占空比信號與脈寬信號

1、數(shù)字信號在汽車電控系統(tǒng)中的應用數(shù)字信號在汽車電控系統(tǒng)中的應用占空比信號與脈寬信號占空比信號與脈寬信號數(shù)字信號在汽車電控系統(tǒng)中的應用數(shù)字信號在汽車電控系統(tǒng)中的應用理論知識：理論知識：一、數(shù)字電路基礎一、數(shù)字電路基礎二、占空比信號在汽車控制系統(tǒng)中的應用二、占空比信號在汽車控制系統(tǒng)中的應用三、脈寬信號在汽車控制系統(tǒng)中的應用三、脈寬信號在汽車控制系統(tǒng)中的應用四、占空比信號與脈寬信號的關系四、占空比信號與脈寬信號的關系五、噴油脈寬與汽車故障診斷五、噴油脈寬與汽車故障診斷數(shù)字信號在汽車電控系統(tǒng)中的應用數(shù)字信號在汽車電控系統(tǒng)中的應用實訓操作：實訓操作：一、示波器觀察數(shù)字信號的特征；一、示波器觀察數(shù)字信號的特

2、征；二、示波器觀察模擬信號的特征；二、示波器觀察模擬信號的特征；三、示波器觀察占空比信號的特征；三、示波器觀察占空比信號的特征；四、示波器觀察脈寬信號的特征；四、示波器觀察脈寬信號的特征；五、占空比信號對五、占空比信號對EGR閥的驅動；閥的驅動；六、噴油脈寬信號的測量（負脈寬）；六、噴油脈寬信號的測量（負脈寬）；七、點火線圈的驅動與測量（負脈寬）；七、點火線圈的驅動與測量（負脈寬）；八、點火模塊的驅動與測量（正脈寬）。八、點火模塊的驅動與測量（正脈寬）。數(shù)字信號在汽車電控系統(tǒng)中的應用數(shù)字信號在汽車電控系統(tǒng)中的應用v理論知識一理論知識一 數(shù)字電路基礎數(shù)字電路基礎一、數(shù)字信號基礎一、數(shù)字信號基礎v

3、數(shù)字信號的定義：數(shù)字信號的定義： 數(shù)字信號的信號幅度參數(shù)取值是離數(shù)字信號的信號幅度參數(shù)取值是離散突變的，幅值通常表現(xiàn)為高電平和低散突變的，幅值通常表現(xiàn)為高電平和低電平兩個信號。電平兩個信號。一、數(shù)字信號基礎一、數(shù)字信號基礎v模擬信號的定義：模擬信號的定義： 模擬信號的信號幅度參數(shù)在給定的模擬信號的信號幅度參數(shù)在給定的范圍內表現(xiàn)為連續(xù)的信號。范圍內表現(xiàn)為連續(xù)的信號。一、數(shù)字信號基礎一、數(shù)字信號基礎v數(shù)數(shù)字字信信號號波波形形圖圖一、數(shù)字信號基礎一、數(shù)字信號基礎v模模擬擬信信號號波波形形圖圖一、數(shù)字信號基礎一、數(shù)字信號基礎v數(shù)字信號的用途：數(shù)字信號的用途：v用在串行數(shù)據(jù)通訊中（如用在串行數(shù)據(jù)通訊中（

4、如CAN_BusCAN_Bus）；）；v作為來自傳感器的采樣信號送至作為來自傳感器的采樣信號送至ECUECU；v作為來自作為來自ECUECU的控制信號觸發(fā)功率三極的控制信號觸發(fā)功率三極管驅動執(zhí)行器。管驅動執(zhí)行器。一、數(shù)字信號基礎一、數(shù)字信號基礎v圖圖3 3 占空比為占空比為25%25%的數(shù)字信號波形的數(shù)字信號波形數(shù)字信號波形中的常用術語：數(shù)字信號波形中的常用術語：一、數(shù)字信號基礎一、數(shù)字信號基礎v數(shù)字信號波形中的常用術語數(shù)字信號波形中的常用術語脈寬（脈寬（W W）：）： 脈沖寬度的簡稱，就是數(shù)字脈沖寬度的簡稱，就是數(shù)字信號波形中高電平持續(xù)時間。信號波形中高電平持續(xù)時間。 圖示脈寬為圖示脈寬為2

