Mazda - Technik-Lexikon - E-H
Mazda Finanzlexikon

Technik Lexikon

EBA - Notbremsassistent 

In Gefahrensituationen bringt der Fahrer häufig nicht schnell genug den maximalen Druck auf das Bremspedal und verlängert dadurch unnötigerweise den Bremsweg des Fahrzeugs. Um dieses Manko auszugleichen, wurde der sogenannte Notbremsassistent EBA entwickelt.


Der EBA erkennt eine Notbremsung anhand der Kombination aus Schnelligkeit und Kraft, mit der der Fahrer das Bremspedal betätigt. In diesen Situationen beaufschlagt der EBA automatisch beide Bremskreise mit vollem Bremsdruck, bis entweder der Fahrer das Bremspedal vollständig freigibt, oder das Fahrzeug zum Stillstand gekommen ist (fahrzeugabhängig). Selbstverständlich bleibt das Fahrzeug in dieser Situation lenkbar, da das ABS ein Blockieren der Räder verhindert. Eine notwendige Voraussetzung für den EBA ist also, dass das Fahrzeug mit ABS ausgestattet ist.


Der EBA ist entweder in das DSC HU/CM integriert und arbeitet elektrohydraulisch, oder er ist als rein mechanisch arbeitendes System in den Bremskraftverstärker integriert.

 

EBD - Elektronische Bremskraftverteilung 

Durch die dynamische Achslastverteilung reduziert sich beim Abbremsen des Fahrzeuges (aus Vorwärtsfahrt) die auf die Hinterräder wirkende Normalkraft. Deshalb verringert sich auch die durch die hinteren Reifen übertragbare Bremskraft, so dass der Bremsdruck zu den hinteren Bremsen entsprechend reduziert werden muss. 


Bei früheren Fahrzeugen wurde die Bremskraft zu den hinteren Bremsen durch einen mechanischen Bremskraftregler reduziert, was einen Verlust an Bremsleistung und damit eine Verlängerung des Bremsweges bewirkte. 


Heute sind alle Fahrzeuge von Mazda in Europa mit ABS und EBD ausgerüstet, wodurch die Bremskraftverteilung zwischen Vorder- und Hinterachse an die tatsächlichen Gegebenheiten angepasst werden kann. Auf Basis der Raddrehzahlinformationen arbeitet die EBD Funktion bis zu einem Radschlupf von ca. 15%, während das ABS bei einem Radschlupf ab ca. 15% einsetzt. 


Dadurch wird die Bremskraft bis an die genau definierten Schlupfgrenzen eines jeden Rades ausgenutzt, unabhängig von der Fahrbahnbeschaffenheit, den Reifen und der Beladung. Das Ergebnis ist ein optimaler Bremsweg, bei maximalem nutzbarem Bremsdruck. 


Erreichte man bei früheren Bremssystemen eine Bremskraftverteilung von etwa 80% Vorderachse zu 20% Hinterachse, so kann mit EBD die Hinterachse bis zu 40% der Bremsleistung übernehmen. Ein weiterer Vorteil von EBD ist ein gleichmäßigerer Verschleiß von Bremsen und Reifen. 


Der linke Teil der folgenden Abbildung (Bereiche 1 und 2) zeigt jenen Bereich des Radschlupfs, in dem EBD und ABS arbeiten (stabiler Bereich).

 

EHPAS - Elektrohydraulische Servolenkung 

Das EHPAS-System besteht im Wesentlichen aus folgenden Komponenten:

• elektrische Servolenkungsölpumpe

• EHPAS-Steuergerät

• Lenkwinkelsensor

• Servolenkungswarnleuchte

• Lenkrad und Lenkwelle

• Lenkgetriebe und Gestänge

 

Bei dem für das EHPAS-System eingesetzten Lenkgetriebetyp handelt es sich um ein normales Zahnstangenlenkgetriebe mit einer hydraulischen Servoeinrichtung und einem Steuerventil.


