2
8
3
Service.
2
8
3
自学手册 283
Alle Rechte sowie technische
Änderungen vorbehalten
Copyright* 2002 AUDI AG, Ingolstadt
Abteilung I/VK-35
D-85045 Ingolstadt
Fax 0841/89-36367
000.2811.03.00
Technischer Stand 10/02
Printed in Germany
Audi A8‘03 的6档自动变速器 09E
第一部分
2
变速器是车上的一个重要部件,它对燃油消耗、
尾气排放、行驶动力性和舒适性都会产生重大
影响。
新结构的变速器,如手/自动一体变速器以及
无级自动变速器开始与传统的多级自动变速器
进行竞争,
要想使得大扭矩传递与驾驶舒适性结合在一起,
多级自动变速器在扭矩转换方面还是有不可替代
的优越性的。
的最新发展,它在经济性、动力性和舒适性方面
为其同类产品设立了新的
。
新型的6档自动变速器09E代
了多级自动变速器
3
09E 自动变速器的开发者和生产者是著名的零
部件供应商ZF公司。
ZF公司与Audi公司的变速器开发部门合作,将
变速器与四轮驱动结构作了适配,并针对Audi
车作了相应调整。
09E自动变速器是新型6档自动变速器家族中的
首位成员,这个家族以后会继续扩大,既会包
括传递传递扭矩大的变速器,也会包括传递扭
矩小的变速器。
新型的6档自动变速器09E取代了著名的5档自动变速
器01V和01L。
4
目录
概述
技术数据....................................................................6
简述........................................................................8
变速器剖面图...............................................................15
变速器外围机构
换档操纵机构...............................................................16
换档杆导槽板...............................................................18
换档操纵机构的运动学特性...................................................19
换档杆/按钮的运动学特性....................................................20
换档杆锁应急开锁...........................................................21
tiptronic方向盘............................................................23
tiptronic / 换档策略.......................................................25
组合仪表上的换档杆位置/档位显示............................................25
点火钥匙防拔锁.............................................................26
起动锁/起动机控制..........................................................32
变速器总成
变扭器.....................................................................34
变扭器离合器...............................................................34
变扭器换档过程.............................................................36
变扭器机油供给.............................................................37
变扭器离合器的工作过程.....................................................38
ATF-机油泵.................................................................40
ATF- 散热..................................................................42
ATF-散热(带截止阀).........................................................44
机油/润滑系统..............................................................46
换档元件...................................................................48
动态压力平衡...............................................................50
重叠换档/控制..............................................................52
行星齿轮装置...............................................................54
档位说明/扭矩传递..........................................................56
换档真值表.................................................................63
液压图.....................................................................65
驻车锁.....................................................................66
扭矩传递 / 四轮驱动........................................................67
分动器的散热...............................................................68
分动器机油泵...............................................................70
重要!
说明!
新!自学手册讲述的是结构和功能。
自学手册不是维修手册!
给出的数据只是为了容易明白,且只与编制本自学手册时
的软件版本号相适应。
保养和维修的具体
请参见相应的维修手册。
第一部分 SSP 283 页码
5
变速器控制
机械结构....................................................................4
静电放电(ESD)..............................................................6
液压模块....................................................................7
阀的说明....................................................................8
电子模块...................................................................12
控制单元J217...............................................................13
温度监控...................................................................13
温度分布监控...............................................................14
新一代控制单元.............................................................15
传感器说明.................................................................15
变速器输入转速传感器 G182..................................................16
