ESP

Onderwerpen:

ESP algemeen
Andere benamingen voor ESP
Onderstuur
Overstuur
Stuurhoeksensor
Dwarsversnellingssensor (G-sensor)
Giermomentsensor (Yaw sensor)
Remdruksensor

ESP algemeen:
ESP is een afkorting van Elektronisch Stabiliteits Programma en werkt in combinatie met ABS en ASR. Wanneer het voertuig met ABS (Anti Blokkeer Systeem) en ASR/ASC (Anti Slip Regeling / Controle) is uitgevoerd, kan met behulp van een aantal extra sensoren en een softwareaanpassing het ESP systeem worden toegevoegd. De componenten zoals de wieltoerentalsensoren en de ABS pomp / regeleenheid worden namelijk ook voor het ESP systeem gebruikt. Het ESP systeem regelt ook dat het motorvermogen afneemt; door de gasklep meer te sluiten, of door het verlaten van de ontsteking.

Het doel van het ESP systeem is om het bochtengedrag (onderstuur en overstuur) te verbeteren. Dit geldt o.a. voor situaties waarbij een remingreep in een een bocht genomen wordt, of op het moment dat er een uitwijkmanoeuvre plaatsvindt. Het ESP systeem remt een wiel van het voertuig af, zodat er weer een normaal stuurkarakter verkregen wordt. Hieronder staan de 2 situaties afgebeeld waarbij het groen aangegeven wiel afgeremd wordt. Door het afremmen zal het voertuig de groene lijn volgen, in plaats van onbestuurbaar te worden. Onderaan deze pagina staan diverse benodigde ESP-componenten omschreven.

Andere benamingen voor ESP:
Autoconstructeurs gebruiken voor hun modellen vaak hun eigen benamingen voor ESP, ook al is de werking hetzelfde. Deze andere benamingen worden gegeven, om het systeem ”luxer” dan het standaard ESP te laten lijken. Voorbeelden daar van zijn:

ASC + T: Automatische Stabiliteits- & Tractiecontrole (oude generatie BMW van voor 1996)
DSC: Dynamic Stability Program: BMW, Jaguar, Land Rover, Mazda, Mini
DSTC: Dynamic Stability and Traction Control (Volvo)
ESP: Electronic Stability Program (Alfa Romeo, Audi, Cadillac, Chevrolet, Chrysler, Citroen, Fiat, Ford, Hyundai, Jeep, Kia, Mercedes, Mitsubishi, Nissan, Opel, Peugeot, Renault, Saab, Seat, Skoda, Smart, Suzuki, Volkswagen
PSM: Porsche Stability Management (Porsche)
VDC: Vehicle Dynamic Control (Alfa Romeo)
VDCS: Vehicle Dynamic Control System (Subaru)
VSC: Vehicle Stability Control (Lexus, Toyota)
VSA: Vehicle Stability Assist (Honda)

Onderstuur:
Onderstuur treedt op wanneer de voorbanden onvoldoende grip meer op het wegdek hebben. De auto zal een flauwere bocht maken dan de bedoeling is, dus zal meer de neiging hebben om rechtdoor te gaan. De voorwielen zullen dus naar de buitenkant van de bocht glijden. Onderstuur kan worden opgeheven om te zorgen dat de voorwielen weer voldoende grip op het wegdek hebben. Daarvoor kan er wat minder gas gegeven worden of er kan minder gestuurd worden. Nog meer sturen helpt niet tegen onderstuur, het kan het zelfs erger maken omdat de wielen dan alleen maar minder grip krijgen. De meeste autofabrikanten stellen het onderstel zo af, dat de auto eerder de neiging tot onderstuur heeft dan tot overstuur. De reden is dat de gemiddelde bestuurder het gas al gelijk los laat in zo’n situatie (wat de oplossing kan zijn waardoor de auto weer grip heeft).

Overstuur:
Overstuur treedt op wanneer de achterbanden geen grip meer op het wegdek hebben. De achterbanden van de auto zullen richting de buitenkant van de bocht gaan glijden. De achterkant wil de voorkant dan inhalen, waardoor het voertuig om zijn as zal kunnen gaan draaien. Overstuur kan gecorrigeerd worden door tegen te sturen en gas terug te nemen bij achterwiel aangedreven auto’s (bijv. BMW) en iets wat gas bij geven bij voorwiel aangedreven auto’s (bijv. Volkswagen). Vaak wordt er, vooral in de autosport, bewust gebruik gemaakt van overstuur om gemakkelijker en sneller door een bochtencombinatie te rijden. Bij een extreem geval wordt deze vorm van overstuur “driften” genoemd. Overstuur is over het algemeen gevaarlijker dan onderstuur, omdat de meeste automobilisten dat minder snel kunnen corrigeren. Daarom wordt bij het ontwerpen van de auto het onderstel meer op ‘onderstuur’ afgesteld omdat dat makkelijker te corrigeren is.

