Centralina cambio - Transmission control unit
Un'unità di controllo della trasmissione ( TCU ), nota anche come modulo di controllo della trasmissione ( TCM ), o un'unità di controllo del cambio ( GCU ), è un tipo di ECU automobilistica utilizzata per controllare le trasmissioni automatiche elettroniche . Sistemi simili sono utilizzati in combinazione con varie trasmissioni semiautomatiche , esclusivamente per l' automazione e l'azionamento della frizione . Una TCU in una moderna trasmissione automatica utilizza generalmente i sensori del veicolo, nonché i dati forniti dall'unità di controllo del motore (ECU), per calcolare come e quando cambiare marcia nel veicolo per prestazioni ottimali, risparmio di carburante e qualità del cambio.
Storia
Le trasmissioni automatiche elettroniche sono cambiate nel design da comandi puramente idromeccanici a comandi elettronici dalla fine degli anni '80. Da allora, lo sviluppo è stato iterativo e oggi esistono progetti da diverse fasi dello sviluppo del controllo elettronico della trasmissione automatica. I solenoidi di trasmissione sono un componente chiave di queste unità di controllo.
L'evoluzione del moderno cambio automatico e l'integrazione dei controlli elettronici hanno permesso grandi progressi negli ultimi anni. La moderna trasmissione automatica è ora in grado di ottenere una migliore economia di carburante, emissioni del motore ridotte , una maggiore affidabilità del sistema di cambio, una migliore sensazione di cambio, una migliore velocità di cambio e una migliore maneggevolezza del veicolo . L'immensa gamma di programmabilità offerta da una TCU consente di utilizzare la moderna trasmissione automatica con caratteristiche di trasmissione appropriate per ogni applicazione.
In alcune applicazioni, la TCU e l'ECU sono combinate in un'unica unità come modulo di controllo powertrain (PCM).
Parametri di input
La tipica TCU moderna utilizza i segnali dei sensori del motore, dei sensori del cambio automatico e di altri controller elettronici per determinare quando e come cambiare marcia. I design più moderni condividono input o ottengono informazioni da un input all'ECU, mentre i design più vecchi hanno spesso i propri input e sensori dedicati sui componenti del motore. Le moderne TCU sono così complesse nella loro progettazione e fanno calcoli basati su così tanti parametri che ci sono una quantità indefinita di possibili comportamenti di spostamento
Sensore di velocità del veicolo (VSS)
Questo sensore invia un segnale di frequenza variabile alla TCU per determinare la velocità attuale del veicolo. La TCU utilizza queste informazioni per determinare quando deve avvenire un cambio marcia in base ai vari parametri operativi. La TCU utilizza anche un rapporto tra TSS e WSS che viene utilizzato per determinare quando cambiare marcia. Se il TSS o il WSS si guastano o si guastano/diventa difettoso, il rapporto sarà sbagliato, il che in cambio può causare problemi come false letture del tachimetro e slittamento della trasmissione. Per testare queste parti, controlla la resistenza per assicurarti che rientri nelle specifiche del produttore.
Sensore velocità ruota (WSS)
I moderni cambi automatici hanno anche un ingresso per il sensore di velocità della ruota per determinare la velocità reale del veicolo per determinare se il veicolo sta andando in discesa o in salita e anche adattare i cambi di marcia in base alla velocità della strada, e anche se disaccoppiare il convertitore di coppia da fermo per migliorare il consumo di carburante e ridurre il carico sul carrello.
Sensore posizione farfalla (TPS)
Il sensore TPS insieme al sensore di velocità del veicolo sono i due ingressi principali per la maggior parte delle TCU. Le trasmissioni più vecchie lo utilizzano per determinare il carico del motore, con l'introduzione della tecnologia drive-by-wire , questo è spesso un input condiviso tra ECU e TCU. L'input viene utilizzato per determinare il tempo e le caratteristiche ottimali per un cambio marcia in base al carico sul motore. La velocità di variazione viene utilizzata per determinare se una scalata è appropriata per il sorpasso, ad esempio, anche il valore del TPS viene costantemente monitorato durante il viaggio e i programmi di cambio vengono modificati di conseguenza (economy, modalità sport, ecc.). La TCU può anche fare riferimento a queste informazioni con il sensore di velocità del veicolo per determinare l'accelerazione del veicolo e confrontarla con un valore nominale; se il valore effettivo è molto più alto o più basso (come guidando in salita o trainando un rimorchio), la trasmissione modificherà i suoi schemi di cambio marcia per adattarsi alla situazione.
