Mazda Finanzlexikon

Technik Lexikon

Radialkolbenpumpe

Die Radialkolbenpumpe besteht aus einer Antriebswelle mit einem Exzenternocken, Pumpenelement(en) - eines, zwei oder drei - sowie Einlass- und Auslassventilen.


Bei einer Radialkolbenpumpe wird die Drehbewegung der Antriebswelle durch einen Exzenternocken, der einen äußeren Nockenring antreibt, in eine Auf- und Abbewegung des Pumpkolbens umwandelt. Der federbelastete Pumpkolben wird gegen den Nockenring gedrückt und gleitet dabei auf seiner Außenfläche, während er die Auf- und Abbewegung ausführt.

Wenn sich ein Pumpkolben zu seinem UT (Unterer Totpunkt) bewegt, strömt durch das geöffnete Einlassventil Kraftstoff in die Hochdruckkammer ein. Bewegt sich der Pumpkolben dann von UT nach OT (Oberer Totpunkt), schließt das Einlassventil und der Kraftstoff in der Hochdruckkammer wird verdichtet.


Bei steigendem Druck in der Hochdruckkammer öffnet das Auslassventil und Kraftstoff wird durch die Hochdruckleitung in das Common Rail gefördert. Sobald der Druck in der Hochdruckkammer unter den Druck in der Hochdruckleitung abfällt, schließt das Auslassventil und die Förderung ist beendet.

 

Radschlupf

Durch einwirkende Brems- bzw. Beschleunigungskräfte wird das Rad gegenüber der Fahrzeuggeschwindigkeit verzögert bzw. beschleunigt. Dieser Unterschied zwischen Rad- und Fahrzeuggeschwindigkeit wird als Radschlupf bezeichnet. Ohne Radschlupf ergibt sich folglich weder eine Beschleunigung, noch eine Verzögerung des Fahrzeugs.


Der Radschlupf beträgt bei einem frei rollenden Rad nahezu 0% und bei einem vollständig blockierten oder voll durchdrehenden Rad fast 100%. Dabei lässt sich für das blockierte Rad dieser Unterschied zur Fahrzeuggeschwindigkeit sozusagen als negative Beschleunigung, und für das durchdrehende Rad als positive Beschleunigung darstellen. 

 

Die Größe des Radschlupfs ist ausgesprochen wichtig für das Fahrverhalten eines Fahrzeugs. Da die größte Bremskraft bei einem Radschlupf von ca. 20% übertragen werden kann, hält das ABS je nach Situation den Radschlupf zwischen ca. 15 bis 30%. Dadurch werden kurze Bremswege erzielt, während gleichzeitig hohe Fahrstabilität und Lenkbarkeit des Fahrzeugs erhalten bleiben.

 
Die nachstehende Abbildung zeigt den Regelbereich des ABS beim Bremsen auf nasser Fahrbahn und den Einfluss des Radschlupfs auf den Kraftschlussbeiwert.

 

RFW - Remote Freewheel 

Die fernbedienbare Freilaufschaltung ermöglicht das Ein- und Ausschalten des Freilaufs mit Hilfe eines Schalters an der Armaturentafel. Dies erhöht die Bedienerfreundlichkeit bei Allrad-Fahrzeugen, weil man nicht mehr manuell jedes Rad einzeln sperren und entsperren muss. Sogar während des Fahrens kann RFW betätigt werden.


Raddrehzahl

Die Fahrsicherheitssysteme überwachen bestimmte Parameter, wie beispielsweise die Raddrehzahlen, die einen bevorstehenden Traktionsverlust oder Blockieren der Räder anzeigen. In einer solchen Situation wirkt das entsprechende System diesem Verhalten entgegen, indem es die Raddrehzahl, entweder durch Veränderung des Bremsdrucks und / oder Reduzierung des Motordrehmoments beeinflusst. Generell beeinflussen alle Fahrsicherheitssysteme bei Mazda die Fahrstabilität über die Veränderung der Raddrehzahl. Um bestimmte Regelstrategien ausführen zu können, benötigen die Steuergeräte der Fahrsicherheitssysteme verschiedene Informationen von anderen Steuergeräten. Dies wird durch den CAN (Controller Area Network) Bus realisiert, über den die Steuergeräte miteinander verbunden sind. Neben schnellem Datenaustausch und Kabelersparnis bietet der CAN Bus einen einfachen Zugriff auf die Steuergeräte zu Diagnose- und Programmierzwecken über den angeschlossenen DLC-2 (Data Link Connector = Datenübertragungsstecker).

