Elektrische Vakuumpumpe prüfen

Elektrische Vakuumpumpe prüfen

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Da die Bremsanlage eines der wichtigsten Systeme in jedem Fahrzeug ist muss sichergestellt werden, dass jederzeit eine beständige und effektive Bremskraft zur Verfügung steht. Die meisten Bremskraftverstärker nutzen das vom Ansaugtrakt des Verbrennungsmotors erzeugte Vakuum. Unter bestimmten Betriebsbedingungen zum Beispiel in der Kaltstart-und Aufwärmphase oder bei Fahrten in extremen Höhenmetern ist das vom Motor erzeugte Vakuum aber nicht mehr ausreichend. In diesem Fall wird eine zusätzliche Vakuumpumpe benötigt, um ein alternatives oder zusätzliches Vakuum zu erzeugen.

Die nachfolgenden technischen Informationen und Tipps für die Praxis wurden von HELLA erstellt, um Kfz-Werkstätten in ihrer Arbeit professionell zu unterstützen. Die hier auf dieser Webseite bereitgestellten Informationen sollen nur von einschlägig ausgebildetem Fachpersonal genutzt werden.

Aufbau einer elektrischen Vakuumpumpe

Für Fahrzeuge, die motorenkonzeptabhängig zu wenig oder keinen Unterdruck zum Betreiben der Bremsanlage zur Verfügung haben, werden elektrische Vakuumpumpen verwendet um den sicheren Betrieb des Bremskraftverstärkers zu gewährleisten. Die elektrische Vakuumpumpe stellt sicher, dass ein verlässlicher Betrieb des Bremssystems, das mit pneumatischer Bremskraftunterstützung arbeitet, aufrechterhalten wird.

In folgenden Motorenkonzepten können elektrische Vakuumpumpen zum Einsatz kommen:

Ottomotor Direkteinspritzer
Dieselfahrzeuge
Hybrid- und Elektrofahrzeuge
Brennstoffzellen- /Elektrofahrzeuge
Fahrzeuge mit oder ohne Turbolader, Automatikgetriebe oder STOPP-START-System.

Vorteile einer zusätzlich verbauten elektrischen Vakuumpumpe:

Unterstützt alle Arten von Motorenkonzepten
Senkung des Energiebedarfs durch bedarfsorientierten Betrieb der Pumpe
Unterstützt die Reduzierung der CO2-Emissionen
Unabhängig von der Verbrennungsmotortechnologie
Wartungsfrei (Trockenlauf- und Selbstschmierung erfordert keine Verbindung mit dem Ölkreislauf)
Elektrisch angetriebene Vakuumpumpen unterstützen das Konzept einer flexiblen Fahrzeugplattform

Elektrische Vakuumpumpe prüfen: Aufbau

Elektrische Vakuumpumpe prüfen: Aufbau und Funktion der Drehschieberpumpe

Aufbau und Funktion der Drehschieberpumpe

Die Drehschieberpumpe auch Flügelzellenpumpe genannt ist eine Verdrängerpumpe, die für Saug- und Druckaufgaben ausgelegt ist. Die Funktionsweise der Vakuumpumpe basiert auf dem Drehschieberverdichtungsprinzip.

In der Pumpe befindet sich ein zur Pumpenkammer außermittig angeordneter Rotor. In diesem Rotor können ein oder mehrere bewegliche Schieber eingearbeitet sein. Durch den Elektromotor wird die Pumpenwelle und damit der Rotor in eine Drehbewegung versetzt. Die beweglichen Schieber werden durch die Fliehkraft an die Innenwand der Pumpenkammer gepresst und dichten die Zellen ab. Dabei wird die Luft in den von der Gehäusewand und von je zwei Schiebern gebildeten Zellen von der Saugseite auf die Druckseite verdrängt.

Diese Veränderung des Zellenvolumens bewirkt einen Unterdruck mit dem Effekt, dass Luft vom Bremskraftverstärker über das pneumatische Leitungssystem der Bremsanlage durch die Vakuumpumpe angesaugt wird.

Aufbau und Funktion der Drehschieberpumpe: Einbauposition im Fahrzeug

Einbauposition im Fahrzeug

Als Einbauposition für die Vakuumpumpe ist in der Regel der Karosseriebereich im Motorraum vorgesehen. Je nach Fahrzeug kann die Pumpe links oder rechts neben dem Motor oder auf dem unteren Hilfsrahmen (Motorträger) befestigt sein. Aus Akustikgründen (Körperschallübertragung) werden die Pumpen auf einem Träger mit entsprechenden Entkopplungselementen (Schwingungsdämpfern) befestigt.

