Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thiết bị giảng dạy Hệ thống phun dầu điện tử (Diesel common rail) phục vụ đào tạo nghề công nghệ ô tô trong các trường dạy nghề trên địa bàn tỉnh Phú Thọ

Trường Cao đẳng nghề Phú Thọ
Bùi Đình Chiến
(1) KS. Bùi Đình Chiến; (2) Th.S Đỗ Thị Thủy; (3) Th.S Khổng Mạnh Tiến; (4) Th.S Nguyễn Việt Hải; (5) K.S Phan Tất Thắng; (6) KS. Trần Văn Lực; (7) KS. Nguyễn Tiên Sơn; (8) KS. Lê Anh Tuấn; (9) CN. Nguyên Kim Khôi; (10) CN. Lê Thị Việt Hà

 1. Mục tiêu chung

 Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thiết bị giảng dạy hệ thống phun dầu điện tử (Diesel commonrail) phục vụ đào tạo nghề công nghệ ô tô nhằm ứng dụng trong công tác giảng dạy, nâng cao chất lượng dạy và học, trình độ tay nghề, kinh nghiệm cho giáo viên dạy nghề và học sinh, sinh viên học nghề tại trường Cao đẳng Nghề Phú Thọ.

2. Mục tiêu cụ thể

- Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thiết bị giảng dạy Hệ thống phun dầu điện tử phục vụ đào tạo nghề công nghệ ô tô.

- Xây dựng phần mềm điều khiển thiết bị giảng dạy hệ thống nhiên liệu.

- Xây dựng hệ thống bài giảng hệ thống phun nhiên liệu phục vụ đào tạo nghề công nghệ ô tô.

 1.  Điều tra, khảo sát, đánh giá thực trạng thiết bị giảng dạy hệ thống phun dầu điện tử phục vụ đào tạo nghề công nghệ ô tô trong các trường nghề trên địa bàn tỉnh Phú Thọ

1.1 Điều tra, khảo sát thực trạng thiết bị giảng dạy hệ thống phun dầu điện tử phục vụ đào tạo nghề công nghệ ô tô trong các trường nghề trên địa bàn tỉnh Phú Thọ.

- Khảo sát nhu cầu sử dụng thiết bị giảng dạy hệ thống phun dầu điện tử tại các Trường dạy nghề trên địa bàn tỉnh Phú Thọ, gồm 5 trường đó là: Trường CĐN Phú Thọ; trường CĐN Cơ điện Phú Thọ; trường CĐN Công nghệ giấy và cơ điện Phú Thọ; trường CĐN Công nghệ và Nông lâm Phú Thọ: 8 phiếu GV; 40 phiếu học sinh; trường CĐN số 2-Bộ quốc phòng.

- Tổng hợp các phiếu khảo sát cho thấy rằng có 50 phiếu (100%) giáo viên dạy nghề, có 285 phiếu (đạt 95%) sinh viên - học sinh học nghề đều nhận thức rằng: với cơ sở vật chất như hiện có phần nào đã đáp ứng được yêu cầu cho nhiệm vụ đào tạo nghề nói chung, nghề công nghệ ô tô, mô đun dạy học về hệ thống phun dầu điện tử (Diesel common rail) nói riêng .Tuy nhiên thực tế hiện nay chưa đáp ứng đầy đủ theo yêu cầu dạy và học thực hành, đặc biệt là thực hành kiểm tra, chẩn đoán hệ thống phun dầu điện tử (Diesel common rail). Tất cả thầy và trò đều nhận thức rằng có một thiết bị giảng dạy hệ thống phun dầu điện tử (Diesel common rail) có phần mềm đánh pan, điều khiển và tự kiểm tra, chẩn đoán, kèm theo hệ thống bài giảng để phục vụ học tập là rất cần thiết cho các cơ sở đào tạo nghề công nghệ ô tô, đặc biệt là cho giảng dạy tích hợp.

 

1.2. Đánh giá thực trạng thiết bị giảng dạy hệ thống phun dầu điển tử phục vụ đào tạo nghề công nghệ ô tô trong các trường nghề trên địa bàn tỉnh Phú Thọ.

1.2.1. Nhận thức của giáo viên và học sinh - sinh viên trong các trường dạy nghề về sự cần thiết của mô hình hệ thống phun dầu điện tử (Diesel commonrail) trong quá trình giảng dạy và học tập nghề công nghệ ô tô.

Đối với giáo viên giảng dạy, học sinh - sinh viên học nghề công nghệ ô tô qua thực tế điều tra, khảo sát có 50 phiếu GV (đạt 100%) và 300 phiếu học sinh (đạt 100%) đều đồng tình cần phải có thiết bị giảng dạy hệ thống phun dầu điện tử (Diesel common rail) có phần mềm điều khiển và tự kiểm tra, chẩn đoán, kèm theo hệ thống bài giảng để phục vụ dạy và học nghề công nghệ ô tô.