Sensore di velocità della turbina (TSS)
Conosciuto come sensore di velocità in ingresso (ISS). Questo sensore invia un segnale di frequenza variabile alla TCU per determinare l'attuale velocità di rotazione dell'albero di ingresso o del convertitore di coppia . La TCU utilizza la velocità dell'albero di ingresso per determinare lo scorrimento attraverso il convertitore di coppia e potenzialmente per determinare il tasso di scorrimento attraverso le bande e le frizioni . Queste informazioni sono fondamentali per regolare l'applicazione della frizione di blocco del convertitore di coppia in modo fluido ed efficace.
Sensore di temperatura olio trasmissione (TFT)
Questo può anche essere noto come temperatura dell'olio della trasmissione. Questo sensore determina la temperatura del fluido all'interno della trasmissione. Questo viene spesso utilizzato a fini diagnostici per controllare l'ATF (olio per trasmissioni automatiche) alla temperatura corretta. L'uso principale di questo è stato come una funzione di sicurezza per scalare la trasmissione se l'ATF diventa estremamente caldo. Sulle trasmissioni più moderne questo ingresso consente alla TCU di modificare la pressione di linea e le pressioni del solenoide in base alla variazione della viscosità del fluido in base alla temperatura al fine di migliorare il comfort di turno, e anche per determinare la regolazione della frizione di blocco del convertitore di coppia.
Interruttore kick down
Uno degli ingressi più comuni in una TCU è l'interruttore kick down che viene utilizzato per determinare se il pedale dell'acceleratore è stato premuto dopo il massimo. Tradizionalmente questo era richiesto sulle trasmissioni più vecchie con una logica semplice per garantire la massima accelerazione. Quando viene attivato, il cambio scala alla marcia più bassa consentita in base alla velocità su strada corrente per utilizzare tutte le riserve di potenza del motore. Questo è ancora presente nella maggior parte delle trasmissioni, anche se non è più necessario utilizzarlo nella maggior parte delle circostanze perché la TCU utilizza il sensore di posizione della valvola a farfalla, la velocità di variazione e le caratteristiche del conducente per determinare se potrebbe essere necessario un cambio di marcia, eliminando così la tradizionale necessità di questo interruttore.
Interruttore luce freno
Questo ingresso viene utilizzato per determinare se attivare il solenoide di blocco del cambio per impedire al conducente di selezionare un intervallo di guida senza piede sul freno. Nelle TCU più moderne questo input viene utilizzato anche per determinare se scalare la marcia per aumentare l' effetto del freno motore se la trasmissione rileva che il veicolo sta scendendo.
Sistema di controllo della trazione (TCS)
Molte TCU ora hanno un input dal sistema di controllo della trazione del veicolo. Se il TCS rileva condizioni stradali sfavorevoli, viene inviato un segnale alla TCU. La TCU può modificare i programmi di cambio scalando anticipatamente, eliminando l'applicazione della frizione di blocco del convertitore di coppia ed eliminando completamente la prima marcia e staccando in 2a.
Interruttori
Questi semplici interruttori elettrici on/off rilevano la presenza o l'assenza di pressione del fluido in una particolare linea idraulica. Sono utilizzati per scopi diagnostici e in alcuni casi per controllare l'applicazione o il rilascio di elementi di controllo idraulici.
Modulo di controllo della velocità di crociera
Se il veicolo è dotato di cruise control, la TCU potrebbe anche avere una connessione al sistema di cruise control . Questo può modificare il comportamento del cambio per tenere conto che l'acceleratore non viene azionato dal conducente per eliminare cambi di marcia imprevisti quando è attivato il controllo automatico della velocità. Viene anche utilizzato per informare il sistema di controllo della velocità di crociera sulla posizione della leva selettrice in modo che il controllo della velocità di crociera possa essere disattivato se la leva viene spostata fuori dall'intervallo di guida.
Ingressi da altri controller
Un'ampia varietà di informazioni viene fornita alla TCU tramite comunicazioni Controller Area Network o protocolli simili (come il bus CCD di Chrysler, una delle prime reti locali per veicoli basata su EIA-485 ). Nei vecchi modelli di veicoli, così come nelle TCU aftermarket vendute nei mercati delle corse e degli hobbisti, la TCU riceve solo i segnali necessari per controllare la trasmissione (regime del motore, velocità del veicolo, posizione dell'acceleratore o vuoto del collettore, posizione della leva del cambio).
Parametri di uscita
La tipica TCU moderna invia segnali ai solenoidi del cambio, ai solenoidi di controllo della pressione, ai solenoidi di blocco del convertitore di coppia e ad altri controller elettronici.
Blocco maiuscolo
Molte trasmissioni automatiche bloccano la leva del cambio tramite un solenoide di blocco del cambio per interrompere la selezione di un intervallo di guida se il pedale del freno non viene premuto.