 

RSC - Rollstabilitätskontrolle 

ROM - Überschlagsvermeidung

Wenn ein Fahrzeug konzeptbedingt einen hohen Schwerpunkt besitzt, kann es durch Einfluss einer Seitenkraft, z.B. zusammen mit überhöhter Geschwindigkeit oder bei zu schnellen Lenkbewegungen nach links und rechts, in Bewegung um seine Rollachse geraten. In diesem Fall spricht man von Roll- oder auch Wankbewegung des Fahrzeugaufbaus. Bei zu großen Rollbewegungen wird das Fahrverhalten instabil und der Wagen droht sich zu überschlagen. Um ein Überschlagen in dieser Situation zu unterbinden, wurde die Rollstabilitätskontrolle entwickelt. 


Ähnlich wie das DSC-System ein Schleudern des Fahrzeugs durch Bremseneingriff verhindert, aktiviert auch das RSC/ROM-System bei einem drohenden Überschlag bestimmte Radbremsen und stabilisiert dadurch das Fahrverhalten.

 

RENESIS

Für den Namen des Mazda Kreiskolbenmotors gibt es zwei Erklärungen: Zum einen kann man ihn als Kunstwort aus "Rotary Engine" und "Genesis" verstehen. Das Buch Genesis aus dem Alten Testament behandelt die Schöpfungsgeschichte. In diesem Zusammenhang drückt RENESIS die Wiederauferstehung des Kreiskolbenmotors aus. Neu beim RENESIS ist die Technik der seitlichen Einlasskanäle. Auch hierfür steht der Name, denn die englische Bezeichnung lautet "Rotary Engine Sideport Intake System". Nach seinem Erfinder Felix Wankel, der das Kreiskolben-Prinzip 1954 entwickelte, wird dieser Motor auch Wankelmotor genannt. Der mehrfach preisgekrönte RENESIS Kreiskolbenmotor kommt im Mazda RX-8 zum Einsatz.

 

SCR - Reduzierung von Folgekollisionen 

Beim SCR-System handelt es sich um ein Sicherheitssystem, das zur Minimierung der Auswirkungen einer Kollision beitragen kann.


Prallt ein anderes Fahrzeug auf das Fahrzeug, dann betätigt das SCR automatisch die Bremsen und die Blinkleuchten, um die Wahrscheinlichkeit eines Folgeunfalls wie z.B. durch eine Massenkarambolage zu verhindern.


Das SCR arbeitet, wenn es einen Aufprall einer bestimmten Stärke erfasst, und umfasst zwei Funktionen: die Warnblinkfunktion und die Bremsensteuerung. Die SCR-Bremsensteuerung arbeitet nur dann, wenn das Fahrzeug vor dem ersten Aufprall zum Stillstand gekommen ist.


Die SCR-Warnblinkfunktion kann durch zweimaliges Drücken des Warnblinkanlagenschalters oder Ausschalten der Zündung ausgeschaltet werden.

 

SCBS - City-Notbremsassistent 

Der SCBS kann Kollisionsschäden verringern oder sogar vermeiden, indem er die Bremsen betätigt, wenn der Lasersensor des Systems während der Fahrt ein Fahrzeug oder ein Hindernis erkennt.


Der SCBS nutzt zur Betätigung der Bremsen die Hydraulikeinheit der DSC, um Hydraulikdruck in den Bremssätteln aufzubauen.


Der SCBS befindet sich bei einer Geschwindigkeit von ca. 4 bis 30 km/h im Bereitschaftszustand. Er betätigt die Bremsen, wenn das System ermittelt, dass eine Kollision mit einem Fahrzeug oder Hindernis unausweichlich ist.


