王國(guó)川，蘆錦霄

（陜西重型汽車(chē)有限公司，陜西 西安 710200）

重型載貨汽車(chē)安裝艾里遜第5代變速箱的研究及電路設(shè)計(jì)

王國(guó)川，蘆錦霄

（陜西重型汽車(chē)有限公司，陜西 西安 710200）

文章通過(guò)對(duì)我公司某重型載貨汽車(chē)上安裝的艾里遜第5代自動(dòng)變速箱系統(tǒng)的研究，介紹了該變速箱電控系統(tǒng)的工作原理及電路設(shè)計(jì)。

艾里遜變速箱；重卡

CLC NO.: U471.2 Document Code: B Article ID: 1671-7988 (2017)05-34-04

引言

近年來(lái)，隨著自動(dòng)變速箱制造技術(shù)的迅猛發(fā)展，相應(yīng)的艾里遜變速箱的控制技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了第五代。廣大用戶(hù)、車(chē)輛生產(chǎn)商對(duì)艾里遜變速箱的認(rèn)識(shí)和了解都提出了更進(jìn)一步的要求。所以，熟知艾里遜第5代自動(dòng)變速箱的電路系統(tǒng)及設(shè)計(jì)理念對(duì)整車(chē)電控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)就顯得尤為重要。

1、控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介

艾里遜第5代控制系統(tǒng)將會(huì)取代當(dāng)前用于1000、2000、3000和4000系列（包括B和T型號(hào)）的第4代控制系統(tǒng)。艾里遜第五代控制系統(tǒng)包含變速箱控制模塊（TCM）和換檔器提供的新的硬件和改良的軟件，它能夠通過(guò)車(chē)輛電子編程站（VEPS）給終端TCM編程。艾里遜第5代控制系統(tǒng)同先前采用的艾里遜第4代控制系統(tǒng)相比其燃油經(jīng)濟(jì)性增強(qiáng)特性得到改善。

1.1 變速器電路系統(tǒng)

圖1 變速器電路系統(tǒng)

1.2 電路系統(tǒng)各部分關(guān)系

從圖2我們可以看出，變速箱電路系統(tǒng)的核心是TCM，它通過(guò)主線束獲取各種信息，按照選檔器的指令，驅(qū)動(dòng)變速箱的電磁閥，使變速箱完成各種檔位切換的動(dòng)作；同時(shí)TCM還通過(guò)主線束以及外接散線對(duì)外輸出信息和指令，使自動(dòng)變速箱成為保證和提升整車(chē)性能的重要組成部分。

圖2 電路系統(tǒng)各部分關(guān)系

2、變速箱電控系統(tǒng)的接線

2.1 基本功能接線（強(qiáng)制界面）

整車(chē)電路設(shè)計(jì)時(shí)只能通過(guò)兩條散線線束將變速箱電控系統(tǒng)與整車(chē)電路進(jìn)行連接，而不得通過(guò)取消位于主線束上的任何插頭（如VIM、VIWL、GPVI等）將整車(chē)電路與主線束直接相連。基本連接部分包括正負(fù)電源線、點(diǎn)火信號(hào)線、空檔起動(dòng)電路、倒檔報(bào)警電路、變速箱故障燈電路、車(chē)速里程表信號(hào)線、換檔器照明燈電路等。

2.1.1 TCM電源線

TCM的正負(fù)電源線是通過(guò)保險(xiǎn)盒（10-15A）的供電電源上的，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)根據(jù)艾里遜的技術(shù)規(guī)范，正確布置TCM正負(fù)電源線；可參考圖3。（TCM工作電流15mA,點(diǎn)火線不通電時(shí)靜態(tài)工作電流0.6mA）。

圖3 TCM電源線

1）TCM正極線需直接從車(chē)輛電源總開(kāi)關(guān)輸出端接線，車(chē)輛電源總開(kāi)關(guān)必須位于電瓶正極。

2）TCM負(fù)極線必須直接接入蓄電池負(fù)極柱。

3）電源線的截面積必須不小于4平方毫米，同時(shí)盡量減少電源線的長(zhǎng)度。

2.1.2 點(diǎn)火線

變速箱控制電腦通過(guò)“GPVI線束接口”的163號(hào)線引入電腦點(diǎn)火信號(hào)?？紤]到車(chē)輛點(diǎn)火開(kāi)關(guān)輸出線路上難免會(huì)搭載其它電器負(fù)載，所以必須采用繼電器進(jìn)行隔離。具體接線方式可參考圖4所示。

