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Diese Erfindung betrifft eine
Fahrzeug-Zugkraftsteuervorrichtung und ein zugehöriges Verfahren und insbesondere eine
solche Vorrichtung und ein solches Verfahren, die derartige
Steuerungen durch Steuern sowohl der Bremsen der
angetriebenen Räder als auch der Maschinen-Drehmomentabgabe bewirken.
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Es ist eine allgemeine Erfahrung bei Kraftfahrzeugen, daß
übermäßiges Raddurchdrehen während der
Fahrzeug-Beschleunigung auftritt, wenn das durch die Bedienungsperson
eingeleitete den angetriebenen Rädern des Fahrzeugs zugelieferte
Drehmoment so ist, daß die Reibkräfte zwischen dem Reifen
und der Straßenoberfläche überwunden werden. Während ein
geringes Ausmaß von Durchdrehen zwischen dem Reifen und der
Straßenoberfläche notwendig ist, um eine Antriebskraft zu
erzielen, führt übermäßiges Durchdrehen zur Herabsetzung der
wirksamen Antriebskraft und zur Verschlechterung der
Seitenstabilität des Fahrzeugs.
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Es wurden verschiedene Verfahren vorgeschlagen, um einen
übermäßigen Durchdrehvorgang der angetriebenen Räder des
Fahrzeuges zu verhindern durch Begrenzen des Schlupfs
zwischen dem Rad und der Straßenoberfläche auf einen Wert, der
eine maximale Übertragung der Antriebskraft von den
angetriebenen Rädern zu der Straßenfläche ergiebt. Beispielsweise
ist es bekannt, daß übermäßiges Beschleunigungs-Durchdrehen
durch Anlegen der Bremsen des durchdrehenden Rades rasch
unter Kontrolle gebracht werden kann. Jedoch muß bei manchen
Anwendungen eine große Energiemenge durch die Bremsen
aufgenommen werden, um die übermäßige Drehmomentabgabe des Motors
zu überwinden, damit übermäßiges Raddurchdrehen verhindert
wird. Dieser Zustand kann während beträchtlicher
Zeitabschnitte erforderlich sein. Ein Beispiel des Standes der
Technik kann in US-PS 4 765 430 gefunden werden.
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Um die Bremsen von diesem Hochbelastungs-Zustand zu
entlasten, wurde vorgeschlagen, auch die Motor-Drehmomentabgabe
des Antriebsmotors zu reduzieren, wenn ein übermäßiger
Durchdrehzustand erfaßt wird. Diese Steuerung wirkt allgemein
langsamer bei der Kontrolle des Durchdrehens, ist jedoch
wirksam, um das Ausmaß und die Dauer des Motor-Drehmoments
zu minimalisieren, das durch die Radbremsen aufgenommen
werden muß, um das Raddurchdrehen zu begrenzen.
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Auf eine solche Vorrichtung, die sowohl eine Kontrolle der
Radbremsen wie auch eine Kontrolle der
Motor-Drehmomentabgabe zur Begrenzung des Beschleunigungs-Raddurchdrehens
umfaßt, ist die Erfindung gerichtet.
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Der Stand der Technik gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1
ist in EP-A-0 265 969 beschrieben, wobei das Ausmaß der
Herabsetzung des Motordrehmoments auf dem Wert des geringeren
von zwei Bremsdruckwerten basiert. Die vorliegende Erfindung
sorgt für ein verbessertes Verfahren zum Übertragen der
Kontrolle des Beschleunigungs-Durchdrehens von den Breinsen des
angetriebenen Rades auf die Maschine, um so die Energie
möglichst gering zu halten, die durch die Bremsen bei der
Kontrolle des Beschleunigungs-Raddurchdrehens aufgenommen
werden muß.
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Eine Zugkraft-Steuervorrichtung für ein Fahrzeug nach der
vorliegenden Erfindung wird gegenüber EP-A-0 265 969
gekennzeichnet durch die im kennzeichnenden Abschnitt des
Anspruchs 1 angegebenen Merkmale. Zu der vorliegenden
Erfindung gehört auch ein Betätigungsverfahren, wie es in
Anspruch 5 angegeben ist.
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Gemäß dieser Erfindung wird, wenn ein übermäßiger
Beschleunigungs-Durchdrehzustand bei einem angetriebenen Rad oder
beiden angetriebenen Rädern erfaßt wird, Bremsdruck an eine
bzw. beide Bremsen angelegt, um rasch den jeweiligen
übermäßigen Durchdrehzustand unter Kontrolle zu bringen. Ein Wert
das gesamte durch die beiden Bremsen der angetriebenen Räder
aufgenommene Motordrehmoment über einem vorbestimmten
niedrigen Wert repräsentierender Wert wird bestimmt, aus welchem
ein gewünschtes Ausmaß der Motordrehmoment-Reduktion
festgelegt wird. Der aktuelle Wert der Motordrehmoment-Abgabe wird
bestimmt und um die erwünschte
Motordrehmoment-Reduktionsgröße reduziert, so daß sich ein erwünschter Wert der
Motordrehmoment-Abgabe ergibt. Die Motordrehmoment-Abgabe verringert
sich dann auf die erwünschte Motordrehmoment-Abgabe.
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Die vorstehenden Schritte werden wiederholt, um
fortschreitend die Motordrehmoment-Abgabe herabzusetzen, basierend auf
dem gesamten Motordrehmoment, das durch die beiden Bremsen
aufgenommen wird, bis der übermäßige Durchdrehzustand der
angetriebenen Räder im wesentlichen durch die Motordrehmoment-
Steuerung gesteuert wird. Wenn der Durchdrehzustand über die
Motordrehmoment-Steuerung unter Kontrolle kommt, wird der an
die Räder angelegte Bremsdruck vermindert. Wenn das gesamte
durch die Bremsen der beiden angetriebenen Räder
aufgenommene Motordrehmoment unter den vorbestimmten niedrigen Wert
abfällt, wird durch Öffnen der Hilfsdrosselklappe die
Drehmomentabgabe des Motors erhöht.
