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Bomba eléctrica de vacío paraamplificador de servofreno
Diseño y funcionamiento
Programa autodidáctico 257
Service.
2
NUEVO AtenciónNota
El Programa autodidáctico representa el diseño y
funcionamiento de nuevos desarrollos.
Los contenidos no se actualizan.
Las instrucciones de actualidad para
comprobación, ajuste y reparación se consultarán
en la documentación del Servicio Postventa prevista
para esos efectos
Caída de presión con la mariposa abierta
Si la mariposa está abierta en una pequeña magnitud reina una depresión intensa en el colector de admisión y, por tanto, también existe una depresión intensa en el empalme de vacío para el amplificador de servofreno.
Al estar bastante abierta la mariposa y funcionar el motor a un régimen bajo existe sólo una escasa depresión en el empalme del colector de admisión para el amplificador de servofreno.
Mariposa
Empalme de vacío
Empalme de vacío
Mariposa
S257_002
S257_003
Los vehículos con motor de gasolina asociado a un cambio automático, que cumplen con la norma EU 4, van equipados con una bomba eléctrica de vacío. Se utiliza como apoyo para el amplificador de servofreno.
Con esta combinación de motor y transmisión, la válvula de mariposa abre a una magnitud particularmente pronunciada durante la fase de arranque en frío, así como durante el funcionamiento al ralentí teniendo seleccionada una gama de marchas y el freno pisado. Esta particularidad hace que se reduzca el gradiente de presión en el colector de admisión.
El motivo por el cual se abre la mariposa a una mayor magnitud reside en que para el cumplimiento de la normativa EU 4 sobre emisiones de escape se necesita una fase de calefacción para el catalizador después del arranque en frío y en la compensación de los pares de fricción más intensos (resistencia interna del convertidor) en las condiciones mencionadas.
La bomba eléctrica de vacío se implanta en dos diferentes versiones, según el tipo de vehículo de que se trate:
1. Bomba de vacío controlada2. Bomba de vacío regulada
3
Referencia rápida
Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
Funcionamiento del amplificador de servofreno. . . . . .4
Estructura y funcionamiento de la bombaeléctricade vacío . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6
Estructura y funcionamiento de la bombacelular de aletas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7
Bomba de vacío controlada. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8
Versión controlada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8
Localización . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9
Condiciones de activación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10
Esquema de funciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10
Bomba de vacío regulada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Versión regulada. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Funcionamiento del sensor de presión . . . . . . . . . . . . . 12
Localización . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Condiciones de activación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Esquema de funciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Histéresis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Autodiagnosis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Pruebe sus conocimientos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
4
Posición de freno desaplicado
En esta posición se encuentra cerrado el conducto de aire exterior y abierto el conducto de vacío. Delante y detrás del diafragma reinan las mismas condiciones de presión. El diafragma es mantenido en la posición final por medio del muelle recuperador del émbolo.
Funcionamiento del amplificador de servofreno
En el caso del amplificador de servofreno controlado por vacío, el módulo de vacío va ensamblado conjuntamente con la bomba de freno.
Introducción
S257_005
S257_004
Diafragma
Conducto de aire ext.
Varilla de presión
Conducto de vacío
Varilla de émbolo
Muelle recuperador del émbolo
Émbolo de válvula
5
Posición de frenada parcial
Al accionar el pedal de freno se desplaza la varilla de émbolo hacia la izquierda. Debido a ello se cierra el conducto de vacío y abre el conducto de aire exterior. El vacío detrás del diafragma se degrada. La fuerza generada por la diferencia de presión se encarga de desplazar el diafragma, con lo cual la varilla de presión y el émbolo en la bomba de freno se mueven hacia la izquierda superando la fuerza del muelle recuperador del émbolo. El conducto de aire exterior y el conducto de vacío abren, hasta que el émbolo de válvula sea detenido por la presión hidráulica generada en la bomba de freno. El conducto de aire exterior y el conducto de vacío cierran y se establece de esa forma una posición de freno dispuesto. Cualquier modificación en la presión aplicada al pedal de freno se traduce en una diferencia de presión por ambos lados del diafragma y, por tanto, en un aumento o una reducción de la frenada.
