氧传感器的反馈控制

,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,33,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,氧传感器的反馈控制,26、机遇对于有准备的头脑有特别的亲和力。,27、自信是人格的核心。,28、目标的坚定是性格中最必要的力量泉源之一，也是成功的利器之一。没有它，天才也会在矛盾无定的迷径中，徒劳无功。-查士德斐尔爵士。,29、困难就是机遇。-温斯顿丘吉尔。,30、我奋斗，所以我快乐。-格林斯潘。,氧传感器的反馈控制氧传感器的反馈控制26、机遇对于有准备的头脑有特别的亲和力。,27、自信是人格的核心。,28、目标的坚定是性格中最必要的力量泉源之一，也是成功的利器之一。没有它，天才也会在矛盾无定的迷径中，徒劳无功。-查士德斐尔爵士。,29、困难就是机遇。-温斯顿丘吉尔。,30、我奋斗，所以我快乐。-格林斯潘。反馈控制为了有效地控制混合气处于理论空燃比范围，人们利用氧传感器来检测排气中氧的含量，并将检测结果反馈给ECU，使ECU能及时修正喷油量，确保发动机处于理论空燃比状况下工作，这一反馈控制称为燃油喷射系统闭环控制。,目前应用的氧传感器有三种：二氧化锆型、二氧化钛型和宽频氧传感器。 反馈控制氧传感器ECUa实a目标a实修正喷油量a目标a实,一、老师充分发挥主导作用,学生实验是在学生完成某一单元教学内容后，在教师组织指导下由学生亲自完成的课堂实验，使学生获得直观的生动的感性知识，从而把难以理解的化学知识或现象更好地理解、巩固为所学化学知识，形成化学概念，促进观察、分析和解决问题等各方面能力的提高，也可以激发学生的学习兴趣。从中学化学教学实际来看，学生实验还具有调动学生学习积极性、巩固和运用双基、发展智力和培养能力、培养学生优良个性品质等功能。这些功能的发挥是在教师精心组织与指导下实现的，离开教师的指导，势必降低学生实验的教学功效。从这个角度来看，发挥教师的主导作用成为提高实验效益的前提和关键。,二、引导学生对实验进行探究,对于学生实验的指导，从内容上看主要集中体现在实验知识、实验技能和实验思维等三个方面。例如在实验知识方面，教师要指导学生全面理解和掌握验目的、实验原理、实验仪器性能以及得到什么样的实验结论等内容；在实验技能方面，教师要指导学生认识实验仪器、掌握实验仪器的操作规则、实验操作步骤、正确观察、记录和处理实验数据等；在实验思维方面，教师要指导学生掌握实验的科学方法，做到学会观察、记录、处理实验数据、学会推理、学会误差分析等内容。,在学生实验过程中教师的指导，并不是一蹴而就的，应该贯穿与学生实验的整个过程之中。由于学生实验不同环节的要求各有所不同，因而教师的指导也各有侧重。下面结合学生实验的各个环节来谈谈教师的指导：学生实验操作前，教师要从实验本身的特点和学生自己的实际情况出发，采取启发讲授模式，帮助学生明确实验的目的要求、激活学生认知结构中的知识，并启迪学生遵守一定的要求出把握实验的操作要领等，以消除学生实验中的知识、思路、方法、操作等方面的障碍。教师的具体操作是：明实验目的，导入学生实验。任何学生实验都是在一定实验目的和实验方法的支配下开展的，明确实验目的和实验方法是进行实验的关键。因此，在学生动手前，首先教师要引导学生弄清实验的目的与要求，明确实验的关键和注意事项，从而使学生的实践活动沿着既定的教学目标得以顺利进行。