Nghiên Cứu Và Mô Phỏng Hệ Thống Điều Khiển Trên Xe Toyota Veloz 2022

Nghiên cứu hệ thống điều khiển trên xe Toyota Veloz 2022 là một chủ đề quan trọng… 79 trang · Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh · 2024.

• Tác giả: Trịnh Văn Sang
• Người hướng dẫn: ThS. Nguyễn Ngọc Bích
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Ô Tô
• Đề tài: Nghiên Cứu Và Mô Phỏng Hệ Thống Điều Khiển Trên Xe Toyota Veloz 2022
• Loại tài liệu: Đồ Án Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT BẰNG TIẾNG VIỆT
• TÓM TẮT BẰNG TIẾNG ANH
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tổng quan về đề tài
• 1.2. Mục tiêu đề tài
• 1.3. Giới hạn đề tài
• 1.4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 1.5. Phương pháp nghiên cứu
• 1.6. Nội dung nghiên cứu
• 2. CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ Ô TÔ TOYOTA VELOZ
• 2.1. Giới thiệu chung về ô tô Toyota Veloz
• 2.2. Đặc tính các cụm hệ thống chính của xe Toyota Veloz 2022
• 3. CHƯƠNG 3: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TRÊN TOYOTA VELOZ
• 3.1. Hệ thống phanh
• 3.1.1. Cấu tạo bộ trợ lực
• 3.1.2. Các hệ thống an toàn trong hệ thống phanh của Toyota Veloz
• 3.1.3. Hệ thống chống bó cứng phanh (ABS)
• 3.1.4. Hệ thống phân phối phanh điện tử
• 3.1.5. Hệ thống hỗ trợ phanh khẩn cấp
• 3.1.6. Nguyên nhân hư hỏng và sửa chữa
• 3.2. Các bộ phận hợp thành hệ thống lái
• 3.2.1. Nguyên lí hoạt động của cơ cấu bánh răng – thanh răng
• 3.2.2. Trợ lực lái điện
• 3.2.3. Góc đặt bánh xe
• 3.2.4. Nguyên nhân hư hỏng và sửa chữa
• 3.3. Hệ thống treo
• 3.3.1. Các hệ thống treo hiện nay
• 3.3.2. Hệ thống treo được sử dụng trên xe Toyota Veloz 2022
• 3.3.3. Hệ thống treo trước: McPherson kết hợp thanh cân bằng
• 3.3.4. Hệ thống treo sau: Thanh xoắn kết hợp với thanh cân bằng
• 3.3.5. Nguyên nhân hư hỏng và sửa chữa
• 4. CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG PHẦN MỀM CARSIM
• 4.1. Giới thiệu phần mềm Carsim
• 4.2. Các phần của màn hình giao diện Carsim
• 4.3. Mục đích sử dụng
• 4.4. Mô phỏng hệ thống điều khiển trên phần mềm Carsim
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về Nghiên Cứu Hệ Thống Điều Khiển Xe Toyota Veloz 2022

Nghiên cứu hệ thống điều khiển trên xe Toyota Veloz 2022 là một chủ đề quan trọng trong ngành công nghệ ô tô. Hệ thống điều khiển không chỉ đảm bảo an toàn mà còn nâng cao trải nghiệm lái xe. Với sự phát triển không ngừng của công nghệ, việc hiểu rõ về hệ thống này là cần thiết để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người tiêu dùng.

1.1. Mục tiêu và Giới hạn của Nghiên cứu

Mục tiêu của nghiên cứu là phân tích cấu trúc và nguyên lý hoạt động của hệ thống điều khiển trên xe Toyota Veloz 2022. Giới hạn nghiên cứu tập trung vào việc mô phỏng hệ thống điều khiển bằng phần mềm Carsim.

1.2. Đối tượng và Phạm vi Nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu bao gồm các hệ thống điều khiển như phanh, lái và treo. Phạm vi nghiên cứu được giới hạn trong việc sử dụng phần mềm mô phỏng Carsim để đánh giá hiệu suất của các hệ thống này.