变速器输出转速传感器 G195..................................................17
tiptronic开关 F189.........................................................18
档位传感器 F125............................................................20
变速器机油温度传感器 G93...................................................21
重要信息说明...............................................................22
"制动器已踏下"信息.........................................................22
"强制降档"信息.............................................................23
"油门踏板位置"信息.........................................................23
"发动机扭矩"信息...........................................................24
"发动机转速"信息...........................................................24
接口/附加信号..............................................................25
功能图/系统示意图..........................................................26
CAN总线数据交换............................................................28
功能.......................................................................30
Standabkopplung. . . . . . . . . 30
发动机扭矩的影响...........................................................31
倒车灯.....................................................................32
应急运行程序...............................................................34
替代程序...................................................................34
机械应急运行...............................................................34
具有征兆识别的档位监控.....................................................35
动态行驶程序(DSP)..........................................................36
功能结构...................................................................37
驾驶风格评估...............................................................38
按行驶状况来选择行驶程序...................................................39
档位选择...................................................................42
售后服务
自诊断.....................................................................44
闪存存储器.................................................................44
升级编程...................................................................45
专用工具和车间设备.........................................................49
拖车.......................................................................49
维修说明...................................................................49
剖面.......................................................................50
第二部分 SSP 284......................................页码
6
概述
技术数据
名称
Audi公司名称
ZF公司名称
代码 2)
变速器型式
控制
最大传递扭矩/功率2)
变扭器
(2WK 表示双摩擦面的
变扭器离合器1)
变扭器放大系数 1)
(扭矩增大系数)
09E
AL 600-6Q
6HP-26 A61
GNT (V8 3,7 l)
GNU (V8 4,2 l)
GKY (V8 4,0 l TDI)
电液控制6档行星齿轮机构(多级自动变速器),
带有液力变扭器和防滑用的锁止离合器。
用于四轮驱动时,在变扭器前还集成有Torsen
中间差速器和前桥差速器。
Mechatronik
(液压控制单元和电子控制机构集成在一起)。
动态换档程序(DSP)配有单独的运动程序(在
档位S时)和tiptronic 换档程序(用于手动换
档)。
高达650 Nm
320 kW/ 5800 rpm
液力变扭器,带有可控的变扭器离合器
W 280 S - 2WK (650 Nm )
W 260 S - 2WK (440 Nm )
1,66 (GNT)
1,70 (GNU)
1) 该值取决于型号。
2) 目前有两种型号可供选用:
最大传递扭矩为440 Nm 的用于 V8 5V 4,2 l/ 3,7 l发动机
最大传递扭矩为650 Nm 的用于 V8 TDI 4,0 l和 W12 6,0 l发动机
3) 重量的不同是由于采用了不同的变扭器、离合器和行星齿轮机构而
造成的。
7
变速比
行星齿轮机构
初始传动
前桥直齿圆柱齿轮
前桥锥齿轮
后桥锥齿轮
i 恒定值 (前桥/后桥)
变速扩展范围
扭矩分配(前桥/后桥)
变速器机油
ATF规格
前桥差速器和分动器机油
变速器机油加注量
ATF
前桥差速器
分动器
总重 (包括机油和ATF-散热器)3)
总长(从发动机法兰到后桥法兰轴)
1档 4,171
2档 2,340
3档 1,521
4档 1,143
5档 0,867
6档 0,691
倒档3,403
32Z/30Z 1,067
31Z/29Z 1,069
32Z/11Z 2,909
31Z/10Z 3,100
3,317 / 3,307
(仅指GNU)
6,04
Torsen-中间差速器 型号 A 50/50
出厂时已加注,终生有效
G 055 005 A2
Shell ATF M-1375.4
G 052 145 A1/S2
(Burmah SAF-AG4 1016)
约10,4 l (新加)
约1,1 l (新加)
约1,1 l (新加)
约138 kg (440 Nm )
约142 kg (650 Nm )
约98 cm (01L变速器是95 cm )
8
概述
简述
开发这种变速器的目标是:
– 改善性能
– 降低燃油消耗和尾气排放
– 提高效率
– 改善驱动系统部件的重量分配
– 减小重量
– 在保持卓越的换档舒适性的同时提高换档自然性
– 在提高可靠性和耐用性的同时降低制造成本
这些目标是如何实现的请见如下所述。
说明:
这种齿轮传动结构是由一个叫M. Lepelletier的工程师在10年前
的,此人现在已有75岁了,他拥有
这项专利,所以这种结构就以他的名字命名。
降低燃油消耗和尾气排放以及改善性能所采用的
措施中最重要的一项就是:将变速器扩展为六个
前进档,同时变速扩展范围也增大了。
由于变速扩展范围达到6.04,自动变速器09E的性
能已经达到以前只有无级自动变速器才能达到的
水平。
这个六档行星齿轮装置采用称为"Lepelletier"的
齿轮副结构,这种结构的特点是:档位分布合理,
且只用五个换档元件就可以实现六个前进档和一个
倒档。
9
283_086
01L / 变速扩展范围 4,44
09E / 变速扩展范围 6,04
传动比
283_092
发
动
机
转
速
车速
最高车速 V-max.
