DE10234434B4 - Verfahren zum Steuern einer Drosselklappe eines Motors eines Kraftfahrzeugs - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Steuern eines Kraftfahrzeugmotors mit einer elektronischen Drosselklappe, mit den Schritten, dass: die elektronische Drosselklappe in Ansprechen auf eine angeforderte Drosselungsfläche positioniert wird, ein Fehler in dem Fahrzeug festgestellt wird, die Drosselungsfläche begrenzt wird, nachdem ein Fehler festgestellt worden ist, um die Fahrzeuggeschwindigkeit zu steuern, die Beschleunigung des Fahrzeuges begrenzt wird, nachdem der Fehler festgestellt worden ist, und festgestellt wird, ob der Motor unter Volllast betrieben werden kann, nachdem der Fehler bestimmt worden ist, damit das Fahrzeug auf einen hohen Lastbedarf reagieren kann, während dennoch die Beschleunigung infolge der Fehlerkennung begrenzt ist.
Description
- Diese Erfindung betrifft Verfahren zum Steuern eines Kraftfahrzeugmotors und ein Verfahren zum Regulieren der Beschleunigung eines Kraftfahrzeugs.
- Bei einem ETC-System eines Fahrzeugs ist die Drosselklappe des Motors mechanisch von dem vom Fahrer betätigten Gaspedal entkoppelt, und wird statt dessen von einem Elektromotor unter der Steuerung eines elektronischen oder Antriebsstrangsteuermoduls (PCM) positioniert. Derartige Verfahren werden beispielsweise in der
US 6,167,343 A , in derDE 197 04 313 A1 , in derDE 197 51 526 A1 sowie in derDE 198 25 283 A1 beschrieben. - Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei unterschiedlichen Betriebszuständen, wie beispielsweise Geländefahrt, Steigungsfahrt oder Schleppfahrt, trotz einer Begrenzung der Beschleunigung infolge eines Sensorausfalls stets ausreichende Antriebsmomente zur Bewältung dieser Betriebszustände zur Verfügung stellen zu können. Der Motor wird aktiviert, um die Drosselklappe in Ansprechen auf eine Gaspedalbewegung zu positionieren, er kann aber auch gesteuert werden, um andere Funktionen auszuführen, wie etwa eine Leerlaufdrehzahlregelung, eine Motordrehzahlregulierung, eine Fahrtregelung, eine Drehmomentreduktion zur Antriebsschlupfregelung und eine Regulierung der Fahrzeugbeschleunigung. Im Allgemeinen bestimmt das PCM oder ein anderer Controller eine effektive Soll-Drosselungsfläche, um eine gegebene Funktion auszuführen, und das PCM aktiviert den Motor, um die Drosselklappe in eine Stellung zu bewegen, die der Soll-Drosselungsfläche entspricht. Zusätzlich zu der elektronischen Drosselklappensteuerung kann das PCM die Fahrzeugbeschleunigung und die Motorleistung über die Verstellung von Kraftstoffeinspritzventilen oder des Zündzeitpunktes regulieren.