Posición de frenada máxima
En la posición de frenada máxima está cerrado el conducto de vacío y abierto al máximo el conducto de aire exterior. Delante y detrás del diafragma reina la diferencia de presión máxima posible. Ya sólo es posible seguir aumentando la fuerza sobre el émbolo en la bomba de freno aumentando la fuerza aplicada al pedal.
S257_006
S257_007
6
Introducción
Estructura
La bomba eléctrica de vacío consta de un motor eléctrico y una bomba celular de aletas.
Funcionamiento
El motor eléctrico impulsa la bomba celular de aletas. La fuerza centrífuga hace que las aletas se desplacen hacia fuera contra la pared interior circular del rodete. Debido al alojamiento excéntrico del rodete se produce un volumen creciente en la zona del conducto de entrada y uno decreciente en la zona del conducto de salida. Debido a esa particularidad, el aire ingresa en la cámara de aspiración y es transportado por las aletas hacia el lado de salida de la bomba. De esa forma queda aplicado el vacío en el empalme destinado al amplificador de servofreno.La bomba eléctrica de vacío funciona durante aprox. 1 a 2 segundos después de cada arranque del motor.
Bomba celular de aletas Motor eléctrico
AletaRodete
Empalme para amplificador de servofreno
Conducto de salida
Estructura y funcionamiento de la bomba eléctrica de vacío
Unidad de control
Ambas versiones de la bomba eléctrica de vacío son idénticas en lo que respecta a su estructura y funcionamiento. En la versión regulada se suprime la unidad de control en la carcasa de la bomba.
S257_008
7
Estructura y funcionamiento de la bomba celular de aletas
Estructura
En la bomba celular de aletas, el rodete gira solidariamente con el eje de la bomba en una carcasa y aloja las aletas. El eje de la bomba se encuentra fuera del centro, de modo que entre el rodete y la carcasa se producen celdas de diferente magnitud.
Funcionamiento
El motor eléctrico hace girar el eje de la bomba y solidariamente el rodete. Las aletas deslizables se desplazan por fuerza centrífuga, apoyándose contra la pared interior de la carcasa y sellan las celdas de esa forma. El aire encerrado en las celdas formadas por cada dos aletas y la pared de la carcasa es desalojado desde el lado aspirante (en el empalme para el amplificador de servofreno) hacia el lado impelente (en el conducto de salida). La disposición excéntrica del eje de la bomba produce una reducción de las celdas, que se traduce en una compresión del aire aspirado.
S257_009
Conducto de entrada
Eje de la bomba
Aleta
Empalme para amplificador de servofreno
Rodete
Conducto de salida
Carcasa
Celdas
8
Bomba de vacío controlada
Versión controlada
Por ejemplo en los vehículos
- Golf 1998 ➤- Bora- Audi A3
se implanta en el amplificador de servofreno una bomba de vacío controlada, sin sensor de presión.
S257_010
Estructura del sistema
Características de los sistemas controlados
El control es una operación en un sistema, a través de la cual se influye sobre las magnitudes de salida por medio de magnitudes de entrada. Los elementos controlados de un sistema de esta índice (p. ej. la bomba eléctrica de vacío) no se vigilan con sensores. No existe ninguna señal de realimentación para el sistema de control (p. ej. para la unidad de control del motor).
1
2
3
4
5
1 Unidad de control del motor 4 hacia el colector de admisión
2 Amplificador de servofreno 5 Bomba eléctrica de vacío con unidad de control
3 Válvula de retención
15
30
31
3
9
1. La versión controlada trabaja sin sensor de presión. En la unidad de control del motor se tiene programado un modelo matemático de la presión en el colector de admisión.
2. La unidad de control calcula la presión en el amplificador de servofreno, previo análisis de las siguientes magnitudes de entrada:
- Carga- Régimen- Posición de la mariposa- Conmutador de luz de freno
La unidad de control del motor compara el valor calculado de la presión en el amplificador de servofreno con el valor del modelo de presión para el colector de admisión, que va programado en la unidad de control.
Localización
La bomba de vacío va instalada sobre la parte izquierda del bastidor auxiliar, al tratarse de la versión controlada.
S257_011
S257_011a
10
Bomba de vacío controlada
S257_012
Esquema de funciones de la «bomba de vacío controlada»
Condiciones de activación
Si la presión calculada para el colector de admisión supera una magnitud de la curva característica programada para el modelo de la presión en el colector de admisión, la unidad de control del motor transmite una señal de masa a la unidad de control de la bomba eléctrica de vacío, la cual se pone entonces en marcha.
