卡罗拉轿车U341E型自动变速器电控系统原理

郭兆松;刘成平

【摘 要】介绍一汽丰田卡罗拉轿车采用的U341E型电控自动变速器电控系统的组成、电路;阐述电控系统信号输入输出数据特点;分析电控系统的控制原理。%The author introduces the composition and circuit of electric control system for automatic transmission U341E on COROLLA,expounds the input and output data features of the system signals and analyzes its control principle.

【期刊名称】《汽车电器》 【年(卷),期】2011(000)009 【总页数】4页(P23-26)

【关键词】卡罗拉;U341E;自动变速器;电控系统;结构;原理 【作 者】郭兆松;刘成平

【作者单位】南京交通职业技术学院,江苏南京211188;南京交通职业技术学院,江苏南京211188 【正文语种】中 文 【中图分类】U463.212

1 四速电控U341E自动变速器的简要介绍

一汽丰田卡罗拉轿车采用的四速电控U341E 型自动变速器，换档手柄共有7个位

置：P（驻车）、R（倒档）、N （空档）、D （行车档）、3（中速档）、2（中速档）和L（低速档）。该变速器主要由液力变矩器、机械传动部分、液压控制系统和电子控制系统等4部分组成。液力变矩器的主要作用是将发动机的动力适时地通过液力或机械的方式传递给后续机械传动部件；机械传动机构的主要作用是将液力变矩器传出的动力按不同的传动比传至车辆驱动轴；液压控制系统的主要作用是驱动换档执行元件实现不同档位的变换；电子控制系统的主要作用是根据发动机运转状态和车辆行驶条件等信息，通过控制电磁阀来控制液压系统。 2 电控系统的组成

U341E型自动变速器电控系统由电控单元ECM、输入装置、输出装置组成，结构简图如图1所示。变速器上主要电器位置如图2所示。 3 电路图

U341E型自动变速器电控系统ECM实物如图3所示，其电路图如图4所示。其各端子输入及输出数据如表1所示，其端子编号如图5所示。 图1 电控系统组成简图 图2 变速器上主要电器位置 图3 ECM实物图

表1 ECM各端子输入及输出数据端 子 导线颜色 信号 说 明A50-1 A50-2 A50-20 A50-36 B31-43 B31-44 B31-45 B31-86 B31-104 B31-46 B31-53 B31-56 B31-73 B31-54 B31-55 B31-74 A50-26 B31-79 B31-78 B31-58 B31-80 B31-39 B31-40 A50-8 B31-72 B31-95 B31-97 B31-96 B31-114 B31-115 B31-121 B31-122 B31-124 B31-125黑黑粉色蓝色褐色黑／白褐色白色褐色黑／白红黑色紫色黑色褐色灰色白色蓝色粉色红色灰色紫色浅绿色紫色黄色浅绿色蓝色粉色灰色＋B2＋B BATT STP ME01 E02 E01 E03 E1 E04 RDPN2L3S 1黄红色绿色黄色黑色S2 SL ST SLTSLT＋SPD THO1 ETHO THW ETHW VTA2 VTA1 NENE＋

NTNT＋ECM电源ECM电源蓄电池制动信号搭铁搭铁搭铁搭铁搭铁搭铁R档位置开关信号D档位置开关信号驻车档位置开关信号N档位置开关信号2位置开关信号L档位置开关信号3位置开关信号S1电磁阀信号S2电磁阀信号SL电磁阀信号ST电磁阀信号SLT电磁阀信号SLT电磁阀信号车速信号ATF温度传感器信号ATF温度传感器搭铁发动机冷却液温度输入发动机冷却液温度传感器搭铁节气门位置传感器（用于传感器故障检测）节气门位置传感器（用于发动机控制）曲轴转速信号曲轴转速信号涡轮转速信号涡轮转速信号测量条件／端子电压点火开关ON：9～14V点火开关ON：9～14V 9～14V踩下制动踏板：7.5～14V；松开制动踏板：低于1.5V点火开关ON，R位置：11～14V；除R位置：低于1V点火开关ON，D或3位置：11～14V；除D、3位置：低于1V点火开关ON，P位置：11～14V；除P位置：低于1V点火开关ON，N位置：11～14V；除N位置：低于1V点火开关ON，2位置：11～14V；除2位置：低于1V点火开关ON，L位置：11～14V；除L位置：低于1V点火开关ON，3位置：11～14V；除3位置：低于1V点火开关ON：11～14V；1档或2档：11～14V；3档或4档：低于1V点火开关ON：低于1V；1档或4档：11～14V；2档或3档：低于1V点火开关ON：低于1V；在变矩器锁止时行驶车辆：11～14V点火开关ON：低于1V；点火开关ON，R档：11～14V点火开关ON：11～14V点火开关ON，转动驱动轮：产生脉冲ATF温度115℃或更高：低于1.5V怠速，发动机冷却液温度为80℃：0.2～1V点火开关ON，松开油门踏板：2.1～3.1 V；点火开关ON，完全踩下油门踏板：4.5～5.5V点火开关ON，节气门全关0.5～1.2V；点火开关ON，节气门全开：3.2～4.8V发动机运转：产生脉冲P或N位置，发动机运转：产生脉冲