Wenn die Differenz der relativen Geschwindigkeit zwischen dem Fahrzeug und dem vorausfahrenden Fahrzeug nicht mehr als 15 km/h beträgt, lässt sich eine Kollision durch den Betrieb der SCBS-Bremsensteuerung vermeiden. Wenn die Differenz der relativen Geschwindigkeit zwischen ca. 15 km/h und 30 km/h beträgt, ist die Verhinderung einer Kollision schwierig, jedoch kann der kollisionsbedingte Aufprall verringert werden.


Wenn der Fahrer das Bremspedal selbst durchtritt, unterstützt ihn der SCBS durch Verkürzung der Ansprechzeit der Bremsen, damit diese schnell und fest angelegt werden. 

 

Der SCBS arbeitet in zwei Phasen:

 

• Bremsvordruckaufbau zur Verringerung des Abstands zwischen den Bremsbelägen und    der        Bremsscheibe

• SCBS-Bremsensteuerung, die die Bremsen automatisch betätigt

 

Der SCBS-Betrieb wird im Mehrfach-Info-Display im Kombiinstrument angezeigt.

 

Bestandteile des SCBS

Das SCBS-System umfasst die folgenden Bestandteile:

 

• Lasersensor

• Kombiinstrument

• Motorsteuergerät

• DSC-Steuergerät und Hydraulikeinheit


SCBS-Lasersensor

Der Lasersensor ist im oberen Bereich der Windschutzscheibe eingebaut und erfasst ein vorausfahrendes Fahrzeug oder ein Hindernis innerhalb von 60 m vor dem Fahrzeug.


Der Lasersensor ist an den HS-CAN (High-Speed Controller Area Network = Hochgeschwindigkeits-CAN) angeschlossen, um die Kommunikation mit dem DSC-Steuergerät und dem Kombiinstrument zu ermöglichen.

 

SCBS-Betrieb


Betrieb des Bremsvordruckaufbaus

Wenn der Lasersensor erfasst, dass sich das Fahrzeug einem vorausfahrenden Fahrzeug nähert, gibt er ein Signal an das DSC-Steuergerät aus, um die Bremshydraulikkreisläufe vorzufüllen.


Das DSC-Steuergerät bestromt die Steuerventile für die Traktionskontrolle und Stabilitätskontrolle zum Schalten der Hydraulikkreisläufe und betätigt gleichzeitig die DSC-Hydraulikpumpe, damit der Bremsflüssigkeitsdruck zu den Bremssätteln geleitet wird. Außerdem bestromt es die Einlass- und Auslassmagnetventile, um den Bremsflüssigkeitsdruck zu verringern, damit die Bremsbeläge nahe an der Bremsscheibe gehalten werden.


Folglich wird beim Betätigen der Bremsen durch den Fahrer oder den automatischen SCBS die Bremskraft sofort erzeugt und der Bremsweg wird verkürzt.

 

Betrieb der SCBS-Bremsensteuerung

Wenn der Lasersensor ermittelt, dass es zu einer Kollision kommen kann, und der Fahrer nichts unternimmt, um diese zu vermeiden, betätigt der SCBS die Bremsen des Fahrzeugs automatisch. Nach dem Bremsvordruckaufbau gibt der Lasersensor ein entsprechendes Signal an das DSC-Steuergerät aus.


Das DSC-Steuergerät schaltet die Einlass- und Auslassmagnetventile aus, um den Bremsflüssigkeitsdruck zu erhöhen, und die Bremse wird automatisch betätigt. Gleichzeitig wird auf dem Mehrfach-Info-Display angezeigt, dass die SCBS-Bremsensteuerung in Betrieb ist, und die Bremswarnleuchte leuchtet.


Wenn der SCBS in Betrieb ist und die Bremsen betätigt werden, werden die Bremsleuchten automatisch eingeschaltet.


Nachdem das Fahrzeug zum Stehen gekommen ist, ist der Betrieb der Bremsensteuerung durch den SCBS auf 2 Sekunden begrenzt. Damit das Fahrzeug weiterhin stehen bleibt, muss das Bremspedal durchgetreten werden, um die Bremsen zu betätigen.