5、ms2ms。一、數(shù)字信號基礎一、數(shù)字信號基礎v數(shù)字信號波形中的常用術語：數(shù)字信號波形中的常用術語：占空比（占空比（P P）：）： 就是數(shù)字信號波形中高電就是數(shù)字信號波形中高電平脈寬與信號周期的比值，平脈寬與信號周期的比值，一般用一般用% %表示。表示。 圖示信號占空比為圖示信號占空比為25%25%。一、數(shù)字信號基礎一、數(shù)字信號基礎v數(shù)字信號波形中的常用術語數(shù)字信號波形中的常用術語幅值：幅值： 就是信號波形中高電平與就是信號波形中高電平與低電平的數(shù)值差，一般用電低電平的數(shù)值差，一般用電壓值（壓值（V V）表示。）表示。 圖示信號幅值為圖示信號幅值為12V12V。一、數(shù)字信號基礎一、數(shù)字信號基礎v

6、數(shù)字信號波形中的常用術語數(shù)字信號波形中的常用術語周期（周期（T T）：就是信號波形中）：就是信號波形中相鄰兩個高低電平持續(xù)時間相鄰兩個高低電平持續(xù)時間之和，一般用時間表示。之和，一般用時間表示。 圖示信號周期為圖示信號周期為8ms8ms（0.008s0.008s）。）。一、數(shù)字信號基礎一、數(shù)字信號基礎v數(shù)字信號波形中的常用術語數(shù)字信號波形中的常用術語頻率（頻率（f f）：）： 就是每秒鐘信號中高低電就是每秒鐘信號中高低電平變化的次數(shù)，即是周期平變化的次數(shù)，即是周期（T T）的倒數(shù)。一般用）的倒數(shù)。一般用HzHz表表示。示。 圖示信號頻率為圖示信號頻率為125Hz125Hz。 （f=1/T=1/

7、0.008s=125Hzf=1/T=1/0.008s=125Hz）一、數(shù)字信號基礎一、數(shù)字信號基礎v數(shù)字信號波形中的常用術語數(shù)字信號波形中的常用術語脈寬與周期、占空比間的關脈寬與周期、占空比間的關系系 W=T*P W_ W_ 脈寬脈寬 T_ T_ 周期周期 P_ P_ 占空比占空比數(shù)字信號在汽車電控系統(tǒng)中的應用數(shù)字信號在汽車電控系統(tǒng)中的應用 理論知識二理論知識二 占空比信號占空比信號 在汽車控制系統(tǒng)中的應用在汽車控制系統(tǒng)中的應用二、占空比信號的應用二、占空比信號的應用v執(zhí)行器件的一般接法執(zhí)行器件的一般接法 大部分執(zhí)行器件采用接地控制，即執(zhí)行器大部分執(zhí)行器件采用接地控制，即執(zhí)行器一端始終接電源，

8、另一端接控制器（一端始終接電源，另一端接控制器（ECU）。）。二、占空比信號的應用二、占空比信號的應用v占空比信號的測量占空比信號的測量工具：示波器、萬用表工具：示波器、萬用表方法：儀器一端接地，另外一端接功率驅動管的觸發(fā)方法：儀器一端接地，另外一端接功率驅動管的觸發(fā)端或執(zhí)行器的控制端。端或執(zhí)行器的控制端。二、占空比信號的應用二、占空比信號的應用 A A點點波波形形示示意意25%25%二、占空比信號的應用二、占空比信號的應用 B B點點波波形形示示意意75%75%二、占空比信號的應用二、占空比信號的應用占空比信號的主要用途：占空比信號的主要用途：v控制器至執(zhí)行器的占空比信號；控制器至執(zhí)行器的占

9、空比信號；v傳感器至控制器的占空比信號。傳感器至控制器的占空比信號。二、占空比信號的應用二、占空比信號的應用控制器至執(zhí)行器的占空比信號控制器至執(zhí)行器的占空比信號 來自來自ECUECU至執(zhí)行器的占空比信號主要用于控制需在至執(zhí)行器的占空比信號主要用于控制需在某一時間段內有可控開啟度的電磁閥。如：某一時間段內有可控開啟度的電磁閥。如：v碳罐凈化電磁閥碳罐凈化電磁閥v廢氣再循環(huán)閥（廢氣再循環(huán)閥（EGREGR）v自動變速器油壓調節(jié)閥自動變速器油壓調節(jié)閥二、占空比信號的應用二、占空比信號的應用二、占空比信號的應用二、占空比信號的應用炭罐凈化電磁閥工作波形：炭罐凈化電磁閥工作波形：圖示圖示由由8%8%的的占