此时教师的指导并不意味着教师一味的讲授，一定要简明扼要，点明主题，揭示实验的关键，同时还应采用诱导的方式，引导学生去想问题，自主地揭示实验中心内容。例如，在配置一定物质的量浓度的溶液学生实验教学中，实验前首先借助该实验的前言（导语），点明该实验的目的，从而揭示该实验的主题-学习配置一定物质的量浓度的溶液；在此基础上提出下列问题：要配置一定物质的量浓度的溶液，需要那些准确物理量？需要这些准确的物理量，必须用到那些实验仪器？这些实验仪器如何实现这一目的？三个问题很好地可以激发学生思维，通过认真思考，不仅可以激活学生认知结构中关于物质的量浓度的相关知识，同时还可以启迪学生自己去探求实验研究方法等。,三、培养学生的动手实践能力,学生开始动手实验时，教师应该首先从实验态度进行引导，让学生积极主动参与到实验中来，这也是很关键的。特别是某些存在一定危险因素的实验，如氢氧化钠的腐蚀性、点燃氢气及其它气体（不纯）会爆炸等，更要作好引导，消除学生对实验的恐惧心理。其次，要从实验技能和实验思维两个方面去导，以确保学生规范地进行实验，做到操作明确、观察有序、记录科学等。由于学生实验是由学生自行进行的，而不同学生的知识水平与能力层次也各有不同。因此，学生实验过程中出现的问题也就各种各样，教师难以在课前全面完整地加以预测。这就要求教师要深入学生实验操作之中。巡视指导，及时发现问题并解决问题。对于实验中不同的问题要采用不同的方法进行指导：对于实验操作上个别的问题，宜结合学生操作情况给予个别指导；对于普遍性的问题，则宜集中点评，指出错误的原因、演示规范操作、提示操作要领；对于动手能力差的学生，应该作为巡视检查的重点对象，教学中既要耐心细致地给予指导，又要要求学生耐心细致、努力完成实验；对于实验观察中的问题，则要引导学生结合实验目的要求，分析思考实验观察要点和重点，做到全面观察又重点突出。,学生操作结束后，要在实验思维方面加强指导，及时把学生的思维实验操作中引导到实验总结中来。具体内容有三个方面：（1）根据实验过程中观察到的事象，进行归纳处理，得出正确的实验结论；（2）根据实验操作的体会和已有的知识经验，推理演绎、获取规律性知识；（3）针对实验过程中存在的问题，进行实验的改革与创新。同时还要对学生实验过程作出评价性指导，即根据实验目的和要求对全体学生存在的普遍性问题或带有倾向性问题以及对发展学生的智能和实验水平有关的问题进行讲评，促使学生认识水平产生新的飞跃。此外，还要引导学生养成良好的习惯如在实验结束时按照一定的要求清理仪器、搞好试药桌面卫生等。,数学课程标准指出：“数学教学活动必须建立在学生已有的认知发展和已有的知识经验基础上教学中要创设与学生生活环境、知识背景密切相关的，又是学生感兴趣的学习情景，让学生在观察、操作、猜测、交流、反思等活动中逐步体会数学知识的产生、形成和发展的过程，获取积极情感体验，感受数学的力量，同时掌握必要的基础知识和基本技能。”可见数学课程标准中更为关注的是数学教学是否向学生提供了具有现实背景的数学，是否能使学生从现实背景中“看到”数学、应用数学的意识，能否应用数学去思考和解决问题。要达到这一目标，作为数学教师就必须在教学过程中创设多样化教学情境，培养学生应用数学的意识，提高学生解决数学问题的能力，我从以下方面做了一点尝试：,一、创设故事情境，激发解决问题的意识,所谓故事情境，就是利用儿童爱听故事的心理，于新旧知识的衔接处，设置一种由生活、童话或神话中选出的有浓郁趣味性的故事情境，使学生受到强烈刺激，各种感官得以调动，激发学习动机。