Der SCBS kann über das Einstellungsmenü im Mehrfach-Info-Display deaktiviert / aktiviert werden. Bei ausgeschalteter DSC Funktion ist auch der SCBS ausgeschaltet.

 

SOHC

Die Abkürzung steht für die einzelne oben liegende Nockenwelle (engl. single overhead camshaft). Siehe auch MZ-CD und DOHC.

 

Sperrdifferenzial

Normalerweise gleicht ein Differenzial Drehzahlunterschiede zwischen den Rädern einer Achse, wie sie z.B. bei einer Kurvenfahrt auftreten, aus. Bei Allrad-Fahrzeugen gibt es zusätzlich ein Differenzial zwischen den Vorder- und Hinterrädern. Auf Eis, feuchtem Laub oder auch bei Fahrten im Gelände kann es passieren, dass einzelne Räder durchdrehen, während andere stillstehen. Um auch in solchen Situationen ein Vorwärtskommen zu ermöglichen wird beim Sperrdifferenzial die ausgleichende Funktion außer Kraft gesetzt: Dreht ein Rad durch, wird die Antriebskraft vermehrt auf das andere verteilt. Dies sorgt für bessere Traktion und damit für eine bessere Geländegängigkeit und höhere Kurvengeschwindigkeiten. Es gibt mechanische und automatische Sperrdifferenziale, die Abkürzung für letztere lautet ASD.

 

S-VT

Beim Sequential Valve Timing (variable Ventilsteuerung) werden Hub und Öffnungszeiten der Ventile in Abhängigkeit von Drehzahl, Geschwindigkeit und Last elektronisch verändert. Dies sorgt für mehr Leistung des Motors.

 

TCS - Antriebsschlupfregelung 

Kritische Fahrsituationen können sich nicht nur beim Bremsen einstellen, sondern beispielsweise auch beim Anfahren oder bei Kurvenfahrt (besonders auf nasser oder rutschiger Fahrbahnoberfläche). Auch dabei ist es für den Fahrer manchmal schwer richtig zu reagieren so dass das Fahrverhalten des Fahrzeugs instabil wird.


Die Antriebsschlupfregelung TCS hilft dies zu vermeiden, indem sie ein Durchdrehen der Antriebsräder ab einem gewissen Schlupf verhindert. Dies wird dadurch erreicht, dass entweder das Motordrehmoment durch das Motorsteuergerät nach Übertragung eines entsprechenden Anforderungssignals reduziert wird, und / oder das durchdrehende Rad abgebremst wird. Je nach Modell arbeitet das TCS bis zu einer Fahrzeuggeschwindigkeit von 130 km/h.

 

TCS - Funktion

Bei aktuellen Modellen wird sowohl durch die Reduzierung des Motordrehmoments, als auch durch Abbremsen des durchdrehenden Antriebsrades, die Traktion und Fahrstabilität verbessert. Aus diesem Grund ist das TCS ein integrierter Bestandteil der DSC-Hydraulikeinheit und des Steuergeräts. Aktuelle Fahrzeuge, die nur mit ABS ausgeliefert werden, besitzen keine TCS-Funktion.


Wenn das Steuergerät erkennt, dass die Drehzahl eines angetriebenen Rades, die Drehzahl des anderen um einen festgelegten Betrag übersteigt, schickt es ein Anforderungssignal zur Rücknahme des Motordrehmoments an das Motorsteuergerät. Das Motorsteuergerät verringert entsprechend das Motordrehmoment durch Schließen der Drosselklappe, und / oder durch Verstellen des Zündzeitpunkts und Abschalten der Kraftstoffeinspritzung. 


Liegt die Drehzahl des Rades weiterhin über dem Grenzwert, wird über die Hydraulikeinheit und den Radbremszylinder Bremskraft auf das entsprechende Rad aufgebracht, so dass über das Differenzial wieder Drehmoment auf das andere Rad übertragen werden kann, wie die nächste Animation zeigt.

