Una unidad de control de transmisión ( TCU ), también conocida como módulo de control de transmisión ( TCM ), o unidad de control de caja de cambios ( GCU ), es un tipo de ECU automotriz que se utiliza para controlar 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 lograr un rendimiento, economía de combustible y calidad de cambios óptimos. [1]
Las transmisiones automáticas electrónicas han ido cambiando de diseño desde controles puramente hidromecánicos a controles electrónicos desde finales de los años 1980. Desde entonces, el desarrollo ha sido iterativo y hoy existen diseños de varias etapas del desarrollo del control electrónico de la transmisión automática. Los solenoides de transmisión son un componente clave de estas unidades de control.
La evolución de las modernas transmisiones automáticas y la integración de controles electrónicos han permitido grandes avances en los últimos años. La transmisión automática moderna 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 utilizar la transmisión automática moderna con 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).
La TCU moderna típica utiliza señales de sensores del 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 tienen un diseño tan complejo y realizan cálculos basados en tantos parámetros que existe una cantidad indefinida de posibles comportamientos de cambio.
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 distintos parámetros operativos. La TCU también utiliza una relación entre el sensor de velocidad de la turbina (TSS) y el sensor de velocidad de la rueda (WSS) que se utiliza para determinar cuándo cambiar de marcha. Si el TSS o el WSS fallan o funcionan mal/se vuelven defectuosos, 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.
Las transmisiones automáticas modernas también tienen una entrada de sensor de velocidad de las ruedas para determinar la velocidad real del vehículo, determinar si el vehículo va cuesta abajo o cuesta arriba y también adaptar los cambios de marcha según la velocidad de la carretera, y también si se debe desacoplar el convertidor de par en parado para mejorar el consumo de combustible y reducir la carga sobre el tren de rodaje.
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 utilizan esto para determinar la carga del motor; con la introducción de la tecnología drive-by-wire , esta suele ser una entrada compartida entre la ECU y la TCU. La entrada se utiliza para determinar el tiempo y las características óptimas para un cambio de marcha según la carga del motor. La velocidad de cambio se utiliza para determinar si una reducción de marcha es adecuada para adelantar; por ejemplo, el valor del TPS también se controla continuamente durante el viaje y los programas de cambio se modifican en consecuencia (económico, 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 mayor o menor (como conducir cuesta arriba o arrastrar un remolque), la transmisión cambiará sus patrones de cambio de marchas para adaptarse a la situación.
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 torsión . La TCU utiliza la velocidad del eje de entrada para determinar el deslizamiento a través del convertidor de torsión 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.
Esto también puede conocerse como temperatura del aceite de la transmisión. Este sensor determina la temperatura del fluido dentro de la transmisión. Esto se utiliza a menudo con fines de diagnóstico para verificar que el ATF (líquido de transmisión automática) esté a la temperatura correcta. El uso principal de esto ha sido como una característica de seguridad para reducir la transmisión si el ATF se calienta mucho. En transmisiones más modernas, esta entrada permite a la TCU modificar la presión de línea y las presiones del solenoide de acuerdo con la viscosidad cambiante del fluido en función de la temperatura para mejorar la comodidad del cambio y también determinar la regulación del embrague de bloqueo del convertidor de torsión.
Una de las entradas más comunes en una TCU es el interruptor de reducción de velocidad que se utiliza para determinar si el pedal del acelerador se ha pisado más allá de la aceleración máxima. [3] Tradicionalmente, esto era necesario en transmisiones más antiguas con una lógica simple para garantizar la máxima aceleración. Cuando se activa, la transmisión reduce la marcha a la velocidad más baja permitida según la velocidad actual en 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 velocidad de cambio y las características del conductor para determinar si puede ser necesario un cambio descendente, eliminando así la necesidad tradicional de esto. cambiar.
Esta entrada se utiliza para determinar si se debe activar el solenoide de bloqueo de cambios para evitar que el conductor seleccione un rango de conducción sin pisar el freno. En las TCU más modernas, esta entrada también se utiliza para determinar si se debe reducir la transmisión para aumentar el efecto de frenado del motor si la transmisión detecta que el vehículo va cuesta abajo. [2]
Muchas TCU ahora reciben información 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 haciendo cambios ascendentes anticipadamente, eliminando la aplicación del embrague de bloqueo del convertidor de par y también eliminando totalmente la primera marcha y arrancando en segunda. [4]
Estos simples interruptores eléctricos de encendido/apagado detectan la presencia o ausencia de presión de fluido en una línea hidráulica particular. Se utilizan con fines de diagnóstico y, en algunos casos, para controlar la aplicación o liberación de elementos de control hidráulico.