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Regulierung der Beschleunigung eines Fahrzeugs bei einem ETC-System. Die Beschleunigungsregelfunktion wird typischerweise bei bestimmten Fehlerbedingungen, wie etwa einem Sensorfehler, angefordert und arbeitet unter derartigen Fehlerbedingungen, um die Fahrzeugbeschleunigung auf einen Schwellenwert zu begrenzen, der auf der Grundlage einer Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt werden kann. Sensorfehler können einen Fehler des Luftmengensensors, und Pedal- oder Drosselklappensensoren, die einen außerhalb des zulässigen Bereichs befindlichen Wert erzeugen, umfassen, sind aber nicht darauf begrenzt. Die Drosselklappe begrenzt die Fahrzeugbeschleunigung und die Motorleistung, indem die Drosselungsfläche bei einer derartigen Fehlerbedingung auf einen vorbestimmten kalibrierten Wert begrenzt wird. Bei Bedingungen einer Fahrt eben auf Seehöhe wird diese begrenzte kalibrierte Drosselungsfläche einer Fahrzeuggeschwindigkeit entsprechen, aber während des Betriebes an Geländesteigungen, auf einer geografischen Höhe oder bei Betriebsbedingungen mit hohem Leistungs- oder Drehmomentbedarf, wie etwa beim Schleppen, kann es sein, dass diese begrenzte Drosselfläche nicht groß genug ist, um eine minimale Geschwindigkeit sicherzustellen. Somit ist die begrenzte Geschwindigkeit, die durch die feste Drosselungsgrenze erzeugt wird, stark von der Betriebsumgebung und der Fahrzeugbelastung abhängig. Diese Erfindung überwindet diese Beschränkungen, während sie ein sicheres Ansprechen des Fahrzeugs bei einem Sensorausfall aufrechterhält. Wenn eine ausreichende Redundanz vorhanden ist (wie etwa das Vorhandensein von zwei Bremsanzeigen und zwei Fahrzeuggeschwindigkeitsauslesungen), wäre es erwünscht, einen Volllastbetrieb zuzulassen, wenn die Beschleunigung begrenzt werden kann. Die vorliegende Erfindung wird die Fahrzeuggeschwindigkeit und Fahrzeugbeschleunigung überwachen und zulassen, dass sich die Drosselklappe bei einer Fehlerbedingung in eine Stellung über ihre begrenzte kalibrierte Drosselungsfläche hinaus bewegen kann, um einen Soll-Drehmomentausgang bei einer Betriebsbedingung mit hohem Leistungs- bzw. Drehmomentbedarf zuzulassen.
- Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand der Zeichnungen beschrieben, in diesen ist:
-
1 ein schematisches Schaubild eines Fahrzeugs mit einem erfindungsgemäßen elektronischen Drosselklappensteuerungssystem, das ein elektronisches Steuergerät umfasst, und -
2 ein Flussdiagramm, das ein Computerprogramm darstellt, das von dem elektronischen Steuergerät von1 beim Durchführen der Steuerung der Beschleunigungsregulierung dieser Erfindung ausgeführt wird. - Nach den Zeichnungen, und insbesondere nach
1 , bezeichnet Bezugszeichen10 im Allgemeinen einen Fahrzeugantriebsstrang, der einen Verbrennungsmotor12 umfasst, der mit einem Mehrganggetriebe14 gekoppelt ist, das wiederum über eine Antriebswelle16 und ein Differential18 mit zwei angetriebenen Rädern20a –20b gekoppelt ist. Die Stellung einer in einem Ansaugkrümmer23 des Verbrennungsmotors12 angeordneten Drosselklappe22 wird gesteuert, um Leistung zum Antreiben der Räder20a –20b zu erzeugen. Die Drosselklappe22 ist mechanisch von einem von einem Fahrer betätigten Gaspedal (nicht gezeigt) entkoppelt und wird statt dessen von einem Elektromotor24 unter der Steuerung eines Motor- oder Antriebsstrangsteuermoduls (PCM)26 positioniert, welches auch den Betrieb des Verbrennungsmotors12 und des Getriebes14 steuert. Das PCM26 beruht auf einem Mikroprozessor und arbeitet in Ansprechen auf eine Anzahl von