 

TMC

Beim Traffic Message Channel (übersetzt etwa Verkehrsnachrichten-Kanal) handelt es sich um die Weiterentwicklung des vom Autoradio empfangenen Verkehrsfunks. TMC ermöglicht es dem Fahrzeugnavigationsrechner, aktuelle Verkehrsdaten bei der Routenplanung zu berücksichtigen.

 

Turbolader

Im Gegensatz zu Saugmotoren fördern aufgeladene Motoren die Luft vorverdichtet zu den Zylindern. Dadurch gelangt eine größere Luftmasse in die Zylinder. Folglich kann mehr Kraftstoff verbrannt werden, wodurch eine höhere Leistungsabgabe bei gleichem Motorhubraum möglich ist.


Abgasturbolader werden durch den Abgasstrom angetrieben und nutzen so einen Teil der Abgasenergie, die normalerweise ungenutzt bliebe. Hierdurch wird der Wirkungsgrad des Motors positiv beeinflusst.


Es gibt zwar verschiedene Turbolader, die allgemeine Bauweise ist aber im Grunde dieselbe: Ein Turbolader hat zwei Räder - eine Abgasturbine und ein Verdichterrad - die an den einander gegenüberliegenden Enden derselben Welle angebracht sind. Die Abgasturbine wird von dem Abgas angetrieben, das vom äußeren Umfang der Turbine zur Mitte des Turbinenrads strömt. Das Verdichterrad saugt Luft durch die Mitte an und gibt sie in das Verdichtergehäuse ab, das den äußeren Umfang des Rads umgibt.

 

Auslegung des Turboladers

Die allgemeine Bauweise ist zwar im Grunde dieselbe, aber die Auslegung des Turboladers und somit sein Betriebsverhalten werden hauptsächlich von dem Motor, an den er angebaut ist, dessen Hubraum und der erwünschten Drehmomentkennlinie des Motors bestimmt.


Durchsatz und Ladedruck bestimmen, wie viel Luft zu den Zylindern gefördert wird und somit das Motordrehmoment und schließlich die Leistungsabgabe. Verdichter- und Turbinenrad haben den größten Einfluss auf das Betriebsverhalten des Turboladers.


Durchsatz und Ladedruck sind von der Größe und Geometrie der Turbine und des Verdichters sowie vom Abgasstrom abhängig.


Die Turbinenleistung ist vom Druckabfall zwischen dem Abgaseinlass und -auslass der Turbine abhängig und wird somit vom Strömungsquerschnitt beeinflusst. Das bedeutet: Je kleiner der Strömungsquerschnitt ist, umso höher ist der Druckabfall und somit die Leistung.


Ein anderer wichtiger Faktor für die Charakteristik eines Turboladers ist sein Ansprechverhalten, das hauptsächlich durch die Massenträgheit bestimmt und deshalb von der Größe des Verdichter- und Turbinenrads beeinflusst wird.

 

Es gibt daher Turbolader mit unterschiedlicher Konfiguration:

 "Kleine" Turbolader (auch als "Hochdruckturbolader" bezeichnet) für schnelles    Ansprechen und Beschleunigen, die bereits bei niedrigen Motordrehzahlen ausreichenden Ladedruck liefern.

  "Große" Turbolader (auch als "Niederdruckturbolader" bezeichnet) für hohe Durchsätze     und ausreichenden Ladedruck bei höheren Motordrehzahlen.

 

Ladedruckregelung

Um eine ausgewogene Drehmomentcharakteristik und somit ein gutes Fahrverhalten eines Fahrzeugs mit Turbodieselmotor zu gewährleisten, ist eine aufwändige Ladedruckregelung erforderlich.

 

Die Ladedruckregelung erfolgt immer auf der Turbinenseite des Turboladers. Es gibt zwei Hauptarten von Ladedruckregelungen:

 

 über einen turbinenseitigen Bypass bei Turboladern mit Bypassventil (Wastegate)  und FGT (Fixed Geometry Turbine = Feststehende Turbinengeometrie) (A)

  über verstellbare Leitschaufeln bei Turboladern mit VGT (Variable Geometry Turbine =   Variable Turbinengeometrie) (B)


Turbolader mit turbinenseitigem Bypass

Der turbinenseitige Bypass ist die einfachste Art der Ladedruckregelung, bei dem ein Teil des Abgasstroms bei Bedarf über einen Bypass um die Turbine geleitet wird.