Pneumatische Verbindung

Die elektrische Vakuumpumpe ist über einen Saugstutzen mit dem flexiblen pneumatischen Leitungssystem der Bremsanlage verbunden. Die angesaugte Luft gelangt gefiltert aus der Fahrgastzelle über den Bremskraftverstärker und das flexible Leitungssystem zur Vakuumpumpe. Die pneumatischen Leitungen, Ventile und der Bremskraftverstärker müssen frei von Partikeln und Verunreinigungen sein, die durch Ansaugen zu einer Schädigung der Pumpe führen können.

Anschlussvarianten / Systemübersicht

Je nach Fahrzeugtyp und Verwendung kann die Vakuumpumpe in zwei Varianten verbaut sein. Hier unterscheidet man zwischen gesteuerten und geregelten elektrischen Vakuumpumpen.

Einbauposition im Fahrzeug: Anschlussvarianten und Systemubersicht, Geregelte Variante

Geregelte Variante

Bei der geregelten Variante ist in der Unterdruckleitung zum Bremskraftverstärker ein Drucksensor verbaut. Der Drucksensor erfasst permanent den tatsächlichen Druck im System und übermittelt diesen Wert an ein übergeordnetes Steuergerät (z. B. Motorsteuergerät).

Das Steuergerät vergleicht die Sensordaten mit den Sollwerten und regelt bedarfsgerecht die Einschaltdauer der Vakuumpumpe. Die elektrische Ansteuerung durch das Steuergerät erfolgt über ein der Vakuumpumpe vorgeschaltetes Relais.

Einbauposition im Fahrzeug: Anschlussvarianten und Systemubersicht, Gesteuerte Variante

Gesteuerte Variante

Diese Variante arbeitet ohne Drucksensor und wird über im Motorsteuergerät hinterlegte Saugrohrdruck-Kennfelder gesteuert. Der Saugrohrdruck errechnet sich aus den Eingangsgrößen Motordrehzahl, Motorlast, Drosselklappenstellung und Bremslichtschalter.

Das Motorsteuergerät vergleicht den im Kennfeld hinterlegten Druck mit dem errechneten Saugrohrdruck für den Bremskraftverstärker und nutzt diesen als Information zum Ansteuern der Pumpe. Das Ein- und Ausschalten der elektrischen Vakuumpumpe erfolgt in einem festgelegten Druckbereich der sich aus der Differenz zwischen Einschalt- und Ausschaltdruck definiert. Als Vergleichswert dient dem Steuergerät der Umgebungsdruck. Dieser kann je nach System errechnet oder über einem im Steuergerät verbauten Drucksensor ermittelt werden.

Auswirkungen und Ursachen

Folgende Auswirkungen können bei Ausfall der elektrischen Vakuumpumpe auftreten

Unterdruck im Bremskraftverstärker zu gering
Mangelhafte Bremswirkung
Erhöhter Kraftaufwand bei der Bremspedalbetätigung
Fehlerlampe leuchtet (systemabhängig)

Folgende Ursachen können für den Ausfall der elektrischen Vakuumpumpe verantwortlich sein

Spannungsversorgung fehlerhaft
Äußere Beschädigungen
Defekter Elektromotor
Unterdruckleitungen beschädigt oder verunreinigt

Elektrische Vakuumpumpen prüfen und Fehlerdiagnose

Elektrische Vakuumpumpen: Fahrerinformation im Display des Kombiinstruments

Elektrische Vakuumpumpen: Drucksensor in der Unterdruckleitung

Im weiteren Verlauf wird beispielhaft die Diagnose an einem Opel Cascada 1,4i 16V Turbo, Baujahr 2013 mit einem Diagnosegerät dargestellt, kann aber auch auf baugleiche Fahrzeugmodelle übertragen werden. Bei diesem Fahrzeug mit Turbolader und STOPP-START-System ist eine HELLA UP28 Vakuumpumpe, mit Drucksensor am Bremskraftverstärker, verbaut.

Die elektrische Vakuumpumpe bzw. die Funktion wird durch das jeweilige übergeordnete Steuergerät überwacht. Auftretende Fehler werden im Fehlerspeicher des Steuergerätes abgelegt und können mit einem geeigneten Diagnosegerät ausgetauscht werden. Zusätzlich wird dem Fahrer bei einem Systemfehler ein Warnhinweis im Display des Kombiinstruments angezeigt.