1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6
档位
09E
01L
01L / 09E传动比的对比
传动比对比 / 变速扩展范围
在汽油发动机车上,最高车速是在5档达到的;在柴油发动机车上,最高车速是在6档达到的。
档位
10
概述
283_136
效
率
[
%
]
档位
01L 09E
– 由于换档元件只有五个,这样就可降低离合
器中的摩擦力矩。
rung der Schleppmomente in den Kupp-
lungen ohne Kraftübertragung.
– 使用了一种新型优化变速器机油,这种机油
的粘度很低(尤其是在变速器温度较低时),
这样就减小了摩擦功率损失。
– 改进了内齿轮机油泵,其供油量减小了,泄
漏也减小了。
– 优化了机油供给系统,这样就减小了液压控
制系统内的泄漏。
– 优化了齿轮传动机构,从而使得齿轮的传动效率
提高到99%以上。
– 可控变狃器离合器的最大允许摩擦力增大了,于
是就扩大了工作范围(详细内容请参见34页以后
所述)。
– 在停车但还处于挂档状态时,所谓的“驻车动力
切断”功能会切断动力传递,从而降低发动机的
输出功率。
除了降低了燃油消耗外,由于不再需要用很大的
力踏着制动踏板,所以还能提高驾驶舒适性(具
体可参见SSP284中第30页以后所述)。
变速器传动效率的提高是通过对很多细节的优化和技术改进来实现的。
jingyuan.ka
由于换档元件只有五个,这样在无扭矩传输的状态下,换档元件所控制的离合器产生的摩擦动力损失减少。
11
283_004
01L
09E
164 mm
61 mm
09E-自动变速器的一个特点是:变扭器前的前桥
差速器(法兰轴)位置发生变动。
法兰轴到发动机法兰的距离现在缩小到61mm。
(01L = 164 mm)
12
概述
283_111
法兰轴
变扭器壳体
变扭器和从动盘是通过一个型板用螺栓连接在
一起的,这样的话变扭器就可以向后移动,从
而为法兰轴让出空间。
这种精巧的结构就可以使得整个传动系的安装
更靠近车辆中部。
因而车辆的前、后桥的重量分配就更加合理,这
可大大改善车辆的行驶性能。
为了能在各种发动机上都体现出这一优点,发动
机和变速器之间装有不同的隔环,以便适应不同
的安装要求。
283_006
法兰轴
型板/与从动盘用螺栓相连
隔环:
W12 6,0 l 13 mm
4,2 l / 3,7 l ( 带有齿型皮带传动) 23 mm
V8 TDI 4,0 l 不安装
283_157
13
283_007 283_112
Mechatronik被集成在变速器的壳体内了,这是一个新特点。Mechatronik中包含液压控制单元、传感器
/执行元件和变速器电子控制单元,这些件被合成为一个总成(具体内容可参见SSP284第4页所述)。
它与车辆外围设备的信息交换只通过驱动CAN总线来进行,这样就将它与车辆外围设备接口的数量减至最
少(13针),同时也提高了工作的可靠性(具体内容可参见SSP284第25页所述)。
283_113
283_002
分配式机油泵
初始传动
Torsen-差速器
前桥直齿圆柱齿轮传动
永久磁铁Mechatronik
ATF-滤清器
车辆线束插头
ATF-热交换器
法兰轴
法兰轴
ATF-泵 初级行星齿轮组
(简单行星齿轮组)
次级行星齿轮组
(Ravigneaux-齿轮组)
前桥直齿圆柱齿轮传动
14
15
变速器剖面图
液压部件/控制
行星齿轮组部件
轴/齿轮
电子部件/控制单元
多片式离合器,轴承,垫圈,卡簧
塑料,密封垫,橡胶,垫圈
换档部件,气缸/活塞/挡板
壳体,螺栓,销子
颜色代码
283_003
前桥差速器
ATF-热交换器
法兰轴
16
变速器外围机构
换档操纵机构
换档杆在司机和液压控制机构中的换档滑阀之间
建立了一种机械联系。
通过换档杆可“机械地”选择下述档位:
*P = 驻车档位,用于操纵驻车锁和切断动力传递
(空转)。
只有在这个档位时才能拔下点火钥匙(详细
内容请参见26页“点火钥匙防拔锁”中的说
明)。
只有在点火开关接通时,换档杆才能脱离P
档位(详细内容请参见22页“换档杆锁-应
急开锁”中的说明)。
R = 倒档
当变速器处于应急状态时,倒档仍可以使用。
(详细内容请参见SSP284中32页“倒车灯控
制”中的说明)。
*N = 空档
切断动力传递(空转)
D = 前进档位
自动行驶档位,可根据动态行驶程序(DSP)
来自动选择1-6档(详细内容请参见SSP284中
36页的说明)。
S = 运动程序
换档杆在档位“S”时,可为司机提供以提高
功率为主的换档程序使用。
当电子控制单元接收到“换档杆在档位S”这
个信息后,就会将换档特性曲线置于发动机高
转速状态,于是就提高了行驶动力性。
另外当换档杆在档位“S”时,DSP也会与司机
的操作(驾驶风格)和行驶状况相匹配.