Wie bei jedem anderen üblichen Zahnstangenlenkgetriebe einer Servolenkung dient der Öldruck von der Pumpe dazu, gegen einen Kolben zu drücken. Beim Drehen des Lenkrads wird eine Seite mit Öldruck beaufschlagt und der Kolben bewegt sich. Der Kolben ist mit der Zahnstange verbunden. Hydraulikdruck betätigt das Lenkgetriebe und Gestänge und der Fahrer bestimmt die Richtung durch Drehen des Lenkrads.

 

Ein mit einem Torsionsstab betätigtes Steuerventil dient dazu, druckbeaufschlagtes Öl in den Arbeitszylinder zu leiten und wieder abfließen zu lassen. Während das Lenkrad nicht gedreht wird, ist das Steuerventil in der Ruhelage. In dieser Stellung fließt Öl um das Steuerventil zum Ölbehälter zurück. Ein geringer Druck wirkt auch auf beide Seiten des Arbeitszylinders. Weil der Druck auf beiden Seiten des Zylinders gleich ist, geschieht nichts.


Während das Lenkrad gedreht wird, kommt es zu einer Verwindung eines sehr empfindlichen Torsionsstabs, der das Steuerventil dreht. Das Steuerventil blockiert den Kanal zum Ölbehälter und Öl fließt nun durch eine Öffnung zu einer Seite des Arbeitszylinders. Gleichzeitig wird die andere Seite des Zylinders zum Ölbehälter hin entleert. Mit Druck auf der einen Seite und keinem auf der anderen bewegt sich der Kolben, wobei er eine Bewegung von Lenkgetriebe und Gestänge bewirkt.


Wird das Lenkrad losgelassen, kehrt das Steuerventil durch die Federkraft des Torsionsstabs in die Neutralstellung zurück, der Druck wird ausgeglichen und die Bewegung von Lenkgetriebe und Gestänge wird beendet. Bei Drehung in die Gegenrichtung wird der vorher druckbeaufschlagte Kanal zum Ölbehälter hin entleert. Nun wird die gegenüberliegende Seite des Lenkgetriebes mit Öldruck beaufschlagt und das Fahrzeug lenkt auf die andere Seite.

 

Einspritzbeginn

Beim Einspritzbeginn handelt es sich um einen präzisen Zeitpunkt (Kurbelwinkel), bei dem die Einspritzdüse öffnet und Kraftstoff in den Brennraum eingespritzt wird.


Der Einspritzbeginn hat einen erheblichen Einfluss auf den Beginn der Verbrennung. Der eingespritzte Kraftstoff benötigt für seine Zerstäubung und Vermischung mit der Luft vor Beginn der Selbstzündung eine gewisse Zeit. Diese Zeitspanne zwischen Einspritzbeginn und Verbrennungsbeginn wird als Zündverzug bezeichnet. Der Zündverzug ist unabhängig von der Motordrehzahl und liegt in der Größenordnung von ca. 1 ms.


Der Einspritzzeitpunkt hat einen wesentlichen Einfluss auf Abgaswerte, Kraftstoffverbrauch und Verbrennungsgeräusch. Der optimale Zeitpunkt für die Einspritzung verändert sich mit Motorlast und -drehzahl.


Bei einer zu frühen Einspritzung kommt es zur Verbrennung, während sich der Kolben noch in der Aufwärtsbewegung befindet, wodurch der Wirkungsgrad abnimmt und somit der Kraftstoffverbrauch zunimmt. Durch den starken Anstieg des Zylinderdrucks erhöht sich auch das Verbrennungsgeräusch.


Eine zu späte Einspritzung resultiert in einer Verringerung des Drehmoments und u. U. in einer unvollständigeren Verbrennung, wodurch die Emissionen zunehmen.