Eingängen, die ein Motordrehzahlsignal ES auf Leitung28 , ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal VS auf Leitung30 , ein Gaspedalstellungssignal TPS auf Leitung32 , ein Zubehörlastsignal ACC auf Leitung34 , ein Drosselklappenstellungsrückkopplungssignal auf Leitung36 und ein barometrisches oder Umgebungsluftdrucksignal BARO auf Leitung38 umfassen, aber nicht darauf begrenzt sind. Diese Eingänge werden von verschiedenen herkömmlichen Sensoren geliefert, wie etwa die dargestellten Wellendrehzahlsensoren40 ,42 und Drosselklappenstellungssensor44 . Im Allgemeinen aktiviert das PCM26 den Motor24 , um die Drosselklappe22 gemäß der Soll-Drosselungsfläche TAdes zu positionieren, die in Ansprechen auf die Gaspedalstellung und verschiedene Steuerungsfunktionen, wie etwa die Leerlaufdrehzahlregelung, die Steuerung des Motorreglers, die Fahrtregelung und die Antriebsschlupfregelung, bestimmt wird. Zusätzlich steuert das PCM26 herkömmliche Zündungs- und Kraftstoffregelungseinrichtungen50 ,52 , die mit dem Verbrennungsmotor12 gekoppelt sind. - Erfindungsgemäß steuert das PCM
26 den Motor24 während Zeiträumen einer Motorleistungsbegrenzung, um die Fahrzeugbeschleunigung auf einen kalibrierten Wert auf der Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeit zu begrenzen. Die Steuerung istUS 6 167 343 A beschrieben, deren Offenbarungsgehalt hierin durch Bezugnahme vollständig mit eingeschlossen ist. - Bei bestimmten Betriebsbedingungen, wie etwa einem Sensorausfall an einem einzelnen Punkt, wird die Geschwindigkeit des Fahrzeuges durch die Stellung der Drosselklappe
22 begrenzt werden. Die Stellung der Drosselklappe22 steht sowohl mit der Geschwindigkeit des Fahrzeugs als auch mit dem Drehmomentausgang des Verbrennungsmotors12 in Beziehung. Wie es zuvor beschrieben wurde, wird bei bestimmten Fahrbedingungen, die einen hohen Drehmomentbedarf mit sich bringen, der Luftdurchsatz an der Drosselklappe22 bei einer begrenzten Stellung nicht groß genug sein, um ein Soll-Drehmoment für Anwendungen, wie etwa Schleppen, zu erzeugen. Das durch die feste Drosselungsgrenze erzeugte begrenzte Drehmoment hängt stark von der Betriebsumgebung und der Fahrzeugbelastung ab. Diese Erfindung überwindet diese Beschränkungen, während sie ein sicheres Ansprechen des Fahrzeugs bei einem Sensorausfall aufrechterhält. - In
2 ist das Verfahren der vorliegenden Erfindung in der Form eines Flussdiagramms veranschaulicht. Das Verfahren beginnt bei Block50 als eine periodische Schleife, um eine kontinuierliche Bewertung der Bedingungen zuzulassen, die eine Betriebsart mit begrenzter Beschleunigung erlauben. Dieses Verfahren wiederholt sich alle 50 ms, um die gegenwärtigen Bedingungen oft genug zu überwachen, damit diese Betriebsart gesperrt werden kann, wenn sich ein schwerwiegenderer Systemfehler entwickelt. Derartige schwerwiegende Fehler können den Verlust aller Drosselklappen- oder Pedalsensoren, den Verlust der ETC-Motorsteuerung (Aktuatorfehler) oder interne PCM-Prozessorfehler umfassen. - Falls bei Block
52 die Fahrzeuggeschwindigkeit größer als oder gleich der Fahrzeuggeschwindigkeit ist, über der die Betriebsart mit begrenzter Beschleunigung nicht freigegeben werden darf, wenn sie zuvor gesperrt worden ist, und es keine Betätigung der Bremse gegeben hat (typischerweise bei ungefähr 8 km/h (5 MPH) festgelegt, unter der die Grenze der Drosselungsfläche mit begrenzter Beschleunigung aufgrund der Ungenauigkeit der Beschleunigung bei dieser niedrigen Geschwindigkeit in die Ausgangsstellung einer festen Drosselungsfläche übergeht), und