U241E型自動(dòng)變速器電控系統(tǒng)的原理分析

Ｕ２４ １ Ｅ型自動(dòng)變速器電控系統(tǒng)的原理分析

劉成平郭兆松

廣汽豐田凱美瑞２．０轎

車采用了四速電控Ｕ２４１Ｅ型

輸入裝置

輸出裝置

自動(dòng)變速器，換擋手柄共有７

空氣流量計(jì) ｌ ? ０Ｌ ｌ — ＳＬ１電磁閥

個(gè)位置：Ｐ（駐車）、Ｒ（倒擋）、Ｎ

（空擋）、Ｄ（行車擋）、３（中速

ＩＴＨＷ

冷卻液溫度傳感器 ｌ －

擋）、２（中速擋）和Ｌ（低速

ｏＬ

擋）。該變速器主要由液力變

ＳＬ２電磁閥

曲軸位置傳感器 ＩＮＥ

１

矩器、機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、液壓控

－

制系統(tǒng)和電子控制系統(tǒng)等四

部分組成。液力變矩器的主

ＶＴＡ１ Ｓ

節(jié)氣門(mén)位置傳感器 ～ ＳＬＴ電磁閥

要作用是將發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力適

ＶＴＡ２

時(shí)地通過(guò)液力或機(jī)械的方式

ＶＰＡ

傳遞給后續(xù)機(jī)械傳動(dòng)部件；

加速踏板位置傳感器 —

ＶＰＡ２ Ｓ４

～

機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的主要作用是

Ｓ４電磁閥

ＮＴ

將液力變矩器傳出的動(dòng)力按

渦輪轉(zhuǎn)速傳感器（輸入） ～

不同的傳動(dòng)比傳至車輛驅(qū)動(dòng)

軸；液壓控制系統(tǒng)的主要作

中間軸齒輪轉(zhuǎn)速傳感器 — ＤＳＬ電磁閥

ＮＣ ＥＣＭ Ｌ， Ｌ

用是驅(qū)動(dòng)換擋執(zhí)行元件實(shí)現(xiàn)

不同擋位的變換；電子控制

系統(tǒng)的主要作用是根據(jù)發(fā)動(dòng)

ＡＴＦ溫度傳感器 ＩＧＴ１

～

４

機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)和車輛行駛條件

?

一Ｉ 點(diǎn)火線圈

制動(dòng)燈開(kāi)關(guān) ＩＧＦ１

等信息，通過(guò)控制電磁閥來(lái)

控制液壓系統(tǒng)。

ＳＴＡ

本文主要分析Ｕ２４１Ｅ型

起動(dòng)機(jī)繼電器（起動(dòng)機(jī)信號(hào)）

－＿＿－一 Ｌ－。。

自動(dòng)變速器電控系統(tǒng)的原

ＮＳＷ

理。

空擋起動(dòng)開(kāi)關(guān) — ＣＡＮ（１號(hào)ＣＡＮ總線）

Ｐ，Ｒ，Ｎ，Ｄ，

一

２，Ｌ，

、

電控系統(tǒng)的組成

３ 組合儀表

Ｕ２４１Ｅ型自動(dòng)變速器電

變速器控制開(kāi)關(guān) 一 ＣＡＮＨ。

控系統(tǒng)由電控單元（ＥＣＭ）、

ＣＡＮＬ ｌ 擋位指示燈

輸入裝置、輸出裝置組成，結(jié)

Ｗ

ＰＷＲ ?Ｉ檢查發(fā)動(dòng)機(jī)警告燈

構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖１所示，變速器

模式選擇開(kāi)關(guān) ＳＰＤ ｌ車速信號(hào)

上主要電器位置如圖２所

不

圖１電控系統(tǒng)組成簡(jiǎn)圖

汽車維修２０１３．８

ＥＣＭ 節(jié)氣門(mén)體總成

中

圖３ Ｕ２４１Ｅ型自動(dòng)變速器電控系統(tǒng)電路圖

汽車維修２０１３．８

８

端子 導(dǎo)線顏色 信號(hào) 說(shuō)明 測(cè)量條件／端子電壓

Ｃ２４－５６ Ｇ綠色 Ｄ Ｄ擋位置開(kāi)關(guān)信號(hào)

