Elektronisches Stabilitäts Programm (ESP) Funktion

ASR V/ESP Antriebsmomentregelkreis

Electronic Stability Program (ESP) Funktion

ESP Bremsmomentregelkreis

ESP Regelfunktion

ESP Regelfunktion ABS

ESP Regelfunktion ASR

Steuergerät ESP

Hydraulikeinheit ESP

Bremsdruck-sensoren 1, 2 ESP

Lenkwinkel-sensor

Drehgeschwindig-keitssensor ESP

Querbeschleuni-gungssensor ESP

Schalter

ESP OFF

Drehzahl-geber Rad

Bremslicht-schalter

Relais Bremslicht-unterdrückung

Magnetventil BAS

Elektronische Bremskraftverteilung Funktion

Brake Assist (BAS) Funktion

Übersicht der Funktionsbeschreibung ESP

Das "Electronic-Stability-Program" (ESP) ist ein aktives Sicherheitssystem zur Verbesserung der Fahrzeug-Stabilität in allen Fahrsituationen.

Es arbeitet durch individuellen Bremseneingriff an einem oder mehreren Rädern der Vorder- oder Hinterachse. ESP stabilisiert das Fahrzeug bei Kurvenfahrt, beim Bremsen oder beim Rollen ohne Antrieb und hält es sicher in der Spur.

ESP ergänzt die bekannten Funktionen des Antiblockiersystems (ABS), der Antriebs-Schlupf-Regelung (ASR) und der Motor-Schleppmoment-Regelung (MSR).

Die Stabilitätsregelung ist mit ihrer Funktion den Regelsystemen ABS und ASR übergeordnet. Neben dem aktiven Bremseneingriff des ESP wird auch auf das Motor-Getriebe-Management Einfluß genommen.

Das Electronic-Stability-Program (ESP) beinhaltet folgende Systeme:

ABS verhindert das Blockieren der Räder beim Bremsen und erhält dadurch Lenkbarkeit und Fahrstabilität bei der Verzögerung des Fahrzeugs aufrecht.

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ASR verhindert das Durchdrehen der Antriebsräder im Fahrbetrieb. Es bewirkt zusätzlich verbesserte Fahrstabilität bei erhöhtem Traktionsvermögen über den gesamten Geschwindigkeitsbereich.

MSR vermindert Bremsschlupf der Antriebsräder im Schubbetrieb und sorgt für Fahrstabilität.

ESP verhindert das Ausbrechen beim Über- oder Untersteuern des Fahrzeugs. Es sorgt in allen Situationen dafür, daß das Fahrzeug nicht von dem vom Fahrer vorgegebenen Kurs abweicht (im Rahmen der physikalischen Grenzen). Dazu werden zur Korrektur gezielt Bremskräfte an einzelnen Rädern erzeugt.

Systemzusammenhänge

Zur Einstellung des Antriebsmoments wird die Motorelektronik (ME) herangezogen. Über dieses System wird eine Motorregelung von Drosselklappe und Zündzeitpunkt vorgenommen.

Zur Berechnung der ESP-Antriebsmoment-Regelung wird auch die Gangstufe von der Elektronischen-Getriebe-Steuerung (EGS) verwertet.

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In der ESP-Elektronik des Bremsregelkreises sind die Funktionen ABS und ASR und BAS enthalten.

In der Hydraulikeinheit ESP sind auch die ABS- und ASR-Grundkomponenten zusammengefaßt.

Im Motorsteuergerät ist die Funktion für das elektronische Fahrpedal (EFP) und für die Geschwindigkeitsregelanlage (Tempomat) enthalten.

Über CAN-Bus findet ein Datenaustausch zwischen dem Steuergerät ESP, dem Steuergerät BAS (integriert), dem Motorsteuergerät und ggf. dem Getriebesteuergerät statt.

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Vorteile ESP

 Verbessert das Anfahr- und Beschleunigungsvermögen durch erhöhte Traktion; besonders vorteilhaft auf unterschiedlich griffiger Fahrbahn und in Kurven.