Betriebsart_mit_begrenzter_Beschleunigung_nicht_zugelassen = WAHR, wie es durch eine Flag von der letzten Schleife bei Block68 angezeigt wird, wird dann die Betriebsart mit begrenzter Beschleunigung für den Zündzyklus bei Block54 gesperrt und zu Block62 fortgefahren. Die Flag, ”Betriebsart_mit_begrenzter_Beschleungung_nicht_zugelassen” zeigt an, ob das System in die Betriebsart mit begrenzter Beschleunigung eintreten kann, und, falls diese WAHR ist, wird dies nicht den Eintritt in die Betriebsart mit begrenzter Beschleunigung zulassen. Die Bestimmung bei Block52 ist in dem Fall erforderlich, dass das Fahrzeug einen Fehler eines einzelnen Sensors beim Start aufweist, bevor der Fahrer das Bremspedal zumindest einmal betätigt. Normalerweise erfordert es die Sicherheit des ETC-Systems, dass das System niemals von einer stärker einschränkenden Betriebsart (begrenzte Leistung) zu einer weniger einschränkenden Betriebsart (begrenzte Beschleunigung) während des gleichen Zündzyklus übergeht, um die Stabilität und Sicherheit des Systems aufrechtzuerhalten. Dieser Übergang kann vorgenommen werden, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit niedrig ist. Wenn diese Prüfung nicht vorhanden wäre, würde in einer Situation, in der das Fahrzeug mit einem Fehler eines einzelnen Sensors startet, der bewirkt, dass das PCM in den Betrieb mit begrenzter Leistung eintritt (weil die Bremsen noch nicht aufgebracht worden sind), das System bei begrenzter Leistung bleiben und niemals in die Betriebsart mit begrenzter Beschleunigung übergehen. - Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit nicht größer als die unter der Betriebsart mit begrenzter Beschleunigung zugelassene Geschwindigkeit ist oder die Betriebsart mit begrenzter Beschleunigung zugelassen ist, wird dann das Verfahren zu Block
56 fortfahren, um festzustellen, ob die primäre Bremse sowie eine sekundäre Bremse aufgebracht sind. Die Bremsen stellen eine wichtige Sicherheitsfunktion bereit, um die Drosselungsgrenze bei einem Betrieb mit ausgefallenem ETC-Sensor jedes Mal dann auf Leerlauf zu reduzieren, wenn die Bremsen aufgebracht werden. Wenn beide Bremsen aufgebracht sind, wird die Flag ”Bremsübergang” bei Block58 auf WAHR gesetzt, und das Verfahren fährt zu Block60 fort. Wenn beide Bremsen nicht aufgebracht sind, wird dann das Verfahren auch zu Block60 fortfahren, um festzustellen, ob irgendein einzelner ETC-Sensor fehlerhaft ist und das System sich nicht in einer Betriebsart einer schwerwiegenderen Abhilfemaßnahme befindet. Wenn es keinen Fehler eines einzelnen ETC-Sensors gibt oder das System sich in einer Betriebsart einer schwerwiegenderen Abhilfemaßnahme befindet, wird das Verfahren zu Block62 fortfahren und die Betriebsart mit begrenzter Beschleunigung sperren. Wenn es einen Fehler eines einzelnen ETC-Sensors gibt und das Fahrzeug sich nicht in einer Betriebsart einer schwerwiegenden Abhilfemaßnahme befindet, wird dann das Verfahren zu Block64 fortfahren. Sensorausfälle können mindestens den Ausfall von einem Pedal- oder Drosselklappensensor umfassen, und eine schwerwiegende Abhilfemaßnahme wird auftreten, wenn es einen Verlust aller Drosselklappen- oder Pedalsensoren, einen Verlust der ETC-Motorsteuerung (Aktuatorfehler) oder interne PCM-Prozessor-Fehler gibt. Die vorliegende Erfindung umfasst redundante Sensoren für die Bremspedal- und Gaspedalstellung, einen Drosselklappenstellungsrückkopplungs- und Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, wie etwa einen Getriebeabtriebswellendrehzahlsensor oder einzelne Raddrehzahlsensoren. - Wenn bei Block
