ASR, ESP – Antriebsschlupfregelsysteme

Was es ist ASR, ESP (Traktionskontrolle)?

Die Antriebsschlupfregelung ASR (Acceleration Slip Regulation) soll die auf die Räder wirkende Kraft begrenzen, wenn ein zu hohes Drehmoment zu Radschlupf führt. Dieses System, das auch als TC (Traction Control) bezeichnet wird, funktioniert in der Regel auch als elektronische Stabilitätskontrolle (ESC) und soll verhindern, dass das Fahrzeug unkontrolliert ins Schleudern gerät.

Welche Auswirkungen hat das ASR-System auf das Fahrzeug?

Je nach Ausführung verändert die Antriebsschlupfregelung während des Betriebs die folgenden Parameter:

• bremst die Räder, die die Bodenhaftung verlieren
• reduziert die Entstehung von Zündfunken im Kraftstoff-Luft-Gemisch in Benzinmotoren
• die Kraftstoffzufuhr an den Einspritzdüsen unterbricht, wodurch der Motor an Leistung verliert
• schließt die Drosselklappe, wenn das Fahrzeug über eine elektronische Steuerung (per Kabel) verfügt
• Bei Fahrzeugen mit Turbolader aktiviert der Computer ein Überdruckventil, damit der Motor weiterläuft.
• Grundsätzlich (in den meisten Fällen) liest die Traktionskontrolle die Werte der Raddrehzahlsensoren aus, um über einen elektrohydraulischen Aktuator die entsprechende Kraft auf die Bremsen ausüben zu können. Dieses System ist unabhängig vom Servo und dem Hauptzylinder des Fahrers..

Grundsätzlich (in den meisten Fällen) liest die Traktionskontrolle die Werte der Raddrehzahlsensoren aus, um über einen elektrohydraulischen Aktuator die entsprechende Kraft auf die Bremsen ausüben zu können. Dieses System ist unabhängig vom Servo und der Pumpe, die der Fahrer verwendet.

Kurze Geschichte der Traktionskontrolle

Grund für die Erfindung der Antriebsschlupfregelung war der Verlust der Bodenhaftung der Räder, der zu Problemen beim Autofahren, zu einem Verlust der Fahrstabilität und zu äußerst gefährlichen Situationen führen kann.

Als Prototyp moderner elektronischer Traktionskontrollsysteme gilt das Sperrdifferenzial (auch bekannt als ‘Spool’ oder ‘Torsen’), das in Fahrzeugen mit drehmomentstarken Motoren eingesetzt wird. In der Regel handelt es sich um Fahrzeuge mit Heckantrieb (Mercedes, BMW, amerikanische Cruiser). Es handelt sich um eine rein mechanische Lösung, die darauf abzielt, zumindest ein Mindestdrehmoment auf ein Rad zu übertragen, das die Traktion nicht verloren hat. Zur Verdeutlichung: Bei Autos mit einem normalen Differential erhält das Rad, das die Traktion verliert, das volle Drehmoment, während das andere Rad stillsteht. Das Sperrdifferenzial ist so konzipiert, dass es dieses Phänomen verhindert.

Diese Art der Differenzierung wird auch heute noch angewandt, aber im elektronischen Zeitalter wird sie durch elektronische Systeme unterstützt, was sie noch effektiver macht.

Überblick über die Funktionsweise von Traktionskontrollsystemen

Der Einfachheit halber machen die inneren Räder bei Kurvenfahrten weniger Umdrehungen als die äußeren Räder.

Das aktive Differenzial ist so konstruiert, dass es die Energie (das Drehmoment), die an die äußeren und inneren Räder abgegeben wird, je nach Wetterbedingungen und wechselnder Traktion variiert. Kommt es beispielsweise beim Abbiegen zu einem Schlupf, der das Auto aus der Kurve wirft”, verlagert das aktive Differenzial den Großteil der Kraft auf die äußeren Räder, um das Auto wieder auf die ursprüngliche Spur zu ziehen”. Der Grad der Kraftübertragung auf die Räder wird durch eine Echtzeitanalyse der Raddrehzahl durch eine Reihe von Sensoren und einen Steuercomputer gesteuert.

Betrieb von ASR (ESC)

Wenn der Traktionskontrollcomputer, der in der Regel in ein anderes Modul, z. B. das ABS, integriert ist, einen signifikanten (unnatürlichen) Unterschied in der Raddrehzahl feststellt, sendet er ein Signal an das besagte ABS-Modul, das die Aufgabe hat, eine geringe Kraft auf den Bremssattel auszuüben, um die Raddrehzahl mit den anderen in Einklang zu bringen. Das Bremsen eines Rades, das keine Haftung hat, führt dazu, dass das Differenzial die Kraft auf ein anderes Rad derselben Achse überträgt, das zuvor keine Kraft erhielt und stillstand.

Fahrzeuge mit Allradantrieb sind zusätzlich mit einem aktiven Differential im Verteilergetriebe ausgestattet, das die Kraft zwischen beiden Achsen des Fahrzeugs überträgt. Bei einigen Lösungen kann dies eine mechanische Lösung sein, z.B. hat der Quattro-Antrieb von AUDI/Volkswagen einen Torsen zwischen den Achsen.

