占空比信号与脉宽信号

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1、数字信号在汽车电控系统中的应用数字信号在汽车电控系统中的应用占空比信号与脉宽信号占空比信号与脉宽信号数字信号在汽车电控系统中的应用数字信号在汽车电控系统中的应用理论知识：理论知识：一、数字电路基础一、数字电路基础二、占空比信号在汽车控制系统中的应用二、占空比信号在汽车控制系统中的应用三、脉宽信号在汽车控制系统中的应用三、脉宽信号在汽车控制系统中的应用四、占空比信号与脉宽信号的关系四、占空比信号与脉宽信号的关系五、喷油脉宽与汽车故障诊断五、喷油脉宽与汽车故障诊断数字信号在汽车电控系统中的应用数字信号在汽车电控系统中的应用实训操作：实训操作：一、示波器观察数字信号的特征；一、示波器观察数字信号的特

2、征；二、示波器观察模拟信号的特征；二、示波器观察模拟信号的特征；三、示波器观察占空比信号的特征；三、示波器观察占空比信号的特征；四、示波器观察脉宽信号的特征；四、示波器观察脉宽信号的特征；五、占空比信号对五、占空比信号对EGR阀的驱动；阀的驱动；六、喷油脉宽信号的测量（负脉宽）；六、喷油脉宽信号的测量（负脉宽）；七、点火线圈的驱动与测量（负脉宽）；七、点火线圈的驱动与测量（负脉宽）；八、点火模块的驱动与测量（正脉宽）。八、点火模块的驱动与测量（正脉宽）。数字信号在汽车电控系统中的应用数字信号在汽车电控系统中的应用v理论知识一理论知识一 数字电路基础数字电路基础一、数字信号基础一、数字信号基础v

3、数字信号的定义：数字信号的定义：数字信号的信号幅度参数取值是离数字信号的信号幅度参数取值是离散突变的，幅值通常表现为高电平和低散突变的，幅值通常表现为高电平和低电平两个信号。电平两个信号。一、数字信号基础一、数字信号基础v模拟信号的定义：模拟信号的定义：模拟信号的信号幅度参数在给定的模拟信号的信号幅度参数在给定的范围内表现为连续的信号。范围内表现为连续的信号。一、数字信号基础一、数字信号基础v数数字字信信号号波波形形图图一、数字信号基础一、数字信号基础v模模拟拟信信号号波波形形图图一、数字信号基础一、数字信号基础v数字信号的用途：数字信号的用途：v用在串行数据通讯中（如用在串行数据通讯中（如C

4、AN_BusCAN_Bus）；）；v作为来自传感器的采样信号送至作为来自传感器的采样信号送至ECUECU；v作为来自作为来自ECUECU的控制信号触发功率三极的控制信号触发功率三极管驱动执行器。管驱动执行器。一、数字信号基础一、数字信号基础v图图3 3 占空比为占空比为25%25%的数字信号波形的数字信号波形数字信号波形中的常用术语：数字信号波形中的常用术语：一、数字信号基础一、数字信号基础v数字信号波形中的常用术语数字信号波形中的常用术语脉宽（脉宽（W W）：）：脉冲宽度的简称，就是数字脉冲宽度的简称，就是数字信号波形中高电平持续时间。信号波形中高电平持续时间。图示脉宽为图示脉宽为2ms2m

5、s。一、数字信号基础一、数字信号基础v数字信号波形中的常用术语：数字信号波形中的常用术语：占空比（占空比（P P）：）：就是数字信号波形中高电就是数字信号波形中高电平脉宽与信号周期的比值，平脉宽与信号周期的比值，一般用一般用%表示。表示。图示信号占空比为图示信号占空比为25%25%。一、数字信号基础一、数字信号基础v数字信号波形中的常用术语数字信号波形中的常用术语幅值：幅值：就是信号波形中高电平与就是信号波形中高电平与低电平的数值差，一般用电低电平的数值差，一般用电压值（压值（V V）表示。）表示。图示信号幅值为图示信号幅值为12V12V。一、数字信号基础一、数字信号基础v数字信号波形中的常用

