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Diese
Erfindung betrifft die Steuerung eines Getriebestrangs in einem
Kraftfahrzeug. Insbesondere betrifft sie das Bestimmen des positiven
Anfangsdrehmoments in einem Getriebestrang, d.h. den Schwellenwert
eines Leistungsabgabezustands.
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Der
Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs wird gemäß eines Verfahrens geprüft, welches
durch die Bundesbehörde
auf Entsprechung mit den behördlichen
Standards hin überprüft wird,
wobei die Entsprechung mit der bordeigenen Diagnosefunktionalität (dem OBD-II-Teststandard)
mitumfasst ist. Während
der Ausführung
des bundesbehördlichen
Testverfahrens ist es notwendig, das Drehmoment zu bestimmen, welches
durch den Motor des Antriebsstrangs erzeugt wird. Herkömmlicherweise
wird diese Drehmomentsgröße von einem
kalibrierbaren, skalaren Wert bestimmt, welcher durch Abbilden der Motordrehmomentsgrößen erhalten
wird, die ihrerseits einer Reihe von Motorparametern entsprechen, welche
die Drosselklappenposition, die Motordrehzahl, MAP, Temperatur usw.
mit einschließen.
Vorzugsweise sollte das Motordrehmoment, welches auf diese Weise
bestimmt wurde, bei 6,9 m-kg (50 ft-lb.) betragen, um für den OBD-II-Test
durchgeführt
zu werden. Jedoch beeinflussen Veränderungen im Fahr zeuggewicht,
Getriebeverhältnis
der Achse und Leistungsveränderungen,
welche im Zusammenhang mit der Einsatzdauer des Antriebsstrangs
stehen, den Abgabeleistungsschwellenwertpunkt und beeinflussen auf
diesem Weg auch, ob die kalibrierte skalare Drehmomentsschätzung ausreichend
hoch ist oder nicht, um die bundesbehördliche Prüfung zu ermöglichen.
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Es
ist vorzuziehen, den Schwellenwert des Leistungsabgabezustands genau
zu kennen, als willkürlich
eine reichlich dimensionierte hohe Drehmomentsgröße abzuschätzen oder zu raten. Wenn zum Beispiel
eine höchst
vorsichtig angesetzte Drehmomentsgröße für den Schwellenwert des Abgabeleistungszustands
angenommen wird, kann ein großer Abschnitt
des Betriebsbereichs des bundesbehördlichen Testverfahrens ausfallen.
Es ist vorzuziehen, dass eine Steuerung eines Antriebsstrangs in
der Lage ist, genau den Einsatz eines Leistungsabgabezustands zu
bestimmen und dass die Steuerung sich an die Veränderungen im Fahrzeuggewicht,
des Achsverhältnisses
und der Wirkungen der Betriebsdauer und anderer Fahrzeug-zu-Fahrzeug
eigener Veränderlichkeiten
anpasst, welche den Schwellenwert des Leistungsabgabezustands beeinflussen.
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Das
bundesbehördliche
Testverfahren sieht zwei aufeinander folgende Prüfungen vor, um einen vorbestimmten
Fehlerzustand zu erkennen, so dass das dem Fahrzeug bordeigene Diagnosesystem
seine Fähigkeit
demonstrieren kann, den Fehlerfall zu erkennen und eine genaue Anzeige
desselben dem Fahrer darzustellen. Wenn das Diagnosesystem bei der
Entdeckung und Darstellung des Fehlers versagt, wird das Fahrzeugsystem
als nicht dem bundesbehördlichen,
bordeigenen Diagnosestandard entsprechend eingestuft.
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Typischerweise
ist die Berechnung des eingespeisten Drehmoments in und aus dem
automatischen Getriebe bei niedrigen Drehmomentniveaus auf Grund
der Fahrzeugveränderungen
und Erfassungsungenauigkeiten nicht exakt. Da viele der funktionalen
Prüfungen,
die für
OBD-II-Diagnostik verwendet werden, eine Anzeige, dass angetrieben wird,
erfordern um zu laufen, ist die richtige Antriebsanzeige entscheidend,
besonders dann, wenn der Bundesprüfungsverfahrenszyklus für OBDII-Entsprechung
läuft,
welcher dazu neigt, bei ziemlich niedrigen Drehmomentniveaus abzulaufen.