 

Einspritzcharakteristik

Bei modernen Dieselmotoren wird die Kraftstoffmenge für einen Verbrennungstakt nicht auf einmal bereitgestellt, sondern je nach den Betriebsbedingungen des Motors in verschiedenen Phasen eingespritzt. Die erste ist die Voreinspritzung, bei der im Verdichtungstakt eine relativ geringe Menge Kraftstoff eingespritzt wird, was einen langsam ansteigenden Verbrennungsdruck zur Folge hat und dadurch das Verbrennungsgeräusch und die Emissionen reduziert werden. Der Voreinspritzung folgt die Haupteinspritzung, bei der der Großteil des Kraftstoffs eingespritzt wird. Auf die Haupteinspritzphase können noch Nacheinspritzungen folgen. Diese Nacheinspritzungen dienen zur Reduzierung der Emissionen, wobei späte Nacheinspritzungen im Ausstoßtakt die Abgastemperatur erhöhen um die Regeneration des Partikelfilters zu ermöglichen.

 

Elektrische Servolenkungsölpumpe

Wenn der Motor in Betrieb ist, wird von einer elektrischen Servolenkungsölpumpe Drucköl zum Betrieb des Lenksystems gefördert. Die Steuerung des Motors der elektrisch angetriebenen Pumpe erfolgt durch das EHPAS-Steuergerät.


Das EHPAS-Steuergerät, der Ölbehälter und die Pumpe selbst bilden eine kompakte Einheit.

 

Steuerung

Die wesentlichen Steuerungseingangsdaten für die EHPAS sind die Informationen darüber, ob das Lenkrad vom Fahrer gedreht wird oder nicht und, wenn ja, wie schnell es gedreht wird.


Zu diesem Zweck wird vom Lenkwinkelsensor des DSC-Systems ein Lenkgeschwindigkeitssignal berechnet. Das Lenkgeschwindigkeitssignal wird vom BCM (Body Control Module = Karosserie-Steuermodul) verarbeitet, über den CAN-Datenbus übertragen und dann vom EHPAS-Steuergerät aufgenommen.


Das EHPAS-Steuergerät nutzt Lenkgeschwindigkeitssignal, Fahrgeschwindigkeit und andere Fahrzeugbedingungen zur Bestimmung und Steuerung der entsprechenden Pumpenmotordrehzahl.


Je schneller die Lenkraddrehung ist, umso höher ist der Druckölbedarf und daher umso höher die Pumpenmotordrehzahl. Erfolgt keine Lenkradbetätigung durch den Fahrer, ist die Pumpenmotordrehzahl auf einem niedrigen Bereitschaftsniveau.


Das EHPAS-System reagiert auch auf Fahrgeschwindigkeit, wobei es die Pumpendrehzahl und somit die Servocharakteristik entsprechend anpasst.


Wenn die Feststellbremse angezogen wird, wird die Drehzahl des Pumpenmotors auf eine niedrigere Leerlaufdrehzahl unterhalb der Bereitschaftsdrehzahl reduziert.


Bei Fahrzeugen mit i-stop wird der Pumpenmotor vollständig angehalten, wenn der Motor durch die i-stop-Funktion abgestellt wird.


Bei Auftreten einer Störung leuchtet die Servolenkungswarnleuchte, um den Fahrer zu informieren, und gleichzeitig wird ein DTC im EHPAS-Steuergerät gespeichert.

EPS - Elektrische Servolenkung

Die EPS benötigt keine Servolenkungsölpumpe. Während der Motor läuft, nutzt sie einen Elektromotor zur direkten Betätigung des Lenkgetriebes.


Der EPS-Motor hat keinen Leerlaufmodus und erzeugt nur Hilfskraft, wenn das Lenkrad gedreht wird. Als Folge wird die Motorlast gesenkt und der Kraftstoffverbrauch reduziert.

