U241E型自动变速器电控系统的原理分析

Ｕ２４ １ Ｅ型自动变速器电控系统的原理分析

刘成平郭兆松

广汽丰田凯美瑞２．０轿

车采用了四速电控Ｕ２４１Ｅ型

输入装置

输出装置

自动变速器，换挡手柄共有７

空气流量计 ｌ ・ ０Ｌ ｌ — ＳＬ１电磁阀

个位置：Ｐ（驻车）、Ｒ（倒挡）、Ｎ

（空挡）、Ｄ（行车挡）、３（中速

ＩＴＨＷ

冷却液温度传感器 ｌ －

挡）、２（中速挡）和Ｌ（低速

ｏＬ

挡）。该变速器主要由液力变

ＳＬ２电磁阀

曲轴位置传感器 ＩＮＥ

１

矩器、机械传动机构、液压控

－

制系统和电子控制系统等四

部分组成。液力变矩器的主

ＶＴＡ１ Ｓ

节气门位置传感器 ～ ＳＬＴ电磁阀

要作用是将发动机的动力适

ＶＴＡ２

时地通过液力或机械的方式

ＶＰＡ

传递给后续机械传动部件；

加速踏板位置传感器 —

ＶＰＡ２ Ｓ４

～

机械传动机构的主要作用是

Ｓ４电磁阀

ＮＴ

将液力变矩器传出的动力按

涡轮转速传感器（输入） ～

不同的传动比传至车辆驱动

轴；液压控制系统的主要作

中间轴齿轮转速传感器 — ＤＳＬ电磁阀

ＮＣ ＥＣＭ Ｌ， Ｌ

用是驱动换挡执行元件实现

不同挡位的变换；电子控制

系统的主要作用是根据发动

ＡＴＦ温度传感器 ＩＧＴ１

～

４

机运转状态和车辆行驶条件

・

一Ｉ 点火线圈

制动灯开关 ＩＧＦ１

等信息，通过控制电磁阀来

控制液压系统。

ＳＴＡ

本文主要分析Ｕ２４１Ｅ型

起动机继电器（起动机信号）

－＿＿－一 Ｌ－。。

自动变速器电控系统的原

ＮＳＷ

理。

空挡起动开关 — ＣＡＮ（１号ＣＡＮ总线）

Ｐ，Ｒ，Ｎ，Ｄ，

一

２，Ｌ，

、

电控系统的组成

３ 组合仪表

Ｕ２４１Ｅ型自动变速器电

变速器控制开关 一 ＣＡＮＨ。

控系统由电控单元（ＥＣＭ）、

ＣＡＮＬ ｌ 挡位指示灯

输入装置、输出装置组成，结

Ｗ

ＰＷＲ ・Ｉ检查发动机警告灯

构简图如图１所示，变速器

模式选择开关 ＳＰＤ ｌ车速信号

上主要电器位置如图２所

不

图１电控系统组成简图

汽车维修２０１３．８

ＥＣＭ 节气门体总成

中

图３ Ｕ２４１Ｅ型自动变速器电控系统电路图

汽车维修２０１３．８

８

端子 导线颜色 信号 说明 测量条件／端子电压

Ｃ２４－５６ Ｇ绿色 Ｄ Ｄ挡位置开关信号

点火开关ＯＮ。Ｄ或３位置：１ｌ￣１４Ｖ

点火开关ＯＮ，除Ｄ、３位置：低于１Ｖ

点火开关ＯＮ．Ｐ位置：１０－１４Ｖ

Ｃ２４—７３ ＧＲ灰色 Ｐ 驻车挡位置开关信号

点火开关ＯＮ．除Ｐ位置：低于１Ｖ

点火开关ＯＮ．Ｎ位置：１１～１４Ｖ

Ｃ２４－５４ ＳＢ天蓝色 Ｎ Ｎ挡位置开关信号

点火开关ＯＮ．除Ｎ位置：低于１Ｖ

点火开关ＯＮ，２位置：１１～１４Ｖ

Ｃ２４－５５ Ｒ红色 ２ ２位置开关信号

点火开关ＯＮ．除２位置：低于１Ｖ

点火开关ＯＮ，Ｌ位置：１１～１４Ｖ

Ｃ２４－７４ ＢＲ褐色 Ｌ Ｌ挡位置开关信号

点火开关ＯＮ，除Ｌ位置：低于１Ｖ

点火开关ＯＮ。３位置：１１－１４Ｖ

Ａ２４－２６ Ｙ黄色 ３ ３位置开关信号

点火开关ＯＮ．除３位置：低于１Ｖ

点火开关ＯＮ：低于１Ｖ

Ｃ２４－７８ ＧＲ灰色 Ｓ４ Ｓ４电磁阀信号 ４挡：１０～１４Ｖ

