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 , puramente 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]
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 de desarrollo del control electrónico de transmisión automática. 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 un gran progreso en los últimos años. La transmisión automática moderna ahora es capaz de lograr un mejor ahorro de combustible, emisiones reducidas 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 características de transmisión apropiadas 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 los sensores del motor, sensores de transmisión automática y otros controladores electrónicos para determinar cuándo y cómo cambiar de marcha. [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 comportamientos de cambio de marcha.
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 se debe realizar 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 o se vuelven defectuosos, la relación será incorrecta, lo que a su vez 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 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 según la velocidad de la carretera, y también si se debe desacoplar el convertidor de par en parada para mejorar el consumo de combustible y reducir la carga en el tren de rodaje.
El sensor TPS, junto con el sensor de velocidad del vehículo, son las dos entradas principales de la mayoría de las TCU. Las transmisiones más antiguas lo utilizan 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 momento y las características óptimos para un cambio de marcha según la carga del motor. La velocidad de cambio se utiliza para determinar si un cambio a una marcha inferior es adecuado para adelantar; por ejemplo, el valor del TPS también se controla continuamente durante el viaje y los programas de cambio se cambian en consecuencia (modo 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 marcha 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 par . La TCU utiliza 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 los embragues . Esta información es vital para regular la aplicación del embrague de bloqueo del convertidor de par de manera suave y eficaz.
También se lo conoce como temperatura del aceite de la transmisión. Este sensor determina la temperatura del fluido dentro de la transmisión. A menudo se utiliza con fines de diagnóstico para verificar que el fluido de transmisión automática (ATF) esté a la temperatura correcta. El uso principal de esto ha sido como una función de seguridad para reducir la marcha de la transmisión si el ATF se calienta demasiado. En las transmisiones más modernas, esta entrada permite que la TCU modifique la presión de la 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 para determinar la regulación del embrague de bloqueo del convertidor de par.
Una de las entradas más comunes en una TCU es el interruptor de reducción de marcha, que se utiliza para determinar si el pedal del acelerador se ha pisado más allá del acelerador a fondo. [3] Tradicionalmente, esto era necesario 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 utiliza el sensor de posición del acelerador, la tasa de cambio y las características del conductor para determinar si puede ser necesario un cambio a una marcha más baja, eliminando así la necesidad tradicional de este interruptor.
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 marcha de la transmisión para aumentar el efecto de frenado del motor si la transmisión detecta que el vehículo va cuesta abajo. [2]
Muchas TCU ahora tienen una entrada del sistema de control de tracción del vehículo. Si el TCS detecta condiciones desfavorables en la carretera, se envía una señal a la TCU. La TCU puede modificar los programas de cambio al cambiar a una marcha superior antes de tiempo, eliminando la aplicación del embrague de bloqueo del convertidor de par y también eliminando la primera marcha por completo y saliendo en 2.ª marcha. [4]
Estos sencillos interruptores eléctricos de encendido y 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.
Si el vehículo está equipado con control de crucero, la TCU también puede tener una conexión con el sistema de control de crucero . Esto puede modificar el comportamiento del cambio de marchas para tener en cuenta que el conductor no está accionando el acelerador y así 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 mueve fuera de un rango de conducción.
Se envía una amplia variedad de información a la TCU a través de comunicaciones de red de área del controlador o protocolos similares (como el bus CCD de Chrysler, una de las primeras redes de área local de vehículos basadas en EIA-485 ). En los diseños de vehículos más antiguos, así como en las 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 TCU moderna típica envía señales a los solenoides de cambio, solenoides de control de presión, solenoides de bloqueo del convertidor de torsión y a otros controladores electrónicos.
Muchas transmisiones automáticas bloquean la palanca selectora a través de un solenoide de bloqueo de cambios para evitar que se seleccione 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 de control electrónico simples (como AOD-E, AXOD-E y E4OD de Ford) utilizan los solenoides para modificar los puntos de cambio en un cuerpo de válvulas existente, mientras que los diseños más avanzados (como el Chrysler Ultradrive y sus sucesores) utilizan los solenoides para controlar los embragues indirectamente, a través de un cuerpo de válvulas muy simplificado.
Las transmisiones automáticas electrónicas modernas siguen siendo fundamentalmente hidráulicas, lo que requiere un control preciso de la presión. Los diseños de transmisión automática 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 transmisión automática más nuevos suelen utilizar 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 activando y desactivando el solenoide. La presión de cambio afecta la calidad del cambio (una presión demasiado alta provocará cambios bruscos; una presión demasiado baja hará que los embragues se sobrecalienten) y la velocidad del cambio.
La mayoría de las transmisiones automáticas electrónicas utilizan un solenoide TCC para regular electrónicamente el convertidor de par. Una vez que está completamente bloqueado, el convertidor de par ya no aplica la multiplicación de par y gira 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 marchas más bajas para mejorar aún más el ahorro de combustible, pero esto puede aumentar el desgaste de los componentes del embrague.
Muchas TCU proporcionan una salida a la ECU para retardar el tiempo de encendido o reducir la cantidad de combustible durante unos pocos milisegundos para reducir la carga en la transmisión cuando se acelera con fuerza. Esto permite que las transmisiones automáticas cambien de marcha con suavidad incluso en motores con grandes cantidades de par, lo que de otro modo provocaría un cambio más duro y posibles daños en 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 problemas y configurar la luz indicadora de mal funcionamiento en el panel de instrumentos si se encuentra un problema grave. También suele haber 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 .
La unidad de control de transmisión (TCU) en automóviles más antiguos con una transmisión manual sin embrague (sin pedal de embrague) generalmente consta de un interruptor eléctrico conectado a la palanca de cambios , que se activa siempre que la unidad de control de transmisión interna detecta que el conductor toca la palanca de cambios para cambiar de marcha, lo que luego prepara un sensor o solenoide para impulsar un servo embrague y, a su vez, desacopla el actuador del embrague para que el conductor pueda cambiar de marcha. El actuador de embrague interno en una transmisión semiautomática puede ser accionado por medios hidráulicos , neumáticos o eléctricos . [6] [7] Los 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 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, tocando la palanca de cambios) y accionaría el embrague automáticamente, lo que le permitiría al conductor cambiar de marcha. El sistema Sensonic de Saab era electrohidráulico, utilizando un motor eléctrico o solenoide conectado a un actuador de embrague hidráulico , mientras que el sistema Valeo de Ferrari era electromecánico , utilizando un motor eléctrico o solenoide, conectado al sistema de embrague mecánico. [8] [9] [10]
En los coches de carreras con transmisión por levas se utilizan sistemas TCU o GCU similares . Estos sistemas electrónicos suelen funcionar junto con la unidad de control del motor (de forma similar a los coches 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 y la velocidad del cambio de marchas , los sensores , los interruptores , los 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]