6、术语数字信号波形中的常用术语周期（周期（T T）：就是信号波形中）：就是信号波形中相邻两个高低电平持续时间相邻两个高低电平持续时间之和，一般用时间表示。之和，一般用时间表示。图示信号周期为图示信号周期为8ms8ms（）。（）。一、数字信号基础一、数字信号基础v数字信号波形中的常用术语数字信号波形中的常用术语频率（频率（f f）：）：就是每秒钟信号中高低电就是每秒钟信号中高低电平变化的次数，即是周期平变化的次数，即是周期（T T）的倒数。一般用）的倒数。一般用HzHz表表示。示。图示信号频率为图示信号频率为125Hz125Hz。（f=1/T=1/0.008s=125Hzf=1/T=1/0.008

7、s=125Hz）一、数字信号基础一、数字信号基础v数字信号波形中的常用术语数字信号波形中的常用术语脉宽与周期、占空比间的关脉宽与周期、占空比间的关系系 W=T*P W_ W_ 脉宽脉宽 T_ T_ 周期周期 P_ P_ 占空比占空比数字信号在汽车电控系统中的应用数字信号在汽车电控系统中的应用 理论知识二理论知识二 占空比信号占空比信号 在汽车控制系统中的应用在汽车控制系统中的应用二、占空比信号的应用二、占空比信号的应用v执行器件的一般接法执行器件的一般接法 大部分执行器件采用接地控制，即执行器大部分执行器件采用接地控制，即执行器一端始终接电源，另一端接控制器（一端始终接电源，另一端接控制器（E

8、CU）。）。二、占空比信号的应用二、占空比信号的应用v占空比信号的测量占空比信号的测量工具：示波器、万用表工具：示波器、万用表方法：仪器一端接地，另外一端接功率驱动管的触发方法：仪器一端接地，另外一端接功率驱动管的触发端或执行器的控制端。端或执行器的控制端。二、占空比信号的应用二、占空比信号的应用 A A点点波波形形示示意意25%25%二、占空比信号的应用二、占空比信号的应用 B B点点波波形形示示意意75%75%二、占空比信号的应用二、占空比信号的应用占空比信号的主要用途：占空比信号的主要用途：v控制器至执行器的占空比信号；控制器至执行器的占空比信号；v传感器至控制器的占空比信号。传感器至控

9、制器的占空比信号。二、占空比信号的应用二、占空比信号的应用控制器至执行器的占空比信号控制器至执行器的占空比信号 来自来自ECUECU至执行器的占空比信号主要用于控制需在至执行器的占空比信号主要用于控制需在某一时间段内有可控开启度的电磁阀。如：某一时间段内有可控开启度的电磁阀。如：v碳罐净化电磁阀碳罐净化电磁阀v废气再循环阀（废气再循环阀（EGREGR）v自动变速器油压调节阀自动变速器油压调节阀二、占空比信号的应用二、占空比信号的应用二、占空比信号的应用二、占空比信号的应用炭罐净化电磁阀工作波形：炭罐净化电磁阀工作波形：图示图示由由8%8%的的占空占空比信比信号控号控制。制。二、占空比信号的应用

10、二、占空比信号的应用传感器至控制器的占空比信号传感器至控制器的占空比信号 最有代表性的是空调高压传感器。该传感器由一个最有代表性的是空调高压传感器。该传感器由一个内部带脉宽调制（内部带脉宽调制（PWMPWM）的集成电路，将压力传感）的集成电路，将压力传感器的模拟信号转换为相应的占空比信号送至器的模拟信号转换为相应的占空比信号送至ECUECU。供电：供电：12V12V压力压力 占空比占空比 0.5MPa 25%0.5MPa 25%3.2MPa 75%3.2MPa 75%二、占空比信号的应用二、占空比信号的应用数字信号在汽车电控系统中的应用数字信号在汽车电控系统中的应用 理论知识三理论知识三 脉冲

