Aby nie wdawać się w zbyt skomplikowane definicje techniczne dotyczące fachowego określenia i charakterystyki sygnału PWM można napisać, iż sygnał ten to cyfrowa metoda kontrolowania napięcia zasilania podawanego do odbiornika. Zauważmy, że w przypadku starszych układów sterujących napięcie podawane jest w sposób ciągły (np. proces sterowania pracą wentylatora chłodnicy w Oplu Astrze F), lecz w przypadku sygnału PWM napięcie jest „włączane” i „wyłączane” z bardzo dużą częstotliwością. W tym momencie warto zdefiniować tzw. współczynnik wypełnienia impulsu który charakteryzuje w jak długim czasie do odbiornika wysłane jest napięcie zasilania i napięcie to pozostaje w stanie „wysokim”. Stan wysoki obejmuje przedział czasu, w którym napięcie zasilania (12 V lub 5 V) jest doprowadzone do odbiornika, a stan „niski” to przedział czasu, w którym odbiornik przestaje być zasilany. Wartość skuteczna napięcia, którą odbiera dany odbiornik jest zależna właśnie od proporcji tych dwóch stanów.

Przestudiujmy zatem dwa przebiegi sygnału PWM dla parametrów, gdzie napięcie w stanie wysokim wynosi 12V, a zmienia się współczynnik wypełnienia, który na wykresie 1 wynosi D=25%, a na wykresie 2 osiąga wartość D=75%. Zauważmy, że napięcie średnie, którym będzie zasilany odbiornik w przypadku 25% współczynnika wypełnienia wyniesie 3 V, a przy 75% będzie to 9 V.

Takie „impulsowe” sterowanie poprzez zmianę współczynnika wypełnienia pozwalana na uzyskanie płynnej regulacji napięcia i precyzyjne sterowanie takimi podzespołami jak: elektryczne pompy cieczy chłodzącej, przepustnice w układzie dolotowym, nastawniki turbosprężarek, zawory EGR, silniki napędu wentylatorów, siłowniki układu zmiennych faz rozrządu, diody w reflektorach LED itd.

Wykorzystanie sygnału PWM pozwala dodatkowo zredukować straty energii które występują przy zasilaniu danego nastawnika. Do analizy sygnału PWM należy użyć oscyloskopu, który pozwala na wychwycenie wszelkich anomalii kształtu przebiegu lub spadków jego napięcia. Sygnał PWM charakteryzuje poza współczynnikiem wypełnienia jego częstotliwość która zależna jest od typu kontrolowanego podzespołu.

Odnieśmy się zatem do praktycznego przykładu, w którym właściwa interpretacja sygnału PWM stanowiła podstawę do zlokalizowania źródła usterki w pojeździe. W samochodzie Seat Leon wyposażonym w wysokoprężną jednostkę 2.0 TDI 16v o mocy 135 kW z 2016 roku występowały problemy dotyczące pracy silnika. Po uruchomieniu jednostki napędowej, silnik gasł samoczynnie po upływie kilkudziesięciu sekund.

Warsztat na podstawie zarejestrowanych kodów usterek w sterowniku silnika o oznaczeniach:

• P2635 – pompa paliwowa A – mała wydajność tłoczenia
• P308D00 – pompa paliwowa A -prędkość obrotowa za niska

zawęził obszar dalszej diagnostyki do procedury weryfikacji funkcjonowania elektrycznej pompy paliwa niskiego ciśnienia. Sprawdzono manometrem ciśnienie wstępne pompy (nie odbiegało od normy producenta) przy okazji rejestrując moment, w którym silnik ulegał wyłączeniu. Zgaśnięcie jednostki napędowej poprzedzały kilkusekundowe spadki ciśnienia paliwa do chwili całkowitego zaniku tego ciśnienia. Kolejnym krokiem było przygotowanie i podłączenie oscyloskopu MT-77 firmy Hella Gutmann do instalacji elektrycznej modułu sterującego pompą paliwa.

Podłączanie było zrealizowane przy pomocy schematów instalacji elektrycznej pojazdu, do których dostęp z poziomu bazy danych technicznych urządzenia diagnostycznego Mega Macs X posiadał mechanik. Odczyt sygnału potwierdził jednoznacznie jego zakłócenie (zdjęcie 3), a dokładnie zanik z poziomu napięcia U=12,33 V do U=0,46 V który pokrywał się w czasie samoczynnego wyłączania się silnika. Tego typu uszkodzenie może świadczyć o awarii modułu pompy paliwa, jednak należało jeszcze sprawdzić informacje producenta czy sterownik silnika nie wymaga aktualizacji i dokładnie zweryfikować stan instalacji elektrycznej pomiędzy ECU silnika a modułem pompy paliwowej, jak i samą pompą.

Ostatecznie winowajcą tej ciekawej usterki okazał się uszkodzony moduł pompy paliwa, który po wymianie przywrócił w pełni sprawność Seata. Zaprezentowany przykład obrazuje jak ważną rolę w układzie sterującym pracą jednostki napędowej odgrywa sygnał PWM. Zresztą rola tego sygnału nie ogranicza się tylko do zastosowanie w systemach silników spalinowych, większego znaczenia nabierają one w przypadku pojazdów elektrycznych. Są one niezbędne do precyzyjnej kontroli silników elektrycznych, przetwornic DC-AC czy elektrycznych pomp chłodzących – ale to już temat na zupełnie inny artykuł.