Stuurhoeksensor:
De stuurhoeksensor zit op de stuurkolom gemonteerd. Dat kan bij het stuurhuis zijn, maar ook in het interieur bij tussen de richtingaanwijzer- / ruitenwisserhendels, zoals in de afbeelding rechts te zien is. Dit zijn de stuurkolomschakelaars van een BMW.

De stuurhoeksensor heeft als taak om de draaihoek van het stuurwiel te meten. Deze sensor maakt gebruik van één of meerdere opto-couplers die de lichtdoorlaat van de roterende schijven meten. Op elke plek van een roterende schijf zijn de lichtspleten anders, waardoor de exacte positie van het stuurwiel herkend kan worden. Door alle uitsparingen in de schijven ontstaat een asymmetrisch bloksignaal. De opto-coupler kan namelijk een lichtsignaal omzetten in een spanning die vervolgens aan de regeleenheid wordt doorgegeven.

Dwarsversnellingssensor (G-sensor):
De dwarsversnellingssensor (ook wel de G-sensor van de G-krachten genoemd) zit zo veel mogelijk in het midden van de auto geplaatst. Bij het nemen van bochten verschuift de verplaatsbare plaat (zie onderstaande afbeelding, nummer 2) tussen de condensatoren (1). Op de condensatoren staat een spanning van 5 volt. Wanneer de plaat in het midden staat (dus als de auto recht uit rijd) bedraagt de spanning op de beide condensatoren 2,5 volt. Als de auto een bocht maakt, (in het geval van de afbeelding naar links) dan verschuift de plaat als gevolg van de centrifugaalkracht en de centripetaalkracht één kant.

Als de plaat verschuift, zakt de capaciteit van de rechter condensator. Deze zal nu geen 2,5 Volt maar bijv. 1,5V bedragen. De regeleenheid van de ESP herkent het verschil tussen de beide condensatoren en kan hieruit herleiden hoe groot de centrifugaalkracht of de centripetaalkracht is (dus hoe scherp de bocht gemaakt wordt. Op deze manier kan er geconstateerd worden of dat de auto bijvoorbeeld overstuur heeft). Met de waarden van deze dwarsversnellingssensor worden de gegevens van de wieltoerentalsensoren vergeleken en wordt er bepaald of dat het ESP systeem in moet grijpen.

Giermomentsensor (Yaw sensor):
De giermomentsensor, in het Engels ook “Yaw sensor” genoemd, zit samen met de dwarsversnellingssensor zoveel mogelijk in het midden van de auto geplaatst. De sensor levert gegevens die het ESP-systeem nodig heeft. De giermomentsensor registreert de neiging van het voertuig om om de verticale as te gaan draaien. De waarde van deze meting wordt de draaisnelheid genoemd en wordt weergeven in graden per seconde.
De sensor bestaat uit twee stemvorken. De bovenste stemvork wordt met een wisselspanning tot trilling (resonantie) van 11000 Hz (11kHz) gebracht en roteert als het voertuig door een bocht rijdt. Hoe scherper de bocht is, des te meer de onderste stemvork verdraaid t.o.v. de bovenste vork. Het principe berust op de gyroscopische krachten (Corioliskracht). Wanneer het roterende deel met torsie (verdraaiing) uit zijn positie wordt gehaald ontstaan er gyroscopische krachten. Vandaar de naam giermomentsensor.
Door de torsie genereert een piëzo-element een spanningsverschil dat door het regelapparaat wordt gemeten. De spanning die wordt opgewekt varieert tussen de 0 en 5 volt. In ruststand (als er geen verdraaiing geregistreerd wordt) geeft de sensor 2,5 volt af.

Remdruksensor:
Er zitten ook aparte hydraulische druksensoren in het remsysteem toegevoegd (in beide circuits), welke te zien zijn in de onderstaande afbeeldingen. Bij oudere auto’s zitten deze sensoren in de remleidingen. Tegenwoordig zitten de remdruksensoren meestal ingebouwd in de hydraulische unit van het ABS systeem zelf. Deze unit is vaak zichtbaar onder de motorkap. Alle hydraulische remleidingen zitten hier mee verbonden.