點(diǎn)火開(kāi)關(guān)ＯＮ。Ｄ或３位置：１ｌ￣１４Ｖ

點(diǎn)火開(kāi)關(guān)ＯＮ，除Ｄ、３位置：低于１Ｖ

點(diǎn)火開(kāi)關(guān)ＯＮ．Ｐ位置：１０－１４Ｖ

Ｃ２４—７３ ＧＲ灰色 Ｐ 駐車擋位置開(kāi)關(guān)信號(hào)

點(diǎn)火開(kāi)關(guān)ＯＮ．除Ｐ位置：低于１Ｖ

點(diǎn)火開(kāi)關(guān)ＯＮ．Ｎ位置：１１～１４Ｖ

Ｃ２４－５４ ＳＢ天藍(lán)色 Ｎ Ｎ擋位置開(kāi)關(guān)信號(hào)

點(diǎn)火開(kāi)關(guān)ＯＮ．除Ｎ位置：低于１Ｖ

點(diǎn)火開(kāi)關(guān)ＯＮ，２位置：１１～１４Ｖ

Ｃ２４－５５ Ｒ紅色 ２ ２位置開(kāi)關(guān)信號(hào)

點(diǎn)火開(kāi)關(guān)ＯＮ．除２位置：低于１Ｖ

點(diǎn)火開(kāi)關(guān)ＯＮ，Ｌ位置：１１～１４Ｖ

Ｃ２４－７４ ＢＲ褐色 Ｌ Ｌ擋位置開(kāi)關(guān)信號(hào)

點(diǎn)火開(kāi)關(guān)ＯＮ，除Ｌ位置：低于１Ｖ

點(diǎn)火開(kāi)關(guān)ＯＮ。３位置：１１－１４Ｖ

Ａ２４－２６ Ｙ黃色 ３ ３位置開(kāi)關(guān)信號(hào)

點(diǎn)火開(kāi)關(guān)ＯＮ．除３位置：低于１Ｖ

點(diǎn)火開(kāi)關(guān)ＯＮ：低于１Ｖ

Ｃ２４－７８ ＧＲ灰色 Ｓ４ Ｓ４電磁閥信號(hào) ４擋：１０～１４Ｖ

４擋除外：低于１ｖ

Ｃ２４－５８ Ｇ綠色 ＳＬ２＋ ＳＬ２電磁閥信號(hào)

Ｃ２４－５９ Ｒ紅色 ＳＬ２一 ＳＬ２電磁閥信號(hào)

發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)，產(chǎn)生脈沖

Ｃ２４－５７ Ｌ藍(lán)色 ＳＬ１＋ ＳＬ１電磁閥信號(hào)

Ｃ２４－７７ ＬＧ淺綠色 ＳＬ１一 ＳＬ１電磁閥信號(hào)

發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)，產(chǎn)生脈沖

Ｃ２４－７９ ＢＲ褐色 ＤＳＬ ＤＳＬ電磁線圈信號(hào) 車速６５ｋｍ／ｈ、鎖止（０Ｎ一０ＦＦ）：脈沖

Ｃ２４－７５ Ｗ白色 Ｓ【ＪＴ— ＳＬＴ電磁閥信號(hào)

Ｃ２４－７６ Ｌ藍(lán)色 ＳＬＴ＋ ＳＬＴ電磁閥信號(hào)

發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)，產(chǎn)生脈沖

車速為２０ｋｍ／ｈ：產(chǎn)生脈沖 Ａ２４－８ Ｖ紫色 ＳＰＤ 車速信號(hào)

Ｃ２４－７２ Ｙ黃色 ＴＨ０１ ＡＴＦ溫度傳感器信號(hào) ＡＴＦ溫度１１５℃或更高：低于１．５Ｖ

Ｃ２４－９５ ＢＲ褐色 ＥＴＨ０ ＮＩＴ溫度傳感器接地

Ａ２４—１７ Ｒ紅色 ＰＷＲ ＰＷＲ開(kāi)關(guān)信號(hào)

