Блок управления трансмиссией ( TCU ), также известный как модуль управления трансмиссией ( TCM ) или блок управления коробкой передач ( GCU ), представляет собой тип автомобильного ЭБУ , который используется для управления электронными автоматическими трансмиссиями . Подобные системы используются в сочетании с различными полуавтоматическими трансмиссиями , исключительно для автоматизации и приведения в действие сцепления . TCU в современной автоматической трансмиссии обычно использует датчики от транспортного средства, а также данные, предоставленные блоком управления двигателем (ECU), для расчета того, как и когда переключать передачи в транспортном средстве для оптимальной производительности, экономии топлива и качества переключения. [1]
Электронные автоматические трансмиссии менялись в конструкции с чисто гидромеханического управления на электронное управление с конца 1980-х годов. С тех пор разработка была итеративной, и сегодня существуют конструкции, полученные на нескольких этапах разработки электронного автоматического управления трансмиссией. Соленоиды трансмиссии являются ключевым компонентом этих блоков управления.
Эволюция современной автоматической трансмиссии и интеграция электронного управления позволили достичь большого прогресса в последние годы. Современная автоматическая трансмиссия теперь способна достичь лучшей экономии топлива, снижения выбросов двигателя , большей надежности системы переключения передач, улучшенного ощущения переключения передач, улучшенной скорости переключения передач и улучшенной управляемости автомобиля . Огромный диапазон программируемости, предлагаемый TCU, позволяет использовать современную автоматическую трансмиссию с подходящими характеристиками трансмиссии для каждого приложения.
В некоторых случаях TCU и ECU объединены в единый блок в виде модуля управления силовым агрегатом (PCM).
Типичный современный TCU использует сигналы от датчиков двигателя, датчиков автоматической трансмиссии и других электронных контроллеров, чтобы определить, когда и как переключать передачи. [2] Более современные конструкции совместно используют входы или получают информацию от входа в ECU, тогда как старые конструкции часто имеют свои собственные выделенные входы и датчики на компонентах двигателя. Современные TCU настолько сложны по своей конструкции и производят расчеты на основе стольких параметров, что существует неопределенное количество возможных вариантов поведения переключения передач
Этот датчик посылает сигнал переменной частоты в TCU для определения текущей скорости транспортного средства. TCU использует эту информацию для определения того, когда следует переключать передачи, на основе различных рабочих параметров. TCU также использует соотношение между датчиком скорости турбины (TSS) и датчиком скорости колеса (WSS), которое используется для определения того, когда переключать передачи. Если TSS или WSS выходят из строя или работают со сбоями/становятся неисправными, соотношение будет неправильным, что в свою очередь может вызвать такие проблемы, как ложные показания спидометра и пробуксовка трансмиссии. Чтобы проверить эти детали, проверьте сопротивление, чтобы убедиться, что оно соответствует спецификациям производителя.
Современные автоматические трансмиссии также имеют вход датчика скорости вращения колеса для определения истинной скорости транспортного средства, чтобы определить, движется ли транспортное средство под уклон или в гору, а также адаптировать переключение передач в соответствии со скоростью движения, а также отключать ли гидротрансформатор на остановке для улучшения расхода топлива и снижения нагрузки на ходовую часть.
Датчик TPS вместе с датчиком скорости автомобиля являются двумя основными входами для большинства TCU. Старые трансмиссии используют его для определения нагрузки двигателя, с введением технологии drive-by-wire это часто общий вход между ECU и TCU. Вход используется для определения оптимального времени и характеристик для переключения передач в соответствии с нагрузкой на двигатель. Скорость изменения используется для определения того, подходит ли понижение передачи для обгона, например, значение TPS также постоянно отслеживается во время поездки, и программы переключения передач изменяются соответствующим образом (экономичный, спортивный режим и т. д.). TCU также может ссылаться на эту информацию с датчиком скорости автомобиля, чтобы определить ускорение автомобиля и сравнить его с номинальным значением; если фактическое значение намного выше или ниже (например, при движении в гору или буксировке прицепа), трансмиссия изменит свои схемы переключения передач в соответствии с ситуацией.