图4 U341E型自动变速器电控系统电路 4 电控系统的工作原理

U341E型自动变速器电控系统电路的电控单元ECM对变速器的控制内容有：换档定时控制、锁止定时控制、管路压力最优化控制、离合器压力控制、失效保护控制和自诊断等。

1）换档定时控制 ECM根据各开关和传感器输入的信号所反映的实际行驶条件，与存储的行驶条件进行对比，通过控制S1、S2电磁阀的通、断电状态，改变参与工作的换档执行元件，进而改变变速器的传动比。不同档位下，S1、S2电磁阀工作状态如表2所示。

2）锁止定时控制 ECM根据各开关和传感器输入的信号，通过控制SL电磁阀的通电脉宽，控制锁止离合器的锁止时刻与锁止程度。

当车辆制动时、发动机节气门全关时、冷却液温度低时、变速器升档或降档期间、实际车速低于预置巡航车速10km／h以上时，ECM会把锁止电磁阀电路暂时切断，使其分离，让变矩器工作在液力传动状态。

表2 各换挡执行元件工作情况换档杆位置 档位 电磁阀P、R、N 1档D、3、2、L 2档3档4档S1 OFF ON ON OFF OFF S2 OFF ON OFF OFF ON 图5 ECM端子编号

3）管路压力最优化控制 ECM根据发动机动力输出、变速器档位状况，确定主油路的正确压力值，通过控制SLT电磁阀的通电脉宽，然后控制主油路压力至要求值，实现平滑换档特性和ATF油泵工作负荷最优化。

控制主油路压力随传递转矩增大而增大，即随节气门开度增大而增大；控制倒档的主油路压力高于前进档；控制换档瞬间降低主油压。

4）改善3、4档间升降档的换档品质控制 由于3、4档间换档执行元件数相差2个，为减小换档冲击，通过控制ST电磁阀对3→4、4→3换档阀控制，从而延缓切换工作的换档执行元件工作油缸压力增长速度。

5）故障自诊断 发动机和变速器的ECM对电控系统的传感器和执行器进行检测，

如果发现故障，仪表板上的发动机故障指示灯会闪烁报警，并且将相应的故障码存储在ECM，以供检修时查阅。

此外，ECM还可通过一些传感器提供的数据判断出某些机械故障。例如，通过对比涡轮转速和输出轴转速传感器的输入信号，可确定档位是否正确、换档执行元件是否打滑。

6）失效保护控制 当电控部件出现故障后，电控系统提供了备用的失效保护模式，以使汽车能继续行驶。各电磁阀一般被设计在一个默认的工作位置 （断电状态），以便在电控系统的输入与输出故障时允许变速器继续工作，如果ECM检测到电控系统故障，则电子控制系统停止工作，失效保护模式启用。例如，当换档电磁阀中任何一个出现故障时，ECM会启用安全保护功能，其情况如表3所示。 表3 换档电磁阀中任何一个出现故障后，ECM的安全保护功能情况正 常电磁阀S1、S2电磁阀均故障电磁阀档位 档位 档位 档位S1电磁阀故障电磁阀S1 ON ON OFF OFF S2 ON OFF OFF ON S1 1234××××S2 OFF→ON OFF OFF ON 3334 S2电磁阀故障电磁阀S1 ON ON 0FF 0FF S2S1S2××××2223××××××××3333 参考文献：

［1］Corolla培训手册［Z］.2007.

［2］胡光辉，仇雅莉.汽车自动变速器原理与检修 （第二版）［M］.北京：机械工业出版社，2009.

［3］吴玉基.汽车自动变速器构造与维修［M］.北京：人民交通出版社，2002. ［4］李东江，张大成.国产轿车自动变速器检修手册［M］.北京：机械工业出版社，2003.