11、宽度信号脉冲宽度信号 在汽车控制系统中的应用在汽车控制系统中的应用三、脉宽信号的应用三、脉宽信号的应用脉宽信号的分类：脉宽信号的分类：1、低电平有效、低电平有效三、脉宽信号的应用三、脉宽信号的应用脉宽信号的分类：脉宽信号的分类：2、高电平有效、高电平有效三、脉宽信号的应用三、脉宽信号的应用来自来自ECU脉宽信号的主要用途：脉宽信号的主要用途：低电平有效信号低电平有效信号是作为控制执行器导通时间用是作为控制执行器导通时间用的，它常用于控制电磁阀全开或全闭；的，它常用于控制电磁阀全开或全闭；高电平有效信号高电平有效信号ECUECU产生的窄脉冲信号，一般作产生的窄脉冲信号，一般作为点火模块的触发信号

12、用的。为点火模块的触发信号用的。三、脉宽信号的应用三、脉宽信号的应用 脉宽信号的测量脉宽信号的测量三、脉宽信号的应用三、脉宽信号的应用 喷喷油油 器器接接线线示示意意三、脉宽信号的应用三、脉宽信号的应用 喷喷油油脉脉宽宽波波形形示示意意数字信号在汽车电控系统中的应用数字信号在汽车电控系统中的应用理论知识四理论知识四 占空比信号与脉宽信号的特点占空比信号与脉宽信号的特点四、占空比信号与脉宽信号的特点四、占空比信号与脉宽信号的特点占空比信号和脉宽信号占空比信号和脉宽信号相同点：相同点：多数情况下它们都是通过多数情况下它们都是通过ECUECU控制三极管导通时间控制三极管导通时间来控制执行器对地导通时

13、间的。来控制执行器对地导通时间的。四、占空比信号与脉宽信号的特点四、占空比信号与脉宽信号的特点占空比信号的主要特征占空比信号的主要特征：占空比信号占空比信号利用利用“平均值平均值”概念，在概念，在一段时间内控制流过执行器线圈的平均一段时间内控制流过执行器线圈的平均电流，以达到控制阀体开度大小的目的。电流，以达到控制阀体开度大小的目的。占空比信号又称占空比信号又称PWM信号，即脉宽调制信信号，即脉宽调制信号。指的是信号频率不变，仅改变高电号。指的是信号频率不变，仅改变高电平脉冲宽度的一系列脉冲信号。平脉冲宽度的一系列脉冲信号。四、占空比信号与脉宽信号的特点四、占空比信号与脉宽信号的特点占空比等效

14、示意图：占空比等效示意图：四、占空比信号与脉宽信号的特点四、占空比信号与脉宽信号的特点脉宽信号脉宽信号的主要特征：的主要特征：脉冲宽度信号脉冲宽度信号是指是指低电平低电平或或高电平高电平的绝对的绝对时间长度，低电平有效脉宽常用于控制电磁时间长度，低电平有效脉宽常用于控制电磁阀的全开或全闭；高电平有效脉宽常用于功阀的全开或全闭；高电平有效脉宽常用于功率器件或电子模块的触发。率器件或电子模块的触发。四、占空比信号与脉宽信号的特点四、占空比信号与脉宽信号的特点 脉脉冲冲宽宽度度信信号号示示意意低电平低电平3ms四、占空比信号与脉宽信号的特点四、占空比信号与脉宽信号的特点 脉脉冲冲宽宽度度信信号号示示

15、意意高电平高电平 3ms四、占空比信号与脉宽信号的特点四、占空比信号与脉宽信号的特点占空比信号和脉宽信号占空比信号和脉宽信号不同点：不同点：v 占空比信号的频率较高，一般为占空比信号的频率较高，一般为300Hz300Hz-2KHz2KHz，并且是固定不变的，并且是固定不变的 ；v汽车上的脉宽信号频率较低，一般为汽车上的脉宽信号频率较低，一般为100Hz100Hz以以下，随着控制目的的不同，信号频率和脉冲下，随着控制目的的不同，信号频率和脉冲宽度都会变化的。宽度都会变化的。数字信号在汽车电控系统中的应用数字信号在汽车电控系统中的应用理论知识五理论知识五喷油脉宽信号喷油脉宽信号在汽车故障诊断中的应