 

Im Allgemeinen gibt es bei den aktuellen Fahrzeugen von Mazda zwei Varianten von EPS-Systemen:

 

• Auf die Lenksäule wirkende EPS, bei der der Elektromotor auf die Lenksäule wirkt

• Auf die Zahnstange wirkende EPS, bei der der Elektromotor auf die Zahnstange des Lenkgetriebes wirkt


Aufbau

Das EPS-System besteht im Wesentlichen aus folgenden Komponenten:

 

• EPS-Steuergerät

• Drehmomentsensor

• EPS-Warnleuchte

• EPS-Motor

• Lenkrad und Lenkwelle

• Lenkgetriebe und Gestänge

 

Bei dem für das EPS-System eingesetzten Lenkgetriebetyp handelt es sich um ein normales Zahnstangenlenkgetriebe mit einem Drehmomentsensor und einer elektrischen Servoeinheit (auf Zahnstange oder Lenksäule wirkende EPS).

 

Steuerung

Die wesentlichen Steuerungseingangsdaten für die EPS sind die Informationen darüber, ob das Lenkrad vom Fahrer gedreht wird oder nicht und, wenn ja, welche Kraft in welche Richtung ausgeübt wird.


Diese Informationen liefert ein Drehmomentsensor. Dieser ist zwischen dem Lenkrad und dem Lenkgetriebe eingebaut.


Das EPS-Steuergerät nutzt das Signal vom Drehmomentsensor, Fahrgeschwindigkeit und andere Fahrzeugbedingungen zur Bestimmung und Steuerung der entsprechenden Ströme an den EPS-Motor.


Je mehr Lenkungsunterstützung nötig ist, umso höher ist der Strom zum EPS-Motor. Erfolgt keine Lenkradbetätigung durch den Fahrer, wird der Strom zum EPS-Motor abgeschaltet.


Die Funktionalität der EPS ermöglicht eine geschwindigkeitsabhängige Servolenkungsunterstützung, d.h. mit zunehmender Geschwindigkeit nimmt die Unterstützungskraft ab.


Bei einer Störung leuchtet die EPS-Warnleuchte, um den Fahrer zu informieren, und gleichzeitig wird ein DTC im EPS-Steuergerät gespeichert.

 

Der Kamm'sche Kreis

Ein Reifen überträgt sowohl Längs- als auch Seitenkräfte auf die Fahrbahnoberfläche. Beide Kräfte resultieren zu einer Maximalkraft, die vom Reifen übertragen werden kann.

 
Ein vollständig blockiertes Rad ist deshalb nicht mehr in der Lage, Seitenführungskräfte zu übertragen. Andererseits wird ein Fahrzeug, das sich bei Kurvenfahrt im Grenzbereich des Kraftschlusses befindet, bei zusätzlichem Bremsen ins Schleudern geraten.


Die Abhängigkeiten zwischen Längskräften und Seitenkräften werden im sogenannten "Kamm’schen Kreis" theoretisch dargestellt. Solange die resultierende Kraft innerhalb des dargestellten Kreises verbleibt, ist die Fahrstabilität des Fahrzeugs gewährleistet. Tritt die resultierende Kraft aus dem Kreis heraus, ist die physikalische Haftungsgrenze überschritten und das Fahrzeug wird instabil: Es rutscht mit seinen Rädern über den Asphalt und ist kaum noch zu kontrollieren.

 

Euro 4 (EU4)

EURO 4 bezeichnet die 4. Stufe der Abgasvorschriften im Auto-/Ölprogramm der EU, die seit dem 1.1.2005 in Kraft ist. Gemessen wird der Ausstoß von Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoffen, Stickoxiden, Partikeln und Ruß. Die Grenzwerte (gemessen in gr/km) von Euro 4 liegen noch mal deutlich unter denen von Euro 3.