比如在教学年、月、日时，我通过故事导入：同学们，你们都知道大头儿子和小头爸爸的故事，今天老师要给大家讲一个有关他们父子的故事：有一天，小头爸爸正在书房里看书，突然，大头儿子哭哭啼啼地跑进来，对小头爸爸说：“我同学明明每年都过生日，为什么我12岁了，你才给我过3个生日？”小头爸爸听了哈哈大笑：“傻儿子，不是爸爸不给你过生日，而是因为你不是没年都有生日呀！”同学们，你们知道这是怎么回事吗？我通过将故事的形式创设情境，把学生的学习情绪推向一个高潮，学生的大脑中就会产生很多问题：为什么大头儿子12年才有三个生日？是不是这几年日历上没有这一天？这时学生就有了解决问题的意识，同时伴随着的是大胆的猜想和继续探究的热情。,二、创设问题情境，引发解决问题的欲望,创设问题情境能激发学生的求知欲望，打开思维的闸门，达到“心求通”、“口欲言”的境界。因此，教师应根据数学自身的魅力去设计一些生动有趣、富有挑战性，激起他们好奇、好胜心理的问题情境，从而提高学生的学习热情，引发学生解决问题的欲望。在学习“简单的统计”时，我设计了这样的情境：1.出示了苹果、梨橘子、香蕉的水果图；2.提问：老师要在班中进行一次调查，这四种水果到底哪一种水果最受小朋友们欢迎呢？请大家讨论一下，帮助老师出出主意，想想办法。3.讨论并反馈。指出要了解哪一种水果最受欢迎，先要了解每一位同?W最喜欢的一种水果是什么（收集数据），其次要看喜欢每种水果的人数有多少，看看哪种水果喜欢的人数最多（分类整理）这样，学生不仅认识了统计过程，而且使学生进一步感受到数学就在身边，同时激励学生探究新知识的欲望。,学起于思，思源于疑。教学中设置问题，并不是为了难倒学生，而是要激发学生探索的热情，增强学生的思维活跃性，触发学生进行自主解决问题的欲望。,三、创设活动情境，挖掘解决问题的潜能,心理学家认为：人的最初阶段的思维是从动作开始的。对于小学生来说，思维离不开形象和动作，既要用眼看，动手做，还要用脑想，动口说，使外部的操作过程与内在的思维活动紧密联系起来。例如：在教学同分子分数的大小比较时，我让学生充分动手操作，首先让学生折纸，拿出两张同样大小的长方形，分别折出它的1/2、1/4，并剪下来比较得出：1/21/4。然后进行第二次操作，将12枝铅笔放在讲台上，让学生分别取出这些铅笔的1/3、1/4，比较得出1/31/4，紧接着进行第三次操作，让两名学生取出这些铅笔的5/6、5/12，并比较大小，得出5/65/12，最后引导学生观察上述三组分数比较大小的结果，概括出同分子分数大小比较的方法。,通过以上活动，能够使学生从感性认识上升到理性认识，将具体形象思维进一步转化为为抽象逻辑思维。因此，教师应该给学生创造一个良好的活动情境，使学生亲自参与活动过程，提高学生的动手能力和创造性思维。,四、创设生活情境，提高解决问题的能力,陶行知先生说过：“生活即教育，社会即学校。”生活中处处有数学。数学来源于生活，又解决着生活中的各种问题。教学中可以开放教学，建立大课堂教学观，充分利用现实生活中的题材，鼓励学生去经历、发现、提出、解决生活中的数学问题。把数学学习与生活紧密联系起来，做一个生活的有心人，感受数学在日常生活中的作用，从而激发学生主动去学数学、做数学。如我设计一次“ 我帮妈妈管家”的数学实践活动，让学生回家了解家里一个月基本生活的各项开支情况，再将搜集的数据在老师的指导下加以分类整理，如食品类、家具类、学习用品类、水电类等支出，并提出有关的问题：你家一个月共需要开支多少钱？照这样计算一个年的基本开支是多少？家里每月的收入是多少？家里每月的结余是多少？哪些开支是不必要的或可以缩减？