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Die vorliegende Erfindung wird nun beispielsweise mit Bezug
auf die nachfolgende Beschreibung einer bevorzugten
Ausführung und die beigefügte Zeichnung beschrieben, in welcher:
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Fig. 1 ein schematisches Blockschaltschaubild einer
Fahrzeug-Zugkraftsteuervorrichtung ist;
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Fig. 2 eine Ansicht des Bremsdruck-Modulators zum
Steuern des Radbremsdrucks zum Begrenzen des
Rad-Durchdrehens ist;
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Fig. 3 ein Schaubild der Zugkraft-Steuerung nach
Fig. 1 zum Beeinflussen des Bremsdrucks des
durchdrehendes Rades und der Luftströmung in
den Lufteinlaß des Fahrzeugmotors zum
Steuern des Raddurchdrehens ist; und
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Fig. 4-7 Flußdiagramme sind, welche den Betrieb der
Zugkraft-Steuerung nach Fig. 1 illustrieren.
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Eine Fahrzeug-Zugkraftsteuervorrichtung für ein
vorderrad-angetriebenes Fahrzeug ist in Fig. 1 dargestellt. Das Fahrzeug
besitzt zwei (angetriebene) Vorderräder 10 und 12 und zwei
(nichtangetriebene) Hinterräder 14 und 16. Die Vorderräder
10 und 12 haben jeweilige (hydraulisch betätigte) Bremsen 18
und 20, die durch Hand- (bzw. Fuß-)Betätigung eines üblichen
Hauptzylinders 22 über zwei
(Zugkraft-Steuerdruck-)Stellglieder 24 und 26 betätigt werden. Wie beschrieben wird, tritt,
wenn die Stellglieder 24 und 26 inaktiv sind, Hydraulikfluid
vom Hauptzylinder 22 durch die Stellglieder 24 und 26 zu den
Bremsen 18 bzw. 20 der Vorderräder 10 und 12 durch. Damit
sind die Stellglieder 24 und 26 während der normalen
Abbremsung der Vorderräder 10 und 12 für die Bremsvorrichtung
transparent. In gleicher Weise enthalten die Hinterräder 14
und 16 ein Paar (hydraulisch betätigte) Bremsen 28 bzw. 30,
die durch Druck-Hydraulikfluid vom Hauptzylinder in Reaktion
auf Hand- (Fuß-)Betätigung der Bremsen betrieben werden.
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Das Fahrzeug enthält einen nicht dargestellten
Brennkraftmotor mit einem Lufteinlaß 32, der ein (manuell betätigbares)
Primärdrosselventil 34 enthält zur Regelung des
Motor-Lufteinlasses und damit des Motorbetriebs in der üblichen Weise.
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Falls der Motor so betrieben wird, daß er übermäßig
Drehmoment an die angetriebenen Vorderräder 10 bzw. 12 abgibt,
werden diese übermäßiges Durchdrehen relativ zur
Straßenfläche erfahren und dadurch die Zugkraft und die
Seitenstabilität des Fahrzeugs herabsetzen. Um das
Beschleunigungs-Durchdrehen der angetriebenen Vorderräder 10 und 12 infolge
außerordentlicher Motordrehmoment-Abgabe zu begrenzen, ist eine
Zugkraft-Steuerung 36 vorgesehen, die das Durchdrehen durch
Betätigen der Bremsen der angetriebenen Räder 10 und 12 und
durch Begrenzen des Lufteinlasses durch den Lufteinlaß 32
über ein (elektromotorgetriebenes) Hilfsdrosselventil 38
begrenzt.
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Mit Bezug auf die Betätigung der Bremsen der Vorderräder 10
und 12 zum Begrenzen des Durchdrehens überwacht die
Zugkraft-Steuerung 36 die Raddrehzahlen des linken und des
rechten angetriebenen Vorderrades 10 bzw. 12 über Drehzahlfühler
39 und 40, und die Raddrehzahl des linken und rechten
nichtangetriebenen Hinterrades 14 bzw. 16 über Drehzahlfühler 41
bzw. 42, um zu bestimmen, ob ein Zustand übermäßigen Rad-
Durchdrehens existiert oder nicht. Falls ein solcher Zustand
erfaßt wird, werden die Stellglieder 24 und 28 über
Stellglied-Steuerungen 43 betrieben zum Abbremsen des linken oder
des rechten Vorderrades oder beider angetriebener
Vorderräder 10 und 12, die einen übermäßigen Durchdrehzustand
erfahren, um den Durchdrehzustand zu begrenzen.
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Um die Größe und die Dauer der durch die Bremsen 18 und 20
beim Steuern des Raddurchdrehens absorbierten Energie zu
begrenzen, sorgt die Zugkraft-Steuerung 36 für Beeinflussung
des Motor-Drehmoments durch Positionieren des
Hilfsdrosselventils 38. Das wird über eine Drosselsteuerung 44
vollbracht, die eine Regelung des Hilfsdrosselventils 38 über
einen Motor 45 ergibt und über einen Drosselpositions-Fühler
46, der die aktuelle Position des Hilfsdrosselventils 38
überwacht mit Bezug auf eine durch die Zugkraft-Steuerung 36
vorgegebene Position.
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Zusätzliche Eingangssignale, die zum Steuern des
Beschleunigungs-Durchdrehens benutzt werden, enthalten ein
Drosselstellungs-Signal, das durch einen Stellungsfühler 48 geschaffen
wird, der die Stellung des Drosselventils 34 überwacht, ein
Drehzahlsignal RPM, das die Drehzahl des Motors darstellt
und durch eine Zündsteuerschaltung des Motors geschaffen
wird, ein Bremszustands-Signal, das durch einen bei
Betätigung der Bremsen des Fahrzeugs durch ein übliches Bremspedal
52 geschlossenen Bremsschalter 50 geschaffen wird, und ein
Signal, das durch einen (manuell betätigbaren) Sperrschalter
54 geschaffen wird, der zum Sperren der Zugkraft-Steuerung
auf Wunsch des Fahrers geschlossen wird.