运动程序有下述特点;
– 当车辆行驶且油门踏板位置保持不变时,若将换
档杆推入“S”档,那么在规定的范围内变速器会
换入低档。
– 为了能使得车辆的运动对油门踏板的位置变化反
应更灵敏,车在行驶时变扭器离合器总是尽可能
处于锁止状态。
– 若在总传动比中,6档是超速档,那么只在1-5档
之间档。
对于带有使用和起动授权按钮E408的车辆的
“N”、“P”档说明(advanced key(高级
钥匙)系统)。
出于安全原因,只有当换档杆位于“N”或
“P”档时,才能用按钮E408(停止开关)
关闭发动机。
17
283_115
283_011
283_152
变速器输出转速 [rpm]
节
气
门
角
度
[
%
)
]
运动程序大大扩展了经济工况和赛车
工况之间的可用换档范围(详细内容
可参见SSP284中第39页所述)。
D/S换档特性曲线的对比
– 换档操纵机构的运动学特性
– 换档杆锁
– 换档杆锁应急开锁
– 换档杆的运动学特性/锁止按钮
– 点火钥匙防拔锁
新Audi A8 车的换档操纵机构在下述功能方面有所改进:
18
变速器外围机构
换档杆导槽板的照明是通过相应的可控式发光
二极管来实现的。
换档杆导槽板的印刷电路板上有7个发光二极管,
用于指示变速杆的每个位置以及tiptronic通
道上的+和-符号。
每个换档杆位置的发光二极管都由一个单独的霍尔
传感器来控制。
霍尔传感器通过永久磁铁 1(放在盖板上)来进行
工作(详细内容卡额参见SSP284中第18页有关F189
-tiptronic开关的说明)。
换档杆导槽板
283_009
磁铁 1
磁铁 2
霍尔传感器
发光二极管
19
新Audi A8 车的安装特点决定了可以这样来实现
换档操纵机构的运动:通过“拉”换档杆拉索来
使换档杆“脱离档位P”(以前是靠“推”的)。
这样的话换档杆拉索就可以设计得柔韧性非常好,
相应地就可减小传到车内的振动,从而可改善车
内的噪音状况。
该拉索可承受很大的拉力,但在相反的方向上(
方面的原因)。
计得足够粗且有足够的刚度。
但较硬的(刚度好)的拉索传递的振动要比较软
的拉索传递的振动要大得多。
换档杆拉索在安装后如果处于张紧状态,那么它
就会把传动系统的的振动传递到乘员舱内,这种
振动经常会引起恼人的噪音。
因而在布置拉索时,应使之处于无应力状态,这
对降低车内噪音具有重要意义。
换档操纵机构的运动学特性
283_011
推的方向)对弯折是非常敏感的(由于物理结构
为了仍能传递足够大的推力,换档杆拉索应该设
20
变速器外围机构
为了避免在无意中挂入运动档“S”,对换档杆的
运动特性做了改进:要想换入运动档“S”,必须
要先按下换档杆球形手柄上的按钮。
为了减小按钮操纵力,换档杆球形手柄上装了一个
小的齿轮传动机构。
受到压力时,锁杆就开始动,于是换档杆球形手柄
的运动特性和装配关系也跟着发生变化(参见维修
手册)。
换档杆运动学特性 / 按钮
283_017
283_018
止动爪
jingyuan.ka
经实践该锁止按钮控制档位间的锁止关系与AudiA6相同
21
P/N-锁在以下两种状态时是有根本区别的:
1. 车在行驶时/点火开关接通时
2. 在点火钥匙已拔下时将换档杆锁止在档位
"P"(P-锁)
在过去,P-锁是由转向柱锁经一条通往换档操
纵机构的拉索来控制的。
现在由于使用了新的“电子点火开关”(使用
和起动授权开关E415)和电动转向柱锁控制元
件N360,就省去了这条拉索(就是说无机械连
接了)。
为此,换档杆的锁板和N110的锁销是这样设计
的:不论N110未通电(P)还是通电(N),都可完
成锁止功能。
换档杆锁 (P-锁 + P/N-锁)
283_051
锁销
弹簧力 / 未通电
N110
换档杆锁止
电磁铁
锁板
283_052
电磁力 / 已通电
锁销
283_053
弹簧力 / 未通电
Audi A8"03上的P-锁功能由N110的锁销来承担。
