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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen elektronische Steuersysteme
für Verbrennungsmotoren
und insbesondere solche Systeme zum Steuern des Motorausgangsdrehmoments.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Bei
Fahrzeugen, die mit elektronisch gesteuerten Drosselsystemen ausgestattet
sind, wird die Antriebsleistung (das Motorausgangsdrehmoment) typischerweise
in Übereinstimmung
mit einem Motordrehmomentsteueralgorithmus gesteuert, der das Motorausgangsdrehmoment
teilweise auf der Grundlage der befohlenen Drosselstellung (oder
Drosselprozentsatzes) regelt.
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US-A-5,065,319
offenbart ein Leistungssteuersystem für ein Fahrzeug, das mit einem
Drehmomentwandler ausgestattet ist und das das Motordrehmoment unabhängig von
einem Gaspedal steuern kann. Das System umfasst Feststellungseinrichtungen
zum Feststellen eines übergroßen Drehmomentzustands
durch Vergleichen des auf das Getriebe und die Komponenten eines
Antriebsmechanismus stromabwärts
des Getriebes aufzubringenden Drehmoments mit einem für diese
Komponenten vorbestimmten, zulässigen
Drehmoment. Das auf das Getriebe und den Antriebsmechanismus aufzubringende
Drehmoment wird auf der Basis des in dem Getriebe eingestellten Übersetzungsverhältnisses
und des Eingangsdrehmoments am Getriebe bestimmt. Falls Zustände eines übergroßen Drehmoments
festgestellt werden, wird die Zündpunkteinstellung
des Motors geändert,
um das Motordrehmoment zu verringern, bis das Eingangsdrehmoment
am Getriebe gleich dem vorbestimmten zulässigen Drehmoment wird.
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EP-A-0512726
offenbart ein Fahrzeuggetriebe des Typs, der einen Drehmomentwandler
umfasst. Wenn man von einem voreingestellten maximalen Drehmoment
der Antriebswelle, das auf der Kapazität der Antriebswelle des Fahrzeugs
beruht, und von dem Verhältnis
jedes eingelegten Übersetzungsverhältnisses
des Getriebes ausgeht, wird ein maximaler Drehmomentwandlerschlupf
für jedes Übersetzungsverhältnis des
Getriebes abgeleitet. Dieser maximale Drehmomentwandlerschlupfwert wird
als Steuerparameter verwendet, um die Motordrehzahl zu begrenzen,
indem ein Kraftstoffregler in geeigneter Weise gesteuert wird, der
unter dem Befehl einer Motorsteuereinheit arbeitet. Falls der maximale
Drehmomentwandlerschlupf überschritten
werden sollte, wird ein Befehl an den Kraftstoffregler abgegeben,
die Motordrehzahl zu verringern, bis der zulässige Drehmomentwandlerschlupf
wiederhergestellt ist. Wenn ein bestimmter Gang eingelegt ist und in
der Drehmomentwandlerbetriebsart wird die Motordrehzahl auf den
maximalen zulässigen
Drehmomentwandlerschlupf begrenzt, der für den gegebenen Gang berechnet
ist. Das Getriebesystem begrenzt die Motordrehzahl, indem befohlen
wird, dass die Motordrehzahl auf eine Drehzahl begrenzt werden soll,
die gleich der Summe der UpM der Eingangswelle plus dem maximal
gestatteten Schlupf ist.
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Wenn
ein Motordrehmomentsteueralgorithmus verwendet wird, der das Motorausgangsdrehmoment
teilweise auf der Grundlage der befohlenen Drosselstellung oder
des befohlenen Drosselprozentsatzes regelt, muss Sorge dafür getragen
werden, dass Betriebsbedingungen vermieden werden, bei denen Drehzahlbegrenzungen
in dem Antriebsgetriebe des Fahrzeug überschritten werden können. Aus
diesem Grund haben Fahrzeuggetriebe typischerweise eine nominelle
Eingangsdrehmomentkapazität,
die diesem zugeordnet ist.
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Wie
hier verwendet, ist der Ausdruck "nominelle Eingangsdrehmomentkapazität" eines gegebenen
Getriebes als die maximale Eingangsdrehmomentgröße definiert, bei der alle
der wählbaren Übersetzungsverhältnisse
des Getriebes sicher arbeiten können.
Während
eines oder mehrere der wählbaren Übersetzungsverhältnisse
bei höheren
Eingangsdrehmomentgrößen sicher
arbeiten können,
entspricht die nominelle Eingangsdrehmomentkapazität dem einen
oder den mehreren Übersetzungsverhältnissen
mit der maximalen Eingangsdrehmomentkapazität mit dem niedrigsten Wert.
Die Einstellung der nominellen Eingangsdrehmomentkapazität des Getriebes
auf diese maximale Eingangsdrehmomentkapazität mit dem niedrigsten Wert
stellt so sichere Betriebsbedingungen für jedes der wählbaren Übersetzungsverhältnisse
sicher. Die übrigen
Komponenten des Antriebsstrangs müssen auch spezifiziert werden,
um Eingangsdrehmomentkapazitäten
zu haben, die der nominellen Eingangsdrehmomentkapazität des Getriebes
entsprechen oder diese übersteigen.
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Ein
typischer Motordrehmomentsteueralgorithmus dient arbeitstechnisch
dazu, eine tatsächliche
Motorkraftstoffzufuhrmenge (EFR) zu erzeugen, die eine Funktion
von verschiedenen Betriebsbedingungen des Fahrzeugs und des Motors
ist, einschließlich
beispielsweise der Motordrehzahl, der Motorlast, dem gewünschten
Drosselprozentsatz und dem Fahrbetriebssteuerstatus, wobei die EFR unter
bestimmten Betriebsbedingungen durch die nominelle Eingangsdrehmomentkapazität des Getriebes
begrenzt ist. Ein Kraftstoffzufuhrsystem, das dem Motor zugeordnet
ist, reagiert dann auf die EFR, um in Übereinstimmung damit den Motor
mit Kraftstoff zu versorgen.
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Während alle
Fahrzeuggetriebe mit einer gewissen nominellen Eingangsdrehmomentkapazität konstruiert
sind, kann die absolute Kapazität
der einzelnen Übersetzungsverhältnisse
des Getriebes variieren, wobei ein oder mehrere Verhältnisse
oft einen beträchtlichen
Sicherheitsspielraum aufweisen. Als spezifisches Beispiel übersteigt,
da das Drehmoment nicht durch aktive Zahneingriffe übertragen
wird, die tatsächliche
Drehmomentkapazität
der direkten Antriebsverhältnisse
(d.h. 1:1) üblicherweise
die nominelle Eingangsdrehmomentkapazität eines gegebenen Getriebes
mit beträchtlichen
Spielräumen.
Dieses Konzept wurde von Richardson et al. in US-A-5,186,081 erkannt.
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Richardson
et al. offenbaren ein Motorsteuersystem, das den Ladedruck des Ladedruckverstärkers auf
der Grundlage eines Vergleichs zwischen dem Motorausgangsdrehmoment
und einer Eingangsdrehmomentgrenze des gewählten Gangs des Getriebes begrenzt,
bei dem separate Getriebeeingangsdrehmomentgrenzen für jeden
Gang des Getriebes vorbestimmt und in einem Speicher gespeichert
sind. Richardson et al. sorgen so für ein Motorausgangsdrehmoment
bei bestimmten Gängen
des Getriebes, das größer ist
als es unter Verwendung von Motorsteuertechniken auf der Basis einer
einzelnen Getriebeeingangsdrehmomentkapazitätsleistungsgröße möglich wäre.
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Das
System von Richardson et al. leidet an einem grundsätzlichen
Nachteil, da, während
die Fahrzeugleistung bei bestimmten Übersetzungsverhältnissen
durch Erhöhen
des Motorausgangsdrehmoments verbessert werden kann, eine solche
Erhöhung
des Drehmoments die Eingangsdrehmomentleistungsgröße von einer
oder mehreren der übrigen Antriebsstrangkomponenten
sehr wohl übersteigen kann.
So können,
während
das Getriebe dem erhöhten
Motorausgangsdrehmoment für
bestimmte Übersetzungsverhältnisse
standhalten kann, die Antriebstrangkomponenten stromabwärts des
Getriebes beschädigt
oder zerstört
werden, wenn deren Eingangsdrehmomentleistungsgrößen nicht ordnungsgemäß bei dem
Motordrehmomentsteueralgorithmus Rechnung getragen wird. Dieses
Problem ist bei Anwendungen bei Hochleistungssattelzugmaschinen
mit zusätzlichen
Antriebstrangkomponenten wie einem oder mehreren Hilfsgetrieben,
Zapfwellensystemen, miteinander verbundenen Antriebswellen und anderen
miteinander verbundenen Komponenten des Antriebstrangs größer.
