TCS = Traction Control System

Aufgabe eines Traktions-Kontroll-Systems ist es, die Antriebsleistung des Motors an jedem einzelnen angetriebenen Rad des Fahrzeugs so zu begrenzen, daß der Schlupf der Antriebsräder in Beschleunigungsphasen nicht zum Durchdrehen der Räder führt, sondern sich in einem vordefinierten Bereich bewegt, um eine optimale Kraftübertragung zu gewährleisten und daß beim Kurvenfahren noch ausreichend hohe Seitenführungskräfte der Räder bestehen, um Lenken und sicheres Fahren zu ermöglichen.

Die Traktions-Kontrolle kann auf zweierlei Weise erfolgen: Durch Einwirken auf die Bremsen der angetriebenen Räder oder durch Einwirken auf die Motorsteuerung. Ein TCS, das auf die Motorsteuerung einwirkt, funktioniert nur dann, wenn zwischen Lenkrad und Lenkgetriebe keine mechanische Verbindung existiert, d. h. das Fahrzeug mit einem Drive-by-wire-System ausgerüstet ist.

Hondas TCS wirkt auf die Motorsteuerung. Die folgende Grafik bietet eine vereinfachte Funktionsübersicht des Systems.

Funktionsübersicht des Honda TCS - (c) Honda, Deutschland
 
Schematische Darstellung des TCS beim Honda Legend - (c) Honda, Deutschland
Schematische Darstellung des TCS beim Honda Legend
 
Lage der Bauteile des TCS beim Honda Legend - (c) Honda, Deutschland
Lage der Bauteile des TCS beim Honda Legend
 
Hondas TCS führt u. a. eine Beschleunigungskontrolle durch. Die Drehzahl der getriebenen (also der nicht angetriebenen) Räder dient zur Bestimmung der Fahrzeuggeschwindigkeit. Durch Vergleich der Drehzahlen der Antriebsräder und der getriebenen Räder kann deshalb der Schlupf gemessen und durch eventuell notwendige entsprechende Eingriffe in die Motorsteuerung im optimalen Bereich gehalten werden.

Das TCS nutzt zur Messung die Rad-Drehzahlsensoren des Anti-Blockier-Systems (ABS). Deren Signale liegen in der ABS-Steuereinheit (ABS-ECU) vor und werden lediglich zur TCS-Steuereinheit (TCS-ECU) zur Auswertung übertragen.

Ein Rad-Drehzahlsensor ist eine Spule, die um einen Permanentmagneten gewickelt ist. Ein Zahnradpulser, der an einem drehenden Teil des Rades befestigt ist, dreht sich gleichsinnig mit dem Rad und ändert dadurch den magnetischen Fluß in der Spule. Die so erzeugte Wechselspannung besitzt eine der Drehgeschwindigkeit des Rades entsprechende Frequenz (niedrig bei wenigen Umdrehungen, hoch bei vielen Umdrehungen), die damit die Reifenumfanggeschwindigkeit repräsentiert, die zur Berechnung des Schlupfs benötigt wird.

Kann aus der Höhe der Frequenz auf die Geschwindigkeit geschlossen werden, so dient der Verlauf der Polungswechsel im Zeitablauf bei gleichbleibender Frequenz als Hinweis auf den Fahrbahnzustand. Ein gleichmäßiger Frequenzverlauf deutet auf eine ebene Fahrbahn hin, weil sich das Rad gleichmäßig drehen kann. Bei unebener Fahrbahn springt das Rad, was sich in einem ungleichmäßigen Frequenzverlauf der Wechselspannung niederschlägt, ohne daß sich - bei gleichbleibender Geschwindigkeit - die Höhe der Frequenz ändert.

Auch zur Berechnung des Gierwinkels des Fahrzeugs, der die Kurvenlage anzeigt, dienen die Informationen der Rad-Drehzahlsensoren der hinteren Räder. Unterschiede in den Drehgeschwindigkeiten von linkem und rechtem Hinterrad (das kurveninnere Rad dreht sich langsamer als das kurvenäußere Rad) erlauben Rückschlüsse auf die Kurvenlage der Karosserie. Zusammen mit den Informationen des Lenkwinkelsensors, der den vom Fahrer gewünschten Einschlagwinkel der Lenkräder anhand der Anzahl der Umdrehungen des Lenkrads und die Richtung der Fahrtänderung mißt, kann so zusammen mit der ermittelten Fahrzeuggeschwindigkeit die vom Fahrer erwartete Kurvenlage berechnet werden. Stimmen die tatsächliche Kurvenlage und die erwartete Kurvenlage, die ihren Ausdruck in der normativen Giergeschwindigkeit findet, nicht überein, so wird die Handling-Kontrolle des TCS aktiviert und das TCS-Steuerventil reduziert die Motorleistung.

