自动变速器控制模块(TCM)是变速器控制系统的主控部件,不同车型的控制模块有所不同。早期有些车型的自动变速器控制模块和发动机控制模块共用。现在多数车型的自动变速器拥有单独的控制模块,专用于控制自动变速器的工作。 不同的自动变速器控制模块的控制策略不尽相同,但通常会包括表9-2-1中所列的功能。
(1)控制模块基础:
现代汽车自动变速器控制系统核心自动变速器控制模块(TCM)一般与阀体板、转速传感器等封装在一起安装在自动变速器壳体上。也有部分自动变速器控制功能集成在了发动机控制模块中。图9-2-1所示为马自达CX-4车型自动变速器控制模块的安装,该控制模块与阀体板、转速传感器集成在一起,安装在自动变速器上。
自动变速器控制模块结构组成框图如图9-2-2所示。
自动变速器控制模块输入与输出部件的关系见表9-2-2。
(2)自动变速器电子控制系统控制功能：
自动变速器电子控制系统控制功能主要有换挡点控制(分为自动控制以及手自一体自动变速器的手动换挡控制)、换挡压力控制、液力变矩器锁止离合器(TCC)控制、发动机/变速器集成控制以及车载诊断控制等。自动变速器电子控制系统控制功能参见表9-2-1。
①换挡点控制(自动换挡控制)：
a.简介：当自动变速器处于D挡时,TCM将根据车速和加速踏板踩下的程度执行自动换挡控制。
当车辆停止、换挡操纵杆位于D挡且踩下了制动踏板时,TCM将执行空挡怠速控制,这时换挡操纵杆虽位于D挡,但变速器内部将挡位切换到空挡状态。
当制动踏板被释放时,离合器立即接合,自动变速器又回到正常的D挡状态。
当使用驾驶选择开关选择运动模式时,将会选择比正常模式更低的挡位并进行控制,以保证更高的运转力(带驾驶选择开关)。
执行自动换挡控制时,TCM根据各种输入信号判断行驶状态,并选择与行驶状态最合适的行驶模式。另外,转矩和挡位变化等信息将通过PCM和CAN通信进行交换,并执行相应控制,以便根据行驶状况获得最佳驱动力。
b.组成：换挡点控制(自动换挡控制)组成框图如图9-2-3所示。
C.工作原理：
i.行驶范围确定：变速器换挡操纵杆在D挡位置,未操纵手动换挡拨片(即未输入M挡信号)时,则TCM执行自动换挡控制。
ⅱ行驶模式确定：自动换挡控制时,一般选择正常模式。但部分带有主动智能换挡(AAS)模式控制的自动变速器可根据行驶条件自动切换行驶模式。
AAS模式根据路况和驾驶员操作自动控制最佳换挡点。AAS模式还可以根据ATF温度抑制发动机转矩,当ATF温度上升到高温时限制发动机转矩以抑制ATF温度继续升高,保护变速器。
d.主动智能换挡(AAS)模式：可在加速踏板突然完全踩下并松开、强力踩踏制动踏板、转弯、车辆在大陡坡上/下坡、缓上坡、缓下坡等操作或工况下执行自动换挡控制。具体控制模式如下。
i.加速踏板突然完全踩下并松开:当加速踏板在特定车速或以上时完全踩下并松开,将禁用升挡操作一定时间,以改善速度控制和再加速性能。
ii.强力踩踏制动踏板: 当在特定车速或更高车速减速时,选择更低挡位以便顺利再加速。在将制动踏板紧紧踩住的同时进行换挡期间,将执行信号控制(发动机转速同步化),以缩短换挡时间。
当环境温度约为15℃或更低时,在开始驾驶车辆后一段时间内将无法利用制动器进行降挡操控。
在湿滑路面(如积雪覆盖路面)上驾驶时,利用制动器进行降挡操控的功能不工作。
ⅲ.转弯时: 在半径小于某规定值的转弯处转弯时,将抑制升挡,以改善转弯过程中的车辆速度性能以及转弯后的重新加速性能。转弯时的主动智能换挡(AAS)控制模式如图9-2-4所示。
iv.车辆大坡度上坡/下坡: 当车辆进行一定坡度的上坡/下坡时,为了提高驾驶舒适性,将根据驾驶状况选择合适的挡位。
v.缓上坡:在某个角度或更高角度上坡时,保持相应的挡位可避免不必要的升挡。
ⅵ:缓下坡:当在踩住制动踏板的同时沿特定角度或更大角度斜坡下坡时,将根据估计的坡度降到合适的挡位,以便有效利用
发动机制动,这样可减少频繁的制动踏板操作。
②换挡点控制(手动换挡控制)：
a.简介：手自一体式自动变速器当操纵了转向盘换挡拨片或变速器换挡操纵杆切换到手动模式(M挡)时,TCM将启动手动换挡控制,并优先执行手动换挡。
b.组成：手自一体式自动变速器手动换挡控制功能由TCM检测到M挡开关接通并确定输入的升挡或降挡信号,根据变速器输入传感器信号、输岀传感器信
号结合加速踏板位置传感器信号、发动机转矩信号,控制换挡电磁阀完成变速器升挡或降挡操作。手动换挡控制组成框图如图9-2-5所示。
c.工作原理：将换挡操纵杆从D挡切换到M挡时,将保持之前在D挡行驶时的挡位。但如果切换到M挡之前变速器在D-6挡或D-5挡状态,切换到M挡后没有及时踩下加速踏板,变速器会自动降低一个挡位。