II. Vấn đề và Thách thức trong Hệ Thống Điều Khiển Xe Toyota Veloz 2022

Hệ thống điều khiển trên xe Toyota Veloz 2022 đối mặt với nhiều thách thức, bao gồm việc đảm bảo an toàn và hiệu suất trong điều kiện vận hành khác nhau. Những vấn đề này cần được giải quyết để nâng cao trải nghiệm lái xe và đảm bảo an toàn cho hành khách.

2.1. Các Vấn đề An toàn trong Hệ Thống Điều Khiển

Hệ thống điều khiển cần đảm bảo an toàn tối đa cho người lái và hành khách. Các vấn đề như phanh không hoạt động hiệu quả có thể dẫn đến tai nạn nghiêm trọng.

2.2. Thách thức trong Việc Tối ưu Hóa Hiệu Suất

Việc tối ưu hóa hiệu suất của hệ thống điều khiển là một thách thức lớn. Cần phải cân nhắc giữa hiệu suất và sự thoải mái của người lái trong quá trình vận hành.

III. Phương pháp Nghiên cứu Hệ Thống Điều Khiển trên Xe Toyota Veloz 2022

Phương pháp nghiên cứu bao gồm việc sử dụng phần mềm Carsim để mô phỏng và phân tích các hệ thống điều khiển. Phương pháp này giúp đánh giá hiệu suất và tính năng của hệ thống trong các điều kiện khác nhau.

3.1. Sử dụng Phần mềm Carsim trong Mô phỏng

Phần mềm Carsim cho phép mô phỏng các tình huống thực tế, giúp đánh giá hiệu suất của hệ thống điều khiển một cách chính xác và hiệu quả.

3.2. Phân tích Dữ liệu và Kết quả Mô phỏng

Dữ liệu thu thập từ mô phỏng sẽ được phân tích để đưa ra những nhận định về hiệu suất của hệ thống điều khiển, từ đó đề xuất các cải tiến cần thiết.

IV. Ứng dụng Thực tiễn của Nghiên cứu Hệ Thống Điều Khiển trên Xe Toyota Veloz 2022

Nghiên cứu này không chỉ có giá trị lý thuyết mà còn có ứng dụng thực tiễn trong việc cải tiến thiết kế và nâng cao chất lượng sản phẩm của Toyota Veloz 2022. Những kết quả đạt được sẽ giúp các nhà sản xuất tối ưu hóa hệ thống điều khiển.

4.1. Cải tiến Thiết kế Hệ Thống Điều Khiển

Kết quả nghiên cứu sẽ được áp dụng để cải tiến thiết kế hệ thống điều khiển, từ đó nâng cao hiệu suất và độ an toàn cho xe.

4.2. Tăng cường Chất lượng Sản phẩm

Việc áp dụng các giải pháp từ nghiên cứu sẽ giúp nâng cao chất lượng sản phẩm, đáp ứng tốt hơn nhu cầu của người tiêu dùng.

V. Kết luận và Tương lai của Nghiên cứu Hệ Thống Điều Khiển trên Xe Toyota Veloz 2022

Kết luận từ nghiên cứu cho thấy hệ thống điều khiển trên xe Toyota Veloz 2022 có tiềm năng lớn trong việc cải tiến hiệu suất và an toàn. Tương lai của nghiên cứu này sẽ tiếp tục mở rộng để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường.

5.1. Tóm tắt Kết quả Nghiên cứu

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng hệ thống điều khiển trên Toyota Veloz 2022 cần được cải tiến để nâng cao hiệu suất và an toàn.