如果家里要购置一台800元左右的热水器，根据家里每月的结余，几个月后可以买一台？这些都是学生身边的数学，他们会感到很亲切，做起来得心应手，又能运用所学的知识解决生活中的问题，有一种成功的满足感。,总之，小学数学教学，应重视情境的创设，让学生在情境的引导下，通过学生积极主动地探索和追求来获取知识，培养解决问题的能力，从而实现学生学习方式的真正转变，课堂教学将更加有效，从而全面提高教育教学质量。,反馈控制,为了有效地控制混合气处于理论空燃比范围，人们利用氧传感器来检测排气中氧的含量，并将检测结果反馈给,ECU,，使,ECU,能及时修正喷油量，确保发动机处于理论空燃比状况下工作，这一反馈控制称为燃油喷射系统闭环控制。,目前应用的氧传感器有三种：二氧化锆型、二氧化钛型和宽频氧传感器。,反馈控制,氧传感器,ECU,a,实,a,目标,a,实,修正喷油量,a,目标,a,实,功用：,氧传感器的最初的功用是在闭环控制用于喷油脉宽的修正，现今还用于检测催化转换器的转换效率。,类型：,一种是窄型氧传感器，即老式的氧传感器，简单地称为氧传感器；另一种是宽型氧传感器，即新型的氧传感器，被称为空燃比（A/F）传感器。,1、氧传感器,氧传感器的类型,：,按材质分类： 分为氧化锆（ZrO2）式和氧化钛（TiO2）式两种类型；,按作用分类,分为非加热型的和加热型的；,按在排气管中的安装数量分类氧传感器分为单氧传感器和双氧传感器。,双氧传感器用在采用OBDII系统的车辆上，一个氧传感器安装在催化转换器前面排气管上（上游氧传感器），另一个安装在催化转换器的后面排气管上（下游氧传感器）。,常见氧传感器安装方式,氧传感器的安装位置：,单床,双床,1、氧传感器,（,1,） 氧化锆氧传感器,氧化锆氧传感器的结构：,（,1,） 氧化锆氧传感器,氧化锆氧传感器的工作原理,：,当混合气过稀时，排出的废气中氧含量高，锆管内、外侧氧浓度差小，产生的电压很低(接近0V)；当混合气过浓时，排出的废气中氧含量低，锆管内、外侧氧浓度差大，两电极间产生的电压高(接近1V)。,（,1,） 氧化锆氧传感器,带加热功能的氧化锆氧传感器的电路原理,：,（,1,） 氧化锆氧传感器,氧化锆氧传感器常见引脚数,：,单引线：氧传感器只有一根信号线，以外壳做搭铁回路。该种氧传感器依靠排气管散发的热量才能正常工作，当发动机怠速工作达不到正常工作温度时，ECU会以一固定值代替氧传感器信号值。,两线式：一条为信号线，另一条则为搭铁线。,三线式：使用在加热型的氧传感器上，其中两条引线同上述，第三条线为来自继电气（或点火开关）的12V加热电源线。,四线式：信号线与加热线各自有搭铁回路，即有两条搭铁线。,（,1,） 氧化锆氧传感器,氧化锆氧传感器信号特征,：,废气中氧的含量,氧传感器输,出信号电压,判断混合气状况,低,0.45V,浓,高,0.45V,稀,（2） 氧化钛氧传感器,氧化钛氧传感器的结构：,氧化钛氧传感器的工作原理：,混合气稀，尾气中氧的含量高，则氧化钛氧传感器呈现高电阻的状态，此时1V电源电压经氧传感器电阻降压，返回ECU的输出信号OX电压低于0.45V；混合气浓，尾气中氧的含量少，则氧化钛氧传感器因缺氧而形成低电阻的氧化半导体，此时1V电源电压经氧传感器电阻降压,返回ECU的OX信号电压高于0.45V。,（2） 氧化钛氧传感器,两种氧传感器的区别,氧化钛氧传感器的安装螺纹直径为14mm，而氧化锆氧传感器的安装螺纹直径为18mm,两者不能互换。