在M挡行驶时完全踩下加速踏板,将执行强制降挡操作,实现最大的加速性能。此外,如果发动机转速达到较高转速的同时仍完全踩下加速踏板,将会执行自动升挡。
在手动换挡控制中,每个挡位速度都可根据相应的传动比获得发动机制动力。
此外,如果车速达到恒定速度或更低时,将自动执行降挡。
手动换挡控制通过将换挡操纵杆移动到M位激活,此后前推为升挡操作,后拉为降挡操作,可快速连续操作越级换挡。手动换挡时操纵方法见表9-2-3。
变速器控制模块还会根据车辆速度、发动机转速、发动机负荷等信号,自动取消手动换挡操作。如果取消了降挡操作,挡位指示灯将亮灯以提醒驾驶员。如果发动机高转速状态持续,将通过强制升挡来降低发动机转速。
d.D-2挡固定模式: 当车辆停止或车速极低时,换挡操纵杆被移到+侧,变速器将处于D-2挡状态。在很滑的路面如积雪路面,更有利于向前加速和行驶。
将换挡操纵杆切换到D-2挡以外的其他挡位并完全踩下加速踏板可解除D-2挡固定模式。
③换挡压力控制：
a.管路压力控制：TCM根据加速踏板踩下量、车速、ATF温度和换挡信号,驱动压力控制电磁阀,调整压力。由此可根据发动机负载状态和车辆行驶状态精细、高精度地控制管路压力。管路压力控制框图如图9-2-6所示。
TCM通过增加/减小通往压力控制电磁阀的电流来调整作用在压力调节阀上的压力。通过压力调节阀的ATF量将因此得到调节,从而调节了管路压力。
b.直接电动换挡控制：TCM根据各个开关和传感器的信号来驱动1号、2号、3号和4号换挡电磁阀、压力控制电磁阀以及 ON/OFF电磁阀,并执行离合器接合压力的直接电动控制。由此将实现对离合器接合的精确液压控制,而过去使用蓄压器是无法实现的。直接电动换挡控制框图如图9-2-7所示。
i.选择了N到D、N到R：当选择了N到D和N到R时,TCM驱动压力控制电磁阀和1号、3号换挡电磁阀,以实现最佳离合器接合压力控制。
ⅱ.换挡在换挡期间,TCM驱动1号、2号、3号、4号换挡电磁阀,直接控制离合器接合压力,以实现最佳离合器接合压力控制。
在每次换挡期间,将同时控制接合侧离合器压力和分离侧离合器压力。因此,当切换离合器时,由于两个离合器相互连接,可同时控制两个离合器的转矩能力。
在换挡和离合器联动过程中可以防止发动机超速,还能获得流畅、灵敏的换挡响应。
c.学习控制:通过学习修正离合器接合压力,TCM可优化离合器接合和分离的液压压力。良好的驾驶习惯可以让TCM更好地学习和优化离合器接合和分离的液压压力,车辆越开越顺手就是这个原因。TCM学习控制框图如图9-2-8所示。
即使断开蓄电池负极,保存在TCM中的离合器接合压力学习值也不会被清除。如果更换了控制阀阀体,保存在TCM中的学习值与控制阀阀体规格值不兼容,可能会发生发动机转速上升或换挡冲击增加。因此,如果更换了控制阀阀体,必须执行初始学习。
④液力变矩器锁止离合器(TCC)控制: 锁止离合器(TCC)由TCM控制,TCM按照设定的控制程序,通过电磁阀控制锁止离合器的接合和分离。TCM根据挡位、控制模式等条件从存储器中选择相应的控制程序,再将车速、加速踏板踩踏程度、制动踏板踩下条件、发动机转矩、发动机转速、冷却液温度等信息进行比较。当车速足够高,且满足其他条件时,TCM向电磁阀输出控制电流,使锁止离合器接合,实现液力变矩器的锁止。液力变矩器锁止离合器(TCC)控制框图如图9-2-9所示。通过在减速过程中完全松开加速踏板执行TCC控制并在TCC过程中停止供油,降低了油耗,提高了排放性能。
在TCC接合期间,电流信号从TCM被发送到TCC控制电磁阀。与此同时,TCC活塞接合压力逐渐提高。接合压力将使TCC活塞慢慢与TCC离合器连在一起,实现TCC的平稳接合。
在TCC分离期间,电流信号从TCM被发送到TCC控制电磁阀。与此同时，TCC活塞接合压力逐渐下降。TCC活塞慢慢与TCC离合器分离,实现TCC的平稳分离。
当下列任何条件满足时,将禁用TCC控制:TCC电磁阀故障;ATF温度为规定值或更低;发动机转速信号为规定值或更小;涡轮轴转速为规定值或更小;
D/M以外的挡位。
⑤发动机/变速器集成控制：在自动换挡过程中,TCM控制发动机输出转矩,降低变速器输出轴转矩波动,从而减小了换挡过程中产生的冲击。发动机/变速器集成控制框图如图9-2-10所示。
在自动换挡过程中,TCM利用CAN系统发送减小转矩请求信号,并通过发动机点火正时延迟控制暂时降低发动机输出转矩,从而在自动换挡过程中通过离合器的平稳接合降低了变速器输出轴转矩的波动。
此外,TCM通过CAN从PCM接收发动机输出转矩信号,并根据发动机输出转矩确定离合器接合压力。其结果是提高了离合器液压控制设置精度,实现了平稳换挡。