點(diǎn)火開(kāi)關(guān)ＯＮ，模式選擇開(kāi)關(guān)（ＰＷＲ）ＯＮ：０－１．５Ｖ

點(diǎn)火開(kāi)關(guān)ＯＦＦ．模式選擇開(kāi)關(guān)（ＰＷＲ）ＯＮ：１０～１４Ｖ

Ｃ２４－９７ Ｂ黑色 ＴＨＷ 發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度輸入 怠速，發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度為８０￣Ｃ：０．２～１Ｖ

Ｃ２４發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度傳感

－

Ｐ粉色 ＥＴＨＷ 器接地 ９６

Ｃ２４－１１４ Ｗ—Ｌ藍(lán)／白 ＶＴＡ２ （用于傳感器故障檢測(cè)）

節(jié)氣門(mén)位置傳感器 點(diǎn)火開(kāi)關(guān)ＯＮ，松開(kāi)油門(mén)踏板：２．１～３．１Ｖ

點(diǎn)火開(kāi)關(guān)ＯＮ．完全踩下油門(mén)踏板：４．５—５．５Ｖ

節(jié)氣門(mén)位置傳感器 點(diǎn)火開(kāi)關(guān)ＯＮ．節(jié)氣門(mén)全關(guān)０．５～１．２Ｖ

（用于發(fā)動(dòng)機(jī)控制） Ｃ２４－１１５ Ｙ黃色 Ｖ ＩｌＡ１

點(diǎn)火開(kāi)關(guān)ＯＮ，節(jié)氣門(mén)全開(kāi)：３．２—４．８Ｖ

Ｃ２４－１１６ ＳＢ天藍(lán)色 ＶＧ 空氣流量計(jì)信號(hào) 怠速，換擋桿置于Ｐ或Ｎ，空調(diào)開(kāi)關(guān)ＯＦＦ：０．５—３Ｖ

Ｃ２４－１２１ 紅色 ＮＥ一 曲軸轉(zhuǎn)速信號(hào)

Ｃ２４－１２２ 綠色 ＮＥ＋ 曲軸轉(zhuǎn)速信號(hào)

發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)：產(chǎn)生脈沖

１０ 汽車維修２０１３．８

端子 導(dǎo)線顏色 信號(hào) 說(shuō)明 測(cè)量條件／端子電壓

，

Ｃ２４－１０１ ＬＧ淺綠色 ＮＣ＋ 中間軸齒輪轉(zhuǎn)速信號(hào) 車速為３０ｋｍ／ｈ：３擋

發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速１４００ｒ／ｍｉｎ：產(chǎn)生

Ｃ２４－１０２ Ｐ粉色 ＮＣ一 中間軸齒輪轉(zhuǎn)速信號(hào) 交流脈沖

Ｃ２４－ｌ２４ ｗ白色 ＮＴ一 渦輪轉(zhuǎn)速信號(hào)

車速為２０ｋｍ／ｈ：產(chǎn)生交流脈沖

Ｃ２４—１２５ Ｇ綠色 ＮＴ＋ 渦輪轉(zhuǎn)速信號(hào)

