Введение

Тип автомобильного ECU

Контроллер коробки передач (TCU), также известный как модуль управления трансмиссией (TCM) или блок управления коробкой передач (GCU), является типом автомобильного ECU, используемым для управления электронными автоматическими трансмиссиями. Аналогичные системы применяются совместно с различными полуавтоматическими трансмиссиями, исключительно для автоматизации и управления сцеплением. TCU в современной автоматической трансмиссии обычно использует данные от датчиков автомобиля, а также информацию, предоставляемую блоком управления двигателем (ECU), для вычисления оптимального момента и способа переключения передач, обеспечивающих максимальную производительность, экономию топлива и качество переключения.

История

С конца 1980-х годов электронные автоматические коробки передач претерпевали изменения в конструкции, переходя от чисто гидромеханического управления к электронному. С тех пор разработка велась итеративно, и сегодня существуют конструкции, представляющие различные этапы развития электронного управления автоматической трансмиссией. Электромагнитные клапаны (соленоиды) трансмиссии являются ключевым компонентом этих блоков управления. Эволюция современных автоматических трансмиссий и интеграция электронного управления позволили добиться значительного прогресса в последние годы. Современная автоматическая коробка передач теперь способна обеспечивать лучшую экономию топлива, снижение выбросов двигателя, повышение надежности системы переключения передач, улучшение качества переключения, увеличение скорости переключения и улучшение управляемости автомобиля. Обширные возможности программирования, предоставляемые блоком управления трансмиссией (TCU), позволяют использовать современные автоматические коробки передач с соответствующими характеристиками для каждой конкретной задачи. В некоторых случаях TCU и блок управления двигателем (ECU) объединяются в единый модуль управления силовой установкой (PCM).

Входные параметры

Типичный современный блок управления трансмиссией (TCU) использует сигналы от датчиков двигателя, датчиков автоматической коробки передач и других электронных блоков управления для определения момента и способа переключения передач. В более современных конструкциях общие входы используются или информация получается от входа в блок управления двигателем (ECU), в то время как в старых конструкциях часто имеются собственные выделенные входы и датчики, установленные на компонентах двигателя. Современные TCU настолько сложны по своей конструкции и выполняют расчеты на основе такого большого количества параметров, что существует бесконечное множество возможных алгоритмов переключения.

Датчик скорости транспортного средства (VSS)

Этот датчик передает сигнал с изменяющейся частотой в блок управления трансмиссией (TCU) для определения текущей скорости автомобиля. TCU использует эту информацию, чтобы определить момент переключения передачи, основываясь на различных рабочих параметрах. TCU также использует соотношение между показаниями датчика скорости турбины (TSS) и датчика скорости колеса (WSS) для определения оптимального времени переключения передач. В случае неисправности или сбоя в работе TSS или WSS, это соотношение будет неверным, что может привести к таким проблемам, как неверные показания спидометра и пробуксовка трансмиссии. Для проверки этих компонентов измерьте сопротивление и убедитесь, что оно соответствует спецификациям производителя.

Датчик скорости колеса (WSS)

Современные автоматические коробки передач также используют данные с датчика скорости вращения колес для определения фактической скорости автомобиля, чтобы выявить движение в горку или под горку, адаптировать переключения передач к дорожным условиям и, при полной остановке, отключать гидротрансформатор для экономии топлива и снижения нагрузки на трансмиссию.

Датчик расположения дросселя (TPS)

Датчик положения дроссельной заслонки (TPS) вместе с датчиком скорости автомобиля являются двумя основными входными сигналами для большинства блоков управления трансмиссией (TCU). В старых трансмиссиях эта информация использовалась для определения нагрузки на двигатель, а с появлением технологии электронного управления дроссельной заслонкой (drive-by-wire) этот сигнал часто является общим для блоков управления двигателем (ECU) и TCU. Этот входной сигнал используется для определения оптимального момента и параметров переключения передач в зависимости от нагрузки на двигатель. Скорость изменения сигнала используется для определения необходимости понижения передачи, например, при обгоне. Значение TPS также постоянно контролируется в процессе движения, и в соответствии с этим изменяются программы переключения передач (экономичный режим, спортивный режим и т.д.). TCU также может сопоставлять эту информацию с показаниями датчика скорости автомобиля для определения ускорения и сравнивать его с номинальным значением. Если фактическое ускорение значительно выше или ниже (например, при движении в гору или буксировке прицепа), трансмиссия изменит алгоритм переключения передач в соответствии с текущей ситуацией.