10、空占空比信比信號控號控制。制。二、占空比信號的應用二、占空比信號的應用傳感器至控制器的占空比信號傳感器至控制器的占空比信號 最有代表性的是空調高壓傳感器。該傳感器由一個最有代表性的是空調高壓傳感器。該傳感器由一個內部帶脈寬調制（內部帶脈寬調制（PWMPWM）的集成電路，將壓力傳感）的集成電路，將壓力傳感器的模擬信號轉換為相應的占空比信號送至器的模擬信號轉換為相應的占空比信號送至ECUECU。供電：供電：12V12V壓力壓力 占空比占空比 0.5MPa 25%0.5MPa 25%3.2MPa 75%3.2MPa 75%二、占空比信號的應用二、占空比信號的應用數(shù)字信號在汽車電控系統(tǒng)中的應用數(shù)字信號

11、在汽車電控系統(tǒng)中的應用 理論知識三理論知識三 脈沖寬度信號脈沖寬度信號 在汽車控制系統(tǒng)中的應用在汽車控制系統(tǒng)中的應用三、脈寬信號的應用三、脈寬信號的應用脈寬信號的分類：脈寬信號的分類：1、低電平有效、低電平有效三、脈寬信號的應用三、脈寬信號的應用脈寬信號的分類：脈寬信號的分類：2、高電平有效、高電平有效三、脈寬信號的應用三、脈寬信號的應用來自來自ECU脈寬信號的主要用途：脈寬信號的主要用途：低電平有效信號低電平有效信號是作為控制執(zhí)行器導通時間用是作為控制執(zhí)行器導通時間用的，它常用于控制電磁閥全開或全閉；的，它常用于控制電磁閥全開或全閉；高電平有效信號高電平有效信號ECUECU產生的窄脈沖信號，

12、一般作產生的窄脈沖信號，一般作為點火模塊的觸發(fā)信號用的。為點火模塊的觸發(fā)信號用的。三、脈寬信號的應用三、脈寬信號的應用 脈寬信號的測量脈寬信號的測量三、脈寬信號的應用三、脈寬信號的應用 噴噴油油 器器接接線線示示意意三、脈寬信號的應用三、脈寬信號的應用 噴噴油油脈脈寬寬波波形形示示意意2.55ms數(shù)字信號在汽車電控系統(tǒng)中的應用數(shù)字信號在汽車電控系統(tǒng)中的應用理論知識四理論知識四 占空比信號與脈寬信號的特點占空比信號與脈寬信號的特點四、占空比信號與脈寬信號的特點四、占空比信號與脈寬信號的特點占空比信號和脈寬信號占空比信號和脈寬信號相同點：相同點： 多數(shù)情況下它們都是通過多數(shù)情況下它們都是通過ECU

13、ECU控制三極管導通時間控制三極管導通時間來控制執(zhí)行器對地導通時間的。來控制執(zhí)行器對地導通時間的。四、占空比信號與脈寬信號的特點四、占空比信號與脈寬信號的特點占空比信號的主要特征占空比信號的主要特征：占空比信號占空比信號利用利用“平均值平均值”概念，在概念，在一段時間內控制流過執(zhí)行器線圈的平均一段時間內控制流過執(zhí)行器線圈的平均電流，以達到控制閥體開度大小的目的。電流，以達到控制閥體開度大小的目的。占空比信號又稱占空比信號又稱PWM信號，即脈寬調制信信號，即脈寬調制信號。指的是信號頻率不變，僅改變高電號。指的是信號頻率不變，僅改變高電平脈沖寬度的一系列脈沖信號。平脈沖寬度的一系列脈沖信號。四、占

14、空比信號與脈寬信號的特點四、占空比信號與脈寬信號的特點占空比等效示意圖：占空比等效示意圖：四、占空比信號與脈寬信號的特點四、占空比信號與脈寬信號的特點脈寬信號脈寬信號的主要特征：的主要特征：脈沖寬度信號脈沖寬度信號是指是指低電平低電平或或高電平高電平的絕對的絕對時間長度，低電平有效脈寬常用于控制電磁時間長度，低電平有效脈寬常用于控制電磁閥的全開或全閉；高電平有效脈寬常用于功閥的全開或全閉；高電平有效脈寬常用于功率器件或電子模塊的觸發(fā)。率器件或電子模塊的觸發(fā)。四、占空比信號與脈寬信號的特點四、占空比信號與脈寬信號的特點 脈脈沖沖寬寬度度信信號號示示意意低電平低電平3ms四、占空比信號與脈寬信號的