 Erhöht die aktive fahrdynamische Sicherheit, da nur ein nicht durchdrehendes Rad optimalen Vortrieb ohne Verlust an Seitenführung ermöglicht.

 Paßt das Motordrehmoment automatisch den jeweiligen Übertragungsmöglichkeiten der Räder auf die Fahrbahn an, wenn der Fahrer zuviel Gas gibt.

 Verringert die Schleudergefahr unter allen Fahrbahnbedingungen durch automatische Stabilisierung beim Bremsen, beim Beschleunigen oder beim gleichmäßigen Dahinrollen.

 Verbessert die Spurstabilität des Fahrzeugs bei Kurvenfahrt deutlich – bis in den Grenzbereich.

 Verkürzt den Bremsweg in Kurven oder auf Fahrbahnen mit glatter Oberfläche.

 Eine blinkende Warnleuchte im Tachometer signalisiert dem Fahrer ESP-Regelbetrieb und informiert darüber, daß er sich mit seinem Fahrzeug der fahrphysikalischen Grenze genähert hat.

 Über einen Schalter ESP OFF kann eine ESP- oder ASR-Abschaltung erfolgen, die durch die ständig aufleuchtende Warnleuchte im Tachometer erkannt wird. Bei Tiefschnee oder aufgelegten Schneeketten kann dadurch eine bessere Traktion (Fräswirkung) erzielt werden.

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Funktionenübersicht

Grundsätzlich wollen alle Kräfte, die auf ein Fahrzeug von außen einwirken, das Fahrzeug um den Schwerpunkt drehen, gleichgültig ob es einseitig wirkende Brems- oder Antriebskräfte oder Seitenkräfte sind.

Das Electronic-Stability-Program (ESP) erfaßt das Fahrzeugverhalten und regelt zur Korrektur gezielt die Bremskräfte der einzelnen Räder.

P42.45-0204-02

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Beispiel A: Untersteuerndes Fahrzeug (in Linkskurve)

Das Fahrzeug schiebt über die Vorderräder nach außen.

Es erfolgt ein genau berechneter Bremseneingriff am linken Hinterrad.

Beispiel B: Übersteuerndes Fahrzeug (in Linkskurve)

Das Fahrzeug bricht mit dem Heck aus.

Es erfolgt ein genau berechneter Bremseneingriff am rechten Vorderrad.

a gewünschte Fahrtrichtung

b gebremstes Rad

c erzeugtes Korrekturmoment des Fahrzeugs

d untersteuernde Fahrzeugbewegung

e übersteuernde Fahrzeugbewegung

ESP regelt:

 bei Kurvenfahrt (Fahrzeug unter- oder übersteuert)

 bei Geradeausfahrt (Fahrzeug weicht wegen ungleichen Straßenverhältnissen vom Kurs ab)

Um diese äußerst präzisen Regeleingriffe vornehmen zu können, ist eine gegenüber der ASR erweiterte Sensorik erforderlich.

Man unterscheidet:

1.) Sensoren, die den Fahrerwunsch erkennen

 Lenkwinkelsensor

 Fahrpedalstellung (Drosselklappenstellglied)

2.) Sensoren, die das tatsächliche Fahrzeugverhalten messen

 Drehgeschwindigkeitsensor ESP

 Querbeschleunigungssensor

 Bremsdrucksensor ESP

 Raddrehzahlgeber

Im Steuergerät ESP (N47-5) werden die Raddrehzahlen, der Lenkwinkel, die Fahrzeugdrehgeschwindigkeit, die Querbeschleunigung und der Bremsdruck erfaßt und verarbeitet.

Das Steuergerät ESP (N47-5) ist über einen CAN-Datenbus mit den Steuergeräten des Motor-Getriebemanagement verbunden. Diese digitale Leitungsverbindung ermöglicht einen schnellen

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Datenaustausch zwischen den Steuergeräten ESP, ME und EGS.

Das Steuergerät ESP (N47-5) wird ständig mit den aktuellen Daten über Motordrehmoment, Fahrpedalstellung und Getriebeübersetzung versorgt.