5.2. Hướng phát triển trong Tương lai

Tương lai của nghiên cứu sẽ tập trung vào việc phát triển các công nghệ mới nhằm tối ưu hóa hệ thống điều khiển, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người tiêu dùng.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong bối cảnh nền kinh tế và mạng lưới giao thông vận tải tại Việt Nam ngày càng phát triển, nhu cầu sử dụng ô tô con cá nhân và xe dịch vụ thương mại gia tăng nhanh chóng. Quá trình vận hành của ô tô trên đường thực tế chịu tác động liên tục từ các yếu tố động lực học phức tạp như vận tốc di chuyển, tải trọng chuyên chở thay đổi và các kích thích mấp mô từ bề mặt đường. Các tác động này ảnh hưởng trực tiếp đến trạng thái cân bằng động lực học, độ ổn định hướng di chuyển và độ êm dịu chuyển động của phương tiện. Khi các thông số động lực học không đạt trạng thái tối ưu, phương tiện xuất hiện các rung động bất lợi, gây mất cảm giác lái thoải mái và tiềm ẩn nguy cơ mất an toàn nghiêm trọng cho người điều khiển cùng hành khách. Để giải quyết bài toán cân bằng giữa tính năng vận hành, độ an toàn chủ động và sự thoải mái, các nhà sản xuất xe hơi không ngừng cải tiến kết cấu khung gầm và tích hợp các hệ thống điều khiển tự động hóa cao.

Đề tài "Nghiên cứu và mô phỏng hệ thống điều khiển trên xe Toyota Veloz 2022" được thực hiện tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh nhằm khảo sát, phân tích chuyên sâu các cụm điều khiển khung gầm trên dòng xe đa dụng MPV 7 chỗ hiện đại.

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài được xác định cụ thể theo văn bản:

1. Hiểu rõ về cấu trúc, chức năng và cách vận hành của các hệ thống điều khiển trên xe Toyota Veloz 2022.
2. Trang bị kiến thức và kỹ năng sử dụng thành thạo phần mềm CarSim để mô phỏng hoạt động của hệ thống điều khiển.
3. Nắm vững việc phân loại, đặc điểm cấu tạo và quy trình vận hành của các cụm hệ thống điều khiển khung gầm.
4. Xây dựng nguồn tư liệu kỹ thuật hỗ trợ quá trình tiếp thu bài giảng của sinh viên và công tác giảng dạy của giảng viên chuyên ngành Công nghệ Kỹ thuật Ô tô.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

• Đối tượng nghiên cứu: Các hệ thống điều khiển khung gầm chính trên ô tô Toyota Veloz 2022, bao gồm hệ thống phanh (kết hợp các hệ thống an toàn chủ động ABS, EBD, BA), hệ thống lái trợ lực điện (EPS) và hệ thống treo (trước MacPherson, sau dầm xoắn).
• Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu tập trung vào phân tích kết cấu cơ khí, nguyên lý điều khiển điện - thủy lực và mô hình hóa động lực học đa vật thể trên phần mềm chuyên ngành CarSim. Do điều kiện hạn chế về trang thiết bị đo kiểm và công cụ thực tế, toàn bộ quá trình kiểm chứng phản ứng động lực học của xe được giới hạn thực hiện dưới dạng mô phỏng số học trên máy tính. Thời gian thực hiện đồ án từ ngày 18/09/2023 đến ngày 20/01/2024.

---

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đề tài vận dụng lý thuyết động lực học chuyển động ô tô, nguyên lý kết cấu gầm ô tô hiện đại cùng các mô hình điều khiển điện tử trên ô tô thế hệ mới:

• Cơ sở lý thuyết về hệ thống phanh thủy lực và an toàn phanh: Áp dụng định luật truyền áp suất thủy lực của Pascal trong cơ cấu xi lanh chính và cụm kẹp phanh đĩa; lý thuyết trợ lực phanh chân không; nguyên lý điều khiển chống bó cứng bánh xe dựa trên hệ số trượt tối ưu của hệ thống ABS; giải thuật phân phối lực phanh điện tử EBD theo tải trọng cầu và gia tốc ngang; cơ chế kích hoạt tăng áp khẩn cấp của hệ thống hỗ trợ phanh BA.
• Cơ sở lý thuyết về hệ thống lái và động học quay vòng: Nguyên lý biến đổi chuyển động cơ học trục vít - thanh răng và hình thang lái; nguyên lý điều khiển mô-men trợ lực của hệ thống lái trợ lực điện (EPS) sử dụng động cơ điện một chiều (DC Motor); lý thuyết về các góc đặt bánh xe dẫn hướng gồm góc chụm (Toe), góc nghiêng trục xoay đứng (Caster) và góc nghiêng bánh xe (Camber).
• Cơ sở lý thuyết về dao động ô tô và hệ thống treo: Mô hình dao động đàn hồi kết hợp giảm chấn dập tắt rung động; cơ cấu hình học hệ thống treo độc lập MacPherson kết hợp thanh cân bằng ở cầu trước và hệ thống treo phụ thuộc dầm xoắn chữ H (torsion beam) ở cầu sau.

Phương pháp nghiên cứu thực tế được triển khai bao gồm:

• Phương pháp phân tích - tổng hợp tài liệu: Thu thập, dịch thuật và hệ thống hóa thông số kỹ thuật, bản vẽ sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc từ sổ tay hướng dẫn kỹ thuật của nhà sản xuất Toyota, sách giáo trình chuyên ngành và các bài báo khoa học.
• Phương pháp tính toán và phân tích kỹ thuật: Xác định các thông số hình học, trọng lượng, tọa độ trọng tâm, đặc tính nhún đàn hồi của lò xo và đặc tính cản của giảm chấn thủy lực trên xe Toyota Veloz 2022.
• Phương pháp mô hình hóa và mô phỏng động lực học: Sử dụng phần mềm chuyên ngành CarSim để thiết lập mô hình xe hoàn chỉnh, khai báo các bộ thông số đầu vào của hệ thống treo, phanh, lái; xây dựng các kịch bản địa hình và chế độ vận hành (đường mấp mô hình sin, phanh tránh chướng ngại vật, đánh lái chuyển làn); trích xuất dữ liệu và biểu đồ đáp ứng động lực học. Đồng thời kết hợp phần mềm Autodesk Inventor hỗ trợ trích xuất hình ảnh không gian của cơ cấu.

Nguồn dữ liệu:

• Dữ liệu thông số kỹ thuật tiêu chuẩn của xe Toyota Veloz 2022 do Toyota Motor công bố.
• Thư viện thông số động lực học xe du lịch tích hợp trong phần mềm CarSim phiên bản chuyên dụng.

---

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan về đề tài

Chương này xác định tính cấp thiết của đề tài trong xu thế tự động hóa công nghệ ô tô. Tác giả trình bày chi tiết 4 mục tiêu nghiên cứu cụ thể, giới hạn nghiên cứu mô phỏng trên phần mềm CarSim do thiếu thiết bị đo đạc thực nghiệm, xác định rõ đối tượng là 3 hệ thống điều khiển gầm (phanh, lái, treo) của xe Toyota Veloz 2022. Chương 1 cũng phác thảo sơ đồ phương pháp nghiên cứu từ khâu thu thập dữ liệu, phân tích kết cấu đến khâu xây dựng kịch bản mô phỏng số.

Chương 2: Giới thiệu chung về ô tô Toyota Veloz

Chương 2 trình bày tổng quan về nguồn gốc xuất xứ, thiết kế ngoại thất, nội thất và cấu hình kỹ thuật của dòng xe Toyota Veloz 2022 (MPV 7 chỗ, nhập khẩu nguyên chiếc). Không gian cabin được tối ưu nhờ cấu hình dẫn động cầu trước (FWD) và chiều dài cơ sở đạt 2.750 mm. Các hệ thống điều khiển tiện nghi và an toàn bao gồm phanh tay điện tử tích hợp giữ phanh tự động (Auto Hold), màn hình TFT 7 inch sau vô lăng, cân bằng điện tử, hỗ trợ khởi hành ngang dốc và camera 360 độ.