Ａ２４－４１ Ｂ黑色 ＣＡＮＨ ＣＡＮ通信線路 點(diǎn)火開(kāi)關(guān)ＯＮ：產(chǎn)生脈沖

Ａ２４－４９ ｗ白色 ＣＡＮＬ ＣＡＮ通信線路 點(diǎn)火開(kāi)關(guān)ＯＮ：產(chǎn)生脈沖

表２各換擋執(zhí)行元件工作情況表

表３傳感器出現(xiàn)故障后。ＥＣＭ的失效保護(hù)模式

電磁閥

故障傳感器 失效保護(hù)功能

換擋桿位置 擋位

ＳＬ１ ＳＬ２ Ｓ４

轉(zhuǎn)速傳轉(zhuǎn)速傳感器故障時(shí)，通過(guò)來(lái)自中間軸齒輪轉(zhuǎn)速傳感器

感器

Ｐ、Ｎ ０Ｎ ０Ｎ

的信號(hào)檢測(cè)車速

Ｒ ＯＮ

中當(dāng)中間軸齒輪轉(zhuǎn)速傳感器存在故障時(shí)，換高速擋４攔

１擋 ０Ｎ ＯＮ ０ＦＦ

間軸齒輪轉(zhuǎn)速傳感器

被禁止

２擋 ０ＦＦ ＯＮ ＯＦＦ

Ｄ ３ ２ Ｌ

３擋 ＯＦＦ ０ＦＦ ０ＦＦ

ＡＴＦ溫度傳感器 當(dāng)ＡｒｒＦ溫度傳感器存在故障時(shí)，換高速擋４擋被禁止

４擋 ０ＦＦ ＯＦＦ ０Ｎ

表４換擋電磁閥中任一個(gè)出現(xiàn)故障后，ＥＣＭ的安全保護(hù)功能

當(dāng)電磁閥ＳＬ１故障 當(dāng)電磁閥ＳＬ１故障

當(dāng)電磁閥ＳＬ２故障 當(dāng)電磁閥ＳＬ２故障

以１或２擋行駛 以１或２擋行駛

電磁閥 擋位 電磁閥 擋位 電磁閥 電磁閥

擋位 擋位

ＳＬ１ ＳＬ２ Ｓ４ ＳＬｌ ＳＩＪ２ Ｓ４ ＳＬｌ ＳＬ２ Ｓ４ ＳＬｌ ＳＬ２ Ｓ４

×木 ０Ｎ ０ＦＦ ２ × ０ＦＦ—＋０Ｎ ０ＦＦ ３ ０ＦＦ—｝ＯＮ × ０ＦＦ ３ ０Ｎ ０Ｎ × １

，

×水 ０Ｎ ０ＦＦ ２ × ０ＦＦ—｝ＯＮ ０ＦＦ ３ ０ＦＦ × ０ＦＦ ３ ０ＦＦ ０Ｎ × ２

×半 ０ＦＦ—｝０Ｎ ＯＦＰ— ３０Ｎ ３ × ０ＦＦ ＯＦＦ ３ ０ＦＦ × ０ＦＦ ３ ０ＦＦ ０ＦＦ × ３

×木 ０ＦＦ—＋０Ｎ ０Ｎ ３ × ０ＦＦ ０Ｎ ４ ０ｌＦＦ × ０Ｎ ４ ０ＦＦ ０ＦＦ × ３

：

制動(dòng)器Ｂ１持續(xù)運(yùn)行

表５換擋電磁閥中任２個(gè)出現(xiàn)故障后。ＥＣＭ的安全保護(hù)功能

當(dāng)電磁閥ＳＬ１和Ｓ４故障 當(dāng)電磁閥ＳＬ１和 故障

當(dāng)電磁閥ＳＬ１和ＳＬ２故障 當(dāng)電磁閥ＳＬ２和Ｓ４故障

以１或２擋行駛 以３或４擋行駛

電磁閥 擋位 電磁閥 擋位 電磁閥 電磁閥

擋位 擋位

ＳＬ１ ＳＬ２ Ｓ４ ＳＬ１ ＳＬ２ Ｓ４ ＳＬ１ ＳＬ２ Ｓ４ ＳＬ１ ＳＬ２ Ｓ４

× ０Ｎ Ｘ ２ × ０ＦＦ ÷０Ｎ × ３ × × ０ＦＦ ３ ０ＦＦ— ０Ｎ × × ３

× ０Ｎ × ２ × ＯＦＦ—｝０Ｎ × ３ Ｘ × ０ＦＦ ３ ＯＦＦ × × ３

× ０ＦＦ— ０Ｎ × ２ × ０ＦＦ × ３ × × ０ＦＦ ３ ０ＦＦ × × ３

，

× ０ＦＦ— ０Ｎ × ２ × ＯＦＦ × ３ × × ０Ｎ ４ ０ＦＦ × × ３

汽車維修２０１３．８ １ １

護(hù)性、擴(kuò)展性差：生產(chǎn)效率低；測(cè)試工

針對(duì)廠家需求，本文設(shè)計(jì)了基于ＰＬＣ

藝、流程、標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一；測(cè)試數(shù)據(jù)管理

（可編程邏輯控制器）和ＯＰ（操作面

混亂。一方面難以保證產(chǎn)品質(zhì)量的可

板）的汽車空調(diào)壓縮機(jī)測(cè)試系統(tǒng)，實(shí)

汽車空調(diào)測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)