Solenoidi del cambio
Le moderne trasmissioni automatiche elettroniche hanno solenoidi elettrici che si attivano per cambiare marcia. Semplici progetti di controllo elettronico (come AOD-E, AXOD-E e E4OD di Ford) utilizzano i solenoidi per modificare i punti di spostamento in un corpo valvola esistente, mentre i progetti più avanzati (come Chrysler Ultradrive e i suoi successivi) utilizzano i solenoidi per comandare indirettamente le frizioni, tramite un corpo valvola notevolmente semplificato.
Solenoidi di controllo della pressione
Le moderne trasmissioni automatiche elettroniche sono ancora fondamentalmente idrauliche. Ciò richiede un controllo preciso della pressione. I vecchi modelli di trasmissione automatica utilizzano solo un solenoide di controllo della pressione di linea singola che modifica la pressione sull'intera trasmissione. I progetti di trasmissione automatica più recenti utilizzano spesso molti solenoidi di controllo della pressione e talvolta consentono agli stessi solenoidi del cambio di fornire un controllo preciso della pressione durante i turni attivando e disattivando il solenoide. La pressione del cambio influisce sulla qualità del cambio (una pressione troppo alta provocherà un cambio brusco, una pressione troppo bassa causerà il surriscaldamento delle frizioni) e la velocità del cambio.
Solenoide frizione convertitore di coppia (TCC)
La maggior parte delle trasmissioni automatiche elettroniche utilizza un solenoide TCC per regolare elettronicamente il convertitore di coppia. Una volta completamente bloccato, il convertitore di coppia non applica più la moltiplicazione di coppia e girerà alla stessa velocità del motore. Ciò fornisce un notevole aumento del risparmio di carburante. I design moderni forniscono un blocco parziale nelle marce inferiori per migliorare ulteriormente il risparmio di carburante, ma ciò può aumentare l'usura dei componenti della frizione.
Uscita in ECU
Molte TCU forniscono un'uscita all'ECU per ritardare la fasatura dell'accensione o ridurre la quantità di carburante per alcuni millisecondi per ridurre il carico sulla trasmissione durante l'accelerazione. Ciò consente alle trasmissioni automatiche di cambiare marcia senza problemi anche su motori con grandi quantità di coppia che altrimenti comporterebbe un cambio più difficile e possibili danni al cambio.
Uscite ad altri controller
La TCU fornisce informazioni sullo stato di salute della trasmissione, come gli indicatori di usura della frizione e le pressioni del cambio, e può generare codici di guasto e impostare la spia di malfunzionamento sul quadro strumenti se viene rilevato un problema serio. Spesso è presente anche un'uscita al modulo cruise control per disattivare il cruise control se viene selezionata una marcia in folle, proprio come su un cambio manuale .
Altre applicazioni
Cambio semiautomatico
L'unità di controllo della trasmissione (TCU) nelle automobili più vecchie con cambio manuale senza frizione (senza pedale della frizione) è tipicamente costituita da un interruttore elettrico collegato al cambio , che viene attivato ogni volta che l'unità di controllo della trasmissione interna rileva che il conducente tocca il cambio per cambiare marcia, che quindi innesca un sensore o un solenoide per azionare un servo della frizione e, a sua volta, disinnesta l' attuatore della frizione in modo che il conducente possa cambiare marcia. L'attuatore della frizione interna in una trasmissione semiautomatica può essere azionato da mezzi idraulici , pneumatici o elettrici . Esempi successivi di trasmissioni manuali senza frizione utilizzati nelle vetture stradali sono la Saab Sensonic trasmissione, utilizzato nel 900 NG , e la Ferrari Valeo cambio automatico-manuale, utilizzato nel Mondial T . Entrambi i sistemi utilizzavano una ECU o un microprocessore controllato da un computer , collegato a un sensore incorporato nel cambio, che rilevava quando il conducente stava per cambiare marcia (cioè toccando il cambio) e attivava automaticamente la frizione, consentendo al conducente per cambiare marcia. Il sistema Sensonic di Saab era elettroidraulico, utilizzando un motore elettrico o solenoide collegato a un attuatore della frizione idraulica , mentre il sistema Valeo della Ferrari era elettromeccanico , utilizzando un motore elettrico o un solenoide, collegato al sistema di frizione meccanica.
Sistemi simili TCU o GCU sono utilizzati nelle auto da corsa con trasmissioni paddle-shift . Questi sistemi elettronici in genere funzionano in combinazione con l' unità di controllo del motore (in modo simile alle auto stradali) e sono responsabili dell'azionamento del controllo elettronico dell'acceleratore , della frizione e del cambio (tramite un attuatore elettrico , idraulico o pneumatico ), tempo di cambio e velocità , sensori , interruttori , solenoidi e altri sottosistemi idraulici , pneumatici ed elettronici che controllano e costituiscono l'unità di controllo della trasmissione in un'auto da corsa.