Bevor jedoch mit der Steuergerätediagnose begonnen wird, ist es ratsam im Rahmen der Fehlersuche zuerst eine Sichtkontrolle an den einzelnen Systemkomponenten durchzuführen. In diesem Zusammenhang sollten die pneumatischen und elektrischen Anschlüsse der Vakuumpumpe und der Zustand aller weiteren Unterdruckleitungen zum Bremskraftverstärker geprüft werden. Somit können während der Steuergerätediagnose einige Fehler ausgeschlossen werden.

Eine einfache Funktionsüberprüfung der elektrischen Vakuumpumpe kann im Fahrzeug wie folgt durchgeführt werde.

Fahrzeug an einer sicheren Stelle abstellen
Parkbremse aktivieren
Zündung einschalten. Motor starten und im Leerlauf laufen lassen. Die Motortemperatur sollte > 40° Celsius sein.
Bremspedal mehrfach betätigen um den Druck im Bremskraftverstärker zu senken

Wenn systemtechnisch alles in Ordnung ist, müsste gleichzeitig die Vakuumpumpe temporär hörbar anlaufen und den benötigten Unterdruck im Bremskraftverstärker erhöhen bzw. ausgleichen.

Optional kann auch bei Bedarf ein Diagnosegerät angeschlossen werden um den Druckverlauf im Bremskraftverstärker über die Funktion „Parameter“ darzustellen.

Steuergeratediagnose

Im Rahmen einer Steuergerätediagnose können je nach Bedarf verschiedene Funktionen und Fahrzeuginformationen zur Hilfe genommen werden.

Elektrische Vakuumpumpe: Steuergerätediagnose, Fehlercode

Fehlercode

Mit dieser Funktion können die im Fehlerspeicher abgelegten Fehlercodes ausgelesen werden. Für die anschließende Fehlersuche werden in der Fehlercode-Beschreibung allgemeine Hinweise zu möglichen Auswirkungen oder Ursachen dargestellt.

Elektrische Vakuumpumpe: Steuergerätediagnose, Parameter auslesen

Parameter auslesen

Mit dieser Funktion können aktuelle Messwerte aus dem Steuergerät, wie zum Beispiel Bremskraftverstärkerdruck oder Bremspedalposition, ausgewählt und dargestellt werden.

Elektrische Vakuumpumpe: Steuergerätediagnose, Schaltpläne

Schaltpläne

Systemspezifische Schaltpläne können zur Fehlersuche aus den Fahrzeuginformationen herangezogen werden. Hier können die PIN Belegung am Steuergerätestecker oder die Kabelfarben abgelesen und für weitere Prüfungen an der elektrischen Vakuumpumpe oder dem Drucksensor-Bremskraftverstärker verwendet werden.

Die jeweilige Prüftiefe und Funktionsvielfalt kann je nach Fahrzeughersteller unterschiedlich ausgelegt sein und ist abhängig von der jeweiligen Systemkonfiguration des Steuergerätes.

Elektrische Vakuumpumpe wechseln

Aufgrund der Montageposition erfolgt der Ausbau der elektrischen Vakuumpumpe bei diesem Fahrzeugmodell von der Fahrzeugunterseite und kann ohne spezielle Werkzeuge durchgeführt werden.

Elektrische Vakuumpumpen Aus- und Einbauhinweise

Vorgehensweise

Fahrzeug auf eine Hebebühne fahren.
Motor abstellen. Zündung ausschalten.
Fahrzeug auf Arbeitshöhe hochfahren.
Elektrische Steckverbindungen und Vakuumschlauch von der Pumpe trennen.
Befestigungsschrauben des Pumpenträgers lösen und herausdrehen.
Vakuumpumpe mit Halter aus dem Fahrzeug entnehmen.

Anschließend kann die Vakuumpumpe falls erforderlich erneuert werden. Der Einbau erfolgt in umgekehrter Reihenfolge. Abschließend die Funktion der elektrischen Vakuumpumpe prüfen.

Im Rahmen einer Reparatur an der Bremsanlage beachten Sie bitte folgende Hinweise:

Die Bremsanlage ist ein Sicherheitssystem.
Reparaturarbeiten an Bremssystemen dürfen ausschließlich von geschultem Fachpersonal durchgeführt werden.
Unsachgemäß durchgeführte Reparaturen können zum Systemausfall und zu erheblichen Personenschäden führen.
Bitte beachten Sie bei allen Reparaturen an der Bremsanlage die Sicherheitshinweise und Montageanweisungen der jeweiligen System- oder Fahrzeughersteller.

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