在数学通道中观察进油计量阀的占空比

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在数学通道中观察进油计量阀的占空比

——By Steve Smith -Pico Technology

毫无疑问在进行汽车诊断时，我们需要一个诊断示波器。

   

它可以用来确认组件的操作，观察传感器的反应时间，或从串行扫描工具数据列表中验证参数的名称，这些只是汽车示波器应用的一小部分。

   

在这里我想讨论一下后者（验证参数），因为当观察电子阀控制信号时我们通常会遇到频率或占空比的值。

   

例如柴油共轨系统的柴油泵上的进油计量阀（IMV）(这个IMV接收一个12伏的直流点火供电，并通过PCM接地)。

利用脉冲宽度调节信号（PWM），通过改变直流接地信号的频率，我们可以无限地控制IMV的位置。对于一个给定的频率也可以通过调制接地信号的开/关信号(占空比)来控制流过IMV的电流。

图1

图1

上图展示了在频率保持不变时如何通过调制占空比来控制电流。在汽车的应用上，开信号通常是0V电压，因为信号线通过PCM接地来允许电流流动。

下文介绍演示IMV的控制：

   

柴油汽车的驾驶员在静止状态下急促加速，所以最大的柴油共轨压力是至关重要的。迫切地需要IMV打开，来允许更多体积的燃料进入到泵中，并产生高压燃油输出，从而满足驾驶员对最大功率的需求。

观察扫描工具（解码器）得到的IMV的实时数据，我们可以看到频率和占空比值的变化，但我们不可以绘制出它的转变。有一些扫描工具可以通过线形图的形式来显示频率的变化，但由于更新速度最受诟病，信号的任何间歇的突降将会被遗漏，这会导致诊断时间的延长。

示波器是如何绘制出控制IMV的频率和占空比变化？

绘制频率的方法有两个，第一种是使用示波器（只有4000系列的汽车PicoScope）硬件中内置的频率耦合功能，第二种是使用包含在软件中的数学通道（所有的PicoScope）。

绘制占空比需要使用软件中另一个数学通道。

当使用频率耦合选项来绘制频率时，技师连接示波器到IMV（直流耦合）的信号线并选择合适的时基来捕捉顾客的加速事件。

使用第二个通道连接到同一根信号线（频率耦合），示波器可以测量和绘制出控制IMV的频率并实时地把数据显示在屏幕上。技师现在可以评估与油门踏板位置相关的IMV响应时间和控制,同时监测对其它应用信号（如燃油压力）的影响。

下图演示了示波器是如何捕捉到PWM信号(蓝色波形)，同时绘制出实时频率(红色波形)。

图2

数学通道功能可以代替频率的耦合选项。对于任何应用到示波器的输入信号，技师可以对示波器的任何输入信号创建大量的数学通道来执行任何需要的计算。利用数学通道的一个优点是他们可以采集完了数据，远离车辆和车间嘈杂，再分析波形。

创建数学通道

在上面的例子中，有一个控制IMV的方波信号，它的频率和占空比都会变化。因此，我们需要创建两个不同的数学通道来绘制这两个事件的变化。

为了计算IMV的频率，信号必须要通过零伏电压（交点），但是，我们的信号是在0V和15V之间变化的。因此，技巧是把信号分开两半（7.5V），并在你之后创建的公式中使用这个值。我们使用“-7.5”有效地把零交点移动到PWM信号的中间。这使得数学通道可以计算出在一定时间内交点的数量从而显示出频率——换句话说,信号穿过7.5 V的次数。

图3

在PicoScope软件中选择工具>数学通道并点击新建。先后点击高级和“freg”选项。当你的公式框中出现“freg（）”时，把你的光标移动到两个括弧“（）”之间并输入A-7.5。得到的整个公式就是freg（A-7.5）。

点击下一步，选择任一种颜色、名称和范围。在这个阶段最好是设置一个手动覆盖所需要的实际频率范围（在下面的例子中我选择了0Hz到2000Hz），完成后点击完成。选中刚刚创建的数学通道旁的方框并点击确认。

将会出现一个第三个新通道（数学），并将被要求的通道（在本例中，freg（A-7.5）是通道A的频率数学通道，通道A是IMV PWM信号）绘制出IMV信号的频率。

图4

现在我们需要添加一个占空比测量来完成整个任务，显示出PWM信号更多的信息。

再一次从工具的下拉菜单中，选择数学通道并点击新建。在公式编辑器中先后选择高级和Duty选项并在其后输入需要使用的通道的英文字母（下面的例中我们使用“-A”通道），然后点击Next。

图5

注：由于IMV阀门是通过PCM接地的，开信号出现在电压为0V时(PCM将IMV接地，然后电流通过)。

因为这个原因，我们需要读负占空比而不是正的。在占空比公式通道“A”前加一个“-”符号，公式duty（-A）使软件显示出负占空比，像你的扫描工具（解码器）数据列表一样，让你可以做一个直接的对比。

如果你满意默认的颜色和名称，点击下一步。

如果你满意默认的范围（0到100%），点击下一步。

下图中，我们可以在一个屏幕上看到所有添加的通道：

通道A：PWM直流耦合信号

通道B：硬件测量PWM信号频率的频率耦合信号

数学通道：软件测量PWM信号的频率

数学通道：软件测量PWM信号的占空比

图6

正如你所看到的,从最初开始的单一连接捕捉IMV的PWM信号，利用PicoScope硬件和软件的功能，我们可以揭示出关于PWM行为至关重要的信息。当与其它信号（如油门踏板和油轨压力）对比时，我们可以捕获信号的突变(非常快速)。利用PicoScope的记忆功能，可以对车辆进行路试，并记录下数据，以后再分析。单单这一功能就能保护所有路试者和技师的安全，同时又确保没有数据丢失。请问：没有 PicoScope，你怎么诊断呢？