16、用在汽车故障诊断中的应用五、喷油脉宽与汽车故障诊断五、喷油脉宽与汽车故障诊断喷油脉宽的定义：喷油脉宽的定义：发动机控制单元向喷油嘴发出一个定时脉冲发动机控制单元向喷油嘴发出一个定时脉冲信号，用来精确地控制向某一气缸或所有汽信号，用来精确地控制向某一气缸或所有汽缸的燃油供给量。该脉冲信号以缸的燃油供给量。该脉冲信号以ms为单位为单位进行测量，称作喷油脉宽，简称脉宽。进行测量，称作喷油脉宽，简称脉宽。五、喷油脉宽与汽车故障诊断五、喷油脉宽与汽车故障诊断 喷喷油油脉脉宽宽示示意意图图五、喷油脉宽与汽车故障诊断五、喷油脉宽与汽车故障诊断喷油脉宽的控制：喷油脉宽的控制：喷油脉宽由控制单元根据传感器的信号

17、来决定，各喷油脉宽由控制单元根据传感器的信号来决定，各传感器监测发动机的工作环境及工作状态。传感器监测发动机的工作环境及工作状态。这些传感器是：这些传感器是：冷却液温度、进气温度、冷却液温度、进气温度、转速、转速、曲轴位置以及最重曲轴位置以及最重要的是进气质量与体积的测量要的是进气质量与体积的测量空气流量计空气流量计。它。它们都是输入信号，而毫秒（们都是输入信号，而毫秒（ms）信号是一个微处）信号是一个微处理器指令或输出信号。理器指令或输出信号。五、五、喷油脉宽喷油脉宽与汽车故障诊断与汽车故障诊断 喷喷油油脉脉宽宽控控制制示示意意图图五、喷油脉宽与汽车故障诊断五、喷油脉宽与汽车故障诊断喷油脉宽

18、的计算：喷油脉宽的计算：喷油脉宽（喷油脉宽（msms）=基本脉宽（基本脉宽（msms）x x基本脉宽修正系数基本脉宽修正系数 +喷油器无效喷油时间（喷油器无效喷油时间（msms）基本脉宽：由发动机转速、空气流量确定；基本脉宽：由发动机转速、空气流量确定；修正因素：发动机温度、加减速运转、混合气浓度、修正因素：发动机温度、加减速运转、混合气浓度、学习控制以及与转速负荷有关的修正。学习控制以及与转速负荷有关的修正。五、喷油脉宽与汽车故障诊断五、喷油脉宽与汽车故障诊断 喷喷油油脉脉宽宽修修正正示示意意图图五、喷油脉宽与汽车故障诊断五、喷油脉宽与汽车故障诊断利用喷油脉宽诊断汽车故障的实际应用（一）利用

19、喷油脉宽诊断汽车故障的实际应用（一）1 1、用脉宽诊断一下燃油反馈控制系统、用脉宽诊断一下燃油反馈控制系统 使发动机预热使发动机预热5min5min后进入闭环控制状态后进入闭环控制状态,关掉所有关掉所有用电设备，测量喷油脉宽。用电设备，测量喷油脉宽。五、喷油脉宽与汽车故障诊断五、喷油脉宽与汽车故障诊断利用喷油脉宽诊断汽车故障的实际应用（一）利用喷油脉宽诊断汽车故障的实际应用（一）a a、取掉油压调节器的真空管，用软塞堵好，、取掉油压调节器的真空管，用软塞堵好，以防进气系统泄漏，此时转速上升。设法堵以防进气系统泄漏，此时转速上升。设法堵住回油管，此时油压人为增高，如果反馈系住回油管，此时油压人为

20、增高，如果反馈系统正常，可以看到脉宽在减少，一般减少：统正常，可以看到脉宽在减少，一般减少：0.1-0.2 ms0.1-0.2 ms 这是这是ECUECU对浓的混合气进行修正的结果。对浓的混合气进行修正的结果。五、喷油脉宽与汽车故障诊断五、喷油脉宽与汽车故障诊断利用喷油脉宽诊断汽车故障的实际应用（一）利用喷油脉宽诊断汽车故障的实际应用（一）b b、造成真空泄露，使混合气过稀。如果系统、造成真空泄露，使混合气过稀。如果系统工作正常，脉宽将增加：工作正常，脉宽将增加：1.041.04 ms1.041.04 ms 这是这是ECUECU对过稀混合气进行补偿的结果。对过稀混合气进行补偿的结果。五、喷油脉