靠性，給產(chǎn)品的使用者以及企業(yè)的售

現(xiàn)真空泄漏測(cè)試、高壓泄漏測(cè)試、填

后工作帶來(lái)很多不必要的麻煩；另一

充效率測(cè)試以及離合器測(cè)試等測(cè)試

方面無(wú)形中增加了企業(yè)的生產(chǎn)成本，

功能。試驗(yàn)結(jié)果表明，汽車空調(diào)測(cè)試

特別是人工成本。為此諸多研究人員

系統(tǒng)能滿足測(cè)試需求。

提出各種測(cè)試方法，如汽車空調(diào)控制

一

、

工藝設(shè)計(jì)

器自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)、電磁離合器耐久性

根據(jù)測(cè)試要求，本文進(jìn)行的工藝

測(cè)試系統(tǒng)、汽車空調(diào)道路測(cè)試系統(tǒng) 設(shè)計(jì)，如圖１所示。測(cè)試系統(tǒng)工藝上

張

等，但這些系統(tǒng)都沒(méi)有應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)

整合了抽真空裝置（真空泵）、注油裝

南

蝰

踐。

置（注油泵）、注氮?dú)庋b置（高壓氮?dú)?

本文以某汽車空調(diào)壓縮機(jī)廠為

瓶）、運(yùn)轉(zhuǎn)裝置（變頻電機(jī)、皮帶輪）和

楊

例進(jìn)行研究，該工廠年生產(chǎn)能力為

檢測(cè)裝置（變送器），８?jìng)€(gè)氣動(dòng)截止閥

敬

鋒

１０萬(wàn)臺(tái)，壓縮機(jī)在出廠前要經(jīng)過(guò)嚴(yán)

控制各管路的通斷。

格的性能測(cè)試。在空調(diào)測(cè)試系統(tǒng)使用

工藝設(shè)計(jì)中充分考慮了各測(cè)試

李

前，由于每一項(xiàng)測(cè)試都是獨(dú)立進(jìn)行，

項(xiàng)目的要求和特點(diǎn)，通過(guò)各裝置的協(xié)

星

馳

相互之間需要人工過(guò)渡，所以雖然采

調(diào)工作能完成所有測(cè)試項(xiàng)目。

用了全流水線作業(yè)，在檢測(cè)時(shí)間上仍

二、控制流程

然難以滿足每天近３００臺(tái)的生產(chǎn)量。

根據(jù)測(cè)試要求，對(duì)圖１中各裝置

壓力變送器

真空度變送器

為保證經(jīng)過(guò)多道工序裝配完工

的汽車空調(diào)壓縮機(jī)的電子系統(tǒng)功能

的可靠性，汽車空調(diào)壓縮機(jī)生產(chǎn)企業(yè)

氮

必須投入大量人力物力來(lái)進(jìn)行產(chǎn)品

氣

瓶

功能的測(cè)試。傳統(tǒng)的測(cè)試系統(tǒng)主要以

手動(dòng)和半自動(dòng)方式為主，系統(tǒng)的可維

圖１工藝設(shè)計(jì)圖

，ｌ’’ｌｌ’ ， ＇＇，，，，＇，，＇ｌ，，，，＇ｌ，ｌ＇ｌ，，，ｌ，，＇＇，，’＇ ’＇＇’，＇＇，， ’，，＇ｌ，＇＇ｌ，，＇＇＇，＇ｌ，，，，＇’’，ｌ’’＇，，，ｌ，，＇，，＇＇

表６換擋電磁閥中３個(gè)出現(xiàn)故障后。ＥＣＭ的安全保護(hù)

此外，各電磁閥一般被設(shè) 到電磁閥出現(xiàn)故障時(shí)，ＥＣＭ會(huì)

電磁閥

計(jì)在１個(gè)默認(rèn)的工作位置（斷

啟用安全保護(hù)功能，如表４、５、６

擋位

電狀態(tài)），以便在電控系統(tǒng)的

所示。

ＳＬ１ ＳＩＪ２ Ｓ４

輸入與輸出故障時(shí)允許變速

（作者單位：南京交通職業(yè)

× × × ３

器繼續(xù)工作，如果ＥＣＭ檢測(cè)

技術(shù)學(xué)院）