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In Fig. 2 wird eine Bremsvorrichtung für eines der
angetriebenen Vorderräder 10 oder 12 gezeigt, die das Stellglied 24,
26 enthält, das durch die Zugkraft-Steuerung 36 zur
Begrenzung des Durchdrehens des angetriebenen Rades gesteuert
wird. Im allgemeinen ist die Bremsvorrichtung
zusammengesetzt aus einer hydraulischen Verstärkereinheit 56 und
Bremsleitungen 58, die eine Fluidverbindung mit der Bremse 18, 20
schaffen. Die Bremse 18, 20 ist als ein Scheibenbremssystem
dargestellt, das eine an einem Rotor 62 des Fahrzeugrades
angebrachte Bremszange enthält.
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Eine Raddrehzahl-Fühleranordnung an jedem Rad besteht
allgemein aus einem Erreger-Ring 64, der mit dem Rad gedreht
wird, und einem Elektromagnetfühler 66, der die Drheung des
Erreger-Rings überwacht, um ein Signal mit einer zur
Raddrehzahl proportionalen Frequenz zu schaffen. Die
Raddrehzahl-Signale werden an die Zugkraft-Steuerung 36 abgegeben,
um zur Bestimmung der Raddrehzahl verwendet zu werden.
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Das Stellglied 24, 26 ist in der nichtaktiven Position
dargestellt, in der er für die Bremsvorrichtung transparent ist.
Das ist der Zustand des Stellglieds 24, 26 während der
normalen Fahrzeug-Abbremsung. Jedes Stellglied 24, 26 enthält in
der bevorzugten Ausführung einen Gleichstrom-Drehmomentmotor
68, dessen Ausgangswelle ein Getriebe 70 antreibt, dessen
Ausgang ein Kugelumlaufspindel-Stellglied 72 dreht, der aus
einer Kugelumlaufspindel 74 und einer Mutter 76 besteht.
Wenn sich die lineare Kugelumlaufspindel 74 dreht, wird die
Mutter 76 entweder ausgefahren oder zurückgezogen und
positioniert dadurch einen Kolben 78, der einen Teil der Mutter
76 bildet.
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Jedes Stellglied 24, 26 enthält eine Gehäuse 80, in welchem
ein Zylinder 82 ausgebildet ist. Der Kolben 78 ist hin- und
herbewegbar im Zylinder 82 aufgenommen und bestimmt mit ihm
eine Kammer 84. Der Zylinder 82 besitzt einen Einlaß, der
mit dem Hauptzylinder 22 verbunden ist, und einen Auslaß,
der mit der Bremszange 60 der Radbremse gekoppelt ist.
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Ein Ventilglied 86 wird durch das Ende des Kolbens 78
gehalten und steht von ihm ab. Dieses Ventilglied 86 ist
innerhalb des Kolbens 78 zu einer ausgefahrenen Stellung, wie
durch eine Feder 88 gezeigt, federvorgespannt. Wenn der
Kolben 78 sich in der dargestellten zurückgezogenen position
befindet, ist der Fluidweg zwischen dem Hauptzylinder 22 und
der Bremse 18 geöffnet. Wenn jedoch die Kugelumlaufspindel
74 durch den Gleichstromrn-Drehmomentmotor 78 zum Ausfahren
der Mutter 76 und damit des Kolbens 78 gedreht wird, setzt
sich das Ventilglied 86 gegen die Öffnung am Einlaß zur
Kammer 84 vom Hauptzylinder 22, um die Kammer 84 und die
Bremse 18 vom Hauptzylinder 22 abzutrennen. Sobald das
Ventilglied 86 aufgesetzt hat, führt ein weiteres Ausfahren des
Zylinders 78 durch Drehen des Gleichstrom-Drehmomentmotors
68 dazu, daß das Fluid in der Bremse 18 unter Druck gesetzt
wird, um Bremskraft an das Rad anzulegen.
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Die durch den Gleichstrom-Drehmomentmotor 68 beim Steuern
des Drucks verbrauchte Leistung ist direkt proportional zu
dem durch den Gleichstrorn-Drehmomentmotor 68 auf das
Getriebe 70 ausgeübten Drehmoment. Das Drehmoment wird durch die
Linear-Kugelumlaufspindel und die Mutter 74 und 76 auf den
Kolben 78 übertragen. Der am Kolbenkopf vorhandene Druck ist
proportional zu dem Radbremsdruck. Deshalb ist der Wert des
Stroms durch den Gleichstrom-Drehmomentmotor 68 proportional
zum Radbremsdruck und kann als ein Maß desselben angesehen
werden.
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Das Kugelumlaufspindel-Stellglied 72 ist ein hochwirksames
Stellglied, so daß die lineare Kugelumlaufspindel 74, das
Getriebe 70 und die Motorabgabewelle durch den auf den Kolben
78 einwirkenden Hydraulikdruck in Gegenrichtung angetrieben
werden, wenn dieser Druck größer als die Drehmomentabgabe
des Gleichstrom-Drehmomentmotors 68 ist, bis der
Hydraulikdruck auf ein Niveau abgesenkt wurde, an dem er durch das
vom Gleichstrom-Drehmomentmotor 68 abgegebene Drehmoment
überwunden oder abgesetzt wird.
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Die Zugkraft-Steuerung 36 nach Fig. 1 nimmt die Form eines
üblichen Allzweck-Digitalcomputers an, der zum Steuern des
Schlupfes oder Durchdrehens der angetriebenen Vorderräder 10
und 12 entsprechend den Prinzipien dieser Erfindung
programmiert ist. Wie in Fig. 3 dargestellt, besteht die Zugkraft-
Steuerung 36 aus einem Allzweck-Digitalcomputer,
zusammengesetzt aus einem Festwertspeicher (ROM), einem Speicher mit
wahlfreiem Zugriff (RAM), einem Analog/Digital-Wandler
(A/D), einem Stromversorgungs-Gerät (PSD), einer zentralen
Bearbeitungseinheit (CPU) und einem Eingabe/Ausgabe-
Abschnitt (I/O), der eine Schnittstelle zu einer
Raddrehzahl-Pufferschaltung 90 bildet, die dazu dient, die
Drehzahl-Ausgangssignale der Raddrehzahl-Fühler 39-42
aufzubereiten, die Stellglied-Steuerungen 43, die Drosselsteuerung 44,
den Bremsschalter 50 und den Sperrschalter 54 und das
Drehzahlsignal RPM.