,空燃比(A/F)传感器也探测排气中的氧浓度，相比而言，空燃比传感器能检测的空燃比的范围大（,），且空燃比探测精度高，所以被称为,宽型,或,宽比,氧传感器氧传感器。,2、空燃比传感器,泵电池,氧浓差电池,2、空燃比传感器,感应室两侧的电极，上面一侧的电极暴露在扩散通道的尾气中作为信号端，下面一侧电极暴露在参考空气中作参考电极，在氧浓差效应作用下，信号电压Uc与传统氧传感器一样，会随废气中氧的含量的变化而变化。ECU 通过改变泵送电流 Ip大小及方向来保持感应室的参考信号电压Uc输出为0.45V，从而得到Ip与值相对应的图表。,空燃比传感器工作原理,2、空燃比传感器,泵送电流与过量空气系数的关系,2、空燃比传感器,空燃比传感器控制电压特征,ECU 送出的控制电压Us,与常规的氧传感器不同，当混合气浓时，空燃比传感器控制电压Us小，当混合气稀时，空燃比传感器控制电压Us 大。,ECU送出的空然比传感器控制电压Us波形。,2、空燃比传感器,丰田公司的空燃比传感器的信号电压趋势,废气氧的含量,电流方向,信号电压,空气燃油混合气,氧含量少,负方向,3.3V,浓,理想空燃比,0,=3.3V,14.7：1,氧含量多,正方向, 3.3V,稀,空然比传感器与氧传感器的区别,、空燃比氧传感器的工作温度接近650，比氧传感器的工作温度400高得多；,2、空燃比氧传感器的泵送电流与废气中氧的含量成正比，且泵送电流的方向也随空燃比而变化，当空燃比小于14.7：1时，泵送电流方向为负向，当空燃比大于14.7：1时，泵送电流的方向为正向。,3、氧传感器的常见故障及检测方法,氧传感器的常见故障：,1.氧传感器中毒；,2.积炭；,3.氧传感器陶瓷碎裂；,4.加热器电阻丝烧断；,5.氧传感器线路问题。,3、氧传感器的常见故障及检测方法,氧传感器的检测方法：,氧传感器加热器电阻的检查:,拔下氧传感器线束插头，用万用表电阻档测量氧传感器接线端中加热器接柱与搭铁接柱之间的电阻，其阻值为4-40 。,3、氧传感器的常见故障及检测方法,氧传感器的检测方法：,氧传感器反馈电压的测量:,数字万用表置于直流电压“DC”量程，在发动机运转期间，用万用表测试氧传感器的信号电压，读取最小最大值。好的氧传感器应该能被检测到小于0.3V、高于0.8V的信号电压。在正常情况下，随着反馈控制的进行，氧传感器的反馈电压将在,0.45V上下不断变化，1s内反馈电压的变化次数应不少于8次。,4、空燃比传感器检测方法,空燃比氧传感器产生的是电流信号，并且电流方向和大小是变化的。由于空燃比传感器内部有集成电路，就不能直接用万用表或示波器检测该传感器的信号。检测空燃比传感器的唯一办法是使用专用的诊断仪通过随车诊断系统进行检测。,OBDII,系统对氧传感器的监测,1.前氧传感器开始工作所需时间,OBDII系统通过记录氧传感器加热至开始活跃工作所经历的时间，来判断氧传感器活跃工作的快慢。如果氧传感器加热功能有问题，那么氧传感器活跃工作变慢甚至无法监测。这项监测只能在冷车起动时才能监测。,OBDII,系统对氧传感器的监测,2.前氧传感器响应时间的测试 监测氧传感器信号电压从300mV到600mV（混和气从稀到浓）和从600mV到300mV（混和气从浓到稀）跳变所经历的时间。,当发动机处于如下工况时，反馈修正不起作用：,1,起动过程中及起动完成后,4s,时间内；,2,当冷却液温度低于,10,时进行起动，未升到,65,之前；当冷却液温度高于,10,时进行起动，未升到,30,之前；,3,满负荷时；,4,发动机制动时,5,怠速时（某些车型）；,6.,加速、全负荷、减速断油等工况,7,混合比过浓或过稀不在修正的范围之内、以及已判断出氧传感器或电路部分发生故障时。