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Die
US-Patentschrift Nr. 5,557,519 beschreibt eine Vorrichtung zum Bestimmen
des Laufwiderstands eines Fahrzeugs, wobei dies Drehmomentsbestimmungsmittel,
um ein Abgabedrehmoment des Motors zu bestimmen, und Korrekturmittel zum
Korrigieren des Motordrehmoments, basierend auf der Motortemperatur
umfasst. Beschleunigungsberechnungsmittel berechnen die Beschleunigung des
Fahrzeugs und ein Laufwiderstandsberechnungsmittel berechnet den
Laufwiderstand auf der Grundlage des korrigierten Motordrehmoments,
der Fahrzeugbeschleunigung und des Gesamtgewichts des Fahrzeugs.
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EP-A-0
939 212 offenbart die Merkmale des Oberbegriffs des Anspruches 1
und beschreibt ein Verfahren zur Korrektur eines mathematisch bestimmten
Drehmoments in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs. Das Verfahren
umfasst das Aufstellen eines Satzes an Fahrzeugbetriebsparametern,
bei dem ein tatsächliches
Drehmoment, das an einer Motorkurbelwelle angelegt ist, gleich null
ist, das Erfassen des Auftretens jener Parameter und das mathematische
Bestimmen des Drehmoments, das mit dem Erfassen des Auftretens jener
Parameter einhergeht. Das Verfahren bestimmt dann den Unterschied
zwischen dem mathematisch bestimmten Drehmoment und dem tatsächlichen
Nulldrehmoment, welches mit den Fahrzeugbetriebsparametern einhergeht,
und verwendet den Unterschied als einen Regelfaktor, um weitere
mathematische Berechnungen des Drehmoments zu korrigieren.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird nun ein Verfahren zum Bestimmen der Antriebsdrehmomentsgröße in einem
Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs bereit gestellt, welches einen
Motor und ein automatisches Getriebe aufweist, welches seinerseits
einen Drehmomentswandler aufweist, der eine Überbrückungskupplung zum mechanischen
Verbinden und Trennen des Flügelrads
und der Turbine des Drehmomentwandlers umfasst, wobei das Flügelrad mit
dem Motor verbunden ist und die Turbine mit einer Getriebeantriebswelle
verbunden ist, umfassend die Schritte: Aufzeichnen von Daten, die
den Perioden entsprechen, wenn die Drehmomentwandlerkupplung ausgerückt ist;
Aufzeichnen von Daten, die den Perioden entsprechen, wenn das Drehzahlverhältnis über den
Drehmomentwandler hinweg im Wesentlichen eins ist; Aufzeichnen von
Daten, die den Perioden entsprechen, wenn die Rate der Fahrzeugverzögerung geringer
ist als eine vorbestimmte Verzögerungsrate;
Bestimmen der Größe des Drehmoments,
das durch den Motor erzeugt wird; und Aufzeichnen nachfolgender
Motordrehmomentsgrößen; gekennzeichnet
durch: Nichtbeachten der aufgezeichneten Motordrehmomentsgrößen, wenn
eine der aufgezeichneten Drehmomentsgrößen größer ist als eine vorbestimmte
Größe aus den
aufgezeichneten Drehmomentsgrößen; Einstellen
der Größe des Abgabeleistungsdrehmoments
gleich der maximalen gespeicherten Drehmomentsgröße, wenn alle aufgezeichneten
Drehmomentsgrößen innerhalb
eines vorbestimmten Bereichs an Drehmomentgrößen sind; Hinzufügen der
entsprechenden Größe des Motordrehmoments,
die zum Zeitpunkt Hilfsausrüstung antreibt,
zur maximalen aufgezeichneten Größe des Motordrehmoments;
und Einsetzen der Summe der Drehmomentsgrößen als die Abgabeleistungsdrehmomentsgröße.
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1 ist
ein schematisches Blockdiagramm eines Mikroprozessors in einem Steuersystem
für ein automatisches
Getriebe, welches eine Mehrzahl von Getriebestufen und einen hydrokinetischen
Drehmomentwandler umfasst, welcher eine Wandlerüberbrückungskupplung aufweist.