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Die Stellglied-Steuerungen 43 nehemen die Form zweier
üblicher unabhängiger Motorstrom-Regelungen an, von denen jede
den Strom durch den Gleichstrom-Drehmomentmotor 68 eines
jeweiligen Stellglieds 24 oder 26 einrichtet auf ein Niveau,
das durch die Zugkraft-Steuerung 36 befohlen wird.
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Der ROM des Digitalcomputers nach Fig. 3 enthält die zur
Ausführung des Steueralgorithmus notwendigen Instruktionen, wie
in Fig. 4-7 schematisch dargestellt. Bei der Beschreibung
der Funktionene des im ROM kodierten Algorithmus, wird ein
Bezug auf die Aufgaben, die als Flußdiagramm-Funktionsblöcke
angeführt sind, mit < mm> bezeichnet, wobei mm die Diagramm-
Bezugszahl ist und < > bezeichnet, daß auf das durch den
bestimmten angeführten Flußdiagramm-Funktionsblocktext
beschriebene
Konzept Bezug genommen wird. Der Text im Flußdiagramm-
Funktionsblock beschreibt die allgemeine Aufgabe oder den
Vorgang, die bzw. der durch die Zugkraft-Steuerung 36 an
dieser Stelle ausgeführt wird. Die besondere Programmierung
des ROM zum Ausführen der in den Flußdiagrammen der Fig. 4-7
abgebildeten Funktionen können durch den normalen Fachman
auf diesem Gebiet unter Benutzung von herkömmlichen
Informationsbearbeitungs-Sprachen verwirklicht werden.
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Während der Digitalcomputer nach Fig. 3 irgendeine übliche
Form annehmen kann, kann eine solche Form beispielsweise der
Einzelchip-Motorola-Mikrocomputer MC-68HC11 sein. Alternativ
können Mehrfach-Prozessoren oder andere Schaltungsformen
benutzt werden. Beispielsweise kann ein separater Mikrocomuter
benutzt werden, um die Raddrehzahl zu messen und
verschiedene Radzustands-Variable zu entwickeln.
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In Fig. 4 ist eine Steuerzyklus-Interrupt-Routine zum
Begrenzen des Beschleunigungs-Durchdrehens der angetriebenen
Vorderräder 10 und 12 dargestellt. Diese Routine wird
ausgeführt durch die Zugkraft-Steuerung 36 mit konstanten
Interrupt-Intervallen, die durch eine interne Zeitgeber-Schaltung
errichtet werden. Beispielsweise kann die Interrupt-Routine
nach Fig. 4 mit Abständen von 10 ms ausgeführt werden. Nach
Empfang eines Steuerzyklus-Interrupts liest die Zugkraft-
Steuerung 36 die verschiedenen System-Eingangssignale
einschließlich der Raddrehzahlen Vlf, Vrf, Vlr und Vrr, die
Motordrehzahl, die Positionen des Hilfsdrosselventils 38 und
des Primärdrosselventils 34, welche durch die
Positionsfühler 46 und 48 geschaffen werden, und die diskreten Signal
zustände einschließlich des Offen- oder Schließzustandes des
Bremsschalters 50 und des Sperrschalters 54 < 91> und
bestimmt dann die verschiedenen Radzustands-Variablen < 92> .
Die Radzustands-Variablen enthalten gefilterte Werte der
Radgeschwindigkeit und -Beschleunigung für jedes Fahrzeugrad
10-16. Das Filtern kann vorgesehen werden durch Verwendung
einer Standardnachhang-Gleichung erster Ordnung. Aufgrund
der bestimmten Geschwindigkeits- und Beschleunigungswerte
wird das Durchdreh-Verhältnis des linken angetriebenen
Vorderrades 10 bestimmt durch den Ausdruck (Vlf - Vlr)/Vlf,
wobei Vlf und Vlr die bestimmten Rad-Geschwindigkeiten der
linksseitigen Räder 10 bzw. 14 sind, und das
Durchdreh-Verhältnis des angetriebenen Vorderrades 12 wird bestimmt durch
den Ausdruck (Vrf - Vrr)/Vrf, wobei Vrf und Vrr die
bestimmten Rad-Geschwindigkeiten der rechten Seitenräder 12 bzw. 16
sind. Mit anderen Worten, das festgestellte Durchdrehen ist
begründet durch die angetriebenen und nichtangetriebenen
Räder an der gleichen Seite des Fahrzeugs. Zusätzlich wird
die Differenz der Geschwindigkeit (Δ Geschwindigkeit) der
angetriebenen und nichtangetriebenen Räder an der gleichen
Seite des Fahrzeugs bestimmt durch die Ausdrücke Vlf - Vlr
für die linksseitigen Räder 10 und 14 und Vrf - Vrr der
rechtsseitigen Räder 12 und 16. Die abschließend bestimmten
Radzustands-Variablen sind die Beschleunigungsdifferenz (Δ
Beschleunigung) der angetriebenen und nicht angetriebenen
Räder und 'Energie'-Terme, die auf die Differenz zwischen
den Geschwindigkeitsquadraten der angetriebenen und
nichtangetriebenen Räder an jeder Seite des Fahrzeugs bezogen sind.
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Sobald die Radzustands-Variablen bestimmt worden sind,
bestimmt das Programm die richtige Betriebsart der
Bremsstellglieder < 93> und führt die notwendigen I/O mit den Brems-
< 94> und Drossel- < 95> -Stellgliedern aus, um das
Raddurchdrehen auf angemessene Werte zu steuern.
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An dieser Stelle sollte bemerkt werden, daß, falls nicht
eine Programmfunktion sich besonders auf beide Räder
bezieht, die Steuerzyklus-Interrupt-Routine wahlweise
aufbereitet ist zur Durchführung von Schritten, die mit dem einen
oder dem anderen der linken oder rechten angetriebenen Vor
derräder 10 oder 12 verbunden sind. Dementsprechend werden
einem der angetriebenen Vorderräder verbundene Parameter
ausgewählt, je nachdem, für welches Rad die Routine bereitet
ist. Es wird angenommen, daß die Routine zuerst für das
linke angetriebene Vorderrad 10 aufbereitet ist < 96> .