,短期/长期燃油,修正,28,（,1,）短期燃油修正方法,当发动机处于闭环状态时，短期燃油修正将对空燃比进行小的、临时的调整。短期燃油修正连续不断地监测来自氧传感器的输出电压。短期燃油修正的数值用,-100%-+100%之间的百分比表示（或用0-255个修正步表示），中间点为0%（或为128步）。如果短期燃油修正的数值为0%，则表示空燃比为为理想值14.71，混合气既不太浓，也不太稀（如图5-5所示）。如果短期燃油修正显示高于0%的正值，则表示混合气较稀，ECU在对供油系统进行增加喷油量的调整。如果短期燃油修正显示低于0%的负值，则表示混合气较浓，ECU在对供油系统进行减少喷油量的调整。如果混合气过稀或过浓的程度超过了短期燃油调整的范围，这时就要进行长期燃油调整。,29,短期燃油修正转换示意图,30,短期/长期燃油修正,(2),长期燃油修正方法,长期燃油修正值是由短期燃油修正值得到，并代表了燃油偏差的长期调整值。长期燃油修正表示方式与短期燃油修正表示方式一致，如果长期燃油修正显示%表示为了保持ECU所控制的空燃比，供油量正合适；如果长期燃油修正显示的是低于%的负值，则表明混合气过浓，喷油量正在减少（喷油脉宽减小）；如果长期燃油显示的是高于%的正值，则表明混合气过稀，ECU正在通过增加供油量（喷油脉宽增大）进行补偿，长期燃油修正可以表示出短期燃油修正向稀薄或浓稠方向调整的趋势。,31,短期/,长期,燃油修正,(2),长期燃油修正方法,长期燃油修正例子,32,短期/长期燃油修正,短期燃油修正和长期燃油修正的数值可以帮助维修人员判断混合气过浓或过稀是由燃油喷射系统内部故障引起的，还是由相关传感器故障造成的。ECU控制长期燃油修正微调的最大值在-25%-+20%范围内，短期燃油微调的权限在-27%-+27%之间，如果SHORT FT或LONG FT超过10，将警告有潜在故障。,33,短期/长期,燃油,修正,短期燃油修正是,ECU,依据氧传感器的电压信号进行喷油量的修正。,长期燃油修正是,ECU,通过对短期燃油修正（长时间修正的趋势）的计算得来的，其目的是尽可能地让短期燃油修正的数值接近,%,，如果长期燃油调整的数值超过,5%,，则表示发动机系统有故障，应该进行检查。,OBDII,系统需经过两个发动机驱动循化才能置出有关燃油修正的故障码。短期燃油修正值是临时存储的，在点火开关后自动消失。长期燃油修正值是被存储在记忆单元中，并被用于确定基本喷油量，对开环和闭环中喷油器的喷射量控制都有影响。,千万记住燃油修正的方向与故障码是相反的。,(,3,),短期,/,长期燃油修正的特点,谢谢！,21,、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。,培根,22,、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。,韩愈,23,、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。,马克思,24,、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。,莎士比亚,25,、学习是劳动，是充满思想的劳动。,乌申斯基,供娄浪颓蓝辣袄驹靴锯澜互慌仲写绎衰斡染圾明将呆则孰盆瘸砒腥悉漠堑脊髓灰质炎,(,讲课,2019),脊髓灰质炎,(,讲课,2019),