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Viele
elektronische Fahrzeugsteuersysteme bestimmen den gegenwärtig gewählten Gang
des Getriebes durch Vergleichen des Verhältnisses von Motordrehzahl
und Fahrzeuggeschwindigkeit. So tritt ein weiterer Nachteil des
Systems von Richardson et al. auf, wenn das Fahrzeug still steht
(Fahrzeuggeschwindigkeit = 0), was die Berechnung eines ungültigen Übersetzungsverhältnisses
liefert. Das System von Richardson et al. sieht keine Regelung des
Motorausgangsdrehmoments während
eines Zustands eines ungültigen Übersetzungsverhältnisses
wie beim Anfahren des Fahrzeugs vor, was typischerweise eine Situation
ist, bei der eine Bearbeitung des Motorausgangsdrehmoments wünschenswert
wäre, um
die Antriebstrangkomponenten gegenüber einer übermäßigen Größe des Drehmoments in den unteren
Gängen
(höhere
numerische Übersetzungsverhältnisse)
des Getriebes zu schützen.
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Unter
einem Aspekt dieser Erfindung ist ein Steuersystem zur Regelung
des auf einen Kfz-Antriebstrang eines Fahrzeugs durch einen Verbrennungsmotor
aufgebrachten Drehmoments, wie in Anspruch 1 beansprucht, geschaffen.
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Bevorzugte
Merkmale dieses Steuersystems sind in den abhängigen Ansprüchen 2,
3, 4 und 5 beansprucht.
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Dementsprechend
dient eine bevorzugte Form des Steuersystems, bei dem diese Erfindung realisiert
ist, betätigbar,
zur arbeitstechnischen Regelung des Motorausgangsdrehmoments als
Funktion der Eingangsdrehmomentkapazität jeder der Antriebstrangkomponenten,
einschließlich
des gegenwärtig
gewählten Übersetzungsverhältnisses
des Getriebes. Ein solches ein System trägt den Fahrzeuganfahrbedingungen
Rechnung und sorgt für eine
entsprechende Regelung der Motorausgangsdrehmomentfähigkeit.
Es ist wahlweise zur Regelung der Motorausgangsdrehmomentfähigkeit
zu irgendeinem Zeitpunkt nach Bedarf oder alternativ nur unter Bedingungen
der Fahrzeugabbremsung beim Betrieb mit hoher Motorlast gestaltet.
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Gemäß einem
weiteren Merkmal einer bevorzugten Ausführungs form der vorliegenden
Erfindung werden die Fahrzeugbeschleunigung und die Motorbetriebsleistung
bestimmt. Der Motor wird gemäß der ersten
Motorkraftstoffzufuhrmenge nur mit Kraftstoff versorgt, wenn die
Fahrzeugbeschleunigung geringer als eine vorbestimmte Beschleunigungsgrenze
ist und die Motorbetriebsleistung einen vorbestimmten Schwellenwert übersteigt,
und sonst wird der Motor gemäß der zweiten
Kraftstoffzufuhrmenge mit Kraftstoff versorgt.
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Gemäß einem
weiteren Merkmal der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung wird eine dritte Motorkraftstoffzufuhrmenge bestimmt,
die eine Kraftstoffmenge ist, bei der das sich ergebende Motorausgangsdrehmoment
durch eine maximale Betriebsdrehmomentkapazität der Antriebswelle begrenzt
ist, und eine vierte Kraftstoffzufuhrmenge wird bestimmt, die eine
Kraftstoffzufuhrmenge ist, bei der das sich ergebende Ausgangsdrehmoment
des Motors durch eine maximale Betriebsdrehmomentkapazität der Antriebsachse
begrenzt ist. Der Motor wird dann gemäß einem Minimum der größeren Menge
von erster und zweiter Motorkraftstoffzufuhrmenge, der dritten Motorkraftstoffzufuhrmenge,
und der vierten Motorkraftstoffzufuhrmenge mit Kraftstoff versorgt.
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Gemäß einem
weiteren Merkmal der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung wird der Motor gemäß einem
Vergleich zwischen den vorstehend beschriebenen vier Motorkraftstoffzufuhrmengen
nur dann mit Kraftstoff versorgt, wenn das gegenwärtige Übersetzungsverhältnis des
Getriebes eines von einem Satz der niedrigeren Übersetzungsverhältnisse
davon ist, und sonst wird der Motor gemäß der größeren Menge von erster und
zweiter Motorkraftstoffzufuhrmenge mit Kraftstoff versorgt.
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Gemäß einem
weiteren Merkmal der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung wird zunächst
eine Bestimmung der ersten Motorkraftstoffzufuhrmenge durchgeführt, indem
ein gegenwärtiges Übersetzungsverhältnis des
Getriebes festge stellt wird. Falls das Übersetzungsverhältnis ein
gültiges Übersetzungsverhältnis ist,
wird die Motorkraftstoffzufuhrmenge, mit der das sich ergebende Motordrehmoment
durch die maximale Eingangsdrehmomentkapazität des Übersetzungsverhältnisses
begrenzt ist, berechnet und als gleich der ersten Motorkraftstoffzufuhrmenge
eingestellt. Falls das Übersetzungsverhältnis ein
ungültiges Übersetzungsverhältnis ist
und das Fahrzeug still steht, wird das Übersetzungsverhältnis auf
das Übersetzungsverhältnis des
untersten Gangs des Getriebes vor dem Berechnen der ersten Motorkraftstoffzufuhrmenge
eingestellt. Falls das Übersetzungsverhältnis ein
ungültiges Übersetzungsverhältnis ist
und sich das Fahrzeug bewegt, dann wird die zweite Motorkraftstoffzufuhrmenge
aus dem Speicher abgerufen und auf gleich der ersten Motorkraftstoffzufuhrmenge eingestellt.
Alternativ kann die erste Kraftstoffzufuhrmenge durch einen mit
dem Getriebe verbundenen Computer an eine mit dem Steuercomputer
verbundene Kommunikationsdatenverbindung gesendet werden.
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Die
bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung schafft ein Steuersystem zum Regeln des
Motorausgangsdrehmoments als Funktion der Eingangsdrehmomentkapazität der gegenwärtig eingelegten Übersetzungsverhältnisse
der Getriebe sowie der verschiedenen übrigen Komponenten des Fahrzeugantriebsstrangs.
Eine solche Regelung kann zu allen Zeiten zur Verfügung gestellt
werden oder alternativ nur dann, wenn die Fahrzeugbeschleunigung
unterhalb eines vorbestimmten Werts liegt und die Motorlast einen
vorbestimmten Schwellenwert übersteigt.
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Das
Steuersystem kann betrieben werden, um eine solche Regelung nur
in den unteren Übersetzungsverhältnissen
des Getriebes zur Verfügung
zu stellen und sonst das Motorausgangsdrehmoment nur als Funktion
der maximalen Eingangsdrehmomentkapazität des gegenwärtig eingelegten Übersetzungsverhältnisses
des Getriebes zu steuern. Eine Reihe von unterschiedlichen Motorkraftstoffzufuhrmengen
kann in dem Spei cher vorgesehen sein, wobei die Kraftstoffzufuhrmengen
gemäß Erwägungen der
Antriebstrangseingangsdrehmomentkapazität wählbar sind oder alternativ
kann ein Mechanismus vorgesehen sein, mittels dessen das Getriebe
die verschiedenen Motorkraftstoffzufuhrmengen und/oder Übersetzungsverhältnisdaten
an einen Motorsteuercomputer liefert.
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Diese
und andere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform besser ersichtlich.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine schematische Darstellung eines Motorausgangsdrehmomentsteuersystems,
das die vorliegende Erfindung verkörpert;
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2 besteht aus 2A und 2B und ist
ein Fließdiagram,
das einen Software-Algorithmus zum Regeln des Motorausgangsdrehmoments
als Funktion der Antriebsstrangeingangsdrehmomentkapazität gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt; und
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3 ist
ein Fließdiagramm,
das alternative Techniken zur Bestimmung einer Motorkraftstoffzufuhrmenge,
bei der das sich ergebende Motordrehmoment durch eine maximale Eingangsdrehmomentkapazität eines
gegenwärtig
eingelegten Übersetzungsverhältnisses
des Getriebes begrenzt wird, gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Für die Zwecke
des verbesserten Verständnisses
der Prinzipien der Erfindung wird nun auf die in den Zeichnungen
gezeigten Ausführungsformen Bezug
genommen und eine spezifische Sprache wird zu ihrer Beschreibung
verwendet. Es ist nichtsdestotrotz ersichtlich, dass keine Beschränkung des Umfangs
der Erfindung dadurch beabsichtigt ist, wobei solche Änderungen
und weiteren Modifikationen der dargestellten Vorrichtungen und
solche weiteren Anwendungen der Prinzipien des durch die Ansprüche beanspruchten
Schutzes erwogen wird, die einem Fachmann auf dem Gebiet, auf das
sich die Erfindung bezieht, normalerweise einfallen würden.
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Unter
Bezugnahme auf 1 ist ein Motorsteuersystem 10 zum
Regeln des Ausgangsdrehmoments eines Verbrennungsmotors unter Verwendung der
vorliegenden Erfindung gezeigt. Für das Steuersystem 10 ist
ein Steuercomputer 12 wesentlich, der mit verschiedenen
Komponenten eines Fahrzeugantriebsstrangs 25 verbunden
ist, wie nachstehend vollständiger
erörtert
wird. Der Steuercomputer 12 ist vorzugsweise ein solcher
auf der Basis eines Mikroprozessors und umfasst einen Speicherbereich 15, einen
digitalen Eingang/Ausgang, eine Anzahl von Analog-Digital- (A/D-)
Eingängen
und einen Kommunikationsanschluss (COM) wie ein DUART.