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Bei der Bremsmodus-Bestimmungsroutine (Fig. 5) bewertet das
Programm den Status des Bremsschalters 50 < 97> und den
Status des manuell betätigten Sperrschalters 54 < 98> . Das
erfaßte Schließen eines dieser beiden Schalter stellt einen
Zustand dar, der keine Beschleunigungs-Durchdrehsteuerung
erfordert und das Programm verläßt die Routine. Wenn jedoch
keiner der beiden Brems- oder Sperr-Schalter 50 bzw. 54
geschlossen ist, geht das Programm zur Bewertung der
Rad-Variablen über, um zu bestimmen, ob eine Bremsbetätigung
erforderlich ist. Der Anfangsschritt in diesem Vorgang ist die
Bestimmung des Bremsmotor-Stromkorrektur-Faktors.
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Während der Anlaufphase des Fahrzeugs, in der die Fahrzeug-
Drehzahlen niedrig sind, ist es erwünscht, rasch auf einen
übermäßigen Beschleunigungs-Durchdrehzustand der Vorderräder
10, 12 zu reagieren, um eine große Rad-Durchdrehabweichung
zu verhindern mit dem sich ergebenden Verlust von Zugkraft
und Seitenstabilität. Das wird erreicht durch Steuern des an
die Bremsen 18, 20 der Vorderräder 10, 12 angelegten
Bremsdrucks in Reaktion auf das Durchdreh-Verhältnis des
Vorderrades (dem Verhältnis der Differenz zwischen den Drehzahlen
des durchdrehenden Vorderrades und eines nicht angetriebenen
Hinterrades zur Drehzahl des durchdrehenden Vorderrades),
das auch groß sein kann, wenn die Geschwindigkeits-Differenz
zwischen dem durchdrehenden Vorderrad und dem nicht
angetriebenen Hinterrad klein ist. Wenn dementsprechend die
Fahrzeug-Geschwindigkeit, (die als die
Durchschnitts-Geschwindigkeiten der hinteren nichtangetriebenen Räder 14 und 16
genommen werden kann) als kleiner als ein Eichwert V bestimmt
wird < 100> , wird ein Motorstrom-Korrekturfaktor von einer
Speichernachschau-Tabelle bestimmt, welche Werte des
Korrekturfaktors an Speicherplätzen speichert, die durch die Werte
des Durchdreh-Verhältnisses und der
Beschleunigungs-Differenz zwischen dem angetriebenen Vorder- und den nicht
angetriebenen Hinterrädern adressiert sind < 102> . Die
gespeicherten Werte des Korrekturfaktors können positive Werte für
zunehmenden Bremsdruck an dem durchdrehenden Vorderrad 10, 12
bei Zuständen hoher Werte von Beschleunigungs-Differenz
und/oder Durchdreh-Verhältnis repräsentieren, können einen
Null-Korrekturfaktor repräsentieren, um den Bremsdruck zu
halten, oder können einen negativen Wert repräsentieren zum
Lösen des Breinsdrucks, wenn die Beschleunigungs-Differenz
und/oder das Durchdreh-Verhältnis nur geringe Werte
besitzen.
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Bei höheren Fahrzeug-Geschwindigkeiten kann die Differenz
zwischen den Drehzahlen der vorderen angetriebenen und
hinteren nichtangetriebenen Räder auch groß sein, obwohl das
Durchdreh-Verhältnis klein ist. Um das Durchrehen zu steuern
und die Fahrzeug-Stabilität bei diesen höheren
Geschwindigkeiten aufrechtzuerhalten, ist es erwünscht, das
Raddurchdrehen in enger Kontrolle zu halten, um Seitenstabilität zu
erhalten. Das wird vollbracht durch Steuern der Bremse 18, 20
eines Vorderrades 10, 12, das übermäßig durchdreht, in
Reaktion auf die Geschwindigkeits-Differenz zwischen dem
vorderen angetriebenen und den hinteren nichtangetriebenen Rädern
auch dann, wenn das Durchdreh-Verhältnis klein ist. Wenn
dementsprechend die Fahrzeug-Geschwindigkeit als größer als der
Eichwert V bestimmt wird < 100> , wird ein
Stromkorrekturfaktor für den Elektromotor aus einer Nachschau-Tabelle
bestimmt, welche Werte des Korrekturfaktors an Speicherplätzen
enthält, die durch Werte der Geschwindigkeits-Differenz
zwischen den vorderen angetriebenen und hinteren
nichtangetriebenen Rädern und der Beschleunigungs-Differenz zwischen den
vorderen angetriebenen und hinteren nichtangetriebenen
Rädern adressiert wird < 104> . Der gespeicherte Wert des
Korrekturfaktors kann positive Werte für zunehmenden Bremsdruck
an dem durchdrehenden Rad bei hohen Werten der
Beschleunigungs-Differenz und/oder der Geschwindigkeits-Differenz
repräsentieren, kann eine Null-Korrekturfaktor repräsentieren,
um den Bremsdruck zu halten, oder kann einen negativen Wert
repräsentieren zum Lösen des Bremsdrucks bei Vorliegen
niedriger Werte der Beschleunigungs-Differenz und/oder
Geschwindigkeits-Differenz. Bei einer Ausführung kann die gleiche
Nachschau-Tabelle in jedem der Schritte < 102> und < 104>
benutzt werden durch Skalieren (Maßstab-Verändern) der
Tabellenachse
entsprechend dem Durchdreh-Verhältnis bei Fahrzeug-
Geschwindigkeiten, die unter dem Grenzwert V liegen und
entsprechend der Geschwindigkeits-Differenz, wenn die Fahrzeug-
Geschwindigkeit gleich oder höher als V ist.
