Servofreno: fundamentos del servicio

May 27, 2023

Los frenos de disco no son “autoenergizados” como los frenos de tambor, por lo que requieren más esfuerzo del pedal para aplicarse. Es la magia de los frenos asistidos lo que permite que un peso de 98 lb. ancianita que detuviera dos toneladas de un sedán de lujo, lo que sea, y se detuviera bruscamente con poco más que una ligera caricia de su pie contra el pedal del freno.

Los frenos de potencia son excelentes cuando funcionan correctamente, pero ¿qué sucede cuando no lo hacen? De repente, se necesita mucho más esfuerzo para detener el vehículo. Esto puede aumentar la distancia necesaria para detener el vehículo y crear una situación potencialmente peligrosa. Entonces, si un vehículo sufre un mayor esfuerzo en el pedal, lo primero que debe verificar es el sistema de servofreno.

IMPULSORES DE VACÍO La mayoría de los sistemas de servofreno utilizan un refuerzo de vacío para ayudar a frenar. El vacío es bueno para muchas cosas, como aspirar gasolina a través de un carburador, abrir y cerrar puertas de flujo de aire en el sistema de control de clima de un vehículo y para proporcionar fuerza adicional para frenar. Pero para ayudar a frenar se necesita mucho vacío.

¿Cómo puede algo tomar mucho de nada? Después de todo, el vacío es la ausencia de presión atmosférica. La respuesta es que cuanto mayor es el vacío, mayor es el impulso atmosférico para llenar el vacío. Como dijo una vez un científico famoso: “La naturaleza aborrece el vacío”. Lo que quiso decir es que tan pronto como se crea un agujero en el aire (vacío), el aire circundante intenta entrar rápidamente para llenarlo nuevamente. Entonces, el "empuje" que un servofreno de vacío le da al cilindro maestro es en realidad presión de aire atmosférico.

Al nivel del mar, la presión del aire es de 14,7 libras. por pulgada cuadrada, lo que equivale a aproximadamente 30 pulgadas de vacío en un manómetro. El motor promedio no puede generar tanto vacío, por lo que el vacío máximo de admisión que leerá es de aproximadamente 20 a 22 pulgadas. La mayoría de los motores generan un vacío constante de 16 a 20 pulgadas al ralentí. Una excepción es el diésel, que no tiene acelerador para crear una restricción y, por tanto, no tiene vacío en la admisión. Por lo tanto, los motores diésel tienen que utilizar una bomba de vacío auxiliar si tienen un servofreno por vacío.

La forma en que el servofreno utiliza el vacío para proporcionar asistencia eléctrica es sorprendentemente simple. El servofreno original “Master-Vac”, que se convirtió en el predecesor de prácticamente todos los servofrenos actuales, fue patentado en la década de 1950 por Bendix. La carcasa del amplificador está dividida en dos cámaras mediante un diafragma flexible. Una manguera de vacío del colector de admisión del motor extrae aire de ambos lados del diafragma cuando el motor está en marcha. Cuando el conductor pisa el pedal del freno, el conjunto de varilla de entrada en el servomotor se mueve hacia adelante. Esto bloquea el puerto de vacío en la parte posterior del diafragma y abre un puerto atmosférico que permite que el aire entre a la cámara trasera. De repente, el diafragma tiene vacío tirando hacia un lado y presión de aire empujando hacia el otro. El resultado es un empuje hacia adelante que ayuda a empujar la varilla de empuje hacia el cilindro maestro para obtener asistencia eléctrica.

La cantidad de asistencia eléctrica que realmente proporciona el propulsor depende de dos cosas: el tamaño del diafragma y la cantidad de vacío del colector de admisión producido por el motor. Cuanto mayor sea el diafragma, mayor será el impulso. Un propulsor de 8 pulgadas con 20 pulgadas de vacío del motor proporcionará aproximadamente 240 libras. de asistencia de frenado.