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Der
Mikroprozessorbereich des Steuercomputers 12 führt Softwareroutinen
durch und verwaltet den Gesamtbetrieb des Systems 10 und
ist bei einer bevorzugten Ausführungsform
ein Motorolla 68336 oder ein äquivalenter
Mikroprozessor. Die vorliegende Erfindung zieht jedoch die Verwendung
von irgendeinem einer Reihe von bekannten Mikroprozessoren in Erwägung, die
das System 10 verwalten und steuern können.
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Der
Speicherbereich 15 des Steuercomputers 12 kann
ROM, RAM, EPROM, EEPROM, FLASH MEMORY und jeden anderen wiederverwendbaren
Typ von Speicher, der Fachleuten bekannt ist, umfassen. Der Speicherbereich 15 kann des
weiteren durch einen damit verbundenen, externen Speicher (nicht
gezeigt) ergänzt
werden.
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Der
Fahrzeugantriebsstrang 25 umfasst einen Verbrennungsmotor 14,
der arbeitstechnisch mit einem Hauptgetriebe 16, wie es
im Stand der Technik bekannt ist, verbunden ist. Der Antriebsstrang 25 umfasst
des weiteren mindestens eine Antriebsachse 20 und eine
Antriebswelle 18, die das Getriebe 16 mit der
Antriebsachse 20 koppelt. Wie allgemein bekannt ist, kann
der Antriebsstrang 25 insbesondere auf dem Gebiet der Hochleistungssattelzugmaschinen
des weiteren einen oder mehrere Hilfsgetriebe und damit verbundene
Antriebswellen (nicht gezeigt), Zapfwellen- (PTO-) Vorrichtungen
und andere bekannte Antriebsstrangkomponenten umfassen. Fachleute
werden erkennen, dass die Konzepte der vorliegenden Erfindung auf
jede beliebige bekannte Antriebsstrangkonfiguration, einschließlich Mehrgetriebeantriebssträngen, anwendbar
sind.
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Eine
Reihe von Sensoren und Betätigungselementen
gestattet es, dass der Steuercomputer 12 mit einigen der
verschiedenen Komponenten des Antriebsstrangs 25 sowie
anderen Fahrzeug- und
Motorsystemen verbunden ist. Beispielweise umfasst der Motor 14 einen
Motordrehzahlsensor 22, der daran angebracht ist und der
mit dem Steuercomputer 12 über einen Eingang IN1 verbunden
ist. Der Motordrehzahlsensor 22 ist vorzugsweise ein Reluktanzsensor,
der dazu dient, die Drehzahl und/oder die Stellung eines verzahnten
Rads, das sich synchron mit der Kurbelwelle des Motors dreht, festzustellen. Jedoch
wird bei der vorliegenden Erfindung die Verwendung von irgendeinem
bekannten Motordrehzahlsensor 22 erwogen, der dazu dient,
die Drehzahl des Motors festzustellen und dem Steuercomputer 12 ein
dieser entsprechendes Signal zu liefern.
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Ein
Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 24 ist vorzugsweise arbeitstechnisch
mit der Antriebswelle 18 verbunden und elektrisch mit dem
Steuercomputer 12 über
den Eingang IN2 verbunden. Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 24 ist
auch vorzugsweise ein Reluktanzsensor, der dazu dient, die Drehgeschwindigkeit
der Antriebswelle 18 festzustellen und dem Steuercomputer 12 ein
dieser entsprechendes Fahrzeuggeschwindigkeitssignal zu liefern.
Obgleich in 1 dargestellt ist, dass sich
der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 24 benachbart dem Getriebe 16 befindet,
ist ersichtlich, dass sich der Sensor 24 irgendwo entlang
der Antriebswelle 18 befinden kann. Die vorliegende Erfindung
zieht des weiteren die Verwendung irgendeines anderen bekannten
Fahrzeuggeschwindigkeitssensors in Erwägung, der an irgendeiner oder
an mehreren einer Vielzahl von sich drehenden Antriebsstrangwelle(n)
gekoppelt sein kann und dazu dient, ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal,
das die Fahrzeuggeschwindigkeit anzeigt, zu liefern.
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Das
System 10 umfasst des weiteren ein elektronisch gesteuertes
Drosselsystem, das vorzugsweise auf entweder eine vom Fahrer betätigte Drossel
oder ein Fahrbetriebssteuersystem reagiert. Die vom Fahrer betätigte Drossel
umfasst vorzugsweise ein Gaspedal 26, das mechanisch über ein
Gestänge
L mit dem Schieber W des Potentiometers P gekoppelt ist. Der Schieber
W ist mit einem Analog-Digital- (A/D-) Wandlereingang IN3 des Steuercomputers 12 verbunden.
Die Stellung des Gaspedals 26 entspricht direkt der an
dem Schieber W anliegenden Spannung. Ein Ende des Potentiometers
P ist mit einer Spannung Vdc verbunden und
das andere Ende ist mit dem Massepotential verbunden. Die an dem
Schieber W anliegende Spannung liegt so im Bereich zwischen Vdc und Massepotential. Der Steuercomputer 12 wandelt
die analoge Spannung an dem Schieber W in eine digitale Größe um, die
für den
gewünschten
Drosselprozentsatz repräsentativ ist.
Die vorliegende Erfindung zieht des weiteren in Erwägung, dass
andere bekannte Sensoren alternativ mit dem Gaspedal 26 verbunden
sein können,
um analoge und/oder digitale Signale, die der Gaspedalstellung oder
dem auf das Gaspedal 26 aufgebrachten Druck entsprechen,
zu liefern. Auf jeden Fall werden solche analogen und/oder digitalen
Signale mit Hilfe des Steuercomputers 12 verarbeitet, um
eine Größe zu liefern,
die den gewünschten
Drosselprozentsatz angibt.
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Das
Fahrbetriebssteuersystem umfasst vorzugsweise Schalter SW1 und SW2,
die im Führerhaus
des Fahrers oder im Fahrer raum angebracht sind. Die Schalter SW1
und SW2 stellen dem Fahrer ein Mittel zur Verfügung, die Fahrbetriebssteuerfunktionen über den
Schalter SW1 ein- und auszuschalten und um die Geschwindigkeit der
Fahrt über
den Schalter SW2 festzulegen. Der Schalter SW2 liefert dem Steuercomputer 12 auch
Eingangssignale, um die Wiederaufnahme-/Beschleunigungs-Merkmale, die im
Stand der Technik der Fahrbetriebssteuersysteme wohlbekannt sind,
zu aktivieren. Der Schalter SW1 ermöglicht so den Fahrbetriebssteuermodus des
Betriebs, während
der Schalter SW2 verwendet wird, um die Betriebsarten der Fahrbetriebssteuersystems,
die in die Software des Steuercomputers 12 eingebaut sind,
zu aktivieren. Der Schalter SW1 ist mit einem Ende mit Vdc und an seinem gegenüberliegenden Ende mit dem Eingang
IN6 des Steuercomputers 12 und dem Widerstand R1 verbunden, der an das Massepotential angeschlossen
ist. Der Eingang IN6 liegt so normalerweise an dem Massepotential, während der
Schalter SW1 offen ist (Fahrbetriebssteuerung "aus"),
während
der Eingang IN6 auf logisch hohe Spannung (Vdc)
schaltet, wenn der Schalter SW1 geschlossen ist (Fahrbetriebssteuerung "ein"). Der Schalter SW2
ist ein Wechsel-SPDT-Schalter. Die zentrale Position ist mit Vdc verbunden, eine erste Schalterposition
ist mit dem Steuercomputereingang IN4 und dem Widerstand R3 verbunden, der an das Massepotential angeschlossen
ist. Die andere Stellung des Schalters SW2 ist mit dem Steuercomputereingang
IN5 und dem Widerstand R2 verbunden, der
auch an das Massepotential angeschlossen ist. Die Einstell-/Leerlauffahrbetriebssteuerfunktion
wird aktiviert, indem der Eingang IN4 des Steuercomputers 12 auf
logisch hohe Spannung oder Vdc kurzgeschlossen
wird. Das Wiederaufnahme-/Beschleunigungsmerkmal
des Fahrbetriebssteuersystems wird durch Kurzschließen des Eingangs
IN5 des Steuercomputers 12 an die logisch hohe Spannung
Vdc aktiviert. Diese Betriebsmerkmale werden
durch die Betätigung
des Schalters SW2 durch den Fahrer, wie dies im Stand der Technik
bekannt ist, aktiviert. Während
die vorstehende Beschreibung eine bevorzugte Fahrbetriebssteuersystemausführungsform
betrifft, ist ersichtlich, dass die vorliegende Erfindung die Verwendung
irgendeines Fahrbetriebssteuersystems, das Fachleuten bekannt ist,
in Erwägung
zieht. Auf jeden Fall spxicht der Steuercomputer 12 auf
die Fahrbetriebssteuersignale an den Eingängen IN4 bis IN6 an, um daraus
einen gewünschten
Drosselprozentsatz zu bestimmen.