In der Regel ist die ASR-Antriebsschlupfregelung mit dem Motorcomputer verbunden, um den Motor drosseln zu können, wenn der Fahrer das Gaspedal zu stark betätigt. Der Steuerrechner ist in der Lage, die Motorparameter so zu beeinflussen, dass das vom Motor erzeugte Drehmoment begrenzt wird. Die Hersteller verwenden die Drosselklappe, wenn das Fahrzeug über eine Kabelsteuerung, eine Zündverzögerung, eine reduzierte Kraftstoffzufuhr oder eine vollständige Deaktivierung einzelner Zylinder verfügt.

Es gibt Situationen, in denen ein begrenzter Schlupf nicht erwünscht ist und das Anfahren aus dem Stand erschwert, z. B. bei aufgewühltem Schnee oder Schlamm. In solchen Extremsituationen kann die Traktionskontrolle erkennen, dass das Auto nicht anfahren kann, und lässt 1-2 Umdrehungen des Rades im Schlupf zu, damit das Rad Grip bekommt. Die meisten ASR-Systeme sind mit einer automatischen Deaktivierung der Schlupfbegrenzung zu solchen Zeiten ausgestattet.

ASR-Systemkomponenten

Die Komponenten der Antriebsschlupfregelung sind eigentlich Bestandteile des ABS-Systems. Aus diesem Grund wird die Traktionskontrolle als Zusatzausstattung für Fahrzeuge mit ABS verkauft.

Jedes Fahrzeug verfügt über einen eigenen Geschwindigkeitssensor, der große Geschwindigkeitsunterschiede zwischen den Rädern erkennt. Jeder Sensor ist mit einem elektronischen Computer verbunden, der das gesamte System steuert. Der Computer analysiert die von den Sensoren gesendeten Daten, und wenn er eine Unregelmäßigkeit feststellt, bremst er das jeweilige Rad ab oder reduziert die Motorleistung. In jedem Fahrzeug wird die Traktionskontrolle automatisch aktiviert, sobald an einem Rad Schlupf festgestellt wird. Der Betrieb des Systems wird durch eine blinkende Leuchte auf dem Armaturenbrett angezeigt. Dank eines Lenksensors weiß das System sogar, in welchem Winkel das Lenkrad eingeschlagen wird.

Einsatz der Traktionskontrolle

in Straßenfahrzeugen:

Ursprünglich diente das System der Sicherheit von Autos der Oberklasse und von Autos mit leistungsstarken Motoren, bei denen es für eine sichere Fahrt auf der Straße notwendig ist, das Gas in kleinen Dosen zu dosieren, um ein Durchdrehen der Räder bei schwierigen Wetterbedingungen wie Regen, Schnee oder Eis zu verhindern. In den letzten Jahren haben sich Traktionskontrollsysteme bei allen zivilen Fahrzeugen durchgesetzt: von kleinen Stadtautos über Lieferwagen bis hin zu Lastwagen.

in Rennwagen:

Das Traktionskontrollsystem in Rennwagen soll die Leistung verbessern, indem es eine maximale Beschleunigung ohne Durchdrehen der Räder ermöglicht. Beim aggressiven Herausbeschleunigen aus Kurven hält er ein optimales Maß an sanftem Schlupf für beste Beschleunigung aufrecht.

in Motorrädern:

Das erste derartige System für zivile Motorräder war 1988 für die BMW K1 erhältlich. Honda führte es 1992 als Option zusammen mit ABS für die ST1100 ein, und heute ist es sogar für 125-ccm-Roller erhältlich. Bei einem Motorrad funktioniert die Traktionskontrolle etwas anders: In einem Sekundenbruchteil analysiert der Computer eine ganze Reihe von Faktoren, prüft den Schräglagenwinkel, den Federweg, die Motordrehzahl.

Traktionskontrolle (ESP) in Kurven

Bei ESP geht es nicht nur darum, die Leistung eines Autos in einer Kurve zu verbessern. Der Hauptzweck der Verwendung dieses Systems ist die Sicherheit. Zu viel Gas bei der Kurvenfahrt führt dazu, dass das Auto rutscht. Übersteuern bei Fahrzeugen mit Hinterradantrieb und Untersteuern bei Fahrzeugen mit Vorderradantrieb. Die Traktionskontrolle verhindert Schlupf, indem sie die Kraft, die an den Rädern ankommt, begrenzt. Es gibt keine physikalische Möglichkeit, die Bodenhaftung zu erhöhen, sondern nur, den Fahrer vor den Auswirkungen seiner Fehler zu schützen. Der Fahrer ist nicht immer in der Lage, einen Ausrutscher schnell genug zu erkennen, um rechtzeitig zu reagieren. Der Lenkcomputer ändert die Parameter in Sekundenbruchteilen.

Die Hersteller sind sich darin einig, dass die Fahrer trotz der Perfektion der heutigen Sicherheitstechnik keine gefährlichen Situationen provozieren sollten, bei denen das Halten des Fahrzeugs auf der Straße zum Problem wird.