22
变速器外围机构
由于功能发生了变化,所以当出现功能故障或
停止供电时(如蓄电池没电了),换档杆就被
锁止在档位“P”。
为了在发生这种情况时还能够移动车辆(如牵
引),换档杆锁上有一个应急开锁机构。
拆下烟灰缸后就可以够着应急开锁机构。
压下摇臂后,一个小的拉索机构就会逆着弹簧力
的方向从P-锁中拉出N110的锁销。
换档杆锁应急开锁
283_016
摇臂
拉索
283_015
拉索
锁销
23
方向盘-tiptronic的操纵机构是新设计的。
方向盘后面的两侧各有一个翘板开关,用于换
高档(+ 右)和换低档(- 左)。
结合tiptronic方向盘后,当换档杆处于档位
“D”或“S”时,也可使用tiptronic功能。
点按方向盘上的两个点按式翘板开关中的任何
一个,就进入了tiptronic功能(换档杆在档
位“D“或”“S”)。这时系统会切换到tip
tronic功能工作约8秒钟,此时在发动机允许的
转速范围内可以挂入任何档位。
多次点按即可切换档位,例如从6档切换到3档。
在最后一次点按换档请求完成后的8秒钟后,就又
回到正常的自动变速器工作状态。
特点:
如果识别出车辆在转弯或车辆在超速状态运行,
那么回到正常的自动变速器工作状态之前的8秒钟
倒计时就会被终止。
这个时间会根据车辆的行驶动力性而延长,但最晚
在40秒钟后就会从点按换档切换到正常的自动变速
器工作状态。
tiptronic方向盘
283_020
E221 方向盘印刷
电路板上的操纵单元
E221 方向盘内操纵单元
J453 多功能方向盘控制单元
对于美国市场的车来说,换档杆在档位“D”
或“S”时无方向盘tiptronic。
点按式翘板开关-
24
变速器外围机构
翘板开关的换档脉冲(接地信号)由多功能方向
盘控制单元J453来处理,并经LIN-总线传给转向
柱电气控制单元J527。
J527经舒适CAN总线将这些信息传给数据总线诊断
接口J533。J533再将这些数据发送到驱动CAN总线
上,从而传给J217。
多功能方向盘的tiptronic功能
点按式翘板开关-
卷簧
舒适CAN总线
283_021
E221 方向盘内操纵单元
E389 方向盘内tiptronic开关
(左- 是换低档, 右+ 是换高档)
G189 过热传感器
H 喇叭按盖
J453 多功能方向盘控制单元
J527 转向柱电气控制单元
Z36 加热式方向盘
58PWM 开关照明的脉冲宽度调制变光
LIN LIN 总线单线总线系统
在Audi A8’03 上,多功能方向盘是标准装备。
点按式翘板开关+
25
变速器控制方面的故障和功能失灵绝大多数都
可以通过自诊断来检测。
根据对变速器和行驶安全性的影响。这些故障
会以反白方式显示在换档杆位置指示器上,供
司机参考。
这时司机应立即将车开到AUDI服务站,以便排
除故障。
组合仪表上的换档杆位置/档位显示
283_117
自动模式
283_118
tiptronic-模式
283_119
故障显示
在超过发动机最高转速前,自动变速器会切换
到邻近的高档位。
在低于某个发动机最低转速时,自动变速器会
切换到邻近的低档位。
在强制降档时,自动变速器会切换到可能的最
低档位。
车辆起步总是使用1档。
除了可以手动换档外,tiptronic-功能还有其它
应用:
由于不再有档位4、3、2了(新换档杆导槽板上只
有档位"D"和"S"),所以必须通过tiptronic-功能
(换档杆换入tiptronic通道)来选择防止挂入
高档。
F189。
tiptronic / 换档策略
详细内容请参见SSP284中18页的tiptronic开关
26
变速器外围机构
点火钥匙防拔锁和换档杆锁(Shiftlock)的
功能有很大变动。
现在由于使用了新的“电子点火开关”(使用
和起动授权开关E415)和电动转向柱锁控制元
件N360,换档操纵机构与转向柱锁之间不再有
机械连接(拉索)了。