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Ungeachtet
des Mechanismus, der die Drossel steuert, dient der Steuercomputer 12 dazu,
den gewünschten
Drosselprozentsatz zu verarbeiten und daraus ein Kraftstoffzufuhrsignal
zu liefern, wobei das Kraftstoffzufuhrsignal an dem Ausgang OUT1 zur
Verfügung
gestellt wird. Der Ausgang OUT1 ist mit einem Kraftstoffzufuhrsystem 30 des
Motors 14 verbunden. Das Kraftstoffzufuhrsystem 30 kann
irgendein herkömmliches
Kraftstoffzufuhrsystem sein, das Fachleuten bekannt ist.
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Eine
bevorzugte Technik zum Umwandeln des gewünschten Drosselprozentsatzes
in ein Kraftstoffzufuhrsignal umfasst das Zuordnen des gewünschten
Drosselprozentsatzes zu einer geeigneten Motorkraftstoffzufuhrmenge
(EFR), die in einem Speicher gespeichert ist. Obgleich viele andere
Faktoren außer
dem gewünschte
Drosselprozentsatz die Wahl der Motorkraftstoffzufuhrmenge beeinflussen, werden
die geeigneten Kraftstoffzufuhrmengeninformationen in ein entsprechendes
Taktsignal umgewandelt, das dem Motorkraftstoffzufuhrsystem 30 über den
Ausgang OUT1 zugeführt
wird. Die vorliegende Erfindung zieht jedoch in Erwägung, dass
andere bekannte Techniken verwendet werden können, um den gewünschten
Drosselprozentsatz in ein Taktsignal umzuwandeln, das zur Verwendung
durch das Motorkraftstoffzufuhrsystem 30 geeignet ist.
Des weiteren werden Fachleute erkennen, dass der Steuercomputer 12 typischerweise
einen Leerlaufregleralgorithmus umfasst, der dazu dient, eine stetige
Motordrehzahl mit 0 Prozent Drosseleingang aufrechtzuerhalten.
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Das
Getriebe 16 kann ein bekanntes Handschaltgetriebe, ein
Automatikgetriebe oder ein Handschalt-/Autoutomatik-Getriebe sein.
Für alle
von Hand wählbaren Übersetzungsverhältnisse
umfasst das Getriebe 16 einen mechanischen Eingang 32, der über ein
mechanisches Gestänge
LG mit einem Schalthebel 28 gekoppelt
ist, der sich typischerweise in dem Fahrerhausbereich des Fahrzeugs
befindet. Wie es im Stand der Technik bekannt ist, ist der Schalthebel 28 von
Hand betätigbar,
um irgendeines einer Vielzahl von handgeschalteten Übersetzungsverhältnissen
des Getriebes 16 zu wählen.
Für alle automatisch
wählbaren Übersetzungsverhältnisse umfasst
das Getriebe 16 ein oder mehrere Stellglied(er) 34,
die mit dem Ausgang OUT2 des Steuercomputers 12 elektrisch
verbunden sind. Wie in 1 gezeigt, ist der Ausgang OUT2
des Steuercomputers 12 mit einem oder mehreren automatischen
Schaltstellgliedern 34 über
n Signalleitungen verbunden, wobei n der Wert einer ganzen Zahl
ist, der eine oder mehrere Signalleitungen angibt. Typischerweise
ist bzw. sind das eine oder die mehreren automatischen Schaltstellglieder 34 elektrisch
betätigte
Solenoide, die auf ein Steuersignal ansprechen, das diesen zur Steuerung
der Auswahl eines entsprechenden automatischen Übersetzungsverhältnisses
des Getriebes 16 geliefert wird.
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Das
Motorsteuersystem 10 kann verschiedene Mechanismen umfassen,
um dem Steuercomputer 12 Informationen bezüglich des
gegenwärtig
eingelegten Übersetzungsverhältnisses
des Getriebes 16 zu liefern. Vorzugsweise umfasst die Speichereinheit 15 des
Steuercomputers 12 bestimmte Informationen bezüglich des
Getriebes 16, sodass der Steuercomputer 12 dazu
dient, das gegenwärtig
eingelegte Übersetzungsverhältnis des
Getriebes 16 zu jedem Zeitpunkt zu bestimmen, zu dem sich
das Fahrzeug mit einer Geschwindigkeit bewegt, die ausreicht, um
ein gültiges
Geschwindigkeitssignal als Verhältnis
der Motordrehzahl (an dem Eingang IN1 zur Verfügung gestellt) zur Fahrzeuggeschwindigkeit (an
dem Eingang IN2 zur Verfügung
gestellt) zu erzeugen. Jedoch zieht die vorliegende Erfindung mehrere
alternative Techniken zur Bestimmung des gegenwärtig eingelegten Übersetzungsverhältnisses des
Getriebes 16 in Erwägung.
Beispielsweise kann das Getriebe 16 eine elektrische Komponentengruppe 36 umfassen,
die dazu dient, dem Eingang IN7 des Steuercomputers 12 ein
Signal zu liefern, wobei das Signal das gegenwärtig eingelegte Übersetzungsverhältnis des
Getriebes 16 anzeigt. Bei einer Ausführungsform kann die Komponentengruppe 36 eine
Anzahl von Mikroschaltern umfassen, die den verschiedenen Gängen des
Getriebes zugeordnet sind. Der kollektive Status der verschiedenen
Schalter kann verwendet werden, um ein Signal zu liefern, das das
gegenwärtig
eingelegte Übersetzungsverhältnis anzeigt.
Alternativ kann die Komponentengruppe 36 Getriebeeingangsgeschwindigkeits-
und -ausgangsgeschwindigkeitssensoren und einen Prozessor umfassen,
der dazu dient, die Getriebeeingangs- und -ausgangsgeschwindigkeiten
zu bewerten, um ein diesen entsprechendes Signal über das gegenwärtig eingelegte Übersetzungsverhältnis zu liefern.
Die vorliegende Erfindung zieht des weiteren in Erwägung, dass
alle bekannten elektrischen Komponentengruppen 36 verwendet
werden können,
um dem Steuercomputer 12 Informationen zu liefern, die sich
auf das gegenwärtig
eingelegte Übersetzungsverhältnis des
Getriebes 16 beziehen.
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Um
die gegenwärtige
Erfindung auszuführen,
umfasst eine Technik zur Bestimmung einer geeigneten Motorkraftstoffzufuhrmenge
(EFR), die dem gegenwärtig
eingelegten Übersetzungsverhältnis des
Getriebes 16 Rechnung trägt, das Liefern einer solchen
Motorkraftstoffzufuhrmenge (EFR) zum Steuercomputer 12 über einen
Kommunikations-Bus, der mit einem Kommunikationseingang (COM) des Steuercomputers 12 verbunden
ist. Vorzugsweise ist der Kommunikations-Bus oder Datenleitung 40 ein SEA
J1939-Bus (Society of Automotive Engineers) und arbeitet in Übereinstimmung
mit den technischen Spezifikationen, die in dem SAE J1939-Standard
angegeben sind. Gemäß dem SAE
J1939-Industriestandard für
einen Bus dient der Steuercomputer 12 dazu, darauf Daten
zu senden und zu empfangen, die sich auf die Betriebsparameter des
Fahrzeugs beziehen.
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Das
Getriebe 16 kann mit Schaltungen 38, die dazu
dienen, das gegenwärtig
eingelegte Übersetzungsverhältnis des
Getriebes 16 festzustellen, sowie einem Mikroprozessor 42 ausgestattet
sein. Der Mikroprozessor 42 weist vorzugsweise einen Kommunikationsanschluss
auf, der mit dem Kommunikations-Bus 40 derart verbunden
ist, dass alle Informationen, die auf dem Kommunikations-Bus 40 verfügbar sind,
nicht nur für
den Steuercomputer 12 verfügbar sind sondern auch für den Mikroprozessor 42.
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Der
Mikroprozessor 42 kann alle auf dem Kommunikations-Bus 40 verfügbaren Informationen verwenden
oder er kann die elektrischen Komponenten innerhalb der elektrischen
Schaltungen 38 verwenden, um das gegenwärtig eingelegte Übersetzungsverhältnis des
Getriebes 16 in Übereinstimmung
mit irgendeiner der vorstehend erörterten Techniken festzustellen.
Bei einer Ausführungsform umfasst
der Mikroprozessor 42 einen Speicher mit einer darin gespeicherten
Vielzahl von Motorkraftstoffzufuhrmengen. Bei dieser Ausführungsform
bestimmt der Mikroprozessor 42 deshalb nicht nur das gegenwärtig eingelegte Übersetzungsverhältnis des Getriebes 16,
sondern gleicht des weiteren eine Motorkraftstoffzufuhrmenge oder
einen Drehmomentbefehl, die bzw. der innerhalb des Mikroprozessors 42 gespeichert
ist, mit den Informationen über
das gegenwärtig
eingelegte Übersetzungsverhältnis ab
und überträgt dann
die Informationen über
die Motorkraftstoffzufuhrmenge oder den Drehmomentbefehl über den
Kommunikations-Bus 40 an den Steuercomputer 12.