圖4 點(diǎn)火線

2.1.3 空檔起動(dòng)電路

“GPVI線束接口”上的線號(hào)為141，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)參考圖5所示布置空檔起動(dòng)電路，注意圖中的續(xù)流二極管不可省略，同時(shí)回路中必須安裝15A的保險(xiǎn)絲。

圖5 空檔起動(dòng)電路

2.1.4 倒檔報(bào)警電路

“GPVI線束接口”上的線號(hào)為165，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)參考圖6所示布置倒檔報(bào)警電路，注意圖中的續(xù)流二極管不可省略，同時(shí)回路中必須安裝15A的保險(xiǎn)絲。

圖6 倒檔報(bào)警電路

2.1.5 變速箱故障燈接線

變速箱線束的“車(chē)輛線束（散線2）”分支中，129號(hào)線用于點(diǎn)亮變速箱故障燈，設(shè)計(jì)時(shí)配套的故障燈須采用圖7所示圖樣接線，注意圖中的續(xù)流二極管不可省略。設(shè)計(jì)時(shí)所選用的故障燈應(yīng)有專(zhuān)門(mén)的標(biāo)識(shí)同時(shí)應(yīng)根據(jù)選用燈泡工作電流的大小，確定相應(yīng)的接線方式。

圖7 變速箱故障燈接線

2.1.6 車(chē)速里程表信號(hào)線

變速箱控制電腦通過(guò)125號(hào)線向車(chē)輛的車(chē)速里程表提供所需信號(hào)，信號(hào)規(guī)格：變速箱輸出軸每轉(zhuǎn)8個(gè)脈沖。具體接線可參考圖8所示：

圖8 車(chē)速里程表信號(hào)線

2.1.7 換檔器照明接線

變速箱線束的“車(chē)輛線束（散線2）”分支中，Dimmer線用于引入換檔器照明的電源。具體接線參考圖9，如果儀表背光等為可調(diào)，Dimmer需接入可調(diào)電路。

圖9 換檔器照明接線

2.2 輸入/輸出功能的電路連接（擴(kuò)展界面）

常用擴(kuò)展功能包括ABS反饋控制電路、液力緩速器控制電路、自動(dòng)返回空檔（RELS）功能電路、進(jìn)檔抑制（I/E）功能電路等。

陜汽某型車(chē)為了適應(yīng)整車(chē)性能設(shè)計(jì)的要求，采用艾里遜自動(dòng)變速箱所提供的如下功能：1、啟用PTO工作保護(hù)（I/C）功能接線；2、排氣制預(yù)降檔（I/H）功能接線；3、油溫報(bào)警燈的接線。擴(kuò)展界面的電路連接要求如下：

2.2.1 PTO工作（I/C）功能接線

PTO工作輸入請(qǐng)求通過(guò)車(chē)輛線束中的143線和PTO輸出指示130線，控制PTO工作電磁閥（帶接線盒就是330CM與330NO，若無(wú)接線盒即為130線，需要設(shè)計(jì)方自行加裝繼電器控制），從而控制PTO工作；（其中130線為高電位輸出，具體工作原理就是，當(dāng)PTO結(jié)合開(kāi)關(guān)結(jié)合，143線接收到電源信號(hào)，在變速箱控制電腦自我診斷到發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在低轉(zhuǎn)速時(shí)，130線就給出高電位信號(hào)，這樣繼電器中的觸點(diǎn)就從常開(kāi)端到常閉端，也就是330CM與330NO導(dǎo)通，PTO工作）。該功能在僅當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和變速箱輸出轉(zhuǎn)速在允許的范圍內(nèi)，并且油門(mén)開(kāi)度較小時(shí)，才允許接合PTO。如果這些轉(zhuǎn)速值超過(guò)了允許的范圍，該功能也會(huì)將已接合的PTO 再度分離。具體接線參考圖10。