21、宽与汽车故障诊断五、喷油脉宽与汽车故障诊断利用喷油脉宽诊断汽车故障的实际应用（二）利用喷油脉宽诊断汽车故障的实际应用（二）2 2、用怠速脉宽诊断油路、用怠速脉宽诊断油路a a、热车怠速正常时，脉宽一般为。如果脉宽达到，、热车怠速正常时，脉宽一般为。如果脉宽达到，一般是喷嘴有堵塞现象。此时需要对油嘴进行清洗。一般是喷嘴有堵塞现象。此时需要对油嘴进行清洗。清洗前后脉宽会有明显变化（如时代超人）：清洗前后脉宽会有明显变化（如时代超人）：清洗前清洗前 3.31 ms 3.31 ms 清洗后清洗后 1.70 ms1.70 ms应该注意：刚清洗好的油嘴装车后，发动机怠速会聚应该注意：刚清洗好的油嘴装车后，

22、发动机怠速会聚然提高，这是然提高，这是ECUECU长期燃油修正的结果。长期燃油修正的结果。五、喷油脉宽与汽车故障诊断五、喷油脉宽与汽车故障诊断利用喷油脉宽诊断汽车故障的实际应用（二）利用喷油脉宽诊断汽车故障的实际应用（二）b b、喷油嘴已清洗干净的发动机，如果怠速依、喷油嘴已清洗干净的发动机，如果怠速依然很高，此时可通过数据流确认空气流量计然很高，此时可通过数据流确认空气流量计或进气压力传感器和氧传感器是否有故障，或进气压力传感器和氧传感器是否有故障，在确认它们无故障后，故障根源很可能使燃在确认它们无故障后，故障根源很可能使燃油压力过低或真空泄露引起的，这时需要借油压力过低或真空泄露引起的，这

23、时需要借助其它仪器对相关部位进行检查。助其它仪器对相关部位进行检查。数字信号在汽车电控系统中的应用数字信号在汽车电控系统中的应用实训操作：实训操作：一、示波器观察数字信号的特征；一、示波器观察数字信号的特征；二、示波器观察模拟信号的特征；二、示波器观察模拟信号的特征；三、示波器观察占空比信号的特征；三、示波器观察占空比信号的特征；四、示波器观察脉宽信号的特征；四、示波器观察脉宽信号的特征；五、占空比信号对五、占空比信号对EGR阀的驱动；阀的驱动；六、喷油脉宽信号的测量（负脉宽）；六、喷油脉宽信号的测量（负脉宽）；七、点火模块的驱动与测量（正脉宽）。七、点火模块的驱动与测量（正脉宽）。实训操作实

24、训操作实训目的：实训目的：v掌握示波器、信号发生器、电控系统分析仪掌握示波器、信号发生器、电控系统分析仪等常用仪器的使用方法；等常用仪器的使用方法；v熟悉汽车电控系统常见数字信号的特征；熟悉汽车电控系统常见数字信号的特征；v掌握检测不同特征的数字信号的一般规律；掌握检测不同特征的数字信号的一般规律；v掌握汽车常用执行器的驱动方法。掌握汽车常用执行器的驱动方法。实训操作实训操作实训器材：实训器材：vFLUKE98FLUKE98汽车示波器；汽车示波器；vSKS-3055BSKS-3055B汽车信号发生器；汽车信号发生器；vSKS-3058BSKS-3058B汽车电控系统分析仪；汽车电控系统分析仪；vNB8400NB8400数字万用表；数字万用表；v喷油器、喷油器、EGREGR阀、点火线圈等汽车执行器；阀、点火线圈等汽车执行器；v稳压电源及配线等。稳压电源及配线等。数字信号在汽车电控系统中的应用数字信号在汽车电控系统中的应用 再见再见 成都思科赛汽车电子技术有限公司成都思科赛汽车电子技术有限公司 二二O O一三年八月一三年八月