Der Steuercomputer 12 wandelt dann direkt die Informationen über die
Motorkraftstoffzufuhrmenge oder den Drehmomentbefehl, die ihm von
dem Mikroprozessor 42 geliefert wurden, in ein Kraftstoffzufuhrsignal
um, das zur Verwendung durch das Kraftstoffzufuhrsystem 30 des
Motors 14 geeignet ist.
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Unter
Bezugnahme auf 2, die aus 2A und 2B besteht,
und 3 ist eine bevorzugte Ausführungsform eines Soft warealgorithmus
zum Bestimmen der geeigneten Motorkraftstoffzufuhrmengeninformationen
durch die vorliegende Erfindung in Fließdiagrammform gezeigt. Der
Algorithmus von 2 und 3 ist
vorzugsweise durch den Steuercomputer 12 mehrere Male pro
Sekunde durchführbar.
Insbesondere unter Bezugnahme auf 2A beginnt
der Algorithmus 100 in Schritt 102, und in Schritt 104 bestimmt
der Steuercomputer 12 eine vorbestimmte Motorkraftstoffzufuhrmenge EFRDEF, wobei EFRDEF eine
Funktion von verschiedenen Fahrzeug- und Motorbetriebszuständen, einschließlich beispielsweise
der Motordrehzahl, der Motorlast, dem gewünschten Drosselprozentsatz und
dem Fahrbetriebssteuerstatus, ist, wobei das sich ergebende Motorausgangsdrehmoment
durch die nominelle Eingangsdrehmomentkapazität des Getriebes 16 begrenzt
ist, wie in dem Abschnitt HINTERGRUND beschrieben und im Stand der
Technik bekannt ist. Die nominelle Eingangsdrehmomentkapazität des Getriebes 16 ist,
wie im Abschnitt HINTERGRUND definiert, eine bekannte, mit dem Getriebe 16 zusammenhängende Größe und ist
eine Größe, die
vorzugsweise in dem Speicher 15 des Steuercomputers 12 gespeichert
ist.
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Die
Abarbeitung des Algorithmus geht von Schritt 104 zu Schritt 106 weiter,
wo eine maximale, auf dem Übersetzungsverhältnis basierende
Motorkraftstoffzufuhrmenge EFRGR, die eine
Funktion der verschiedenen Fahrzeug- und Motorbetriebszustände, wie
vorstehend erörtert,
ist, bestimmt wird, wobei das sich ergebende Motorausgangsdrehmoment durch
die maximale Eingangsdrehmomentkapazität des gegenwärtig eingelegten Übersetzungsverhältnisses
des Getriebes 16 statt durch die nominelle Eingangsdrehmomentkapazität des Getriebes 16 begrenzt
wird. Die vorliegende Erfindung zieht mehrere alternative Techniken
für die
Durchführung
von Schritt 106 in Erwägung,
wobei diese Techniken nachstehend mit Bezug auf 3 erörtert werden. Wie
unter Bezugnahme auf 3 erörtert wird, umfasst der Schritt 106 einen
Weg 108 des Fließdiagramms,
der unter bestimmten Umständen
den Algorithmus 100 mit dem Schritt 134 (2B)
verbindet.
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Von
Schritt 106 geht die Abarbeitung des Algorithmus in Schritt 110 weiter,
wo EFRGR mit EFRDEF verglichen
wird. Falls in Schritt 110 EFRGR größer als EFRDEF ist und momentan unter der Annahme, dass das
wahlweise Merkmal A in Schritt 112 nicht aktiviert ist,
wird die Abarbeitung des Algorithmus in Schritt 120 fortgesetzt,
wo der Steuercomputer 12 die tatsächliche Motorkraftstoffzufuhrmenge
EFR auf gleich EFRGR einstellt, wonach die
Abarbeitung des Algorithmus in Schritt 124 fortgesetzt
wird. Alternativ wird, falls EFRGR in Schritt 110 nicht
größer als
EFRDEF ist, EFR in Schritt 122 gleich
der vorbestimmten Motorkraftstoffzufuhrmenge EFRDEF eingestellt,
und die Abarbeitung des Algorithmus wird von dort in Schritt 124 fortgesetzt.
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Unter
Bezugnahme auf 2B prüft der Algorithmus in Schritt 124,
ob ein wahlweises Merkmal B aktiviert worden ist. Unter der momentanen
Annahme, dass das wahlweise Merkmal B nicht aktiviert worden ist,
wird die Abarbeitung des Algorithmus in Schritt 134 fortgesetzt,
wo der Motor 14 wie vorstehend erörtert in Übereinstimmung mit der Motorkraftstoffzufuhrmenge
EFR mit Kraftstoff versorgt wird, wonach der Algorithmus in Schritt 136 fortgesetzt wird,
wo die Softwareprogrammsteuerung in ihre Abrufroutine zurückgesetzt
wird.
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Aus
dem Vorstehenden sollte es nun ersichtlich sein, dass, wenn keines
der wahlweisen Algorithmusmerkmale aktiviert ist, der Steuercomputer 12 in Kombination
mit dem Mikroprozessor 42 unter der Führung durch den Algorithmus 100 fähig ist,
eine vorbestimmte Motorkraftstoffzufuhrmenge, die durch die nominelle
Eingangsdrehmomentkapazität
des Getriebes 16 begrenzt ist, eine auf dem Übersetzungsverhältnis basierende,
maximale Motorkraftstoffzufuhrmenge, die durch die maximale Eingangsdrehmomentkapazität des gegenwärtig eingelegten Übersetzungsverhältnisses
des Getriebes 16 begrenzt ist, zu bestimmen und den Motor 14 gemäß der größeren Größe der zwei
Motorkraftstoffzufuhrmengengrößen mit
Kraftstoff zu versorgen.
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Unter
Bezugnahme auf 2A umfasst der Algorithmus 100 ein
wahlweises Merkmal A. Vorzugsweise ist das Merkmal A ein Softwaremerkmal, das
zum Betrieb durch einen Endbenutzer des Fahrzeugs, wie einen Wagenparkbesitzer
oder Fahrzeughändler,
aktiviert oder programmiert werden kann. Die vorliegende Erfindung
zieht in Erwägung,
dass das Merkmal A so mittels eines Diagnose- oder Kalibrierungswerkzeugs,
wie es im Stand der Technik bekannt ist, aktiviert oder deaktiviert
werden kann. Falls in Schritt 110 EFRGR größer als
EFRDEF ist, wird die Abarbeitung des Algorithmus
in Schritt 112 fortgesetzt, wo der Steuercomputer 12 prüft, ob das
wahlweise Merkmal A aktiviert ist. Falls das Merkmal A nicht aktiviert
ist, wird die Abarbeitung des Algorithmus in Schritt 120 fortgesetzt.
Falls jedoch das wahlweise Merkmal A in Schritt 112 aktiviert
ist, wird die Abarbeitung des Algorithmus in Schritt 114 fortgesetzt,
wo die Fahrzeugbeschleunigung (VA) und die Betriebsleistung des
Motors (EP) bestimmt werden. Vorzugsweise bestimmt der Steuercomputer 12 die Fahrzeugbeschleunigung
durch Überwachen
der Fahrzeuggeschwindigkeit über
einen Zeitraum und Berechnen der Beschleunigung in Übereinstimmung mit
wohlbekannten Gleichungen und berechnet die Motorbetriebsleistung
in Übereinstimmung
mit wohlbekannten Gleichungen. Die Motorbetriebsleistung kann über die
Motorlast in Übereinstimmung
mit wohlbekannten Gleichungen auf der Grundlage von Betriebsparametern,
einschließlich
der Motordrehzahl und der Fahrzeuggeschwindigkeit über den Drosselprozentsatz
(oder die Drosselstellung), bestimmt werden, wobei die Drossel manuell
oder über die
Fahrbetriebssteuerung, wie vorstehend beschrieben, oder über eine
Kombination von sowohl Motorlast als auch Drosselprozentsatz gesteuert
werden kann. Die vorliegende Erfindung zieht jedoch in Erwägung, dass
die Fahrzeugbeschleunigung und die Fahrzeugbetriebsleistung in Übereinstimmung
mit einer Vielzahl von bekannten Techniken und auf der Grundlage
von anderen be kannten Fahrzeugbetriebsparametern berechnet werden
können.
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Die
Abarbeitung des Algorithmus geht von Schritt 114 zu Schritt 116 weiter,
wo die Fahrzeugbeschleunigung gegen eine vorbestimmte Beschleunigungsgröße geprüft wird.
Vorzugsweise wird die vorbestimmte Fahrzeugbeschleunigungsgröße auf Null Beschleunigung
eingestellt, sodass die Programmabarbeitung in Schritt 118 nur
fortgesetzt wird, falls das Fahrzeug eine negative Beschleunigung
(Verzögerung)
erfährt.
