Una unidad de control de la transmisión ( TCU ), también conocida como módulo de control de la transmisión ( TCM ) o unidad de control de la caja de cambios ( GCU ), es un tipo de ECU automotriz que se utiliza para controlar las transmisiones automáticas electrónicas . Se utilizan sistemas similares junto con varias transmisiones semiautomáticas , únicamente para la automatización y el accionamiento del embrague . Una TCU en una transmisión automática moderna generalmente utiliza sensores del vehículo, así como datos proporcionados por la unidad de control del motor. (ECU), para calcular cómo y cuándo cambiar de marcha en el vehículo para un rendimiento óptimo, ahorro de combustible y calidad de cambio. [1]
Historia
Las transmisiones automáticas electrónicas han ido cambiando de diseño desde controles puramente hidromecánicos a controles electrónicos desde finales de la década de 1980. Desde entonces, el desarrollo ha sido iterativo y hoy existen diseños de varias etapas del desarrollo del control de transmisión automática electrónica. Los solenoides de transmisión son un componente clave de estas unidades de control.
La evolución de la transmisión automática moderna y la integración de controles electrónicos han permitido grandes avances en los últimos años. La moderna transmisión automática ahora puede lograr una mejor economía de combustible, menores emisiones del motor , mayor confiabilidad del sistema de cambios, mejor sensación de cambio, mejor velocidad de cambio y mejor manejo del vehículo . La inmensa gama de programabilidad que ofrece una TCU permite que la transmisión automática moderna se utilice con las características de transmisión adecuadas para cada aplicación.
En algunas aplicaciones, la TCU y la ECU se combinan en una sola unidad como módulo de control del tren motriz (PCM).
Parámetros de entrada
La TCU moderna típica usa señales de sensores de motor, sensores de transmisión automática y de otros controladores electrónicos para determinar cuándo y cómo cambiar. [2] Los diseños más modernos comparten entradas u obtienen información de una entrada a la ECU, mientras que los diseños más antiguos suelen tener sus propias entradas y sensores dedicados en los componentes del motor. Las TCU modernas son tan complejas en su diseño y realizan cálculos basados en tantos parámetros que existe una cantidad indefinida de posibles cambios de comportamiento.
Sensor de velocidad del vehículo (VSS)
Este sensor envía una señal de frecuencia variable a la TCU para determinar la velocidad actual del vehículo. La TCU utiliza esta información para determinar cuándo debe realizarse un cambio de marcha en función de los diversos parámetros operativos. La TCU también usa una relación entre TSS y WSS que se usa para determinar cuándo cambiar de marcha. Si el TSS o WSS falla o funciona mal / se vuelve defectuoso, la relación será incorrecta, lo que a cambio puede causar problemas como lecturas falsas del velocímetro y deslizamiento de la transmisión. Para probar estas piezas, verifique la resistencia para asegurarse de que esté dentro de las especificaciones del fabricante.
Sensor de velocidad de la rueda (WSS)
Las transmisiones automáticas modernas también tienen una entrada de sensor de velocidad de la rueda para determinar la velocidad real del vehículo para determinar si el vehículo va cuesta abajo o cuesta arriba y también adaptar los cambios de marcha de acuerdo con la velocidad de la carretera, y también si desacoplar el convertidor de par en una parada para mejorar el consumo de combustible y reducir la carga en el tren de rodaje.
Sensor de posición del acelerador (TPS)
El sensor TPS junto con el sensor de velocidad del vehículo son las dos entradas principales para la mayoría de las TCU. Las transmisiones más antiguas usan esto para determinar la carga del motor, con la introducción de la tecnología drive-by-wire , esto a menudo es una entrada compartida entre la ECU y la TCU. La entrada se utiliza para determinar el tiempo y las características óptimos para un cambio de marcha de acuerdo con la carga del motor. La tasa de cambio se usa para determinar si un cambio descendente es apropiado para adelantar, por ejemplo, el valor del TPS también se monitorea continuamente durante el viaje y los programas de cambio se cambian en consecuencia (economía, modo deportivo, etc.). La TCU también puede hacer referencia a esta información con el sensor de velocidad del vehículo para determinar la aceleración del vehículo y compararla con un valor nominal; Si el valor real es mucho más alto o más bajo (como conducir cuesta arriba o remolcar un remolque), la transmisión cambiará sus patrones de cambio de marcha para adaptarse a la situación.
Sensor de velocidad de la turbina (TSS)
Conocido como sensor de velocidad de entrada (ISS). Este sensor envía una señal de frecuencia variable a la TCU para determinar la velocidad de rotación actual del eje de entrada o del convertidor de par . La TCU usa la velocidad del eje de entrada para determinar el deslizamiento a través del convertidor de par y potencialmente para determinar la tasa de deslizamiento a través de las bandas y embragues . Esta información es vital para regular la aplicación del embrague de bloqueo del convertidor de par de manera suave y efectiva.