15、特點四、占空比信號與脈寬信號的特點 脈脈沖沖寬寬度度信信號號示示意意高電平高電平 3ms四、占空比信號與脈寬信號的特點四、占空比信號與脈寬信號的特點占空比信號和脈寬信號占空比信號和脈寬信號不同點：不同點：v 占空比信號的頻率較高，一般為占空比信號的頻率較高，一般為300Hz300Hz-2KHz2KHz，并且是固定不變的，并且是固定不變的 ；v汽車上的脈寬信號頻率較低，一般為汽車上的脈寬信號頻率較低，一般為100Hz100Hz以以下，隨著控制目的的不同，信號頻率和脈沖下，隨著控制目的的不同，信號頻率和脈沖寬度都會變化的。寬度都會變化的。 數(shù)字信號在汽車電控系統(tǒng)中的應用數(shù)字信號在汽車電控系統(tǒng)中的應

16、用理論知識五理論知識五噴油脈寬信號噴油脈寬信號在汽車故障診斷中的應用在汽車故障診斷中的應用五、噴油脈寬與汽車故障診斷五、噴油脈寬與汽車故障診斷噴油脈寬的定義：噴油脈寬的定義： 發(fā)動機控制單元向噴油嘴發(fā)出一個定時脈沖發(fā)動機控制單元向噴油嘴發(fā)出一個定時脈沖信號，用來精確地控制向某一氣缸或所有汽信號，用來精確地控制向某一氣缸或所有汽缸的燃油供給量。該脈沖信號以缸的燃油供給量。該脈沖信號以ms為單位為單位進行測量，稱作噴油脈寬，簡稱脈寬。進行測量，稱作噴油脈寬，簡稱脈寬。五、噴油脈寬與汽車故障診斷五、噴油脈寬與汽車故障診斷 噴噴油油脈脈寬寬示示意意圖圖五、噴油脈寬與汽車故障診斷五、噴油脈寬與汽車故障診

17、斷噴油脈寬的控制：噴油脈寬的控制： 噴油脈寬由控制單元根據(jù)傳感器的信號來決定，各噴油脈寬由控制單元根據(jù)傳感器的信號來決定，各傳感器監(jiān)測發(fā)動機的工作環(huán)境及工作狀態(tài)。傳感器監(jiān)測發(fā)動機的工作環(huán)境及工作狀態(tài)。 這些傳感器是：這些傳感器是： 冷卻液溫度、進氣溫度、冷卻液溫度、進氣溫度、轉速、轉速、曲軸位置以及最重曲軸位置以及最重要的是進氣質量與體積的測量要的是進氣質量與體積的測量空氣流量計空氣流量計。它。它們都是輸入信號，而毫秒（們都是輸入信號，而毫秒（ms）信號是一個微處）信號是一個微處理器指令或輸出信號。理器指令或輸出信號。五、五、噴油脈寬噴油脈寬與汽車故障診斷與汽車故障診斷 噴噴油油脈脈寬寬控控制

18、制示示意意圖圖五、噴油脈寬與汽車故障診斷五、噴油脈寬與汽車故障診斷噴油脈寬的計算：噴油脈寬的計算：噴油脈寬（噴油脈寬（msms）= =基本脈寬（基本脈寬（msms）x x基本脈寬修正系數(shù)基本脈寬修正系數(shù) + +噴油器無效噴油時間（噴油器無效噴油時間（msms）基本脈寬：由發(fā)動機轉速、空氣流量確定；基本脈寬：由發(fā)動機轉速、空氣流量確定；修正因素：發(fā)動機溫度、加減速運轉、混合氣濃度、修正因素：發(fā)動機溫度、加減速運轉、混合氣濃度、學習控制以及與轉速負荷有關的修正。學習控制以及與轉速負荷有關的修正。五、噴油脈寬與汽車故障診斷五、噴油脈寬與汽車故障診斷 噴噴油油脈脈寬寬修修正正示示意意圖圖五、噴油脈寬與