Andererseits geht, falls die Fahrzeugbeschleunigung konstant ist
oder erhöht
wird, die Abarbeitung des Algorithmus von Schritt 116 zu
Schritt 122 weiter. Es ist ersichtlich, dass obgleich die
vorbestimmte Beschleunigungsgröße vorzugsweise
auf Null Beschleunigung eingestellt wird, jede andere vorbestimmte
Beschleunigungsgröße, positiv
oder negativ, als vorbestimmte Beschleunigungsgröße in Schritt 116 verwendet
werden kann.
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Falls
die Fahrzeugbeschleunigung in Schritt 116 geringer als
die vorbestimmte Beschleunigungsgröße ist, wird die Abarbeitung
des Algorithmus in Schritt 118 fortgesetzt, wo der Steuercomputer 12 die Motorbetriebsleistung
mit einem vorbestimmten Motorleistungsschwellenwert TH vergleicht.
Falls die Motorbetriebsleistung in Schritt 118 höher als
der vorbestimmte Motorleistungsschwellenwert TH ist, wird die Abarbeitung
des Programms in Schritt 120 fortgesetzt. Falls die Motorbetriebsleistung
in Schritt 118 geringer als der oder gleich dem vorbestimmten
Motorleistungsschwellenwert TH ist, wird die Abarbeitung des Algorithmus
in Schritt 122 fortgesetzt. Während die vorliegende Erfindung
in Erwägung
zieht, dass der Motorleistungsschwellenwert TH auf irgendeine Motorleistungsgröße eingestellt
werden kann, liegt ein bevorzugter Wert von TH irgendwo zwischen
90 und 100%.
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Aus
der vorstehenden Beschreibung des wahlweisen Merkmals A sollte es
nun ersichtlich sein, dass dieses Merkmal gestattet, dass der Steuercomputer 12 die
größere der
Motorkraftstoffzufuhrmengen EFRDEF und EFRGR für
die anschließende Versorgung
des Motors mit Kraftstoff in Übereinstimmung mit
dem vorstehend beschriebenen grundlegenden Algorithmus nur aktiviert,
nachdem das Fahrzeug eine negative Beschleunigung unter einem Betrieb mit
schwerer Motorlast erfährt.
Ein solches Merkmal ermöglicht
eine vorbestimmte Kraftstoffversorgung des Motors unter normalen
Betriebsbedingungen, während
es für
größere Werte
des Motorausgangsdrehmoments unter Bedingungen sorgt, die einen
erhöhten
Leistungsausgang erfordern, wie beispielsweise bei einer steil bergauf
führenden
Steigung.
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Unter
Bezugnahme auf
2B umfasst der Algorithmus
100 ein
weiteres wahlweises Merkmal B. Wie bei dem Merkmal A ist das Merkmal
B vorzugsweise zur Aktivierung oder Deaktivierung über ein
Diagnose- oder Kalibrierungswerkzeug programmierbar. In Schritt
124 prüft der Steuercomputer
12,
ob das wahlweise Merkmal B aktiviert ist. Falls es nicht aktiviert
ist, wird die Abarbeitung des Algorithmus in Schritt
134 fortgesetzt.
Falls jedoch das wahlweise Merkmal B in Schritt
124 aktiviert
wird, wird die Abarbeitung des Algorithmus in Schritt
126 fortgesetzt,
wo der Steuercomputer
12 prüft, ob das wahlweise Merkmal
C aktiviert ist. Unter der momentanen Annahme, dass das wahlweise
Merkmal C nicht aktiviert ist, wird die Abarbeitung des Programms
in Schritt
130 fortgesetzt, wo zwei zusätzliche Motorkraftstoffzufuhrmengenwerte
durch den Steuercomputer
12 bestimmt werden. Der erste,
EFR
P, ist eine Funktion der verschiedenen
Fahrzeug- und Motorbetriebszustände,
wie vorstehend erörtert,
wobei das sich ergebende Motorausgangsdrehmoment durch die maximale
Betriebsdrehmomentkapazität
der Antriebswelle
18 (
1) statt
durch irgendeine Eingangsdrehmomentkapazität, die mit dem Getriebe
16 oder
einer anderen Komponente des Antriebsstrangs verbunden ist, begrenzt
ist. Der zweite,
,
ist eine Funktion der verschiedenen Fahrzeug- und Motorbetriebszustände, wie
vorstehend erörtert,
wobei das sich ergebende Motorausgangsdrehmoment durch die maximale
Betriebsdrehmomentkapazität
der Antriebsachse
20 (
1) statt
durch irgendeine Eingangsdrehmomentkapazität, die mit dem Getriebe
16 oder
einer anderen Komponente des Antriebsstrangs verbunden ist, begrenzt
ist. Vorzugsweise umfasst die Speichereinheit
15 des Steuercomputers
12 Daten,
die sich auf die maximalen Betriebsdrehmomentkapazitäten der
Antriebswelle
18 bzw. der Antriebsachse
20 beziehen.
Der Steuercomputer
12 dient danach dazu, wie vorstehend
erörtert,
die darauf basierenden Motorkraftstoffzufuhrmengen zu bestimmen, die
zu Motorausgangsdrehmomentkapazitäten führen, die durch die maximalen
Betriebsdrehmomentkapazitäten
dieser Komponenten begrenzt sind. Alternativ kann der Mikroprozessor
42 solche
Betriebsdrehmomentkapazitätsgrenzen
enthalten, wobei diese Informationen über den Kommunikations-Bus
40 an
den Steuercomputer
12 gesendet werden. Als weitere Alternative
kann der Mikroprozessor
42 Motorkraftstoffzufuhrmengen
EFR
P und EFR
DA enthalten oder
berechnen, wobei diese Informationen über den Kommunikations-Bus
40 an
den Steuercomputer
12 gesendet werden.
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Die
Abarbeitung des Algorithmus geht von Schritt 130 zu Schritt 132 weiter,
wo die tatsächliche Motorkraftstoffzufuhrmenge
EFR gleich dem Minimum des früheren
Werts von EFR (entsprechend dem größeren Wert von EFRDEF und
EFRGR), EFRP und
EFRDA eingestellt wird. Die Abarbeitung
des Algorithmus geht von Schritt 132 zu Schritt 134 weiter, wo
dem Motor in Übereinstimmung
mit dem Wert von EFR Kraftstoff zugeführt wird.
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Aus
der vorstehenden Beschreibung des wahlweisen Merkmals B sollte nun
ersichtlich sein, dass dieses Merkmal gestattet, dass der Steuercomputer 12 eine
maximale sichere Motorkraftstoffzufuhrmenge auf der Grundlage der
maximalen Betriebsdrehmomentkapazitäten der verschiedenen Komponenten
des Antriebsstrangs bestimmt. Ein solches Merkmal erkennt, dass
das Motorausgangsdrehmoment unter bestimmten Umständen nicht
von dem gegenwärtig
eingelegten Gang des Getriebes, sondern durch eine geringere maximale
Betriebsdrehmomentkapazität einer
sich stromabwärts
befindenden Komponente des Antriebsstrangs begrenzt wird. Ein solcher
Zustand kann insbesondere bei niedrigeren Übersetzungsverhältnissen
des Getriebes 16 auftreten.
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Als
numerisches Beispiel des Merkmals B wird angenommen, dass ein niedrigeres Übersetzungsverhältnis des
Getriebes 16 ein Übersetzungsverhältnis von
10:1 ist und eine maximale Eingangsdrehmomentkapazität von 1.450
ft.lbs. (1965,94 Nm) aufweist, die Antriebsachse 20 eine
maximale Betriebsdrehmomentkapazität von 15.000 ft.lbs. (20337,27
Nm) aufweist und die Antriebswelle 18 eine maximale Betriebsdrehmomentkapazität von 10.000
ft.lbs. (1358,18 Nm) aufweist. Ohne ein aktiviertes wahlweises Merkmal
B und auf der Grundlage des gegenwärtig eingelegten Übersetzungsverhältnisses
des Getriebes 16 würde
die Motorkraftstoffzufuhrmenge (EFR) für die maximale Fahrzeugleistung durch
den Algorithmus 100 so eingestellt, dass sie zu einer maximalen
Motorausgangsdrehmomentgröße von 1.450
ft.lbs. (1965,94 Nm) führt.
Jedoch würden bei
einem Übersetzungsverhältnis von
10:1 die Antriebswelle 18 und die Antriebsachse 20 jeweils
einem Drehmoment von 14.500 ft. lbs. (19659,36 Nm) unterliegen.
Während
die Antriebsachse 20 eine maximale Betriebsdrehmomentkapazität von 15.000 ft.lbs.
(20337,27 Nm) aufweist und deshalb eine Motorausgangsdrehmomentgröße von 1.450
ft.lbs. (1965,94 Nm) aufnehmen könnte,
weist die Antriebswelle 18 eine maximale Betriebsdrehmomentkapazität von nur
10.000 ft.lbs. (13558,18 Nm) auf. Eine Motorausgangsdrehmomentgröße von 1.450
ft.lbs. (1965,94 Nm) würde
deshalb die Antriebswelle 18 4.500 ft.lbs. (6101,18 Nm) über ihre
maximale Betriebsdrehmomentkapazität aussetzen, was wahrscheinlich
zu einer Beschädigung
oder Zerstörung der
Antriebswelle 18 führen
würde.