Thông số kỹ thuật	Giá trị công bố trên xe Toyota Veloz 2022
Kiểu xe / Số chỗ ngồi	MPV / 7 chỗ
Kích thước tổng thể (Dài)	4.700 mm
Chiều dài cơ sở	2.750 mm
Khoảng sáng gầm xe	205 mm
Bán kính quay vòng tối thiểu	5,2 m
Trọng lượng toàn tải	1.735 kg
Kiểu động cơ	2NR-VE 1.5L Dual VVT-i, 4 xy-lanh thẳng hàng DOHC
Công suất cực đại	105 mã lực tại 6.000 vòng/phút
Mô-men xoắn cực đại	138 Nm tại 4.200 vòng/phút
Hộp số / Hệ dẫn động	Hộp số biến thiên vô cấp kép (CVT) / Cầu trước chủ động (FWD)
Dung tích bình nhiên liệu	43 lít (hệ thống phun xăng điện tử EFI)
Mức tiêu hao nhiên liệu hỗn hợp	6,3 lít/100 km
Kích thước lốp và la-zăng	205/50R17, mâm hợp kim
Tiêu chuẩn khí thải	EURO 5

Chương 3: Hệ thống điều khiển trên Toyota Veloz

Chương 3 là phần lý thuyết kỹ thuật trọng tâm, mô tả cấu tạo chi tiết, nguyên lý làm việc và quy trình chẩn đoán hư hỏng của 3 cụm hệ thống:

1. Hệ thống phanh: Sử dụng cơ cấu phanh đĩa trên cả 4 bánh. Cụm kẹp phanh sử dụng kết cấu càng phanh di động trượt trên chốt dẫn hướng của ngàm truyền mô-men. Bầu trợ lực phanh chân không hoạt động dựa trên độ chân không đường ống nạp sau bướm ga; cấu tạo gồm buồng áp suất không đổi, buồng áp suất biến đổi, màng ngăn cao su, thân van, van khí, van điều khiển, lò xo hồi vị và đĩa phản lực. Tác giả phân tích 4 trạng thái làm việc của bầu trợ lực: trạng thái không đạp phanh, trạng thái đạp phanh, trạng thái duy trì lực đạp phanh và trạng thái nhả bàn đạp phanh.
   • Hệ thống ABS: Bao gồm cảm biến tốc độ bánh xe (loại chủ động hoặc thụ động), ECU ABS, cụm van điện từ (vận hành qua 3 chế độ: mở tăng áp, đóng giữ áp, xả giảm áp) và bơm hồi dầu thủy lực để ổn định áp suất.
   • Hệ thống EBD: Sử dụng dữ liệu tốc độ bánh xe và cảm biến gia tốc ngang/chệch hướng để điều biến áp suất thủy lực độc lập đến từng bánh xe, triệt tiêu hiện tượng văng đuôi khi phanh trong khúc cua hoặc phanh tải lệch.
   • Hệ thống BA: Phát hiện tình huống phanh khẩn cấp thông qua cảm biến hành trình/tốc độ nhấn bàn đạp phanh, điều khiển van điện từ cung cấp áp suất dầu tối đa từ bộ tích năng ABS vào các xi lanh bánh xe.

Triệu chứng hư hỏng của hệ thống phanh	Nguyên nhân kỹ thuật	Biện pháp bảo dưỡng và sửa chữa
Lực phanh bị thiếu, giảm hiệu quả	Má phanh bị mòn quá giới hạn, dính dầu mỡ hoặc nước	Đo độ mòn má phanh, thay mới khi dưới chỉ số cho phép; làm sạch dầu mỡ
Bàn đạp phanh thấp hoặc nhẹ	Thiếu dầu phanh trong bình chứa	Bổ sung dầu phanh đúng chủng loại và mức quy định
Hành trình tự do của bàn đạp phanh nhỏ	Khe hở giữa má phanh và đĩa phanh quá lớn	Điều chỉnh khe hở má phanh theo tiêu chuẩn
Phanh có hiện tượng xốp, hẫng	Có bọt không khí lọt vào trong đường ống dẫn dầu phanh	Bổ sung dầu phanh và thực hiện xả khí (xả gió) hệ thống
Phanh không ăn	Bề mặt má phanh hoặc đĩa phanh bị cháy chai cứng	Kiểm tra, tiện láng lại bề mặt đĩa phanh hoặc thay mới má phanh và đĩa phanh