Der grundlegende Aufbau dieser Ladedruckregelung umfasst das Ladedruck-Regelventil (Wastegate) und einen Steller, bei dem es sich gewöhnlich um einen Druck-/Unterdrucksteller mit einer federbelasteten Membran handelt. Bei der einfachsten Ausführung ist der Steller hinter dem Verdichter mit der druckbeaufschlagten Seite verbunden, wodurch er direkt vom Ladedruck gesteuert wird. Diese rein pneumatische Steuerung kann allerdings nur als Volllast-Druckbegrenzung fungieren.


Sobald ein bestimmter Ladedruck erreicht ist, wird der Bypass vom Steller über das Wastegate geöffnet, so dass ein Teil des Abgasstroms um die Turbine geleitet wird. Dadurch wird die Turbinenleistung reduziert, wodurch der Ladedruck begrenzt wird.


Heutzutage wird der Ladedruck elektronisch geregelt. Das Wastegate kann zwar immer noch durch einen federbelasteten Membransteller betätigt werden, aber die Druck-/Unterdruckbeaufschlagung des Stellers wird vom PCM (Powertrain Control Module = Motorsteuergerät) über ein VBC (Variable Boost Control = Variable Ladedrucksteuerung) -Ventil gesteuert. Dies ermöglicht eine flexible und optimale Ladedruckregelung in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen des Motors.


Zur Einstellung des optimalen Ladedrucks auf die aktuellen Motorbetriebsbedingungen wird das VBC-Ventil vom PCM so gesteuert, dass der Steller mit einem entsprechenden Unterdruck beaufschlagt wird und das Wastegate dementsprechend öffnet oder schließt. 

 

Turbolader mit variabler Turbinengeometrie

Die variable Turbinengeometrie ermöglicht die Regelung des Ladedrucks durch Veränderung des Strömungsquerschnitts der Turbine, wobei sie Leistung und Ansprechverhalten der Turbine bestimmt. Bei dieser Art der Ladedruckregelung wird auf einen Bypass verzichtet und die gesamte Abgasenergie genutzt. Folglich ist der Wirkungsgrad eines Turboladers mit VGT und somit der des Motors höher als der mit Bypassregelung erreichbare.


Bei einem Turbolader mit VGT wird der Strömungsquerschnitt mit Hilfe von verstellbaren Leitschaufeln im Turbinengehäuse vor dem Turbinenrad verändert. Die Leitschaufeln werden von einem Unterdrucksteller durch ein Gestänge angestellt. Der Unterdruck mit dem der Steller beaufschlagt wird und somit die Stellung der Schaufeln wird vom PCM über ein VBC-Ventil gesteuert. Der Steller kann mit einem Wegsensor ausgerüstet sein, der die aktuelle Stellung des Stellers rückmeldet.


Bei niedrigen Motordrehzahlen wird der Strömungsquerschnitt durch Schließen der Leitschaufeln reduziert. Dadurch wird das Abgas zur Turbine hin beschleunigt. Außerdem trifft der Abgasstrom in einem steileren Winkel auf die Turbinenschaufeln, wodurch die Turbine zusätzlich beschleunigt wird. Infolge des höheren Druckabfalls an der Turbine steigt der Ladedruck. Mit zunehmenden Motordrehzahlen öffnen die Leitschaufeln allmählich, wobei der hohe Abgasdurchsatz genutzt wird, der nun den Ladedruck aufrechterhält. Bei vollständigem Öffnen der Leitschaufeln wird der Druck im Turbolader abgebaut.


Durch flexible Veränderung der Leitschaufeln und somit der Turbinenleistung kann der Ladedruck schnell und optimal an die Betriebsbedingungen des Motors angepasst werden.