圖10 PTO工作（I/C）功能接線

2.2.2 排氣制預(yù)降檔（I/H）功能接線

TCM控制程序I/H功能激時(shí)，需預(yù)先設(shè)定的一檔位（通常系統(tǒng)默認(rèn)4檔）；設(shè)計(jì)方通過(guò)變速箱線束中157線與102線之間的通斷和結(jié)合，完成變速箱預(yù)先快速降至設(shè)定檔位，通?？赏ㄟ^(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)排氣制動(dòng)控制一個(gè)通斷開(kāi)關(guān)來(lái)確保157線和102線的通斷。此功能可通過(guò)快速降檔實(shí)施，一方面配合整車(chē)制動(dòng)減速、一方面可以快速提高發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，確保車(chē)輛的動(dòng)力性。接線方式參考圖11。

圖11 排氣制預(yù)降檔（I/H）功能接線

2.2.3 油溫報(bào)警燈的接線

油溫報(bào)警燈對(duì)變速箱油溫進(jìn)行報(bào)警。當(dāng)變速箱油溫溫度超過(guò)限定值時(shí)，TCM通過(guò)“VIW線束接口”的164號(hào)線輸出油溫報(bào)警信號(hào)。設(shè)計(jì)方需在車(chē)輛儀表板設(shè)置紅色的油溫報(bào)警燈，具體接線如圖12所示（注意圖中的續(xù)流二極管不可省略）。

圖12 油溫報(bào)警燈的接線

圖13 續(xù)流二極管的加裝方式

2.3 車(chē)輛CAN通訊系統(tǒng)

隨著電子信息技術(shù)特別是數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展，帶有智能控制功能的電子設(shè)備被越來(lái)越多地應(yīng)用在汽車(chē)上。如果要實(shí)現(xiàn)這些電子設(shè)備之間數(shù)字信號(hào)的相互通訊，就必須在車(chē)輛上安裝“控制器局域網(wǎng)”，即車(chē)輛CAN通訊系統(tǒng)。目前國(guó)內(nèi)汽車(chē)上采用的CAN通訊系統(tǒng)大多遵循SAE J1939通訊協(xié)議，艾里遜變速箱的控制電腦可以支持包括J1939在內(nèi)的多種通訊協(xié)議。圖14表示了車(chē)輛CAN線的基本形態(tài)。

圖14 CAN線的基本形態(tài)

2.3.1 安裝車(chē)輛CAN線的基本要求

1）在布置和固定車(chē)輛CAN線時(shí)，必須確保線束的安裝質(zhì)量。

2）CAN線上必須安裝兩個(gè)120Ω終端電阻，同時(shí)該終端電阻必須接在CAN骨干線的兩端，以確保信號(hào)的正常傳輸。

3）CAN線上的所有插接器必須可靠連接，插頭上的防水膠圈須確保完好不得缺失，剩余不用的插頭應(yīng)當(dāng)裝上配套的保護(hù)罩。

4）CAN線的接地線必須可靠地接到蓄電池負(fù)極。

2.3.2 車(chē)輛CAN線連接

陜汽某車(chē)型選配濰柴WP12.570電控發(fā)動(dòng)機(jī)，變速箱電控系統(tǒng)所需油門(mén)信號(hào)的采集方式為——發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)通過(guò)CAN傳輸油門(mén)信號(hào)。整車(chē)采用符合J1939通訊協(xié)議的CAN總線系統(tǒng)，并保證使CAN總線符合SAEJ1939/11的要求。

3、應(yīng)用效果

陜汽某車(chē)型采用艾里遜第5代變速箱，使得操作上更加快速、安全、方便。有效的保障了部隊(duì)執(zhí)行演訓(xùn)、維穩(wěn)和作戰(zhàn)等任務(wù)的需求，對(duì)于加強(qiáng)全地域條件下快速機(jī)動(dòng)、安全運(yùn)輸，有效發(fā)揮部隊(duì)?wèi)?zhàn)斗力都具有重大而現(xiàn)實(shí)的意義。

[1] 艾里遜變速箱第五代控制系統(tǒng)介紹.

[2] 艾里遜4500P變速箱技術(shù)協(xié)議.

The research and circuit design of heavy truck install Allison 5th generation transmission

Wang Guochuan, Lu Jinxiao
（Shaanxi Heavy Duty Automobile Co., Ltd, Shaanxi Xi'an 710020）

In this article, based on the study of the Allison5th generation transmission system mounted on a heavy truck in my company, introduces the working principle and circuit design of the transmission control system.

Allison controls; Heavy truck

U471.2

B

1671-7988 (2017)05-34-04

王國(guó)川，就職于陜西重型汽車(chē)有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.05.012