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Der bestimmte Stromkorrekturfaktor für den Frehmomentmotor
wird dann als eine Funktion der Beschleunigungs-Änderung des
Rades < 106> modifiziert. Im allgemeinen wird die
Beschleunigungs-Änderung (entweder positiv oder negativ) mit dem
Korrekturfaktor skaliert und summiert, um einen
Beschleunigungsänderungs-Ausgleich zu schaffen. Das ergibt dann einen
zunehmenden Korrekturfaktor für höhere Beschleunigungsänderungs-
Werte und abnehmende Korrekturfaktoren für negative
Beschleunigungsänderungswerte. Der schließliche Korrekturfaktor wird
mit einem Anlege-Schwellwert < 108> verglichen. Falls der
schließliche Korrekturfaktor größer als der
Anlege-Schwellwert ist und der Merker "Zugkraftsteuerung aktiv" (TCA)
nicht schon gesetzt ist < 110> , werden eine Reihe von
Zuständen überprüft, um zu bestimmen, ob Zugkraft-Steuerung
angefordert werden sollte. Zugkraft-Steuerung wird angefordert
< 111> durch Setzen des TCA-Merkers, falls die Differenz
zwischen den Geschwindigkeiten der vorderen angetriebenen und
der hinteren nichtangetriebenen Räder größer als eine
festgelegte Größe ist < 112> , falls der Energieterm größer als ein
vorbestimmter Betrag ist < 114> oder falls die beiden Werte Δ
Geschwindigkeit und Δ Beschleunigung jeweils größer als
spezifizierte Schwellwerte < 116, 118> sind. (Der Schwellwert in
Schritt < 112> ist größer als der Schwellwert in Schritt
< 118> ). Falls der TCA-Merker bereits gesetzt ist < 110> oder
gerade gesetzt wurde < 111> geht das Programm zu dem rechten
Rad oder, je nachdem, zur nächsten Routine weiter < 119,
120> .
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Wenn der endgültige Korrekturfaktor kleiner als der Anlege-
Schwellwert < 108> ist und der TCA-Merker nicht gesetzt ist
< 122> , geht das Programm auch zu dem rechten Vorderrad oder
zur nächsten Routine weiter < 119, 120> . Falls der
end.gültige Korrekturfaktor kleiner als der Anlege-Schwellwert und
der TCA-Merker gesetzt ist, überprüft das Programm, ob der
TCA-Merker gelöscht werden sollte. Wenn das Raddurchdrehen
während einer festgelegten Zeitlänge, die durch N Interrupt-
Intervalle repräsentiert wird < 124, 126, 128, 130> , geringer
als ein Löse-Schwellwert war, wird der TCA-Merker gelöscht
< 132> , wonach das Programm wieder weiter zu dem nächsten Rad
oder der nächsten Routine < 120, 121> fortschreitet. Wenn die
festgelegte Zeitlänge noch nicht verstrichen ist, geht das
Programm zum nächsten Rad oder zur nächsten Routine weiter
< 120, 121> .
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Nach Vollenden der Betriebsart-Bestimmungsroutine wird in
die Bremssteuer-Routine eingetreten (Fig. 6) . Die
Bremssteuer-Routine überprüft zuerst auf Bremspedal-Anwendung < 136> ,
eine Sperrbedingung < 138> , oder ein Fehlen des Setzens des
TCA-Merkers bei einem der Räder < 140> . Falls eine der
vorstehenden Bedingungen erfüllt ist, wird Bremsdruck von beiden
Stellgliedern 24, 28 gelöst. Das wird dadurch erreicht, daß
während einer festgelegten Zeitlänge umgekehrter Strom an
beide Gleichstrom-Drehmomentmotoren 68 angelegt wird,
repräsentiert durch T Interrupt-Intervalle < 142, 144, 145> . Aauch
werden alle bei der Bremssteuerung benutzte Merker gelöscht
< 147> . Der an die Gleichstrom-Drehmoment-Motoren 68
angelegte umgekehrte Strom führt die Kolben 78 in den Stellgliedern
24, 26 in ihre Ausgangsposition zurück und öffnet die
Ventilglieder 86, so daß eine normale Bremsfunktion zugelassen
wird.
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Wenn das Bremspedal 52 nicht betätigt ist < 136> , der
Sperrschater 24 geöffnet ist < 138> oder wenn einer der TCA-Merker
gesetzt ist < 140> , überprüft das Programm die Vollendung
einer Einleitungs- oder Initialisierungsfolge < 146> . Bei der
Initialisierungsfolge < 148> wird ein vorbestimmter
Motorstrombefehl für jeden der Gleichstrom-Drehmomentmotore 68
der Stellglieder 24 und 26 während einer vorbestimmten
Zeitlänge eingerichtet. Das wird getan, um die
Bremsvorrichtungs-Nachgiebigkeit zu beseitigen und die Stellglieder 24
und 26 zur Steuerung des Bremsdrucks an den Bremsen 18 und
20 bereit zu machen. Während der Initialisierung wird auch
der zur Zeitgabe für die vollständige Lösung des Zugkraft-
Bremsdrucks < 142, 144, 145> benutzte Abschaltzähler gelöscht
< 149> . Sobald die Initialisierung fertig ist, werden die
Stellglied-Motorströme für jedes Stellglied 24, 26 bestimmt,
bevor die Routine abgelaufen ist.
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Wie bei den anderen Routinen werden, wenn die Bremssteuer-
Initialisierung abgelaufen ist < 146> , zuerst Steuerparameter
für das linke Vorderrad 10 bestimmt, dann für das rechte
Vorderrad 12. Stellmotorströme werden dann in einer von drei
Arten bestimmt. Falls der TCA-Merker für das bestimmte Rad
noch nicht gesetzt ist < 152> , wird der Strom auf einen
Minimalwert festgesetzt < 154> , um sicherzustellen, daß die bei
der Einleitungsfolge < 148> beseitigte Nachgiebigkeit sich
nicht wieder aufbaut. Falls der TCA-Merker gesetzt ist,
überprüft das Programm die Vollendung einer Eingangs-"Rampe" von
Bremsintegral-Termen < 156> . Die Anfangsrampen-Steuerung
< 158> tritt unmittelbar nach der Vollendung der Stellglied-
Initialisierungs-Sequenz < 158> auf. Sie erlaubt, daß die
Bremssteuer-Integralterme mit einer Rate anwachsen, die in
erster Linie auf dem Motordrehmoment beruht, wie es
beispielsweise durch die Position des Primär-Drosselventils 34
repräsentiert wird, welches, da es während dieser kurzen
Zeit nahezu konstant ist, den Integralterm zu stetigem
Anwachsen auf irgendeinen Wert bringt. Der Wert wird bestimmt
(der Anstieg endet), wenn die Beschleunigung des sich
durchdrehenden Vorderrades 10, 12 als unterhalb einer
festgesetzten Schwelle befindlich gefunden wird und gleichzeitig die
Beschleunigungs-Änderung für das Vorderrad negativ ist.