４挡除外：低于１ｖ

Ｃ２４－５８ Ｇ绿色 ＳＬ２＋ ＳＬ２电磁阀信号

Ｃ２４－５９ Ｒ红色 ＳＬ２一 ＳＬ２电磁阀信号

发动机怠速运转，产生脉冲

Ｃ２４－５７ Ｌ蓝色 ＳＬ１＋ ＳＬ１电磁阀信号

Ｃ２４－７７ ＬＧ浅绿色 ＳＬ１一 ＳＬ１电磁阀信号

发动机怠速运转，产生脉冲

Ｃ２４－７９ ＢＲ褐色 ＤＳＬ ＤＳＬ电磁线圈信号 车速６５ｋｍ／ｈ、锁止（０Ｎ一０ＦＦ）：脉冲

Ｃ２４－７５ Ｗ白色 Ｓ【ＪＴ— ＳＬＴ电磁阀信号

Ｃ２４－７６ Ｌ蓝色 ＳＬＴ＋ ＳＬＴ电磁阀信号

发动机怠速运转，产生脉冲

车速为２０ｋｍ／ｈ：产生脉冲 Ａ２４－８ Ｖ紫色 ＳＰＤ 车速信号

Ｃ２４－７２ Ｙ黄色 ＴＨ０１ ＡＴＦ温度传感器信号 ＡＴＦ温度１１５℃或更高：低于１．５Ｖ

Ｃ２４－９５ ＢＲ褐色 ＥＴＨ０ ＮＩＴ温度传感器接地

Ａ２４—１７ Ｒ红色 ＰＷＲ ＰＷＲ开关信号

点火开关ＯＮ，模式选择开关（ＰＷＲ）ＯＮ：０－１．５Ｖ

点火开关ＯＦＦ．模式选择开关（ＰＷＲ）ＯＮ：１０～１４Ｖ

Ｃ２４－９７ Ｂ黑色 ＴＨＷ 发动机冷却液温度输入 怠速，发动机冷却液温度为８０￣Ｃ：０．２～１Ｖ

Ｃ２４发动机冷却液温度传感

－

Ｐ粉色 ＥＴＨＷ 器接地 ９６

Ｃ２４－１１４ Ｗ—Ｌ蓝／白 ＶＴＡ２ （用于传感器故障检测）

节气门位置传感器 点火开关ＯＮ，松开油门踏板：２．１～３．１Ｖ

点火开关ＯＮ．完全踩下油门踏板：４．５—５．５Ｖ

节气门位置传感器 点火开关ＯＮ．节气门全关０．５～１．２Ｖ

（用于发动机控制） Ｃ２４－１１５ Ｙ黄色 Ｖ ＩｌＡ１

点火开关ＯＮ，节气门全开：３．２—４．８Ｖ

Ｃ２４－１１６ ＳＢ天蓝色 ＶＧ 空气流量计信号 怠速，换挡杆置于Ｐ或Ｎ，空调开关ＯＦＦ：０．５—３Ｖ

Ｃ２４－１２１ 红色 ＮＥ一 曲轴转速信号

Ｃ２４－１２２ 绿色 ＮＥ＋ 曲轴转速信号

发动机运转：产生脉冲

１０ 汽车维修２０１３．８

端子 导线颜色 信号 说明 测量条件／端子电压

，

Ｃ２４－１０１ ＬＧ浅绿色 ＮＣ＋ 中间轴齿轮转速信号 车速为３０ｋｍ／ｈ：３挡

发动机转速１４００ｒ／ｍｉｎ：产生

Ｃ２４－１０２ Ｐ粉色 ＮＣ一 中间轴齿轮转速信号 交流脉冲

Ｃ２４－ｌ２４ ｗ白色 ＮＴ一 涡轮转速信号

车速为２０ｋｍ／ｈ：产生交流脉冲

Ｃ２４—１２５ Ｇ绿色 ＮＴ＋ 涡轮转速信号

Ａ２４－４１ Ｂ黑色 ＣＡＮＨ ＣＡＮ通信线路 点火开关ＯＮ：产生脉冲

Ａ２４－４９ ｗ白色 ＣＡＮＬ ＣＡＮ通信线路 点火开关ＯＮ：产生脉冲

表２各换挡执行元件工作情况表

表３传感器出现故障后。ＥＣＭ的失效保护模式

电磁阀

故障传感器 失效保护功能

换挡杆位置 挡位

ＳＬ１ ＳＬ２ Ｓ４

转速传转速传感器故障时，通过来自中间轴齿轮转速传感器

感器

Ｐ、Ｎ ０Ｎ ０Ｎ

的信号检测车速

Ｒ ＯＮ

中当中间轴齿轮转速传感器存在故障时，换高速挡４拦

１挡 ０Ｎ ＯＮ ０ＦＦ

间轴齿轮转速传感器

被禁止

２挡 ０ＦＦ ＯＮ ＯＦＦ

Ｄ ３ ２ Ｌ

３挡 ＯＦＦ ０ＦＦ ０ＦＦ

ＡＴＦ温度传感器 当ＡｒｒＦ温度传感器存在故障时，换高速挡４挡被禁止

４挡 ０ＦＦ ＯＦＦ ０Ｎ

表４换挡电磁阀中任一个出现故障后，ＥＣＭ的安全保护功能

当电磁阀ＳＬ１故障 当电磁阀ＳＬ１故障