64 die redundanten Bremsensensoren vorhanden sind und richtig arbeiten, die Flag ”Bremsübergang” WAHR ist und redundante Fahrzeuggeschwindigkeiten gültig sind und miteinander übereinstimmen, wird das Verfahren bei Block66 in die Betriebsart mit begrenzter Beschleunigung eintreten und zu Block67 fortfahren. Die bei Block64 geprüften Bedingungen liefern eine hinreichende Redundanz, um zuzulassen, dass die Drosselklappe selbst bei einem Fehler eines einzelnen Sensors Volllast erreicht. Wenn diese Bedingungen bei Block62 nicht WAHR sind, wird das Verfahren die Betriebsart mit begrenzter Beschleunigung sperren und zu Block67 fortfahren. - Bei Block
67 wird das Verfahren feststellen, ob irgendwelche ETC-Ausfälle vorhanden sind und eine begrenzte Beschleunigung gesperrt ist. Wenn diese Bedingungen erfüllt sind, wird das Verfahren zu Block68 fortfahren und keinen Eintritt in eine Betriebsart mit begrenzter Beschleunigung zulassen. Die bei Block68 gesetzte Variable/Flag ”Betriebsart_mit_begrenzter_Beschleunigung_nicht_zugelassen” wird für die nächste Iteration durch dieses Verfahren bei Block52 verwendet, indem angezeigt wird, dass der ETC-Ausfall vorhanden ist, aber eine Betriebsart mit begrenzter Beschleunigung gegenwärtig nicht zugelassen ist. Normalerweise erfordert es die Sicherheit des ETC-Systems, dass das System niemals von einer stärker einschränkenden Betriebsart (begrenzte Leistung) zu einer weniger einschränkenden Betriebsart (begrenzte Beschleunigung) während des gleichen Zündzyklus übergeht, um die Stabilität und Sicherheit des Systems aufrechtzuerhalten. Dieser Übergang kann einmal vorgenommen werden, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit niedrig ist, damit der Fahrer des Fahrzeugs keinerlei Änderung im Betrieb bemerkt. Wenn die Bedingungen von Block67 nicht erfüllt sind, wird bei Block70 Betriebsart_mit_begrenzter_Beschleunigung_nicht_zugelassen auf FALSCH gesetzt und das Verfahren wird zu Block72 fortfahren. - Bei Block
72 wird das Verfahren feststellen, ob irgendwelche ETC-Ausfälle vorhanden sind, und zu Block74 fortfahren. Wenn keine ETC-Ausfälle vorhanden sind, wird das Verfahren zu Block73 fortfahren und der Leistung oder dem Drehmoment und der Beschleunigung des Motors12 keine Grenze auferlegen. Der Fahrer besitzt eine normale Kontrolle über das Gaspedal oder das Fahrtregelungssystem, da die gesamte Systemdiagnose einen normalen Betrieb berichtet. - Bei vorhandenen ETC-Ausfällen bestimmt das Verfahren bei Block
74 , ob die Betriebsart mit begrenzter Beschleunigung momentan gesperrt oder in dem gegenwärtigen Zündzyklus gesperrt ist. Um Belange des Fahrverhaltens anzusprechen, wird der Fahrer keinen Betrieb mit begrenzter Drosselungsfläche bei einem Fahrzyklus und eine begrenzte Beschleunigung (bei Volllast) bei dem nächsten Fahrzyklus besitzen. Ein Fahrzyklus ist hier als ein Treten auf das Gaspedal und die daraus resultierende Fahrzeuggeschwindigkeitszunahme gefolgt von einer Bremsenbetätigung und einer Rückkehr bis zu einem Stillstand definiert. Wenn die Betriebsart mit begrenzter Beschleunigung gesperrt ist, werden dann die Motorleistung und die Fahrzeugbeschleunigung bei Block76 begrenzt werden. Wenn die Betriebsart mit begrenzter Beschleunigung freigegeben ist, wird das Verfahren bei Block78 die Fahrzeugbeschleunigung begrenzen aber Volllast für eine Bedingung mit hohem Drehmoment oder hoher Last zulassen. Mit der oben beschriebenen Steuerung kann eine Regulierung der Fahrzeugbeschleunigung mit einem hohen Grad an Stabilität und Genauigkeit ausgeführt werden, wobei dennoch Betriebsbedingungen mit offener Drosselklappe zugelassen werden.