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2 ist
ein Logikflussdiagramm, welches das anpassungsfähige Abgabeleistungsverfahren auf
Drehmomentsbasis gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt.
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Mit
Bezugnahme auf 1 und 3 werden
Luft und Treibstoff durch einen inneren Verbrennungsmotor 10 angesaugt,
welcher eine Welle treibt, die den Motorabtrieb mit dem Antrieb
des Getriebes 11 verbindet. Diese Welle rotiert mit der
Motordrehzahl und trägt
die Größe des Drehmoments,
welches vom Motor erzeugt wird, minus dem Drehmoment, welches Fahrzeughilfsaggregate
wie einen Klimaanlagenverdichter oder eine Servolenkungspumpe, elektrische
Stromerzeugungslasten usw. antreibt. Sowohl der Motor 10 wie
auch das Getriebe 11 sind an ein elektronisches Motorsteuerungsmodul 12 angeschlossen,
welches einen Mikroprozessor 50, eine Eingabeaufbereitungsschaltung 56 und
einen elektronischen Speicher 62 umfasst, welcher verschiedene
Steueralgorithmen zum Verarbeiten von Zündzeitpunkteingaben, Abgasrückführungsrateneingaben, Prozent
Methanol in der Treibstoff-Eingabe, Luft/Treibstoff-Verhältniseingabe;
Motordrehzahleingabe (RPM), Motorluftladungseingabe, Motorkühlwassertemperatur,
Zylinderzündungsanzeigeneingabe,
Motorbetriebsstunden, Servolenkungsdruck, Zeitgebereingabe, Klimaanlagenspeisedruck
oder Luftveränderungstemperatureingabe
und eine Flagge beinhaltet, welche anzeigt ob der Klimaanlagenverdichter
ein- oder ausgeschaltet
ist. Diese Motorbetriebsparameter und andere solche Parameter werden
in der US-Patentschrift Nr. 5,241,855 beschrieben, welche im Eigentum
des Zessionars der vorliegenden Erfindung steht. Ein Verfahren zum
Bestimmen des Motordrehmoments wird in der US-Patentschrift Nr.
5,241,855 beschrieben.
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Der
Mikroprozessor 50, gezeigt in 3, ist ein
integrierter Prozessor, welcher mit Signalen, welche die Motordrosselklappenposition,
die Motordrehzahl, die Motorkühlflüssigkeitstemperatur,
die Drehmomentwandlerdrehzahl, die Fahrzeuggeschwindigkeit, einen
ausgewählten
Bereich einer Gangauswahlvorrichtung, den Drosselklappenventildruck,
den Zustand des ausgewählten
Getriebebetriebsmodus 52, den Zustand eines Bremsenschalters 54 anzeigen,
und mit Signalen versorgt wird, welche den Zustand anderer Betriebsparameter
wiedergeben. Die Information, die durch diese Eingabesignale getragen
wird, wird durch die Eingabeaufbereitungsschaltung 56 aufbereitet
und auf dem Datenbus 58 an eine zentrale Verarbeitungseinheit 60 übertragen,
welche Zugriff auf den elektronischen Speicher 62 besitzt. Der
elektronische Speicher umfasst Steuerübertragungsalgorithmen zum
Steuern der Gangwechselabfolge, der elektronischen Drucksteuerung
EPC und für
das Einrücken
und Ausrücken
der Wandlerüberbrückungskupplung 82.
Die Verarbeitungseinheit ruft Informationen und Steueralgorithmen
vom elektronischen Speicher 62 ab, führt Algorithmen aus und erzeugt
Ausgabesignale, welche über
den Datenbus 64 zu den Ausgabetreiberschaltungen 66 befördert werden,
welche elektronische Signale aus den Signalen erzeugen, die durch
den Mikroprozessor erzeugt werden. Die Ausgabesignale treiben elektrische,
Solenoid betätigte
Ventile 70, 72, 74, 76, 78 an, die
in einem Hydraulikventilkörper 68 angeordnet sind,
der ausgelegt ist, um auf die Ausgabesignale zu reagieren.