Sensor de temperatura del fluido de la transmisión (TFT)
Esto también se conoce como temperatura del aceite de la transmisión. Este sensor determina la temperatura del fluido dentro de la transmisión. Esto se usa a menudo con fines de diagnóstico para verificar el ATF (líquido de transmisión automática) a la temperatura correcta. El uso principal de esto ha sido como una característica a prueba de fallas para reducir la transmisión si el ATF se calienta demasiado. En transmisiones más modernas, esta entrada permite que la TCU modifique la presión de línea y las presiones de solenoide de acuerdo con la viscosidad cambiante del fluido en función de la temperatura para mejorar la comodidad del cambio y también para determinar la regulación del embrague de bloqueo del convertidor de par.
Kick down switch
Una de las entradas más comunes en una TCU es el interruptor de retroceso que se usa para determinar si el pedal del acelerador se ha pisado más allá del acelerador a fondo. [3] Tradicionalmente, esto se requería en transmisiones más antiguas con una lógica simple para garantizar la máxima aceleración. Cuando se activa, la transmisión cambia a la marcha más baja permitida en función de la velocidad actual de la carretera para utilizar todas las reservas de potencia del motor. Esto todavía está presente en la mayoría de las transmisiones, aunque ya no es necesario usarlo en la mayoría de las circunstancias porque la TCU usa el sensor de posición del acelerador, la tasa de cambio y las características del conductor para determinar si puede ser necesario un cambio descendente, eliminando así la necesidad tradicional de esto. cambiar.
Interruptor de la luz de freno
Esta entrada se utiliza para determinar si se activa el solenoide de bloqueo de cambios para evitar que el conductor seleccione un campo de conducción sin pisar el freno. En las TCU más modernas, esta entrada también se utiliza para determinar si se debe realizar un cambio descendente de la transmisión para aumentar el efecto de frenado del motor si la transmisión detecta que el vehículo va cuesta abajo. [2]
Sistema de control de tracción (TCS)
Muchas TCU ahora tienen una entrada del sistema de control de tracción del vehículo. Si el TCS detecta condiciones desfavorables de la carretera, se envía una señal a la TCU. La TCU puede modificar los programas de cambios al hacer cambios ascendentes temprano, eliminando la aplicación del embrague de bloqueo del convertidor de par y también eliminando la primera marcha por completo y arrancando en la segunda. [4]
Interruptores
Estos simples interruptores eléctricos de encendido / apagado detectan la presencia o ausencia de presión de fluido en una línea hidráulica en particular. Se utilizan con fines de diagnóstico y, en algunos casos, para controlar la aplicación o liberación de elementos de control hidráulico.
Módulo de control de crucero
Si el vehículo está equipado con control de crucero, la TCU también puede tener una conexión al sistema de control de crucero . Esto puede modificar el comportamiento de los cambios para tener en cuenta que el conductor no está accionando el acelerador para eliminar cambios de marcha inesperados cuando el control de crucero está activado. Esto también se utiliza para informar al sistema de control de crucero sobre la posición de la palanca selectora de modo que el control de crucero se pueda desactivar si la palanca se cambia fuera de un rango de conducción.
Entradas de otros controladores
Se envía una amplia variedad de información a la TCU a través de comunicaciones de la red de área del controlador o protocolos similares (como el bus CCD de Chrysler, una de las primeras redes de área local de vehículos basada en EIA-485 ). En los diseños de vehículos más antiguos, así como en las TCU del mercado de accesorios que se venden en los mercados de carreras y aficionados, la TCU solo recibe las señales necesarias para controlar la transmisión (velocidad del motor, velocidad del vehículo, posición del acelerador o vacío del colector, posición de la palanca de cambios).
Parámetros de salida
La TCU moderna típica envía señales para cambiar solenoides, solenoides de control de presión, solenoides de bloqueo del convertidor de par y otros controladores electrónicos.
Bloqueo de cambio
Muchas transmisiones automáticas bloquean la palanca selectora a través de un solenoide de bloqueo de cambios para detener la selección de un rango de conducción si no se presiona el pedal del freno. [5]
Solenoides de cambio
Las transmisiones automáticas electrónicas modernas tienen solenoides eléctricos que se activan para cambiar de marcha. Los diseños simples de control electrónico (como el AOD-E, AXOD-E y E4OD de Ford) usan los solenoides para modificar los puntos de cambio en un cuerpo de válvula existente, mientras que los diseños más avanzados (como el Chrysler Ultradrive y sus siguientes) usan los solenoides para controlar los embragues indirectamente, mediante un cuerpo de válvula muy simplificado.
Solenoides de control de presión
Las transmisiones automáticas electrónicas modernas siguen siendo fundamentalmente hidráulicas. Esto requiere un control preciso de la presión. Los diseños de transmisión automática más antiguos solo usan un solenoide de control de presión de línea única que modifica la presión en toda la transmisión. Los diseños de transmisión automática más nuevos a menudo usan muchos solenoides de control de presión y, a veces, permiten que los propios solenoides de cambio proporcionen un control preciso de la presión durante los cambios al activar y desactivar el solenoide. La presión del cambio afecta la calidad del cambio (una presión demasiado alta resultará en un cambio brusco; una presión demasiado baja hará que los embragues se sobrecalienten) y la velocidad del cambio.