由使用和起动授权控制单元J518来控制点火钥
火钥匙防拔锁电磁铁N376(集成在使用和起动
授权开关E415内)来执行的。
换档杆档位“P”这个信息由变速器档位P的机械
式微开关F305来提供。
与此同时,换档位置信息从档位传感器F125(以
CAN信息交换的方式)和控制单元J217传至控制
单元J518。
在换档杆档位“P”时,控制单元J518给E415通上
了电,然后点火钥匙防拔锁电磁铁N376就会终止
钥匙的锁定(也就是说:不再上锁,可以拔下钥
匙了)。
点火钥匙防拔锁
当开关位置在“AUS”时,如果换档杆未在档位
“P”,那么在打开司机车门时会有声音信号来
提醒司机,组合仪表上也有相应的提示。
(图中外文的意思是:请挂入“P”档)
283_121
Bitte
Fahrstufe P
wählen
匙防拔锁的释放,这个释放的过程具体是由点
27
D1 防盗器读入单元
E408 使用和起动授权按钮
E415 使用和起动授权开关
F305 变速器档位P开关
J217 自动变速器控制单元
J518 使用和起动授权控制单元
N110 换档杆锁电磁铁
N376 点火钥匙防拔锁电磁铁 (在 E415内)
283_120
舒适CAN总线
换档操纵机构
28
283_094
变速器外围机构
点火钥匙孔的后部有两块弹簧加载的锁止滑板,
每块锁止滑板有一个锁止销。
在插入和拔出点火钥匙时,锁止销沿着点火钥匙
两侧的内滑道滑动。
于是两块锁止滑板在轴向沿相反方向运动。
当点火钥匙完全插入时,锁止滑板或锁止销就处于
基本位置(与未插入钥匙一样)。
点火钥匙防拔锁工作过程
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N376
锁止销
锁止滑板
内侧下滑道 内侧上滑道
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接通点火开关时(顺时针拧至位置1),机械式
锁止机构就会制止锁片的轴向运动。
这时锁止销被卡住,它门无法沿着内滑道的轮廓
移动,因此点火钥匙就被锁住而无法拔出了。
防拔锁锁止
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锁止机构
开锁位置
顶销
锁止机构
锁止位置
-1 = 点火开关关闭
0 = 基本位置
1 = 点火开关接通
2 = 起动
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变速器外围机构
在关闭点火开关并将换档杆置于“P”时,控制
单元J518会短时给点火钥匙防拔锁电磁铁N376
通上电。
随后N376的杠杆机构会松开锁片的锁止机构,于是
就可以拔出点火钥匙了。
防拔锁开锁
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-1 = 点火开关关闭
0 = 基本位置
N376
杠杆机构
锁止机构
锁片
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在供电中断或功能失灵时,有一个应急开锁机构
用来从开关E415上取下钥匙。
为此必须用一个东西(如圆珠笔)将开锁按钮压
至“AUS”位置。
于是锁止机构就松开,就可以拔出钥匙了。
防拔锁应急开锁
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0 = 基本位置
-1 = 点火开关关闭
1 = 点火开关接通
2 = 起动
开锁机构
应急开锁机构
使用和起动授权开关E415并不是与某一把
钥匙适配的,这就是说:可以将不同的钥
匙插入E415内来操纵它。
对钥匙的授权识别是通过读取线圈和收发器采
用电子方式完成的。
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变速器外围机构
起动锁