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 pueda desactivarse si la palanca se mueve fuera del rango de conducción.
Se entrega 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 para vehículos basada en EIA-485 ). En diseños de vehículos más antiguos, así como en TCU de posventa vendidas en los mercados de carreras y aficionados, la TCU recibe solo 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).
La típica TCU moderna envía señales a solenoides de cambio, solenoides de control de presión, solenoides de bloqueo del convertidor de par y otros controladores electrónicos.
Muchas transmisiones automáticas bloquean la palanca selectora mediante un solenoide de bloqueo de cambios para detener la selección de un rango de conducción si no se presiona el pedal del freno. [5]
Las transmisiones automáticas electrónicas modernas tienen solenoides eléctricos que se activan para cambiar de marcha. Los diseños simples de control electrónico (como AOD-E, AXOD-E y E4OD de Ford) usan solenoides para modificar los puntos de cambio en un cuerpo de válvula existente, mientras que diseños más avanzados (como Chrysler Ultradrive y sus seguidores) usan los solenoides controlan los embragues indirectamente, a través de un cuerpo de válvulas muy simplificado.
Las transmisiones automáticas electrónicas modernas siguen siendo fundamentalmente hidráulicas. Esto requiere un control preciso de la presión. Los diseños de transmisiones automáticas más antiguos solo utilizan un solenoide de control de presión de una sola línea que modifica la presión en toda la transmisión. Los diseños de transmisiones automáticas más nuevos a menudo utilizan muchos solenoides de control de presión y, a veces, permiten que los propios solenoides de cambio proporcionen un control de presión preciso durante los cambios activando y desactivando el solenoide. La presión de cambio afecta la calidad del cambio (una presión demasiado alta resultará en cambios bruscos; una presión demasiado baja causará que los embragues se sobrecalienten) y la velocidad de cambio.
La mayoría de las transmisiones automáticas electrónicas utilizan un solenoide TCC para regular electrónicamente el convertidor de par. Una vez completamente bloqueado, 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 la economía de combustible. Los diseños modernos proporcionan bloqueo parcial en marchas más bajas para mejorar aún más la economía de combustible, pero esto puede aumentar el desgaste de los componentes del embrague.
Muchas TCU proporcionan una salida a la ECU para retrasar el tiempo de encendido o reducir la cantidad de combustible durante unos milisegundos para reducir la carga en la transmisión durante una aceleración intensa. 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.
La TCU proporciona información sobre el estado de la transmisión, como indicadores de desgaste del embrague y presiones de cambio, y puede generar códigos de falla y configurar la lámpara indicadora de falla en el grupo de instrumentos si se encuentra un problema grave. A menudo también está presente una salida al módulo de control de crucero para desactivar el control de crucero si se selecciona una marcha neutral, como en una transmisión manual .
La unidad de control de la transmisión (TCU) en automóviles más antiguos con 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 prepara un sensor o solenoide para impulsar un servo de embrague y, a su vez, desactiva el actuador del embrague para que el conductor pueda cambiar de marcha. El actuador del embrague interno en una transmisión semiautomática puede funcionar por medios hidráulicos , neumáticos o eléctricos . [6] [7] Ejemplos posteriores de transmisiones manuales sin embrague utilizadas en automóviles de carretera incluyen la transmisión Saab Sensonic , utilizada en el 900 NG , y la transmisión automática-manual Ferrari Valeo , utilizada en el Mondial T. Ambos sistemas utilizaban 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, tocando la palanca de cambios) y accionaría el embrague automáticamente, permitiendo al conductor para cambiar de marcha. El sistema Sensonic de Saab era electrohidráulico, utilizaba un motor eléctrico o solenoide conectado a un actuador de embrague hidráulico , mientras que el sistema Valeo de Ferrari era electromecánico , utilizaba un motor eléctrico o solenoide, conectado al sistema de embrague mecánico. [8] [9] [10]
Se utilizan sistemas TCU o GCU similares en autos de carreras con transmisiones con levas de cambio . Estos sistemas electrónicos normalmente 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 , el embrague y la activación del cambio de marchas (a través de un actuador eléctrico , hidráulico o neumático ), el tiempo de cambio de marchas 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 coche de carreras. [11]