Claims (12)
- Verfahren zum Steuern eines Kraftfahrzeugmotors mit einer elektronischen Drosselklappe, mit den Schritten, dass: die elektronische Drosselklappe in Ansprechen auf eine angeforderte Drosselungsfläche positioniert wird, ein Fehler in dem Fahrzeug festgestellt wird, die Drosselungsfläche begrenzt wird, nachdem ein Fehler festgestellt worden ist, um die Fahrzeuggeschwindigkeit zu steuern, die Beschleunigung des Fahrzeuges begrenzt wird, nachdem der Fehler festgestellt worden ist, und festgestellt wird, ob der Motor unter Volllast betrieben werden kann, nachdem der Fehler bestimmt worden ist, damit das Fahrzeug auf einen hohen Lastbedarf reagieren kann, während dennoch die Beschleunigung infolge der Fehlerkennung begrenzt ist.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Fehler einen Drosselklappensensorfehler umfasst.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Fehler einen Gaspedalsensorfehler umfasst.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es den Schritt umfasst, dass bei jedem Zündzyklus festgestellt wird, ob eine Betriebsart mit begrenzter Beschleunigung freigegeben worden ist.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es den Schritt umfasst, dass festgestellt wird, ob es einen Fehler der elektronischen Drosselklappe gibt.
- Verfahren zum Regulieren der Beschleunigung eines Kraftfahrzeugs für ein System, bei dem eine Motordrosselklappe in einem Verbrennungsmotor elektronisch in Ansprechen auf eine angeforderte Drosselungsfläche positioniert wird, mit den Schritten, dass: eine Fahrzeugbeschleunigungsgrenze auf der Grundlage eines Maßes der Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt wird, eine regulierte Drosselungsfläche bei offenem Regelkreis zur Aufrechterhaltung der bestimmten Beschleunigungsgrenze auf ebenem Gelände mit einer nominalen Fahrzeugbelastung bestimmt wird, eine Beschleunigung des Fahrzeuges auf der Grundlage von aufeinander folgend gemessenen Werten der Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet wird, bei der Feststellung eines Fehlers in eine Betriebsart mit begrenzter Beschleunigung eingetreten wird, in der die Drosselungsfläche zu Beginn auf die regulierte Drosselungsfläche begrenzt wird, um die Beschleunigung zu begrenzen, und eine offene Drosselklappenstellung zugelassen wird, nachdem in die Betriebsart mit begrenzter Beschleunigung eingetreten worden ist, um einen Betrieb mit hoher Last zuzulassen, während dennoch die Beschleunigung infolge der Fehlerkennung begrenzt ist.
- Verfahren zum Regulieren der Beschleunigung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Berechnens der Beschleunigung des Fahrzeugs umfasst, dass eine Annäherung der Beschleunigung mit Hilfe der Fehlerquadratmethode auf der Grundlage der aufeinander folgend gemessenen Werte der Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet wird.
- Verfahren zum Regulieren der Beschleunigung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Bestimmens einer Drosselungsfläche bei offenem Regelkreis den Schritt umfasst, dass eine Drosselungsfläche bei offenem Regelkreis aus einer Tabelle von Drosselungsflächen herausgesucht wird, die als Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit gespeichert wird.
- Verfahren zum Steuern eines Kraftfahrzeugmotors mit einer elektronischen Drosselklappe, mit den Schritten, dass: nach der Feststellung eines Sensorfehlers in eine Betriebsart mit begrenzter Beschleunigung eingetreten wird, bei Eintritt in die Betriebsart mit begrenzter Beschleunigung die Drosselungsfläche zunächst begrenzt wird, festgestellt wird, ob der Fahrzeugmotor in der Betriebsart mit begrenzter Beschleunigung unter hoher Lastanforderung arbeitet, und ein Betrieb mit offener Drosselklappe bei einer hohen Lastanforderung zugelassen wird, während dennoch die Beschleunigung infolge der Fehlerkennung begrenzt wird.
- Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Fehler einen Drosselklappensensorfehler umfasst.
- Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Fehler einen Gaspedalsensorfehler umfasst.
- Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner den Schritt umfasst, dass festgestellt wird, ob redundante Sensoren vorhanden sind, um einen Eintritt in die Betriebsart mit begrenzter Beschleunigung zuzulassen.
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