Датчик скорости турбины (TSS)

Известен как датчик скорости входного вала (ISS). Этот датчик передает в блок управления трансмиссией (TCU) сигнал с переменной частотой для определения текущей скорости вращения входного вала или гидротрансформатора. Блок управления трансмиссией использует скорость входного вала для определения пробуксовки гидротрансформатора и, возможно, скорости пробуксовки фрикционных элементов и лент. Эта информация критически важна для плавного и эффективного управления включением блокировки гидротрансформатора.

Передаточная жидкость Датчик температуры (TFT)

Это также может быть известно как температура масла в трансмиссии. Этот датчик определяет температуру жидкости внутри трансмиссии. Он часто используется в диагностических целях для проверки температуры ATF (автоматической трансмиссионной жидкости). Основное применение этого датчика – функция защиты, понижающая передачу, если ATF перегревается. В более современных трансмиссиях этот сигнал позволяет TCU (блоку управления трансмиссией) изменять давление в магистрали и давление соленоидов в зависимости от изменяющейся вязкости жидкости, обусловленной температурой, для повышения комфорта переключения передач, а также для управления блокировкой гидротрансформатора.

Выключатель " Кик-Ад "

Одним из наиболее распространенных входных сигналов для блока управления трансмиссией (TCU) является выключатель понижающей передачи (kick-down switch), который определяет, насколько педаль акселератора нажата после полного открытия дроссельной заслонки. Ранее это требовалось в старых трансмиссиях с простой логикой управления для обеспечения максимального ускорения. При активации трансмиссия переключается на самую низкую допустимую передачу, исходя из текущей скорости автомобиля, чтобы использовать весь запас мощности двигателя. Эта функция по-прежнему присутствует в большинстве трансмиссий, однако в большинстве случаев она больше не нужна, поскольку TCU использует датчик положения дроссельной заслонки, скорость изменения его положения и стиль вождения для определения необходимости понижения передачи, тем самым устраняя необходимость в традиционном выключателе понижающей передачи.

Выключатель тормозного света

Этот вход используется для определения необходимости активации соленоида блокировки рычага переключения передач, чтобы предотвратить выбор водителем режима движения без нажатой педали тормоза. В более современных блоках управления трансмиссией (TCU) этот вход также используется для определения необходимости понижения передачи с целью увеличения эффекта торможения двигателем, если трансмиссия обнаруживает движение транспортного средства под уклон.

Выключатели

Эти простые электрические выключатели обнаруживают наличие или отсутствие давления жидкости в определенной гидравлической линии. Они используются в диагностических целях и в некоторых случаях для управления включением или отключением гидравлических управляющих элементов.

Модуль круиз-контроля

Если автомобиль оснащен круиз-контролем, блок управления трансмиссией (TCU) может быть подключен и к системе круиз-контроля. Это позволяет модифицировать алгоритм переключения передач с учетом того, что водитель не управляет педалью газа, чтобы избежать нежелательных переключений при включенном круиз-контроле. Также это используется для передачи информации системе круиз-контроля о положении селектора передач, чтобы круиз-контроль отключался при переключении рычага из диапазона движения.

Входные данные от других контроллеров

Широкий спектр информации поступает в TCU по коммуникациям сети CAN или аналогичным протоколам (таким как шина CCD компании Chrysler – ранняя локальная сеть автомобиля на основе EIA 485). В более ранних конструкциях автомобилей, а также в aftermarket TCU, продаваемых для автоспорта и хобби, TCU получает только те сигналы, которые необходимы для управления трансмиссией (обороты двигателя, скорость автомобиля, положение дроссельной заслонки или разрежение во впускном коллекторе, положение селектора переключения передач).

Параметры выхода

Типичный современный блок управления трансмиссией посылает сигналы на соленоиды переключения передач, соленоиды управления давлением, соленоиды блокировки гидротрансформатора и другие электронные блоки управления.

Замкнутое переключение

Многие автоматические трансмиссии блокируют рычаг селектора с помощью соленоида блокировки переключения, чтобы предотвратить выбор режима движения при отпущенной педали тормоза.