 


EU3 EU4

Benzin Diesel Benzin Diesel
Kohlenmonoxid 2,3 0,64 1,0 0,5
Kohlenwasserstoffe 0,2 - 0,1 -
Stickoxide 0,15 0,5 0,08 0,25
Kohlenwasserstoffe + Stickoxide - 0,56 - 0,3
Partikel - 0,05 - 0,025

 

Nach Euro 4 zugelassene Fahrzeuge müssen diese Grenzwerte zudem über eine Fahrleistung von 100.000 km einhalten (80.000 km nach Euro 3). Wann die nächste Stufe der Abgasnormen (Euro 5) mit einer weiteren Absenkung der Grenzwerte eingeführt wird, ist noch unklar.

 

EuroNCAP

Das European New Car Assessment Program (die Vereinigung europäischer Verbraucherschützer und Automobilclubs) erstellt unabhängige Bewertungen von Neufahrzeugen, die unter einheitlichen und damit vergleichbaren Bedingungen gecrasht werden. Der NCAP-Test besteht aus Frontal-, Seiten- und Pfahlcrash sowie Crashs, bei denen der Fußgängerschutz und die Kindersicherheit überprüft werden. Die Bewertung erfolgt mittels der Vergabe von Sternen. Es werden maximal 5 Sterne vergeben.

 

Faradayscher Käfig

Die Wirkungsweise des Faradayschen Käfigs wurde 1836 vom englischen Naturforscher Michael Faraday entdeckt. Er bezeichnet eine metallische Hülle zur Abschirmung gegen elektrische Felder und sogar gegen starke Ströme wie etwa Blitze. Jedes Automobil ist ein Faradayscher Käfig. Dies gilt übrigens auch für den Mazda MX-5 (in geschlossenem Zustand) - denn die Metallverstrebungen im Verdeck leiten den Strom an die Karosserie und dann an die Straße weiter.

 

GPS

GPS steht für Global Positioning System und bezeichnet das satellitengestützte System zur Positionsbestimmung, das in Navigationssystemen eingesetzt wird.

 

Gurtstraffer / Gurtkraftbegrenzer

Im Falle eines Aufpralls ziehen die Gurtstraffer den Gurt eng und in optimaler Position zurück. Dadurch wird der Passagier zum besseren Schutz an den Sitz gezogen. Der Gurtkraftbegrenzer ermöglicht ab einer bestimmten Zugkraft ein kontrolliertes Lockern des Gurtes, um die Belastung für den Passagier möglichst gering zu halten.

 

HLA - Berganfahrassistent

Der Berganfahrassistent (HLA) unterstützt den Fahrer auf Gefällen und Steigungen beim Anfahren aus dem Stand. Das System ermöglicht ein einfaches und sicheres Anfahren am Berg, indem es für einige Sekunden den Bremsdruck in den Radbremszylindern aufrecht erhält. Sobald beim Anfahren das Gaspedal betätigt wird löst die Bremse.


Der HLA arbeitet auf einem Gefälle, wenn der Schalthebel in der Stellung R steht, und auf einer Steigung, wenn der Schalthebel in einer anderen Stellung als R (bei Fahrzeugen mit Schaltgetriebe) oder in der Fahrstufe D/M (bei Fahrzeugen mit Automatikgetriebe) steht.


Die HLA-Funktion setzt zwei Bremskreisventile des DSC-Systems ein, um zu verhindern, dass das Fahrzeug zurückrollt, wenn es aus dem Stillstand am Berg angefahren wird.


Mit Hilfe des Beschleunigungssensors im SAS (Sophisticated Airbag Sensor) -Steuergerät wird die Steigung, bzw. das Gefälle ermittelt und mit dem Bremsdrucksensor in der Hydraulikeinheit der eingesteuerte Bremsdruck.


HLA wird automatisch aktiviert, wenn die Neigung 2° oder mehr beträgt und ein Bremsdruck von mehr als 500 kpa (5 bar) eingesteuert wird. Die Funktion muss nicht durch den Fahrer aktiviert werden. Da sie dem Fahrer ein normales Anfahren ermöglicht, bietet sie Sicherheit und großen Komfort.