Diese Anstiegssteuerung läßt eine rasche Abschätzung des
integral-Abschnitts der Bremsteuer-Parameter zu, in
Abwesenheit von spezifischer Information über die Zwischenfläche
Fahrzeugrad/Straße. Beispielsweise wird ein höherer
Bremsdruck (ein steilerer Anstieg) notwendig sein, wenn eine hohe
Motordrehmoment-Beschleunigung an einer vereisten Oberfläche
versucht wird, als wenn ein Fahrzustand mit niedrigerem
Drehmoment eingeleitet wird. Bei einer Oberfläche mit höherem
Koeffizienten wird ein kürzerer Anstieg errechnet, da
weniger Bremsdruck benötigt wird, um die Beschleunigung des
durchdrehenden Vorderrades zu verlangsamen. Während des
Anstiegs beruhen die Proportional-Terme auch auf dem
Motordrehmoment, sind jedoch durch andere Fahrzeug-Parameter
modifiziert.
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Nachdem der Anfangsanstieg vollständig ist, werden die
Bremssteuer-Integral- und -Proportional-Terme von dem
modifizierten Korrekturfaktor abgeleitet, der im Schritt < 106> der
Bremsbetrieb-Bestimmungsroutine nach Fig. 5 bestimmt wurde,
um den Strombefehl für den Gleichstrom-Drehmomentmotor 68
und damit den Bremsdruck für die Bremsen 18, 20 zu bestimmen
< 160> . Bei einer Ausführung werden Integral- und
Proportional-Korrekturwerte erhalten durch Multiplizieren des
Korrekturfaktors mit vorbestimmten Konstanten. Bei einer anderen
Ausführung können die Korrekturfaktoren mit komplexeren
Termen multipliziert werden, die als eine Funktion
vorbestimmter Fahrzeug-Parameter wie Durchdrehen, Δ
Geschwindigkeit, Motordrehmoment und Fahrzeug-Geschwindigkeit
veränderbar sind. Die proportionalen Korrekturwerte umfassen den
Bremssteuer-Proportionalterm und die Summe des früheren
Integralterms, und der integrale Korrekturwert umfaßt den
Steuer-Integralterm. Nachdem die Proportional- und Integral-
Werte bestimmt sind, wird der gesamte Motorstrom bestimmt
durch Addieren der Proportional- und Integral-Terme < 162> .
Unter der Annahme, daß kein Stromstoß erforderlich ist
< 164> , wird der bestimmte Motorstrom an die zugehörige
Stellglied-Steuerung 43 ausgegeben < 166> .
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Obwohl der Steuer-Interruptzyklus nach jeweils 10 ms
eingeleitet werden kann, braucht der Gesamtmotorstrom nicht bei
jedem Zyklus geändert zu werden. Bei der gegenwärtigen
Ausführung werden neue Befehle durch Schritt < 160> in sich
ändernden Abständen von 10 bis 30 ms eingerichtet, je nach den
Änderungszuständen des Raddurchdrehens und der
Beschleunigung.
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Der Stromstoß wird periodisch an die
Gleichstrom-Drehmomentmotoren 68 ausgegeben < 164, 168> , um die Dichtungsreibung in
den Stellgliedern 24 und 26 überwinden zu helfen, wodurch
die gewünschte lineare Beziehung zwischen
Stellglied-Motorstrom und Bremsdruck sichergestellt wird. Ein Stromstoß wird
als erforderlich angesehen, wenn der bestimmte Motorstrom
während drei Interrupt-Intervallen in irgendeinem Zustand
(anwachsend, abnehmend oder konstant) bleibt oder wenn eine
Änderung von einem der Zustände zu einem anderen
stattgefunden hat.
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Die Routine zeigt als nächstes auf das rechte Vorderrad 12
und kehrt zum Schritt < 152> zurück < 170, 172> oder, wenn die
Bremssteuer-Routine für das rechte Vorderrad vollständig ist
< 170> , wird eine Drosselklappen-Steuerroutine zur
Unterstützung der Bremsen 18, 20 ausgeführt, wie sie in Fig. 7
dargestellt ist. Die Drosselklappen-Steuerroutine überwacht
allgemein das Steuern der Bremsen 18, 20 durch die Bremssteuer-
Routine und sorgt dafür, daß die Steuerung des
Beschleunigungs-Durchdrehens auf den Motor übertragen wird durch
Reduzieren des abgegebenen Motordrehmoments. Dadurch kann die
Bremssteuer-Routine den an den Bremsen 18, 20 anliegenden
Bremsdruck verringern mittels Rückgewinnen negativer
Korrekturfaktoren von der Nachschau-Tabelle < 102, 104> in
Abhängigkeit von abnehmendem Δ Beschleunigung, Durchdreh-Verhältnis
oder Δ Geschwindigkeit, wenn die Motordrehmoment-Abgabe
reduziert wird.
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Die Drosselklappen-Steuerroutine bestimmt zuerst einen auf
das durch die Bremsen 18 und 20 beider Vorderräder 10, 12
aufgenommene Gesamt-Motordrehmoment bezogenen Wert Tb < 174> .
Das wird bei dieser Ausführung gemäß dem Ausdruck Tb = K&sub1;IL
+ K&sub2;IR erreicht. IL und IR sind die Strombefehle für die
Stellglieder 24 und 26, durch die der Bremsdruck an dem
jeweiligen Vorderrad repräsentiert wird, K&sub1; und K&sub2; sind
Maßstab-Faktoren, die typischerweise einander gleich sind und
den Motorstrom auf das durch die Bremsen 18, 20 aufgenommene
Motordrehmoment beziehen.