Esta curva característica depende de la presión del entorno. Según el tipo de unidadde control de motor en cuestión, se la calcula o se la determina por medio de un sensorde presión instalado en la unidad de control del motor.
Para evitar que la bomba se conecte y desconecte continuamente, se procede a trabajar con histéresis. Las explicaciones sobre la histéresis y el diagrama de histéresis figuran en la página 13.
Componentes
J220 Unidad de control del motor
J542 Unidad de control para servoasistencia de frenado
S Fusible
Masa
Positivo
Señal de salida
30
15
31
J542
J220
SS
15
30
11
Versión regulada
Por ejemplo en los vehículos
- Passat 2001 ➤- Audi A4- Audi A6
se implanta en el amplificador de servofreno una bomba de vacío regulada, con sensor de presión.
Estructura del sistema
S257_013
Características de los sistemas regulados
La regulación es una operación, por medio de la cual se detecta continuamente la magnitud a regular (p. ej. la presión en el amplificador de servofreno) por medio de sensores (p. ej. sensor de presión). El sistema de control (p. ej. unidad de control del motor) compara los valores medidos por los sensores con los valores teóricos que tiene memorizados y se encarga de regular el funcionamiento del actuador correspondiente (p. ej. la bomba eléctrica de vacío).
1 Unidad de control del motor 5 Sensor de presión
2 Amplificador de servofreno 6 Bomba eléctrica de vacío
3 Válvula de retención 7 Relé
4 hacia el colector de admisión
1
2
3
4
3
5
6
7
Bomba de vacío regulada
12
Funcionamiento del sensor de presión
En la versión regulada se incorpora un sensor de presión en el tubo que va hacia el amplificador de servofreno.
Después de conectar el encendido se aplica una tensión de 5 voltios al sensor de presión.
En el interior del sensor de presión hay un diafragma con un extensómetro. Si varía la presión en el sensor, también varía la resistencia eléctrica del extensómetro. De esa forma se genera una señal de tensión a través de un amplificador en el sensor de presión.
A presión atmosférica
A depresión
S257_015
Diafragmacon extensómetro
Tensión de medición
Microprocesador
Señal hacia la unidad de control del motor
Alimentación de tensión
Bomba de vacío regulada
Al haber presión atmosférica, el diafragma se «deforma», deformándose también en pequeña escala el extensómetro.De ese modo se opone una menor resistencia eléctrica a la tensión aplicada.
La variación de la tensión es de baja magnitud.
Al existir depresión, el diafragma se «deforma» de un modo más intenso y, con éste, también el extensómetro, con lo cual se obtiene una mayor modificación de la resistencia. La tensión medida se reduce en esa misma proporción.
S257_014
Diafragmacon extensómetro
Tensión de medición
Microprocesador
Señal hacia la unidad de control del motor
Alimentación de tensión
13
Ejemplo:
La relación de dependencia entre la presión del aire y la señal de tensión en la unidad decontrol del motor
Los datos en el diagrama contiguo son valores aproximados.
Localización
La bomba de vacío, p. ej. en el Passat 2001 ➤ , va instalada en la parte izquierda del vano motor, bajo una tapa de protección.
El sensor de presión para la servoamplificación de frenado se sitúa en la caja de aguas, en el conducto que va hacia el amplificador de servofreno.
S257_017
S257_017b
S257_017a
mbar
V
4
0,4
200 Presión
atmosférica
S257_016
14
Bomba de vacío regulada
S257_018
Esquema de funciones de la «bomba de vacío regulada»
El sensor de presión va integrado en el tubo de vacío hacia el amplificador de servofreno y suministra una señal de tensión para la unidad de control del motor.La unidad de control del motor excita un relé de trabajo (por el lado negativo) el cual conecta la bomba.
Condiciones de activación
En la unidad de control del motor está programada una curva característica para la regulación de la bomba eléctrica de vacío. El punto de conexión, tal y como sucede en la versión controlada, depende de la presión reinante en el amplificador de servofreno y de la presión medida en el entorno. Según el tipo de unidad de control de motor en cuestión, esta magnitud se calcula o se determina con ayuda de un sensor de presión en la unidad de control del motor.