Wenn das wahlweise Merkmal B aktiviert ist, trägt der Steuercomputer 12 der
maximalen Betriebsdrehmomentkapazität der Antriebswelle 18 Rechnung
und begrenzt dementsprechend die Motorkraftstoffzufuhrmenge (EFR), um
eine Motorausgangsdrehmomentgröße von 1.000
ft.lbs. (1355,82 Nm) zu erzeugen, was eine sichere Betriebsdrehmomentgröße für alle Komponenten
des Antriebsstrangs ist.
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Die
vorliegende Erfindung zieht in Erwägung, dass die maximalen Betriebsdrehmomentkapazitäten für jede und
alle Komponente(n) des Antriebsstrangs stromabwärts des Getriebes 16 in
dem Speicher 15 durch einen Endbenutzer des Fahrzeugs unter
Verwendung eines Diagnose- oder Kalibrierungswerkzeugs programmierbar
sein können. Des
weiteren ist es ersichtlich, dass, obwohl der Algorithmus 100 für die Bestimmung
einer Motorkraftstoffzufuhrmenge (EFR) sorgt, die von den maximalen
Drehmomentkapazitäten
der einzelnen Übersetzungsverhältnisse
des Getriebes 16, der Antriebswelle 18 und der
Antriebsachse begrenzt ist, die EFR weiter auch durch die maximalen
Drehmomentkapazitäten
von anderen Komponenten des Antriebsstrangs, einschließlich beispielsweise
der Kardangelenke, einer PTO-Vorrichtung, einem oder mehreren Hilfsgetrieben,
aller zusätzlichen
miteinander verbundenen Antriebswellen und dergleichen, begrenzt
ist.
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Unter
erneuter Bezugnahme auf 2B umfasst
der Algorithmus 100 noch ein weiteres wahlweises Merkmal
C. Wie bei den Merkmalen A und B ist das Merkmal C vorzugsweise
zur Aktivierung oder Deaktivierung über ein Diagnose- oder Kalibrierungswerkzeug
programmierbar. In Schritt 126 prüft der Steuercomputer 12,
ob das wahlweise Merkmal C aktiviert ist. Falls es nicht aktiviert
ist, wird die Abarbeitung des Algorithmus mit dem wahlweisen Merkmal
B in Schritt 130 fortgesetzt. Falls jedoch das wahlweise Merkmal
C in Schritt 126 aktiviert ist, wird die Abarbeitung des
Algorithmus in Schritt 128 fortgesetzt, wo der Status des
gegenwärtig
eingelegten Übersetzungsverhältnisses
des Getriebes 16 geprüft
wird. Falls in Schritt 128 das gegenwärtig eingelegte Übersetzungsverhältnis eines
von einem Satz von unteren Gängen
des Getriebes 16 mit entsprechend hohen numerischen Übersetzungsverhältnissen
ist, wird die Abarbeitung des Algorithmus mit dem wahlweisen Merkmal
B in Schritt 130 fortgesetzt. Falls jedoch das gegenwärtig eingelegte Übersetzungsverhältnis nicht
eines der unteren Gänge
des Getriebes 16 ist (und deshalb ein numerisch niedrigeres Übersetzungsverhältnis davon
ist), überspringt
der Algorithmus 100 die Schritte 130 und 132 und
geht direkt von Schritt 128 zu Schritt 134 weiter.
Bei einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung führen
die unteren Gänge
des Getriebes 16 mit Übersetzungsverhältnissen
von 10:1 oder höher
in Schritt 128 dazu, dass zu Schritt 130 weiter
gegangen wird, obgleich die vorliegende Erfindung in Erwägung zieht, dass
für jedes Übersetzungsverhältnis von
mehr als 1:1 von Schritt 128 zu Schritt 130 weiter
gegangen wird.
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Aus
der vorstehend angegebenen Beschreibung des wahlweisen Merkmals
C sollte nun ersichtlich sein, dass dieses Merkmal das Abarbeiten
des wahlweisen Merkmals B nur gestattet, wenn das vorliegende Übersetzungsverhältnis eines
der niedrigeren Übersetzungsverhältnisse
des Getriebes 16 ist. Das Merkmal C gestattet so, dass
der Steuercomputer 12 die Motorkraftstoffzufuhrmenge (EFR)
bestimmt, die durch die maximalen Drehmomentkapazitäten aller
Komponenten des Antriebsstrangs begrenzt ist, nur wenn sich das
Getriebe 16 gegenwärtig
in einem unteren Gang davon befindet. Das Merkmal C erkennt, dass
die maximalen Drehmomentkapazitäten
der Komponenten des Antriebsstrangs stromabwärts des Getriebes 16 wahrscheinlich hauptsächlich in
den unteren Gängen
(entsprechend numerisch höheren Übersetzungsverhältnissen)
davon wie vorstehend erörtert
Probleme verursachen. Gemäß dem Merkmal
C wird bei den oberen Übersetzungsverhältnissen
des Getriebes 16, wo die maximalen Drehmomentkapazitäten der
Antriebsstrangkomponenten stromabwärts des Getriebes 16 wahrscheinlich
kein Problem verursachen, die Motorkraftstoffzufuhrmenge als die
größere Menge
der Motorkraftstoffzufuhrmengen EFRDEF und
EFRGR bestimmt.
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Aus
dem Fließdiagramm
von 2A und 2B sollte
nun ersichtlich sein, dass die Regelung des Motorausgangsdrehmoments durch
ein Übersetzungsverhältnis gesteuert
wird, das auf dem Motordrehmomentsteueralgorithmus beruht, der grundsätzlich das
Motorausgangsdrehmoment als Funktion eines gegenwärtig eingelegten Übersetzungsverhältnisses
des Getriebes 16 regelt. Es ist beabsichtigt, dass es durch
das bei irgendeinem gegebenen Übersetzungsverhältnis des
Getriebes 16 erzeugte Motorausgangsdrehmoment für den Fahrer
offenkundig sein sollte, ob er die Drossel über das Gaspedal 26 oder über den
Fahrbetriebssteuerbetrieb betätigen
sollte. Des weiteren sind mehrere wahlweise Merkmale in dem Algorithmus 100 enthalten.
Beispielsweise kann der Steuercomputer 12 unter Bedingungen,
unter denen das Motorausgangsdrehmoment die nominelle Eingangsdrehmomentkapazität eines
gegebenen Getriebes übersteigt,
das Motorausgangsdrehmoment in Übereinstimmung
mit dem größeren Wert
von maximaler Eingangsdrehmomentkapazität des gegenwärtig eingelegten Übersetzungsverhältnisses
des Getriebes und von nomineller Eingangsdrehmomentkapazität des Getriebes entweder
(a) immer unabhängig
von den Betriebsbedingungen oder (b) nur nachdem das Fahrzeug eine negative
Beschleunigung unter dem Betrieb mit schwerer Motorlast erfährt, begrenzen.
Des weiteren kann der Steuercomputer 12 die Motorausgangsdrehmomentgröße in Übereinstimmung
mit der kleinsten maximalen Eingangsdrehmomentkapazität aller
Antriebsstrangkomponenten stromabwärts des Getriebes 16 entweder
(a) immer unabhängig
von dem gegenwärtig
eingelegten Übersetzungsverhältnis des
Getriebes oder (b) nur beim Betrieb in einem der unteren Gänge eines
gegebenen Getriebes 16 begrenzen. Es ist ersichtlich, dass
das wahlweise Merkmal A unabhängig
von dem wahlweisen Merkmal B und C aktiviert/deaktiviert werden
kann und dass das Merkmal B unabhängig von den Merkmalen A und
C aktiviert/deaktiviert werden kann, dass jedoch die Aktivierung
des Merkmals C die Aktivierung des Merkmals B erfordert.
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Unter
Bezugnahme auf 3 ist ein Fließdiagramm
gezeigt, dass eine Reihe von alternativen Algorithmen für die Durchführung von
Schritt 106 von 2A zeigt,
bei der der Steuercomputer 12 eine Motorkraftstoffzufuhrmenge
EFRGR empfängt, bei dem das sich ergebende
Motordrehmoment durch die maximale Eingangsdrehmomentkapazität des gegenwärtig eingelegten Übersetzungsverhältnisses des
Getriebes 16 begrenzt ist. Gemäß einer ersten Ausführungsform
des Algorithmus 106 von 3 beginnt
der Algorithmus in Schritt 200 und in Schritt 202 stellt
der Steuercomputer 12 das gegenwärtig eingelegte Übersetzungsverhältnis (GR)
des Getriebes 16 fest. Schritt 202 kann unter
Verwendung von irgendeiner mit Bezug auf 1 beschriebenen
Technik durchgeführt
werden. Von Schritt 202 geht die Abarbeitung des Algorithmus
in Schritt 204 weiter, wo der Steuercomputer 12 bestimmt,
ob GR ein gültiges Übersetzungsverhältnis des
Getriebes 16 ist. Falls der Steuercomputer 12 in
Schritt 204 bestimmt, dass das gegenwärtig eingelegte Übersetzungsverhältnis ein
gültiges Übersetzungsverhältnis ist,
wird die Abarbeitung des Algorithmus in Schritt 206 fortgesetzt, wo
der Mikroprozessor 42 die Motorkraftstoffzufuhrmenge EFRGR wie vorstehend beschrieben bestimmt, wobei
die EFRGR durch die Eingangsdrehmomentkapazität des Übersetzungsverhältnisses
GR des Getriebes 16 begrenzt ist. Vorzugsweise enthält die Speichereinheit 15 des
Steuercomputers 12 eine erzeugte Kalibrierung, mit der
mehrere Motorkraftstoffzufuhrmengen EFRGR verbunden
sind, die den maximalen Eingangsdrehmomentkapazitäten der
gewählten Übersetzungsverhältnisse
innerhalb irgendeines gegebenen Getriebes 16 entsprechen.