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Die
Ergebnisse der logischen und arithmetischen Computeroperationen,
die durch den Prozessor ausgeführt
werden, werden im RAM gespeichert, welches in Übereinstimmung mit der Logik
der Steueralgorithmen adressiert, gelöscht, überschrieben oder verändert wird.
Bestimmte Werte werden in einem Haltespeicher KAM gespeichert, dessen
Inhalte trotz des Öffnens
des Motorzündungsschalters
erhalten werden, vorausgesetzt die Batterie bleibt mit der Stromversorgung
verbunden.
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Die
Algorithmen, welche den Vorgang der Übertragung steuern, sind in
mehrere Steuermodule unterteilt, die auf einander folgend in einer
bekannten Art während
eines Durchgangs im Hintergrund ausgeführt werden. Die Algorithmen
jedes Moduls werden aufeinander folgend abgearbeitet, genauso wie die
Module aufeinander folgend abgearbeitet werden. Information, welche
sich aus den Sensoreingabedaten ergibt, und Information, welche
im Speicher gespeichert wird und sich aus früheren Ausführungen der Algorithmen ergeben
hat, werden während der
Ausführung
der Steueralgorithmen verwendet, um elektronische Signale zu erzeugen,
die an den Ausgabeausgängen
des Mikroprozessors vorliegen.
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Nun
mit Bezugnahme auf 2 ist die Sperrkupplung 82 eines
Drehmomentwandlers 84 alternierend entweder starr verriegelt
oder weich verriegelt (moduliert) durch Durchleiten von Hydraulikflüssigkeit
durch das Wandlerüberbrückungskupplungsregelventil 86,
welches mit geregeltem Leitungsdruck in Leitung 88 versorgt
wird. Ein veränderliches
Druckventil 92 wird mit konstantem Druck durch Leitung 94 von
einem Solenoid-Druckreglerventil versorgt und ist durch ein Impulsweite
moduliertes (PWM) Signal gesteuert, welches an den Solenoid 78 von
der Mikroprozessorausgabe angelegt wird. Das Ventil 86 erzeugt
einen Druckunterschied über
die Überbrückungskupplung 82.
Wenn die Kupplung 82 starr verriegelt ist, wird eine direkte
mechanische Verbindung zwischen Laufrad 96 und Turbine 98 hergestellt.
Das Laufrad des Drehmomentwandlers 84 wird von der Kurbelwelle 100 eines
Motors angetrieben und die Turbine 98 treibt eine Getriebeantriebswelle 102. Wenn
die Kupplung 82 ausgerückt
ist, wird die Turbine durch das Laufrad hydrodynamisch angetrieben.
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Das
Verfahren der vorliegenden Erfindung zum Bestimmen des Motordrehmoments
entsprechend dem Einsatz des positiven Drehmoments am Getriebeeingang,
d.h. dem Schwellenwert des Antriebszustands wird als Nächstes mit
Bezugnahme auf 4 beschrieben. Bei 104 wird
die Getriebeöltemperatur
mit einer vorbestimmten Bezugstemperatur verglichen, um zu bestimmen,
ob das Getriebe sich auf einer ausreichend hohen Temperatur befindet.
Alternativ kann die verstrichene Betriebszeit mit der Länge einer
vorbestimmten Bezugszeitspanne für
den gleichen Zweck verglichen werden. Wenn die Getriebetemperatur
unter ungefähr –7 °C (20 °F) liegt,
springt die Steuerung auf 106, wo ein kalibrierter, skalarer
Drehmomentswert, ungefähr
9,6 m-kg (70 ft-lb.), als der Antriebswert verwendet wird und die
anpassungsfähige
Drehmomentsgrundroutine bei 108 aufgerufen wird.
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Wenn
die Getriebetemperatur ausreichend hoch ist, werden die oberen und
unteren Grenzen für das
Motordrehmoment, welche dem Antriebsleistungsschwellenwert entsprechen,
bei 110 eingestellt, wobei der Bereich ungefähr zwischen
1,4–9,3
m-kg (10–60
ft-lb.) liegt.
