleich dem vorbestimmten Winkel ist. Wenn dies der Fall ist, springt das Verfahren 400 zurück zu Schritt 402. Wenn dies nicht der Fall ist, fährt das Verfahren 400 mit Schritt 408 fort. Auf diese Weise fährt das Verfahren 400 damit fort, die Maschinendrehmomentabgabe zu begrenzen, während das Fahrzeug eine Kurve fährt. Mit anderen Worten begrenzt das Verfahren 400 die Maschinendrehmomentabgabe, wenn sich der Lenkwinkel von dem vorbestimmten Lenkwinkel unterscheidet.
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Das Verfahren 400 ermittelt in Schritt 408 die Drehmomentbegrenzung auf der Grundlage des Lenkwinkels. Das Verfahren 400 begrenzt in Schritt 410 die Maschinendrehmomentabgabe auf die Drehmomentbegrenzung. Lediglich beispielhaft kann das Verfahren 400 die bereitgestellte Masse an Kraftstoff auf der Grundlage der Drehmomentbegrenzung begrenzen. Auf diese Weise begrenzt das Verfahren 400 die Maschinendrehmomentabgabe auf die Drehmomentbegrenzung, während das Fahrzeug eine Kurve fährt. Dann springt die Steuerung zurück zu Schritt 402.
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Die breiten Lehren der Offenbarung können auf eine Vielzahl von Formen realisiert werden. Daher sollte, während diese Offenbarung bestimmte Beispiele umfasst, der wahre Schutzumfang der Offenbarung nicht so eingeschränkt sein, da andere Abwandlungen beim Studieren der Zeichnungen, der Beschreibung und der folgenden Ansprüche für den Fachmann ersichtlich werden.