Der Mikroprozessor 42 dient dann in Schritt 206 dazu,
die EFRGR aus der Speichereinheit 15 abzurufen.
Alternativ können
spezifische Getriebeübersetzungsverhältnisse und
entsprechende maximale Eingangsdrehmomentgrenzen in dem Speicher
des Mikroprozessors 42 gespeichert werden, und der Mikroprozessor 42 dient
in Schritt 206 dazu, die EFRGR aus
einer Ausgangsmotorkraftstoffzufuhrmenge zu berechnen, um die maximalen
Drehmomenteingangsgrenzen für spezifische Übersetzungsverhältnisse
des Getriebes 16 zu erfüllen.
In beiden Fällen
geht die Abarbeitung des Algorithmus von Schritt 206 zu
Schritt 208 weiter, wo die Abarbeitung des Algorithmus
zu Schritt 106 von 2A zurückkehrt.
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Falls
der Steuercomputer 12 in Schritt 204 bestimmt,
dass das gegenwärtig
eingelegte Übersetzungsverhältnis GR
ein ungültiges Übersetzungsverhältnis des
Getriebes 16 ist, wird die Abarbeitung des Algorithmus
in Schritt 210 fortgesetzt, wo der Steuercomputer 12 das
am Eingang IN2 anliegende Fahrzeuggeschwindigkeitssignal bewertet,
wonach der Steuercomputer 12 das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal
gegen einen vorbestimmten Geschwindigkeitswert in Schritt 212 prüft. Falls
in Schritt 212 die Fahrzeuggeschwindigkeit größer als
der vorbestimmte Geschwindigkeitswert ist, dann wird die Abarbeitung
des Algorithmus in Schritt 216 fortgesetzt, wo die tatsächliche
Motorkraftstoffzufuhrmenge EFR gleich der vorbestimmten Motorkraftfahrzeugzufuhrmenge
EFRDEF eingestellt wird und die Abarbeitung des
Algorithmus entlang des Wegs 108 des Fließdiagramms
zu Schritt 134 des Fließdiagramms von 2B weiter
geht. Falls jedoch der Steuercomputer 12 in Schritt 212 bestimmt,
dass die Fahrzeuggeschwindigkeit geringer als der oder gleich dem
vorbestimmte(n) Geschwindigkeitswert ist, wird die Abarbeitung des
Algorithmus in Schritt 214 fortgesetzt, wo GR auf das niedrigste Übersetzungsverhältnis des Getriebes 16 eingestellt
wird, wonach die Abarbeitung des Algorithmus in Schritt 206 fortgesetzt
wird. Vorzugsweise wird der vorbestimmte Geschwindigkeitswert auf
Null eingestellt, obgleich die vorliegende Erfindung in Erwägung zieht,
dass jeder Fahrzeuggeschwindigkeitswert als der vorbestimmte Geschwindigkeitswert
in Schritt 212 verwendet werden kann.
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Aus
der vorstehend angegebenen Beschreibung sollte nun ersichtlich sein,
dass der Schritt 106 des Algorithmus 100 in Übereinstimmung
mit einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird, indem das gegenwärtig eingelegte Übersetzungsverhältnis des
Getriebes 16 festgestellt wird, und falls dieses Übersetzungsverhältnis ein
gültiges Übersetzungsverhältnis ist,
dient der Steuercompu ter 12 dazu, die EFRGR gemäß einer
der vorstehend beschriebenen Techniken zu berechnen. Ein ungültiges Getriebeverhältnis in
Schritt 204 kann eine von zwei Möglichkeiten bedeuten. Erstens
kann es, falls die Fahrzeuggeschwindigkeit größer als eine vorbestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit
ist, irgendwo einen Fehler geben, ein Schalten stattfinden oder
ein anderes Betriebsereignis des Fahrzeugs sich weiter entwickeln,
in welchem Fall der Algorithmus in seinen voreingestellten Zustand
zurückkehrt,
um die vorbestimmte Motorkraftstoffzufuhrmenge EFRDEF zu
liefern. Falls jedoch die Fahrzeuggeschwindigkeit geringer als die
oder gleich der vorbestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit ist, dann
nimmt der Algorithmus an, dass das Getriebe 16 gegenwärtig in
dessen niedrigsten Übersetzungsverhältnis eingelegt
ist. Dieser Bereich des Algorithmus soll sich mit der Situation
befassen, in der das Fahrzeug stationär ist, in welchem Fall die
bevorzugte Technik des Bestimmens des gegenwärtig eingelegten Übersetzungsverhältnisses
als das Verhältnis
der Motordrehzahl zur Fahrzeuggeschwindigkeit unvermeidlich ein
ungültiges Übersetzungsverhältnissignal
(Fahrzeuggeschwindigkeit = 0) erzeugt. Als solcher ist ein bevorzugter
Wert für
die vorbestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit auf Null eingestellt. Dieses
Merkmal sorgt für eine
geregeltes Motorausgangsdrehmomentkapazität während des Anfahrens des Fahrzeugs.
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Als
Alternative zu der vorstehend angegebenen Ausführungsform des Algorithmus 106 von 3 können die
Schritte 202 bis 206 und 210 bis 214 durch
den Schritt 220, wie durch das mit gestrichelter Linie
gezeichnete Kästchen 218 angegeben, ersetzt
werden. In diesem Fall beginnt die Abarbeitung des Algorithmus in
Schritt 200 und wird in Schritt 220 fortgesetzt,
wo der Steuercomputer 12 die Motorkraftstoffzufuhrmenge
EFRGR empfängt, die durch den Mikroprozessor 42 des
Getriebes 16 gesendet wird und die vorzugsweise von dem
Steuercomputer 12 über
den Kommunikations-Bus 40 empfangen wird. Vorzugsweise
umfasst der Schritt 220 Vorkehrungen für die Bestimmung eines ungültigen Übersetzungsverhältnisses
aufgrund einer Fehlerbedingung, auf die durch Führen der Abarbeitung des Algorithmus
zu Schritt 216 über
den Weg 222 des Fließdiagramms
reagiert wird. Des weiteren umfasst der Schritt 220 vorzugsweise
Vorkehrungen zum Bestimmen der EFRGR als
Motorkraftstoffzufuhrmenge, bei der das sich ergebende Motorausgangsdrehmoment
durch die maximale Eingangsdrehmomentkapazität des niedrigsten Übersetzungsverhältnisses des
Getriebes 16 begrenzt wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit
geringer als der oder gleich dem vorbestimmte(n) Geschwindigkeitswert
ist.
-
Angesichts
der vorstehend angegebenen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung sollte nun ersichtlich sein, dass durch Regeln
des Motorausgangsdrehmoments als Funktion der maximalen Drehmomentkapazität des gegenwärtig eingelegten Übersetzungsverhältnisses
des Getriebes 16, was des weiteren als Funktion der maximalen
Betriebsdrehmomentkapazitäten
der Antriebsstrangkomponenten stromabwärts des Getriebes 16 geregelt
werden kann, das Motorausgangsdrehmoment nicht länger auf eine festgelegte Größe durch
die nominelle Eingangsdrehmomentkapazität eines gegebenen Getriebes
begrenzt ist. Insbesondere aktiviert bei Übersetzungsverhältnissen
des Getriebes 16, die letztendlich Drehmomentkapazitäten aufweisen,
die die nominelle Eingangsdrehmomentgrenze des Getriebes 16 überschreiten,
ein Motordrehmomentsteueralgorithmus auf der Basis des Übersetzungsverhältnisses
höhere Werte
des Antriebsstrangseingangsdrehmoments und maximiert folglich das
Leistungspotential einer gegebenen Kapazitätsantriebsstrangkonfiguration. Die
vorliegende Erfindung ermöglicht
so das Erreichen höherer
Spitzenwerte der Leistung ohne das Einführen alternativer Antriebsstrangkomponenten höherer Kapazität.
-
Obgleich
die Erfindung detailliert in den Zeichnungen und der vorstehenden
Beschreibung gezeigt und beschrieben wurde, sind diese als veranschaulichend
und nicht als einschränkend
anzusehen, wobei ersichtlich ist, dass nur die bevorzugten Ausführungsformen
gezeigt und beschrieben wurden und dass alle Änderungen und Modifikationen,
die unter den durch die Ansprüche
beanspruchten Schutzumfang fallen, geschützt werden sollen.