A partir de esto, debería resultar obvio que el amplificador de vacío necesita dos cosas para hacer su trabajo: un buen suministro de vacío desde el motor y un buen diafragma. Es posible que una manguera de suministro de vacío suelta, con fugas, colapsada o restringida no permita que el propulsor reciba suficiente vacío para proporcionar la cantidad habitual de asistencia eléctrica. En consecuencia, el conductor tendrá que pisar con más fuerza el pedal del freno para conseguir la misma frenada que antes.

Una manguera de vacío restringida hará que el impulso disminuya cuando se apliquen los frenos en rápida sucesión. Esto sucede porque el bloqueo retarda el retorno del vacío en el propulsor.

Para verificar el vacío del motor, conecte un medidor de vacío a la manguera de suministro que va desde el colector de admisión hasta el refuerzo. Una lectura baja (por debajo de 16 pulgadas) puede indicar una fuga u obstrucción en la manguera, una obstrucción en el sistema de escape (convertidor catalítico obstruido, tubería aplastada, silenciador defectuoso, etc.) o un problema en el motor mismo (fuga de vacío en el colector, falla válvula, junta de culata, etc.).

También es importante el estado del diafragma dentro del booster. Si está agrietado, roto o tiene fugas, no mantendrá el vacío y no podrá proporcionar mucha asistencia eléctrica. Las fugas en el cilindro maestro pueden permitir que el líquido de frenos se desvíe hacia el servomotor, acelerando la desaparición del diafragma. Entonces, si hay líquido de frenos dentro de la manguera de vacío, es una buena indicación de que el cilindro maestro tiene una fuga y necesita ser reconstruido o reemplazado. La humedad alrededor de la parte posterior del cilindro maestro sería otra pista de este tipo de problema.

Para verificar el refuerzo de vacío, bombee el pedal del freno con el motor apagado hasta que haya purgado todo el vacío de la unidad. Luego mantenga presionado el pedal y arranque el motor. Debería sentir que el pedal se presiona ligeramente cuando el vacío del motor ingresa al refuerzo y tira del diafragma. ¿Ningún cambio? Luego verifique la conexión de la manguera de vacío y el vacío del motor. Si está bien, el problema está en el refuerzo y es necesario reemplazarlo.

Los impulsores de vacío también tienen una válvula de retención unidireccional externa en la entrada de la manguera que se cierra cuando el motor se apaga o se cala. Esto atrapa el vacío dentro del propulsor para que aún pueda proporcionar una o dos paradas asistidas por energía hasta que se reinicie el motor. La válvula también ayuda a mantener el vacío cuando el vacío de admisión es bajo (cuando el motor está bajo carga o está funcionando con el acelerador completamente abierto). Puede comprobar la válvula retirándola e intentando soplarla por ambos lados. Debe pasar aire por detrás, pero no por delante.

IMPULSO HIDRÁULICOAunque no es tan común como los sistemas de servofreno reforzados por vacío, el sistema “Hydro-Boost” de Bendix se remonta a 1973. El sistema utiliza presión hidráulica generada por la bomba de dirección asistida en lugar del vacío del motor para proporcionar asistencia eléctrica.

Dentro de la unidad Hydro-Boost, que encaja entre el cilindro maestro y el pedal del freno de la misma manera que un reforzador de vacío, hay un conjunto de válvula de carrete y pistón. Cuando el conductor pisa el pedal del freno, la varilla de empuje se desliza hacia adelante y cambia la posición de la válvula de carrete. Esto abre un puerto de válvula que dirige el líquido de la dirección asistida hacia la cavidad detrás del pistón para empujarlo hacia adelante y aplicar los frenos.

Otro componente del sistema es un acumulador de presión. Algunos están presurizados con nitrógeno mientras que otros están cargados por resorte según la aplicación. El trabajo del acumulador es almacenar presión como respaldo de emergencia en caso de que se pierda presión (el motor se cala o se rompe la correa de transmisión de la bomba de dirección asistida). Generalmente hay suficiente presión de reserva en el acumulador para una a tres paradas asistidas.