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Der
gepufferte Haltespeicher KAM wird eingesetzt, um passende Werte
zu speichern, die durch den Steueralgorithmus bestimmt wurden, so
dass die Werte beziehbar und nicht verloren sind, wenn der Zündungsschalter
in die AUS-Position gedreht wird. Eine Anfrage wird bei 112 gemacht,
um zu bestimmen, ob der KAM eine Antriebsdrehmomentsgröße von einer
früheren
Ausführung
des Steueralgorithmus enthält.
Wenn dies so ist, wird der Wert bei 114 aus dem KAM abgerufen
und für
die Antriebsleistungsbestimmung eingesetzt. Wenn jedoch die Antriebsdrehmomentsgröße fehlt,
entweder da die Batterie von der elektrischen Stromversorgung seit
der letzten Ausführung
des Algorithmus abgeklemmt war oder da keine frühere Ausführung des Steueralgorithmus
stattgefunden hat, wird bei 116 eine kalibrierte Grunddrehmomentsgröße für den Antriebsabgabeleistungszustand
bestimmt und während
der laufenden Ausführung
des Steueralgorithmus verwendet.
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Um
die mögliche
Ungenauigkeit in der Antriebsdrehmomentgröße, welche durch diesen Algorithmus
bestimmt wird, zu verhindern, wird bei 118 die Verzögerungsrate
des Fahrzeugs mit einer kalibrierten oder vorbestimmten Bezugsverzögerung verglichen.
Wenn das Fahrzeug mit einer Rate verzögert, die den kalibrierten
Wert übersteigt,
schreitet die Steuerung zu 120 weiter, wo der Steuerungsalgorithmus
ausgelöst
wird. Wenn die Prüfung
bei Anweisung 118 positiv ist, schreitet die Steuerung
zu 122 weiter. Kalibrierbare Grenzen für die Rate der Verzögerung und
die Drehzahlverhältnisse
werden eingesetzt, um die Fahrzeugzustände zu begrenzen, so dass die
Prüfungen
wiederholt laufen können.
Eine minimale Drosselklappenpositionseingabe ist mitumfasst, um
bei 122 eine Antriebsabgabeleistungsanzeige zu verhindern,
wenn das Fahrzeug im Gang angehalten wird und sich im Leerlauf befindet.
Es muss der Zustand der Drehmomentwandlerüberbrückungskupplung offen oder nicht
verriegelt sein und das Drehzahlverhältnis über den Drehmomentwandler muss
zwischen vorbestimmter Grenzen, vorzugsweise zwischen 0,97 und 1,02,
liegen. Es wurde festgestellt, dass das Antriebsstrangdrehmoment
sich nicht schnell ändert,
wenn dieses Drehzahlverhältnis innerhalb
der gegebenen Grenzen liegt. Wenn jedoch das Drehzahlverhältnis unter
0,97 liegt, belastet das Getriebe den Motor, und das Drehmoment,
das durch die Motorabtriebswelle 13 getragen wird, kann sich
schnell ändern.
Wenn daher die Prüfungen
bei Anweisung 122 geschafft sind, besteht ein hohes Maß an Vertrauen,
dass das Drehmoment, welches durch den Motor erzeugt wird, sich
nicht schnell ändert
und dass der Antriebsleistungszustand mit einem hohen Maß an Genauigkeit
erfühlt
werden kann. Wenn die Prüfung
bei Anweisung 122 negativ ausfällt, geht die Steuerung wieder
zu 120 zurück,
wo die Ausführung
dieses Algorithmus beendet wird.
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Wenn
die Prüfungen
der Anweisung 122 geschafft sind, wird die vorliegende
Motordrehmomentsgröße, wie
durch Abbilden ihres Werts in Bezug auf Motor und Fahrzeugparameter
oder durch Verwenden eines Drehmomentsfühlers auf der Motorwelle bestimmt,
im KAM gespeichert und ein Probenzähler wird in 124 um
eins weitergesetzt.