Über den Drehgeschwindigkeits- und Querbeschleunigungssensor werden die Kräfte erkannt, die das Fahrzeug um den Schwerpunkt drehen wollen.

Durch die aufgeführte Werterfassung lassen sich die Längs- und Querkräfte an den Rädern berechnen.

Überschreiten diese Werte bestimmte Regelschwellen, so werden über das Steuergerät ESP (N47-5) die entsprechenden Magnetventile, sowie die Hochdruck-/Rückförderpumpe in der Hydraulikeinheit angesteuert um einen definierten Bremsdruck an einem oder mehreren Rädern einzuregeln.

Gleichzeitig werden über den CAN-Datenbus Befehle an die Steuergeräte ME und EGS weitergeleitet. Zur Antriebsmomentenreduzierung werden berechnete Werte für Drosselklappenstellung und Zündzeitpunkt vorgegeben, sowie ggf. eine Rückschaltung verhindert.

Der gezielte und genau dosierte Eingriff vollzieht sich innerhalb weniger Sekundenbruchteile.

Aktiver Bremseneingriff und die Antriebsmomentreduzierung von ESP sorgen für die optimale Fahrzeugstabilität.

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Dabei laufen folgende Vorgänge ab:

ESP-Bremsmomentregelkreis

ABS-Regelung

Neigt z. B. ein Rad zum Blockieren, so wird der Bremsdruck in dieser Radbremse geregelt. Die Regelung in der Hydraulikeinheit ESP (A7/3) erfolgt über die Magnetventile durch die Regelphasen Druckaufbau, Druckhalten und Druckabbau.

ESP-Bremsmomentregelkreis

ASR-Regelung

Zum Abbremsen des durchdrehenden Rades wird über ein Drucksystem in der Hydraulikeinheit der Bremsdruck in den entsprechenden Bremssattel geleitet (Druckaufbau).

Dadurch kann das andere Rad optimale Antriebskraft übertragen (Sperrdifferentialwirkung).

Über Magnetventile in der Hydraulikeinheit ESP (A7/3) wird das Bremsmoment durch Druckaufbau, Druckhalten, Druckabbau geregelt.

ESP-Antriebsmomentregelkreis

ASR-Regelung

Um ein zu großes Antriebsmoment abzubauen und dadurch optimale Traktion zu erzielen, erfolgt über den CAN-Datenbus zwischen den Steuergeräten ESP und ME eine Antriebsmomentreduzierung.

Die Drosselklappenstellung wird vom Stellglied entgegen der vom Fahrer vorgegebenen Fahrpedalstellung reduziert und der

Zündzeitpunkt zurückgenommen.

Im Steuergerät ESP wird ständig geprüft, ob z. B. infolge plötzlich verbesserter Fahrbahngriffigkeit die Regelfunktionen aufgehoben werden können, um so früh wie möglich das vom Fahrer über das Fahrpedal vorgegebene Antriebsmoment wieder zuzulassen.

ESP-Antriebsmomentregelkreis
MSR-Regelung

Tritt bei Gasrücknahme ein Bremsschlupf an den Antriebsrädern auf, so wird dies ebenfalls im Steuergerät ESP erkannt. Das Signal wird über den CAN-Datenbus an das Steuergerät ME gemeldet. Mit dieser Information wird durch definiertes Öffnen der Drosselklappe der Bremsschlupf reduziert und dadurch die Seitenführung des Fahrzeuges erhöht. Dieser Vorgang erfolgt ohne Fahrerinformation (Warnleuchte ESP).

ESP-Brems- und Antriebsmomentregelkreis

ESP-Regelung

Wird ein Über- oder Untersteuern erkannt, so wird über das Steuergerät ESP und die Hydraulikeinheit ein berechneter Bremseneingriff an Vorder- oder Hinterachse ausgeführt. Dieser Bremseneingriff wirkt gezielt dem ungewünschten Fahrverhalten entgegen.

Durch ein Signal über den CAN-Datenbus zum Steuergerät ME wird die bedarfsgerechte Antriebsmoment-Reduzierung durch Motormoment-Rücknahme erreicht.