1.2.2. Thực trạng về cơ sở vật chất, thiết bị giảng dạy nghề công nghệ ô tô tại các cơ sở dạy nghề trên địa bàn tỉnh Phú Thọ.

Kết quả điều tra khảo sát 5 cơ sở dạy nghề trên địa bàn Tỉnh Phú thọ đối với 50 cán bộ giáo viên giảng dạy có 50 phiếu (đạt 100%) giáo viên cho rằng cơ sở vật chất phục vụ giảng dạy thực hành các môn chuyên ngành còn thiếu, mới ở mức độ "đáp ứng" cho việc dạy học thực hành nói chung và giảng dạy về hệ thống phun dầu điện tử (Diesel commomrail) nói riêng.

1.2.3 Thực trạng về mô hình hệ thống phun dầu điện tử (Diesel common rail) tại các cư sở dạy nghề trên địa bàn tỉnh Phú Thọ.

Thực trạng khảo sát 5 cơ sở đào tạo nghề trên địa bàn tất cả đã có thiết bị giảng dạy hệ thống phun dầu điện tử (Diesel common rail). Tuy nhiên thiết bị giảng dạy hệ thống phun dầu điện tử (Diesel commom rail) mới chỉ có ở dạng mô hình động cơ thật, không có hệ thống bài giảng kèm theo và không có phần mềm điều khiển và tự kiểm tra, chẩn đoán. Khảo sát 300 học sinh – sinh viên trong đó có 250 sinh viên cao đẳng, 50 học sinh trung cấp học nghề công nghệ ô tô được học hệ thống phun dầu điện tử (Diesel commom rail). Trong đó có 300 phiếu (đạt 100%) các em xác định mô đun hệ thống phun dầu điện tử (Diesel commom rail) là mô đun khó. Cơ sở vật chất phục vụ cho học tập còn hạn chế, thiếu thiết bị tài liệu, giáo trình về quy trình kiểm tra chẩn đoán.

1.2.4. Sự cần thiết của thiết bị giảng dạy hệ thống phun dầu điện tử (diesel commonrail) có phần mềm điều khiển và tự kiểm tra, chẩn đoán, kèm theo hệ thống bài giảng để phục vụ giảng dạy nghề công nghệ ô tô

Như đánh giá và nhu cầu thiết thực trong giảng dạy hệ thống phun dầu điện tử (diesel commonrail) cho sinh viên cao đẳng nghề công nghệ ô tô ở các cơ sở dạy nghề trên địa bàn tỉnh Phú Thọ, 100% giáo viên giảng dạy đều cho rằng : Thiết bị giảng dạy hệ thống phun dầu điện tử (diesel commonrail) có phần mềm điều khiển và tự kiểm tra, chẩn đoán, kèm theo hệ thống bài giảng để phục vụ giảng dạy nghề công nghệ ô tô là rất cần phải có.

 

1.2.5. Đánh giá chung về hiệu quả của dạy và học nghề công nghệ ô tô có thiết bị giảng dạy hệ thống phun dầu điện tử (diesel commonrail) có phần mềm điều khiển và tự kiểm tra, chẩn đoán, kèm theo hệ thống bài giảng.

Kết quả khảo sát cho thấy rằng: với cơ sở vật chất như hiện tại mới chỉ đáp ứng được công việc khi sinh viên ra trường, việc đáp ứng tốt còn rất hạn chế. Điều đó sẽ gây ảnh hưởng không tốt đến cơ hội tìm kiếm việc làm cho sinh viên sau khi tốt nghiệp khóa học. Đây cũng là nguyên nhân xấu cho việc tuyên truyền, hướng nghiệp, thu hút học sinh sau khi tốt nghiệp trung học cơ sở và trung học phổ thông vào học nghề trên địa bàn tỉnh Phú Thọ.

2. Thiết lập bài toán điều khiển mô hình thiết bị giảng dạy hệ thống phun dầu điện tử và lựa chọn các thiết bị phần mềm, phần cứng phù hợp.

2.1. Hệ thống điều khiển cho thiết bị giảng dạy hệ thống phun dầu điện tử (diesel common rail).

Hệ thống phun dầu điện tử là hệ thống điều khiển lượng nhiên liệu phun và thời điểm phun nhiên liệu bằng ECU động cơ. ECU nhận tín hiệu điện áp từ các cảm biến sau đó đưa ra tín hiệu điều khiển bộ chấp hành làm việc.

- Hộp ECU nhận các tín hiệu điện từ các cảm biến khác nhau như: Cảm biến trục khuỷu, cảm biến trục cam, cảm biến nhiệt độ nước làm mát, cảm biến vị trí bướm ga, cảm biến vị trí bàn đạp ga... sau đó phân tích, điều khiển bộ chấp hành là vòi phun, van điều khiển hút SCV hoạt động theo từng chế độ làm việc của hệ thống. Ngoài ra hộp ECU còn có chức năng chẩn đoán những hư hỏng của hệ thống.