Сдвижные соленоиды

Современные электронные автоматические коробки передач оснащены электрическими соленоидами, которые активируются для переключения передач. В простых электронных системах управления (таких как Ford AOD E, AXOD E и E4OD) соленоиды используются для изменения точек переключения в существующем гидравлическом блоке, а в более продвинутых системах (таких как Chrysler Ultradrive и её последующих версиях) соленоиды управляют сцеплениями косвенно, через значительно упрощенный гидравлический блок.

Электролины для регулирования давления

Современные электронные автоматические коробки передач по-прежнему принципиально гидравлические. Это требует точного управления давлением. В более ранних конструкциях автоматических трансмиссий использовался всего один соленоид управления давлением, который регулировал давление во всей трансмиссии. В современных автоматических трансмиссиях часто применяется множество соленоидов управления давлением, а иногда и сами соленоиды переключения обеспечивают точное управление давлением во время переключений, плавно включая и выключаясь. Давление переключения влияет на качество переключения передач (слишком высокое давление приводит к резким переключениям, а слишком низкое – к перегреву фрикционных дисков) и скорость переключения.

Соленоид сцепления преобразователя крутящего момента (TCC)

Большинство электронных автоматических трансмиссий используют соленоид TCC для электронного управления гидротрансформатором. После полного включения блокировки гидротрансформатор перестает обеспечивать увеличение крутящего момента и вращается с той же скоростью, что и двигатель. Это значительно повышает экономию топлива. Современные конструкции предусматривают частичную блокировку на пониженных передачах для дальнейшего улучшения экономии топлива, однако это может привести к повышенному износу фрикционных элементов.

Выпуск в ЭКУ

Многие ТСУ передают сигнал в ЭБУ для задержки момента зажигания или уменьшения количества подаваемого топлива на несколько миллисекунд, чтобы снизить нагрузку на трансмиссию при резком нажатии на педаль газа. Это позволяет автоматическим коробкам передач переключаться плавно даже на двигателях с высоким крутящим моментом, что иначе привело бы к более жесткому переключению и возможному повреждению коробки передач.

Выходы для других контроллеров

TCU предоставляет информацию о состоянии трансмиссии, включая показатели износа фрикционных дисков и давление переключения передач, и может генерировать коды неисправностей и активировать индикатор неисправности на приборной панели в случае обнаружения серьезной проблемы. Также часто предусмотрен выход на модуль круиз-контроля для его отключения при выборе нейтральной передачи, аналогично механической коробке передач.

Полуавтоматическая коробка передач

Контрольный блок трансмиссии (TCU) в старых автомобилях с механической коробкой передач без сцепления (без педали сцепления) обычно состоит из электрического переключателя, подключенного к рычагу переключения передач, который активируется, когда внутренний блок управления трансмиссией фиксирует касание рычага водителем для переключения передач. Это, в свою очередь, подготавливает датчик или соленоид для приведения в действие сервопривода сцепления, что отключает исполнительный механизм сцепления и позволяет водителю переключить передачу. Внутренний исполнительный механизм сцепления в полуавтоматической трансмиссии может приводиться в действие гидравлическим, пневматическим или электрическим способом. Более поздние примеры механических коробок передач без сцепления, используемых в дорожных автомобилях, включают трансмиссию Saab Sensonic, применяемую в 900 NG, и трансмиссию Ferrari Valeo, используемую в Mondial T. Обе системы использовали компьютерный блок управления ECU или микропроцессор, подключенный к датчику, встроенному в рычаг переключения передач, который определял намерение водителя переключить передачу (например, при касании рычага) и автоматически активировал сцепление, позволяя выполнить переключение. Система Sensonic от Saab была электрогидравлической, использующей электродвигатель или соленоид, подключенный к гидравлическому приводу сцепления, в то время как система Valeo от Ferrari была электромеханической, использующей электродвигатель или соленоид, подключенный к механической системе сцепления. Аналогичные системы TCU или GCU используются в гоночных автомобилях с коробками передач с переключением подрулевыми лепестками. Эти электронные системы обычно работают в связке с блоком управления двигателем (аналогично дорожным автомобилям) и отвечают за управление электронным дросселем, сцеплением и переключением передач (через электрические, гидравлические или пневматические приводы), 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.