Известный как датчик входной скорости (ISS). Этот датчик посылает сигнал переменной частоты в TCU для определения текущей скорости вращения входного вала или гидротрансформатора . TCU использует скорость входного вала для определения проскальзывания через гидротрансформатор и, возможно, для определения скорости проскальзывания через ленты и муфты . Эта информация жизненно важна для плавного и эффективного регулирования применения муфты блокировки гидротрансформатора.
Это также может быть известно как температура трансмиссионного масла. Этот датчик определяет температуру жидкости внутри трансмиссии. Это часто используется в диагностических целях для проверки ATF (автоматической трансмиссионной жидкости) при правильной температуре. Основное применение этого — как отказоустойчивая функция для понижения передачи, если ATF становится слишком горячей. В более современных трансмиссиях этот вход позволяет TCU изменять давление в линии и давление соленоида в соответствии с изменяющейся вязкостью жидкости на основе температуры, чтобы улучшить комфорт переключения передач, а также определить регулировку муфты блокировки гидротрансформатора.
Одним из наиболее распространенных входов в TCU является переключатель кик-даун, который используется для определения того, была ли нажата педаль акселератора после полного газа. [3] Традиционно это требовалось на старых трансмиссиях с простой логикой для обеспечения максимального ускорения. При активации трансмиссия переключается на самую низкую допустимую передачу на основе текущей скорости движения, чтобы использовать полный резерв мощности двигателя. Это все еще присутствует в большинстве трансмиссий, хотя больше не является необходимым в большинстве случаев, поскольку TCU использует датчик положения дроссельной заслонки, скорость изменения и характеристики водителя, чтобы определить, может ли потребоваться переключение на пониженную передачу, тем самым устраняя традиционную необходимость в этом переключателе.
Этот вход используется для определения необходимости активации соленоида блокировки переключения передач, чтобы предотвратить выбор водителем диапазона движения без нажатия на тормоз. В более современных TCU этот вход также используется для определения необходимости понижения передачи для увеличения эффекта торможения двигателем , если трансмиссия обнаруживает, что транспортное средство движется под уклон. [2]
Многие TCU теперь имеют вход от системы контроля тяги автомобиля. Если TCS обнаруживает неблагоприятные дорожные условия, сигнал отправляется в TCU. TCU может изменять программы переключения передач, переключаясь на более высокую передачу раньше, исключая применение муфты блокировки гидротрансформатора, а также полностью исключая первую передачу и трогаясь на 2-й. [4]
Эти простые электрические переключатели включения/выключения определяют наличие или отсутствие давления жидкости в конкретной гидравлической линии. Они используются в диагностических целях и в некоторых случаях для управления применением или освобождением элементов гидравлического управления.
Если автомобиль оснащен круиз-контролем, TCU также может иметь подключение к системе круиз-контроля . Это может изменить поведение переключения передач, чтобы учесть, что дроссельная заслонка не используется водителем, чтобы исключить неожиданные переключения передач при включении круиз-контроля. Это также используется для информирования системы круиз-контроля о положении рычага селектора, чтобы круиз-контроль можно было отключить, если рычаг смещен за пределы диапазона движения.
Широкий спектр информации передается в TCU через коммуникационные протоколы Controller Area Network или аналогичные протоколы (например, шину CCD Chrysler, раннюю локальную сеть транспортного средства на основе EIA-485 ). В старых конструкциях транспортных средств, а также в сторонних TCU, продаваемых на гоночном и любительском рынках, TCU получает только сигналы, необходимые для управления трансмиссией (частота вращения двигателя, скорость автомобиля, положение дроссельной заслонки или вакуум в коллекторе, положение рычага переключения передач).
Типичный современный блок TCU посылает сигналы на соленоиды переключения передач, соленоиды управления давлением, соленоиды блокировки гидротрансформатора и другие электронные контроллеры.
Многие автоматические трансмиссии блокируют рычаг селектора с помощью соленоида блокировки переключения передач, чтобы остановить выбор диапазона движения, если педаль тормоза не нажата. [5]
Современные электронные автоматические трансмиссии имеют электрические соленоиды, которые активируются для переключения передач. Простые конструкции электронного управления (такие как Ford AOD-E, AXOD-E и E4OD) используют соленоиды для изменения точек переключения в существующем корпусе клапана, в то время как более продвинутые конструкции (такие как Chrysler Ultradrive и его последователи) используют соленоиды для управления сцеплениями косвенно, посредством значительно упрощенного корпуса клапана.