19、汽車故障診斷五、噴油脈寬與汽車故障診斷利用噴油脈寬診斷汽車故障的實際應用（一）利用噴油脈寬診斷汽車故障的實際應用（一）1 1、用脈寬診斷一下燃油反饋控制系統(tǒng)、用脈寬診斷一下燃油反饋控制系統(tǒng) 使發(fā)動機預熱使發(fā)動機預熱5min5min后進入閉環(huán)控制狀態(tài)后進入閉環(huán)控制狀態(tài), ,關掉所有關掉所有用電設備，測量噴油脈寬。用電設備，測量噴油脈寬。五、噴油脈寬與汽車故障診斷五、噴油脈寬與汽車故障診斷利用噴油脈寬診斷汽車故障的實際應用（一）利用噴油脈寬診斷汽車故障的實際應用（一）a a、取掉油壓調節(jié)器的真空管，用軟塞堵好，、取掉油壓調節(jié)器的真空管，用軟塞堵好，以防進氣系統(tǒng)泄漏，此時轉速上升。設法堵以防進氣系統(tǒng)

20、泄漏，此時轉速上升。設法堵住回油管，此時油壓人為增高，如果反饋系住回油管，此時油壓人為增高，如果反饋系統(tǒng)正常，可以看到脈寬在減少，一般減少：統(tǒng)正常，可以看到脈寬在減少，一般減少： 0.1-0.2 ms0.1-0.2 ms 這是這是ECUECU對濃的混合氣進行修正的結果。對濃的混合氣進行修正的結果。五、噴油脈寬與汽車故障診斷五、噴油脈寬與汽車故障診斷利用噴油脈寬診斷汽車故障的實際應用（一）利用噴油脈寬診斷汽車故障的實際應用（一）b b、造成真空泄露，使混合氣過稀。如果系統(tǒng)、造成真空泄露，使混合氣過稀。如果系統(tǒng)工作正常，脈寬將增加：工作正常，脈寬將增加： 1.041.04 ms1.041.04 m

21、s 這是這是ECUECU對過稀混合氣進行補償?shù)慕Y果。對過稀混合氣進行補償?shù)慕Y果。五、噴油脈寬與汽車故障診斷五、噴油脈寬與汽車故障診斷利用噴油脈寬診斷汽車故障的實際應用（二）利用噴油脈寬診斷汽車故障的實際應用（二）2 2、用怠速脈寬診斷油路、用怠速脈寬診斷油路a a、熱車怠速正常時，脈寬一般為、熱車怠速正常時，脈寬一般為1.5-2.9ms1.5-2.9ms。如果脈。如果脈寬達到寬達到2.9-5.5ms2.9-5.5ms，一般是噴嘴有堵塞現(xiàn)象。此時，一般是噴嘴有堵塞現(xiàn)象。此時需要對油嘴進行清洗。清洗前后脈寬會有明顯變化需要對油嘴進行清洗。清洗前后脈寬會有明顯變化（如時代超人）：（如時代超人）： 清

22、洗前清洗前 3.31 ms 3.31 ms 清洗后清洗后 1.70 ms1.70 ms應該注意：剛清洗好的油嘴裝車后，發(fā)動機怠速會聚應該注意：剛清洗好的油嘴裝車后，發(fā)動機怠速會聚然提高，這是然提高，這是ECUECU長期燃油修正的結果。長期燃油修正的結果。五、噴油脈寬與汽車故障診斷五、噴油脈寬與汽車故障診斷利用噴油脈寬診斷汽車故障的實際應用（二）利用噴油脈寬診斷汽車故障的實際應用（二）b b、噴油嘴已清洗干凈的發(fā)動機，如果怠速依、噴油嘴已清洗干凈的發(fā)動機，如果怠速依然很高，此時可通過數(shù)據(jù)流確認空氣流量計然很高，此時可通過數(shù)據(jù)流確認空氣流量計或進氣壓力傳感器和氧傳感器是否有故障，或進氣壓力傳感器和氧傳感器是否有故障，在確認它們無故障后，故障根源很可能使燃在確認它們無故障后，故障根源很可能使燃油壓力過低或真空泄露引起的，這時需要借油壓力過低或真空泄露引起的，這時需要借助其它儀器對相關部位進行檢查。助其它儀