Si se avería el sensor de presión el sistema recurre al modelo matemático de la versión «controlada».
Componentes
G294 Sensor de presión para servoamplificación
de frenado
J220 Unidad de control del motor
J569 Relé para servoamplificación de frenado
V192 Bomba de vacío para servoamplificación de frenado
S Fusible
Masa
Positivo
Señal de salida
Señal de entrada
30
15
30
15
J220
S
31
S
V192 J569 G294
15
Diagrama de histéresis
Histéresis
El concepto de «histéresis» es de procedencia griega y significa, en términos generales:Continuación de un efecto después de la causa que lo produce
Referido esto a la bomba eléctrica de vacío, significa la activación/desactivación de la bomba en una gama de presiones específica. Esta gama de presiones es la diferencia entre la presión de activación y la de desactivación. Después de desactivarse la bomba se conserva la presión hasta que sea degradada al ser accionado el freno.
1 Presión de activación
2 Histéresis
3 Presión de desactivación
4 Bomba ON
5 Bomba OFF
S257_019
La histéresis es diferente en las versiones controlada y regulada.
3
1
4
5
2
5
t
Presión de activación en mbar Histéresis
Nivel del mar 800 m 1000 m
Versión controlada
superior a aprox. 550 mbar
superior a aprox. 525 mbar
aprox. 50 mbar
Versión regulada
superior a aprox. 600 mbar
superior a aprox. 540 mbar
aprox. 170 mbar
Presión de activación a diferentes altitudes
mbar
16
Autodiagnosis
La autodiagnosis puede ser llevada a cabo con el sistema de diagnosis, medición e información para vehículos VAS 5051 o VAS 5052.
A través del código de dirección 01 „Electrónica del motor» están previstas las siguientes funciones relacionadas con la bomba eléctrica de vacío. Algunos de los apartados siguientes serán implantados de forma gradual, es decir, que no están implementados en todos los vehículos.
Si se detecta una avería se desactiva el compresor del climatizador en caso necesario.Debido a la menor carga que ello representa para el motor se puede cerrar un poco más la válvula de mariposa.
S257_020
02 Consultar la memoria de averías
03 Diagnóstico de actuadores
05 Borrar la memoria de averías
06 Finalizar la emisión
08 Bloque de valores de medición Grupo de indicación 008, campo 3 - Presión absoluta en el amplificador de
servofreno
02 Consultar la memoria de averías
03 Diagnóstico de actuadores
04 Ajuste básicoTest del sistema (ver Manual deReparaciones); en un lapso de tiempodeterminado debe quedar evacuadonuevamente el amplificador de servofreno ventilado
05 Borrar la memoria de averías
08 Bloque de valores de medición Grupo de indicación 008, campo 3 - Presión absoluta en el amplificador de
servofreno
Versión reguladaVersión controlada
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Pruebe sus conocimientos
1. Qué magnitudes de entrada se utilizan para calcular la presión en el amplificador de servofreno al tratarse de la bomba de vacío controlada?
❏ a) Carga del motor
❏ b) Temperatura del aire aspirado
❏ c) Régimen del motor
❏ d) Posición de la mariposa
❏ e) Señal del transmisor de pedal de embrague
❏ f) Señal del conmutador de luz de freno
2. Qué sucede en el caso de la bomba de vacío regulada, si se avería el sensor de presión?
❏ a) El sistema recurre al modelo matemático de la versión «controlada».
❏ b) Se excita la bomba eléctrica de vacío, conectándose de forma continua.
❏ c) El amplificador de servofreno deja de funcionar. Sin embargo se puede seguir frenando.
3. En cuál o en el cuáles versiones de la bomba eléctrica de vacío se puede llevar a cabo una diagnosis de los actuadores?
❏ a) Sólo en la versión controlada.
❏ b) Sólo en la versión regulada.
❏ c) En ambas versiones.
❏ d) En ninguna de las dos.
Soluciones:
1. a), c), d), f)
2. a)
3. c)
18
Notas
Notas
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Sólo para el uso interno © VOLKSWAGEN AG, Wolfsburg
Reservados todos los derechos. Sujeto a modificaciones técnicas.
140.2810.76.60 Estado técnico: 07/01
❀ Este papel ha sido elaborado con
celulosa blanqueada sin cloro.