Современные электронные автоматические трансмиссии по-прежнему в основе своей гидравлические. Это требует точного контроля давления. В старых конструкциях автоматических трансмиссий используется только один соленоид управления давлением линии, который изменяет давление во всей трансмиссии. В новых конструкциях автоматических трансмиссий часто используется множество соленоидов управления давлением, а иногда соленоиды переключения сами обеспечивают точный контроль давления во время переключения, постепенно включая и выключая соленоид. Давление переключения влияет на качество переключения (слишком высокое давление приведет к грубому переключению; слишком низкое давление приведет к перегреву сцепления) и скорость переключения.
Большинство электронных автоматических трансмиссий используют соленоид TCC для электронного регулирования гидротрансформатора. После полной блокировки гидротрансформатор больше не применяет умножение крутящего момента и вращается с той же скоростью, что и двигатель. Это обеспечивает значительное увеличение экономии топлива. Современные конструкции обеспечивают частичную блокировку на более низких передачах для дальнейшего улучшения экономии топлива, но это может увеличить износ компонентов сцепления.
Многие TCU подают выходной сигнал в ECU для замедления момента зажигания или уменьшения количества топлива на несколько миллисекунд, чтобы снизить нагрузку на трансмиссию при сильном нажатии на педаль газа. Это позволяет автоматическим коробкам передач переключаться плавно даже на двигателях с большим крутящим моментом, что в противном случае привело бы к более жесткому переключению и возможному повреждению коробки передач.
TCU предоставляет информацию о состоянии трансмиссии, такую как индикаторы износа сцепления и давления переключения передач, и может выдавать коды неисправностей и включать индикаторную лампу неисправности на панели приборов, если обнаружена серьезная проблема. Выход на модуль круиз-контроля также часто присутствует для отключения круиз-контроля, если выбрана нейтральная передача, как и на механической коробке передач .
Блок управления трансмиссией (TCU) в старых автомобилях с механической коробкой передач без сцепления (без педали сцепления) обычно состоит из электрического переключателя, подключенного к переключателю передач , который активируется всякий раз, когда внутренний блок управления трансмиссией обнаруживает, что водитель касается переключателя передач для переключения передач, который затем подает сигнал на датчик или соленоид, чтобы привести в действие сервопривод сцепления , и, в свою очередь, отключает привод сцепления , чтобы водитель мог переключать передачи. Внутренний привод сцепления в полуавтоматической трансмиссии может работать от гидравлических , пневматических или электрических средств. [6] [7] Более поздние примеры механических трансмиссий без сцепления, используемых в дорожных автомобилях, включают трансмиссию Saab Sensonic , используемую в 900 NG , и автоматическую трансмиссию Ferrari Valeo , используемую в Mondial T. Обе системы использовали управляемый компьютером ЭБУ или микропроцессор , подключенный к датчику , встроенному в переключатель передач, который определял, когда водитель собирался переключить передачу (т. е. касаясь переключателя передач), и автоматически включал сцепление, позволяя водителю переключить передачу. Система Sensonic от Saab была электрогидравлической, использующей электродвигатель или соленоид, подключенный к гидравлическому приводу сцепления , тогда как система Valeo от Ferrari была электромеханической , использующей электродвигатель или соленоид, подключенный к механической системе сцепления. [8] [9] [10]
Аналогичные системы TCU или GCU используются в гоночных автомобилях с трансмиссиями с подрулевыми переключателями . Эти электронные системы обычно работают совместно с блоком управления двигателем (аналогично дорожным автомобилям) и отвечают за работу электронного управления дроссельной заслонкой , сцепление и переключение передач (через электрический , гидравлический или пневматический привод ), время и скорость переключения передач , датчики , переключатели , соленоиды и другие гидравлические , пневматические и электронные подсистемы, которые контролируют и составляют блок управления трансмиссией в гоночном автомобиле. [11]