Los problemas con este sistema pueden ser causados ​​por el desgaste de la válvula de carrete o del pistón dentro de la unidad Hydro-Boost, fugas de fluido o pérdida de presión (bomba desgastada, correa de la bomba que resbala, etc.).

Una forma sencilla de probar el sistema Hydro-Boost es bombear los frenos cinco o seis veces con el motor apagado para descargar el acumulador. Luego presione con fuerza el pedal (aproximadamente 40 libras de fuerza) y arranque el motor. Al igual que un refuerzo de vacío, debes sentir que el pedal baja ligeramente cuando el motor arranca y luego sube.

La fuga del acumulador se puede comprobar bombeando los frenos varias veces mientras el motor está en marcha y luego apagándolo. Deje el automóvil reposado durante aproximadamente una hora, luego pruebe los frenos sin arrancar el motor. Debería aplicar dos o tres frenos suaves antes de que sea necesario hacer más esfuerzo para pisar el pedal.

Los frenos gripados probablemente sean el resultado de contaminación en el sistema o de un resorte de retorno del carrete roto. Si los frenos tienden a agarrarse por sí solos, probablemente tenga un flujo de retorno restringido o una válvula de descarga defectuosa. El esfuerzo excesivo del pedal generalmente puede atribuirse a una fuga interna o a la filtración de líquido más allá del sello del acumulador/acelerador. Si el problema está en el propio refuerzo, tendrás que reemplazarlo. Asegúrese de despresurizar el acumulador bombeando el pedal del freno media docena de veces antes de abrir cualquier conexión de plomería; de lo contrario, el líquido de frenos a alta presión podría arruinarlo.

ELECTROHIDRÁULICOEn vehículos con sistemas de frenos antibloqueo integrales donde el cilindro maestro forma parte del conjunto de control hidráulico (Teves Mark 2 ABS, Bosch III ABS, Delco Powermaster 3 ABS, Bendix 10 y Jeep ABS), una bomba eléctrica con acumulador presurizado de nitrógeno se utiliza para proporcionar asistencia eléctrica.

Con estos sistemas, la asistencia eléctrica la proporciona la presión almacenada en el acumulador. Estamos hablando de mucha presión aquí, desde 675 hasta 2600 psi, según el sistema y la aplicación. Cuando el conductor pisa el pedal del freno y la varilla de empuje se mueve hacia adelante, se abre una válvula dentro del cilindro maestro que permite que la presión almacenada del acumulador ingrese a una cavidad detrás del conjunto del pistón. Esto empuja el pistón hacia adelante y aplica los frenos.

Un interruptor de presión en el cilindro maestro monitorea la presión almacenada en el acumulador y cierra un interruptor para encender la bomba eléctrica cuando la presión cae por debajo de un mínimo preestablecido. Luego apaga la bomba cuando la presión vuelve a alcanzar el nivel que debería estar.

Los problemas con este tipo de sistema de servofreno generalmente se deben a un motor de bomba defectuoso, un acumulador con fugas o problemas internos en el conjunto del cilindro maestro. Debido a que todo es parte del sistema ABS, los problemas eléctricos con el motor de la bomba o el interruptor de presión, así como el bajo nivel de líquido o la baja presión generalmente activarán un código de falla y activarán la luz de advertencia del ABS. Para saber qué está mal, deberá conectar una herramienta de escaneo o utilizar el procedimiento de diagnóstico adecuado para extraer los códigos de problema. Un diagnóstico preciso aquí requiere consultar el manual de taller correspondiente.

La bomba eléctrica y el acumulador generalmente se pueden reemplazar por separado si hay un problema, pero el cilindro maestro y la unidad de control hidráulico se reemplazan como un conjunto (¡lo cual es muy costoso!).

Lo más importante a tener en cuenta al dar servicio a estos sistemas es despresurizar siempre el acumulador antes de trabajar en cualquier parte del sistema de frenos o abrir cualquier tubería. Es necesario bombear el pedal de 30 a 40 veces con el motor apagado (o hasta que se sienta claramente un aumento en el esfuerzo del pedal) para purgar toda la presión del acumulador.