Sie löst die Bremsen bei einem sanften Hügel schnell und an einem steilen Berg langsam und ermöglicht so mühelos ein problemloses Anfahren am Berg.

 

Hochdruckpumpe

Die Hochdruckpumpe wird mechanisch angetrieben. Die dafür erforderliche Motorleistung kann, bei der Erzeugung von Maximaldruck, mehrere Kilowatt betragen. Da maximaler Druck nur unter sehr seltenen Fahrbedingungen erforderlich ist, wird der bereitgestellte Druck in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen des Motors verändert. Dies geschieht normalerweise durch die Dosierung der Kraftstoffmenge, die von der Kraftstoffförderpumpe zur Saugseite der Hochdruckpumpen-Elemente gefördert wird. Dadurch kann zur Druckerzeugung genutzte Motorleistung eingespart werden, wodurch der Wirkungsgrad erhöht wird.


Es gibt verschiedene Arten von Hochdruckpumpen (heutzutage alle in Radialkolbenbauweise), die sich hauptsächlich in der Anzahl der Pumpenelemente und im erreichbaren Druck unterscheiden. Ungeachtet der Anzahl der vorhandenen Pumpenelemente - eines, zwei oder sogar drei - sind ihr grundlegender Aufbau und die Funktion gleich.


In die Hochdruckpumpen ist eine Kraftstoffförderpumpe mit einem Druckregelventil zur Speisung der Pumpenelemente sowie Schmierung und Kühlung des Inneren der Hochdruckpumpe eingebaut. Ein Überströmventil leitet den Kraftstoff aus dem Inneren der Hochdruckpumpe zum Kraftstofftank zurück. Ein Kraftstoffdosierventil (auch als SCV (Suction Control Valve = Saughub-Steuerventil bezeichnet)) steuert den Kraftstofffluss zu den Pumpenelementen, in Abhängigkeit des Signals vom PCM, indem es den Querschnitt des Förderkanals zu den Pumpenelementen verändert. Dies bestimmt das Volumen, das von der Radialkolbenpumpe druckbeaufschlagt und zum Common Rail gefördert wird, und somit den Kraftstoffdruck.

 

Bauteile des Hochdrucksystems

Die Hochdruckpumpe erzeugt mit Hilfe einer Radialkolbenpumpe Drücke bis zu 2.000 bar. Die Hochdruckpumpe wird von der Kurbelwelle über einen Riemen oder Zahnräder angetrieben oder ist mit der Nockenwelle gekoppelt. Neben der Kraftstoffförderpumpe ist auch das Kraftstoffdosierventil und der Kraftstofftemperatur-Sensor, die an der Hochdruckpumpe verbaut sind.

 

Das Common Rail speichert den Hochdruck und speist die Injektoren. Es besitzt eine ausreichende Größe, so dass durch die Radialkolbenpumpe und das Öffnen und Schließen der Injektoren verursachte Druckschwankungen minimiert werden und der Innendruck relativ konstant gehalten werden kann. 

 

In das Common Rail ist ein Kraftstoffdrucksensor eingebaut. Zum Schutz vor gefährlich hohem Kraftstoffdruck ist ein Kraftstoffdruckbegrenzungsventil in das Rail eingebaut, das Druck ablässt, wenn der Grenzwert überschritten wird.

 

Die Hochdruckleitungen verbinden die Hochdruckpumpe mit dem Common Rail und das Common Rail mit den Injektoren. Die Hochdruckleitungen zur Speisung der Injektoren haben die gleiche Länge, um Druckabweichungen zu vermeiden.

 

Die Injektoren spritzen den Kraftstoff durch bis zu 10 Einspritzbohrungen pro Injektor feinst zerstäubt in den Brennraum ein. Sie werden vom PCM in Abhängigkeit von der Betriebsbedingung des Motors angesteuert und spritzen die berechnete Kraftstoffmenge in einer Folge von bis zu 6 Einspritzungen pro Takt ein.