Rad-Drehzahlsensor - (c) Honda, Deutschland
Der Lenkwinkelsensor befindet sich idealerweise unmittelbar unterhalb des Lenkrads. Er besteht üblicherweise aus zwei kontaktlos arbeitenden magnetfeldabhängigen Widerständen (MDR-Elementen) und einem Magnetpulser, der auf der Lenkwelle aufgepreßt ist. Der Magnetpulser ist so ausgelegt, daß durch seine abwechselnde Polung beim Drehen des Lenkrades ein Magnetfeld entsteht, das den Widerstand eines MDR-Elements beeinflußt. Dieser verändert eine permanent am Lenkwinkelsensor anliegende Spannung, so daß die TCS-ECU den Lenkwinkel und aufgrund der Phasenverschiebung der beiden MDR-Elemente auch die Einschlagrichtung erkennen kann.

In Abhängigkeit von der Höhe der Giergeschwindigkeit entscheidet, die TCS-ECU, ob eher die Beschleunigungskontrolle oder die Handling-Kontrolle des TCS aktiviert wird.

Querbeschleunigungssensor - (c) Honda, Deutschland Im Hintergrund des Honda TCS arbeitet ständig eine Reifenhaftungskontrolle. Sie dient dazu, bei zu geringer Reifenhaftung die Motorleistung zu drosseln, damit das Fahrzeug während einer Kurvenfahrt nicht ins Schleudern gerät.

Zusätzlich zur Auswertung der Informationen der Rad-Drehzahlsensoren werden die Meßergebnisse des Querbeschleunigungssensors in der TCS-ECU verarbeitet, um die Reifenhaftung zu berechnen. Die Querbeschleunigung gibt an, welche Fliehkraft bei Kurvenfahrt auf das Fahrzeug einwirkt und versucht, es aus der gewünschten Fahrspur in Geradeaus-Richtung zu ziehen.

Der Querbeschleunigungssensor ist ein Kondensator mit variablem Elektrodenabstand. Zur Messung der Fliehkraft ist er auf der Fahrzeuglängsachse montiert. Durch die Trägheit der beweglichen Elektrode variiert bei einer Kurvenfahrt ihr Abstand von der festen Elektrode in dem Maße, wie die Fliehkraft aufgrund des Kurvenradius und der Geschwindigkeit auf das Fahrzeug einwirkt. Da sich die Kapazität eines Kondensators mit dem Abstand der Elektroden ändert - je größer der Abstand wird, desto kleiner wird die Kapazität und umgekehrt -, kann nicht nur die Richtung der Fliehkraft, sondern auch deren Stärke gemessen werden.

Zusammen mit anderen Daten (Motordrehzahl [vom PGM-FI], Leerlauf-Stellung des Getriebes, Luftdruck, Bremslicht, tatsächlicher Öffnungswinkel der Drosselklappe [= vom Fahrer gewünschte Leistungsabgabe des Motors, gemessen vom Drosselklappensensor, einem Potentiometer], tatsächlicher Öffnungswinkel des TCS-Steuerventils [= vom TCS berechnete Drosselung der Motorleistung gemessen vom TCS-Steuerventil-Sensor, einem Potentiometer] ermittelt die TCS-ECU eine eventuell notwendige Reduzierung der Motorleistung, um den optimalen Schlupf in Abhängigkeit vom jeweiligen Betriebszustand des Fahrzeugs einzustellen.

Derartige Einstellungen werden im ersten Schritt vom TCS-Steuerventil vorgenommen. Reicht diese Regelung nicht aus, dann sendet die TCS-ECU entsprechende Informationen an das PGM-FI-System, das im zweiten Schritt den Zündzeitpunkt zurücknimmt und - sofern nötig - im dritten Schritt sogar die Dauer der Einspritzung beeinflußt.

Das TCS-Steuerventil sitzt im Ansaugrohr zwischen Luftfilter und der vom Fahrer (indirekt) durch den Druck auf das Gaspedal gesteuerten Drosselklappe und reduziert die ansaugbare Luftmenge, indem es mit einer eigenen Drosselklappe den Querschnitt des Ansaugrohrs entsprechend der Informationen der TCS-ECU verkleinert.

TCS-Steuerventil-Einheit - (c) Honda, Deutschland