Solenoide del embrague del convertidor de par (TCC)
La mayoría de las transmisiones automáticas electrónicas utilizan un solenoide TCC para regular electrónicamente el convertidor de par. Una vez bloqueado por completo, el convertidor de par ya no aplica la multiplicación de par y girará a la misma velocidad que el motor. Esto proporciona un aumento importante en el ahorro de combustible. Los diseños modernos proporcionan un bloqueo parcial en las marchas más bajas para mejorar aún más el ahorro de combustible, pero esto puede aumentar el desgaste de los componentes del embrague.
Salida a ECU
Muchas TCU proporcionan una salida a la ECU para retardar el tiempo de encendido, o reducir la cantidad de combustible, durante unos milisegundos para reducir la carga en la transmisión durante una aceleración fuerte. Esto permite que las transmisiones automáticas cambien suavemente incluso en motores con grandes cantidades de torque, lo que de otro modo resultaría en un cambio más difícil y posibles daños a la caja de cambios.
Salidas a otros controladores
La TCU proporciona información sobre el estado de la transmisión, como los indicadores de desgaste del embrague y las presiones de cambio, y puede generar códigos de falla y configurar la luz indicadora de mal funcionamiento en el grupo de instrumentos si se encuentra un problema grave. También suele estar presente una salida al módulo de control de crucero para desactivar el control de crucero si se selecciona una marcha neutra, al igual que en una transmisión manual .
Otras aplicaciones
Transmisión semiautomática
La unidad de control de la transmisión (TCU) en los automóviles más antiguos con una transmisión manual sin embrague (sin pedal de embrague) generalmente consiste en un interruptor eléctrico conectado a la palanca de cambios , que se activa cada vez que la unidad de control de la transmisión interna detecta que el conductor toca la palanca de cambios para cambiar de marcha, que luego ceba un sensor o solenoide para impulsar un servo de embrague y, a su vez, desconecta el actuador del embrague para que el conductor pueda cambiar de marcha. El actuador del embrague interno en una transmisión semiautomática puede ser accionado por medios hidráulicos , neumáticos o eléctricos . [6] [7] ejemplos posteriores de transmisiones manuales sin embrague utilizados en los coches de carretera incluyen el Saab Sensonic transmisión, utilizado en el 900 MAL , y el Ferrari Valeo transmisión auto-manual, utilizado en la Mondial T . Ambos sistemas usaban una ECU o microprocesador controlado por computadora , conectado a un sensor integrado en la palanca de cambios, que detectaría cuándo el conductor iba a cambiar de marcha (es decir, al tocar la palanca de cambios) y accionaría el embrague automáticamente, lo que permitiría al conductor para cambiar de marcha. El sistema Sensonic de Saab era electrohidráulico, usando un motor eléctrico o solenoide conectado a un actuador de embrague hidráulico , mientras que el sistema Valeo de Ferrari era electromecánico , usando un motor eléctrico o solenoide, conectado al sistema de embrague mecánico. [8] [9] [10]
Se utilizan sistemas similares de TCU o GCU en autos de carrera con transmisiones de paleta de cambios . Estos sistemas electrónicos generalmente funcionan en conjunto con la unidad de control del motor (de manera similar a los automóviles de carretera) y son responsables de operar el control electrónico del acelerador , la activación del embrague y la palanca de cambios (a través de un actuador eléctrico , hidráulico o neumático ), el tiempo de cambio y velocidad , sensores , interruptores , solenoides y otros subsistemas hidráulicos , neumáticos y electrónicos que controlan y constituyen la unidad de control de la transmisión en un automóvil de carreras. [11]
Referencias
- ^ Definición del módulo de control de la transmisión Archivado el 12 de febrero de 2014 en la Wayback Machine.
- ^ a b Funciones de transmisión automática
- ^ Interruptor de retroceso
- ^ http://www.cvel.clemson.edu/auto/systems/transmission_control.html
- ^ http://www.autoshop101.com/forms/h18.pdf
- ^ https://www.total911.com/technology-explained-sportomatic-gearbox/
- ^ https://www.caranddriver.com/news/a15366473/shift-this-a-history-of-porsches-sportomatic-tiptronic-and-pdk-transmissions/#:~:text=A%20modified%20four%2Dspeed % 20911,% 20 estacionario con% 20el% 20% 20 embragado activado .
- ^ https://www.saabplanet.com/how-stuff-works-saab-900-ng-sensonic-clutchless-technology-in-practice/
- ^ https://www.autozine.org/technical_school/gearbox/Gearbox_Manual.html
- ^ https://europe.autonews.com/article/19970721/ANE/707210839/automatic-clutch-segment-grows-valeo-gets-3-small-car-contracts
- ^ https://www.hewland.com/wpcproduct/semi-auto-systems/