- Hộp EDU: EDU là một thiết bị phát điện cao áp. Do vòi phun trong hệ thống nhiên liệu common rail hoạt động với điện áp cao (khoảng 85V), EDU đmả nhận nhiệm vụ khuyếch đại điện áp từ 12V lên 85V để dẫn động mở vòi phun. EDU được lắp giữa ECU và vòi phun, EDU khuyếch đại điện áp của ắc quy và trên cơ sở các tín hiệu từ ECU sẽ kích hoạt vòi phun để phun nhiên liệu.

-   Vòi phun phun nhiên liệu theo tín hiệu điều khiển của hộp ECU, EDU.

-   Van điều khiển hút SCV đóng mở dòng nhiên liệu từ thấp áp đến cao áp.

-   Cảm biến trục khuỷu: Xác định số vòng quay trục khuỷu để gửi tín hiệu điện áp về ECU động cơ.

- Cảm biến trục cam: Xác định điểm chết của xi lanh để gửi tín hiệu điện áp về ECU động cơ.

2.2. Sơ đồ khối bộ phận truyền động, dòng nhiên liệu bị giảng dạy hệ thống phun dầu điện tử (diesel common rail).

Ở hệ thống phun dầu điện tử (diesel common rail), khi động cơ hoạt động thông qua bộ dẫn động kéo bơm cao áp hoạt động khi đó dầu được hút từ thùng chứa qua bầu lọc đến bơm cao áp. Bơm cao áp nén nhiên liệu với áp suất từ 1300-1800Kg/cm² đến giàn ống phân phối và đến các vòi phun.

3. Thiết kế, chế tạo thiết bị giảng dạy hệ thống phun dầu điện tử

3.1. Thiết kế bản vẽ cơ khí:

-   Thiết kế bản vẽ khung giá của mô hình

-     Thiết kế, chế tạo mặt pannel của thiết bị: Các chi tiết của mô hình hệ thống

phun dầu điện tử (diesel common rail) được lắp đặt trên mặt pannel, đồng thời trên mặt pannel thể hiện được sơ đồ cấu tạo, sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống.

- Thiết kế bản vẽ tổng thể thiết bị

3.2. Thiết kế bản vẽ điện điều khiển:

-   Mạch nguồn, nối mát của hộp ECU, EDU

-   Mạch điện điều khiển hệ thống sấy nóng:

-   Mạch điện điều khiển các cảm biến: CB trục khuỷu, cb trục cam, cb nhiệt độ nhiên liệu, nhiệt độ nước làm mát, nhiệt độ kk nạp, cb đo gió.

-   Mạch điện điều khiển các cảm biến: CB vị trí bàn đạp ga, cb bướm ga, mô tơ bướm ga, cb áp suất nhiên liệu, van SCV, giắc chẩn đoán.

-   Mạch điện điều khiển vòi phun

-   Mạch điện khóa điện

-   Mạch điện điều khiển động cơ điện xoay chiều 3 pha.

3.3. Xây dựng phần mềm đánh pan, phần mềm kiểm tra, chẩn đoán

3.3.1. Xây dựng phần mềm đánh pan

-   Chế tạo mô đun đánh pan

-   Lập trình, cài đặt phần mềm đánh pan

3.3.2. Xây dựng phần mềm kiểm tra, chẩn đoán, cài đặt, hiệu chỉnh hệ thống phun dầu điện tử

-   Lắp mạch điện giắc chẩn đoán, kết nối mô hình với máy tính.

-   Cài đặt phần mềm, tiến hành kiểm tra, chẩn đoán, hiệu chỉnh.

4. Lắp đặt, kết nối hệ điều khiển với thiết bị giảng dạy hệ thống phun dầu điện tử kiểm tra, hiệu chỉnh và chạy thử thiết bị

 Lắp đặt tuần tự theo các nội dung sau:

- Lắp đặt bộ phận truyền động.

- Lắp đặt bộ tạo xung.

- Lắp đặt bàn đạp ga.

- Lắp đặt mặt trước mô hình.

- Lắp đặt mặt sau mô hình.

- Lắp đặt phần mềm kiểm tra, chẩn đoán.

- Lắp đặt phần mềm đánh pan.

5. Xây dựng hệ thống bài giảng, viết tài liệu hướng dẫn vận hàng, sử dụng hệ thống phun dầu điện tử

- Giới thiệu về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống phun dầu điện tử

- Kiểm tra và sửa chữa pan hệ thống phun dầu điện tử.

- Chẩn đoán trạng thái kỹ thuật hệ thống phun dầu điện tử.

- Kiểm tra và hiệu chỉnh hệ thống phun dầu điện tử.

5/2015 - 10/2016