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Wenn
die Anzahl der gespeicherten Drehmomentsgrößen, deren Anzahl in einem
Probenzähler gespeichert
ist, eine vorbestimmte Bezugszahl erreicht oder übersteigt, verweist die Anweisung 126 die
Steuerung auf Anweisung 128, wo bestimmt wird, ob alle
der gespeicherten Drehmomentsgrößen innerhalb
eines vorbestimmten Bereichs zueinander liegen, vorzugsweise ungefähr 0,7 m-kg
(5,0 ft-lb.). Wenn die gespeicherten Werte nicht innerhalb des Toleranzbereichs
liegen, werden der Probenzähler und
die gespeicherten Werte aus dem Speicher bei 130 gelöscht und
die Steuerung steigt aus dem Algorithmus bei 132 aus. Wenn
das Prüfungsergebnis
bei 128 negativ ist, wird der Zähler bei 130 auf null
gesetzt und die gespeicherten Drehmomentswerte werden aus dem Speicher
gelöscht.
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Wenn
die gespeicherten Drehmomentswerte innerhalb des Toleranzbereichs
liegen, werden bei 134 die gespeicherten Drehmomentsgrößen mit
einem angenommenen Bereich von Drehmomentsgrößen verglichen, vorzugsweise
1,4–6,9
m-kg (10–50 ft-lb.).
Wenn eine gespeicherte Drehmomentsgröße außerhalb dieser Grenzen liegt,
geht die Steuerung zu Anweisung 136 weiter, wo bestimmt
wird, ob eine gespeicherte Drehmomentsgröße über der oberen Grenze liegt.
Wenn dies so ist, wird die Antriebsdrehmomentsgröße bei 138 gleich
der oberen Grenze gesetzt und die Steuerung geht zu Anweisung 140 weiter.
Wenn keine der gespeicherten Drehmomentsgrößen an der Prüfung der
oberen Grenze bei 136 scheitert, wird bei 142 die
Antriebsdrehmomentgröße gleich
der unteren, anpassbaren Grenze plus Addier-Drehmoment, das für Hilfsantrieb
und elektrische Stromlasten steht, die zu dem Zeitpunkt am Motor
hängen,
gesetzt. Dann geht die Steuerung zu Anweisung 140 weiter.
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Die
Addier-Drehmomentswerte sind kalibrierte Drehmomentsgrößen, die
verwendet werden, um eine Sicherheitsspanne bereit zu stellen und
um Lasten zu kompensieren, die mit ihrem Aufbereitungsverdichter
und anderen Hilfsleistungserfordernissen in Verbindung stehen. Die
Größe dieser
Addier-Drehmomentslasten wird durch Aufeinander-Abbilden der Betriebsparameter
der Hilfsaggregate und der Fahrzeugbetriebszu stände bestimmt.
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Wenn
die Abfrage bei Anweisung 134 positiv ist, wird die Antriebsleistungsdrehmomentsgröße bei Anweisung 144 gleich
dem Maximum der gespeicherten Drehmomentsgrößen, erhöht um die Addier-Drehmomentswerte,
eingestellt.
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Anweisung 140 löscht den
Probenzähler
und die gespeicherten Drehmomentsgrößen. Die Ausführung des
Steuerungsalgorithmus endet bei Anweisung 146.
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Auf
diesem Weg ignoriert der Einsatz des Antriebsabgabeleistungszustands
die Drehmomentswerte, die vorhanden sind, wenn die Getriebebetriebstemperatur
zu niedrig ist, wenn das Fahrzeug zu schnell abgebremst wird, der
Drehmomentwandler verriegelt oder teilweise verriegelt ist und das Drehzahlverhältnis außerhalb
eines Toleranzbereichs nahe eins ist.
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Das
Verfahren dieser Erfindung stützt
sich auf das Drehzahlverhältnis über einen
offenen Drehmomentwandler ab, der bei 1,0 oder sehr nahe daran liegt.
Daher ist der Leistungsfluss durch den Antriebsstrang bei null oder
nahe bei null. Die optimale Zeit, damit jene Probennahmezustände im Fahrzeug
auftreten, findet sich bei sehr geringen Verzögerungen, die vom Fahrer angefordert
werden, wobei der Drehmomentwandler entriegelt ist, insbesondere
in den oberen Gangstufen. Solange das Drehzahlverhältnis ungefähr 1,0 ist,
kann eine verlässliche
Antriebsleistungsgröße erzielt
werden.