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Die Routine bestimmt auch das abgebene Motordrehmoment TE
durch Verwenden einer Nachschau-Tabelle, welche die
vorbestimmte Beziehung zwischen dem abgegebenen Motordrehmoment
und Motordrehzahl und Drosselklappen-Stellung speichert
< 176> . An dieser Stelle wird, wenn weder das Stellglied 24,
26 aktiv ist noch ein Merker "Drehmomentsteuerung aktiv"
(TQCA) gesetzt ist < 178, 180> , die Routine verlassen. Wenn
eines der Stellglieder 24, 26 aktiv ist und der TQCA-Merker
vorher nicht gesetzt wurde, wird in eine
Drossel-Initialisierungssequenz < 184, 186> eingetreten. Diese Sequenz setzt
einen Initialwert TD für das erwünschte Drehmoment von dem
Motor gleich dem gegenwärtigen Motordrehmoment TE minus
einer auf das Raddurchdrehen, die Fahrzeug-Beschleunigung
und das Motordrehmoment bezogenen Größe < 184> . Diese Sequenz
ergibt eine obere Begrenzung des abgegebenen
Motordrehmoments, bis der gesteuerte Bremsdruck niedrig genug ist, um
eine Rückkehr der Motorleistung zu rechtfertigen.
Beispielsweise wird die obere Grenze höher festgesetzt bei höheren
Werten der Fahrzeug-Beschleunigung und niedriger festgesetzt
bei höheren Durchdreh-Verhältnissen. Während der
Initialisierungssequenz wird der TQCA-Merker gesetzt < 180> .
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Wenn eines der Stellglieder 24, 26 aktiv ist und der TQCA-
Merker vorher gesetzt war < 178, 182> , wird ein Wert für
Motordrehmoment-Zunahme oder -Abnahme von dem gegenwärtigen
Motordrehmoment-Wert errechnet als eine Funktion des
Motordrehmoments und des gesamten durch die Bremsen 18, 20
aufgenommenen Motordrehmoments Tb < 188> . Ein
Drehmoment-Reduktionswert TR wird bei dieser Ausführung errechnet durch
Nultiplizieren der Größe, um die das gesamte durch die beiden
Bremsen 18, 20 aufgenommene Motordrehmoment Tb einen
vorbestimmten Wert Tk übersteigt, mit einem Skalenfaktor F, der
einen Wert F&sub1; besitzt, falls das Durchdrehverhältnis eines
Rades größer als ein Referenz-Durchdrehverhältnis ist und
einen zweiten Wert F&sub2;, wenn das Durchdrehverhältnis beider
Vorderräder 10, 20 größer als das
Referenz-Durchdrehverhältnis ist. Der vorstehende Drehmoment-Reduktionswert TR wird
definiert durch den Ausdruck TR = F&sub1;(Tb - TK). Tk stellt ein
annehmbares Motordrehmoment-Niveau dar, das durch die
Bremsen 18, 20 aufgenommen werden kann. Der Skalenfaktor F
besitzt einen Wert unter Eins, beispielsweise 0,2, wobei der
einem einzigen durchdrehenden Rad zugeordnete Wert F&sub1;
kleiner als der zwei durchdrehenden Rädern zugeordnete Wert F&sub2;
ist.
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In gleicher Weise wird ein Drehmoment-Anstiegswert T&sub1;
vorgesehen mit einem Wert, der als eine vorbestimmte Funktion der
Größe ansteigt, um die das gesamte durch die beiden Bremsen
18, 20 aufgenommene Motordrehmoment Tb unter dem eben
angeführten vorbestimmten TK liegt und als eine Funktion der
Zeit, in der das Durchdreh-Verhältnis beider angetriebener
Vorderräder 10, 12 unter einer vorbestimmten Schwelle liegt.
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Sobald der Drehmoment-Anstiegs- oder Abnahmewert bestimmt
ist, wird ein neuer Wert für gewünschtes Drehmoment TD
bestimmt durch Benutzen des gewünschten Drehmoments des
vorhergehenden Zyklus, nachgestellt durch den vorstehend
bestimmten Drehmoment-Anstiegs- oder -Abnahmewert < 190> mit der
Begrenzung, daß, wenn im Schritt < 188> eine Drehmomentabnahme
bestimmt wurde, der Wert TD auf den vorher im Schritt < 184>
bestimmten Wert begrenzt ist. Auf diese Weise wird, wenn man
in einem Drehmoment-Herabsetzungsbetrieb ist, dem Drehmoment
nicht gestattet, den Anfangswert von TD zu überschreiten,
der bei der Drosselklappen-Einleitungssequenz eingerichtet
< 184, 186> wurde.
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Ist man bei einem gewünschten Drehmomentwert angekommen,
wird die Position des Hilfsdrosselventils 38 bestimmt, die
das Drehmoment den gewünschten Wert erreichen läßt < 192> .
Das kann dadurch erreicht werden, daß eine Reihe von
Nachschau-Tabellen benutzt wird, welche die vorbestimmte
Beziehung zwischen dem vom Motor abgegebenen Drehmoment und der
Drosselstellung, der Motordrehzahl und dem erwünschten
Drehmoment speichern, oder durch andere Mittel. Falls in dem
Vorgang der Drosselsteuerung das Hilfsdrosselventil eine voll
geöffnete Position erreicht, während eine Drehmomentzunahme
angefordert wird < 194> , wird der TQCA-Merker gelöscht < 196>
und der Motorgleichstrom auf Null gestellt < 197> . (Dieser
Zustand kann nicht auftreten, nachdem beide Stellglieder 24,
26 gelöst wurden). Sonst gibt die Routine die bestimmte
Hilfsdrosselventil-Position aus < 198> . Nachdem der
Drosselpositions-Befehl abgegeben wurde, wird die Routine verlassen.
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Zwar wurde die vorstehende Ausführung mit Bezug auf
angetriebene Vorderräder und nichtangetriebene Hinterräder
beschrieben, doch ist die vorliegende Erfindung gleich gut auf
Fahrzeuge mit nichtangetriebenen Vorderrädern und angetriebenen
Hinterrädern anwendbar.