ECU-circuit van een PWM-klep

Onderwerpen:

  • Schakeling van een PWM-gestuurde klep

Schakeling van een PWM-gestuurde klep:
De twee onderstaande afbeeldingen tonen de binnenzijde van een motorregeleenheid. Hierbij zijn de deksels verwijderd. In deze paragraaf tonen we met een schema en de verbindingen een voorbeeld over de schakeling van een PWM-gestuurde klep. Bekijk eerst eens de boven- en onderzijde van de printplaat.

Onderzijde printplaat ECU
Bovenzijde printplaat ECU

De PWM-gestuurde drukregelaar bevindt zich op de hogedrukleiding van de common-rail. De onderstaande afbeelding toont de magneetklep die met een PWM-signaal wordt geopend. Daarnaast is een overzicht van het common-railsysteem te zien.

Het onderstaande schema is van een 3.0 common-rail dieselmotor (VAG). We zoeken de componentcode van de brandstofdrukregelaar op: de N276.
Deze brandstofdoseerklep heeft als doel de brandstofdruk in de rail te regelen. Bij deze motor varieert de druk tussen de 300 en 1600 bar, afhankelijk van de bedrijfsomstandigheden.

De N276 krijgt op pin 2 (grijs) een voedingsspanning die gelijk is met de boordspanning (tussen de 13 en 14,6 volt bij draaiende motor). Pin 1 is met een bruin/witte draad verbonden met met pin 45 in stekker T60 op de ECU. 

Wanneer de ECU de klep aan massa schakelt, gaat er een stroom door de spoel lopen. De klep wordt in dat geval bekrachtigd en gaat open. Als de ECU de massa onderbreekt, zorgt een veer in de brandstofdoseerklep dat deze weer wordt gesloten. Door dit zeer snel achter elkaar te doen en de periodetijd dat de klep opent en sluit te laten variëren, kunnen we spreken over een PWM-regeling

We gaan het circuit van deze PWM-regeling aan de hand van het onderstaande schema en metingen in de stekker en op de printplaat van de ECU bekijken. Hoe zijn de componenten in werkelijkheid geschakeld? Hoe zijn deze op de printplaat zichtbaar? En waar dienen de componenten voor? Dat wordt in deze paragraaf duidelijk.

De onderstaande afbeelding toont zowel de binnenzijde van de stekker als de onderzijde van de printplaat. Door middel van metingen met de multimeter is gezocht naar de soldeerverbinding op de printplaat waar stekkeraansluiting T60/45 mee is verbonden. Deze soldeerpunten zijn met de paarse pijlen aangegeven.

De min-aansluiting van de brandstofdoseerklep (1) is via de stekkeraansluiting T60/45 verbonden met de drain van de FET en de anode van de vrijloopdiode. De rode lijnen in de afbeeldingen wijzen de soldeerverbindingen aan. Voor de duidelijkheid is hier een uitvergroting te zien van de bovenstaande afbeelding.

De source is via stekkeraansluiting T94/1 verbonden met massa en wordt aangegeven met de blauwe lijn.

De microprocessor schakelt de FET in- en uit door een stuurspanning op de gate van de FET te zetten. De oranje lijn toont de verbinding tussen de microprocessor en de gate van de FET.

Op het moment dat de gate een stuurspanning van de microprocessor krijgt gaat de FET in geleiding en kan er een stroom lopen van de drain naar source en dus ook door de spoel. Door het magnetische veld wordt de spoel bekrachtigd en sluit de brandstofdrukregelklep.

Zodra de stuurspanning op de gate wegvalt wordt de verbinding tussen de drain en source verbroken. De vrijloopdiode zorgt ervoor dat de inductiestroom, als gevolg van de restenergie in de spoel, naar de plus wordt gevoerd. Dit zorgt voor een geleidelijke stroomafbouw en voorkomt dat er een inductie plaatsvindt.

Het schema met de storing toont de overgangsweerstand in de plusdraad van de spoel. De rode pijlen geven de stroomrichting aan bij een uitgeschakelde FET. De stroomsterkte kan dankzij deze schakeling langzaam afnemen.

Nu we de schakelingen en de componenten van de brandstofdrukregelaar hebben doorgenomen, kunnen we ook kijken naar de scoopbeelden als we te maken hebben met een storing. Hoe herkennen we een storing in een PWM-signaal? Wat zijn de gevolgen voor de werking van de drukregelaar? Dit lees je op de pagina duty cyle en PWM-regeling.