当电磁阀ＳＬ２故障 当电磁阀ＳＬ２故障

以１或２挡行驶 以１或２挡行驶

电磁阀 挡位 电磁阀 挡位 电磁阀 电磁阀

挡位 挡位

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

：

制动器Ｂ１持续运行

表５换挡电磁阀中任２个出现故障后。ＥＣＭ的安全保护功能

当电磁阀ＳＬ１和Ｓ４故障 当电磁阀ＳＬ１和 故障

当电磁阀ＳＬ１和ＳＬ２故障 当电磁阀ＳＬ２和Ｓ４故障

以１或２挡行驶 以３或４挡行驶

电磁阀 挡位 电磁阀 挡位 电磁阀 电磁阀

挡位 挡位

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

汽车维修２０１３．８ １ １

护性、扩展性差：生产效率低；测试工

针对厂家需求，本文设计了基于ＰＬＣ

艺、流程、标准不统一；测试数据管理

（可编程逻辑控制器）和ＯＰ（操作面

混乱。一方面难以保证产品质量的可

板）的汽车空调压缩机测试系统，实

汽车空调测试系统的设计与开发

靠性，给产品的使用者以及企业的售

现真空泄漏测试、高压泄漏测试、填

后工作带来很多不必要的麻烦；另一

充效率测试以及离合器测试等测试

方面无形中增加了企业的生产成本，

功能。试验结果表明，汽车空调测试

特别是人工成本。为此诸多研究人员

系统能满足测试需求。

提出各种测试方法，如汽车空调控制

一

、

工艺设计

器自动测试系统、电磁离合器耐久性

根据测试要求，本文进行的工艺

测试系统、汽车空调道路测试系统 设计，如图１所示。测试系统工艺上

张

等，但这些系统都没有应用于生产实

整合了抽真空装置（真空泵）、注油装

南

蝰

践。

置（注油泵）、注氮气装置（高压氮气

本文以某汽车空调压缩机厂为

瓶）、运转装置（变频电机、皮带轮）和

杨

例进行研究，该工厂年生产能力为

检测装置（变送器），８个气动截止阀

敬

锋

１０万台，压缩机在出厂前要经过严

控制各管路的通断。

格的性能测试。在空调测试系统使用

工艺设计中充分考虑了各测试

李

前，由于每一项测试都是独立进行，

项目的要求和特点，通过各装置的协

星

驰

相互之间需要人工过渡，所以虽然采

调工作能完成所有测试项目。

用了全流水线作业，在检测时间上仍

二、控制流程

然难以满足每天近３００台的生产量。

根据测试要求，对图１中各装置

压力变送器

真空度变送器

为保证经过多道工序装配完工

的汽车空调压缩机的电子系统功能

的可靠性，汽车空调压缩机生产企业

氮

必须投入大量人力物力来进行产品

气

瓶

功能的测试。传统的测试系统主要以

手动和半自动方式为主，系统的可维

图１工艺设计图

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

表６换挡电磁阀中３个出现故障后。ＥＣＭ的安全保护

此外，各电磁阀一般被设 到电磁阀出现故障时，ＥＣＭ会

电磁阀

计在１个默认的工作位置（断

启用安全保护功能，如表４、５、６

挡位

电状态），以便在电控系统的

所示。

ＳＬ１ ＳＩＪ２ Ｓ４

输入与输出故障时允许变速

（作者单位：南京交通职业

× × × ３

器继续工作，如果ＥＣＭ检测

技术学院）