2. Hệ thống lái: Trang bị cơ cấu lái bánh răng - thanh răng kết hợp hệ thống trợ lực lái điện (EPS). Kết cấu gồm vành lái 3 chấu tích hợp túi khí và cụm phím điều khiển, trục lái chính, trục vít ăn khớp với thanh răng, các thanh giằng và khớp cầu rotuyn trong - rotuyn ngoài tạo thành hình thang lái. Hệ thống EPS gồm cảm biến mô-men xoắn gắn trên trục lái, mô-tơ điện một chiều (DC Motor), hộp điều khiển EPS ECU liên lạc với ECU động cơ và đèn báo lỗi EPS trên bảng đồng hồ. Tác giả phân tích hình học các góc đặt bánh xe dẫn hướng gồm:
   • Độ chụm (Toe): Toe-in (độ chụm dương) tăng tính ổn định chuyển động thẳng; Toe-out (độ chụm âm) tăng tính linh hoạt khi bắt đầu vào cua.
   • Góc Caster: Caster dương (trục xoay đứng nghiêng về sau) giúp bánh xe có xu hướng tự trả thẳng ở tốc độ cao; Caster âm tạo cảm giác lái nhẹ nhưng giảm độ ổn định hướng.
   • Góc Camber: Camber âm (mặt phẳng bánh xe nghiêng vào trong ở phía trên) tối ưu hóa diện tích tiếp xúc của lốp ngoài khi xe chịu lực ly tâm lúc vào cua.

Triệu chứng hư hỏng của hệ thống lái	Nguyên nhân kỹ thuật	Biện pháp bảo dưỡng và sửa chữa
Cảm giác đánh tay lái nặng	Hư hỏng cụm mô-tơ điện DC hoặc mạch điều khiển trợ lực	Kiểm tra, sửa chữa hoặc thay thế mô-tơ trợ lực điện EPS
Tay lái trả chậm sau khi quay vòng	Khô mỡ bôi trơn tại các thanh dẫn động lái hoặc trục các-đăng lái	Tra mỡ bôi trơn chuyên dụng vào các khớp cầu và ổ trục các-đăng
Xe bị nhao lái, đi lệch sang một bên	Áp suất lốp không đều hoặc thước lái bị lệch góc đặt	Kiểm tra áp suất lốp, cân chỉnh lại thước lái và các góc đặt bánh xe

3. Hệ thống treo:
   • Treo trước MacPherson: Cấu tạo gồm lò xo trụ giảm chấn, ống giảm chấn thủy lực, một cánh tay đòn dưới dạng chữ A nối với khung vỏ qua khớp cầu rotuyn và thanh cân bằng (thanh ổn định chống lắc). Ưu điểm là kết cấu gọn nhẹ, giảm khối lượng không được treo (unsprung mass), giải phóng không gian cho khoang động cơ đặt ngang FWD; nhược điểm là thông số Camber và khoảng vết bánh xe biến thiên khi nhún hết hành trình.
   • Treo sau dầm xoắn (thanh xoắn / torsion beam): Bố trí hình chữ H với dầm ngang chịu xoắn kết nối hai thanh đòn dọc, kết hợp lò xo cuộn, giảm chấn thủy lực độc lập và thanh cân bằng. Khi một bên bánh xe đi qua mấp mô, dầm xoắn biến dạng đàn hồi để dập tắt dao động và ổn định thân xe.

Chương 4: Mô phỏng hệ thống điều khiển bằng phần mềm CarSim

Chương 4 tập trung vào việc số hóa các thông số kỹ thuật của xe Toyota Veloz 2022 vào phần mềm mô phỏng CarSim và khảo sát đáp ứng động lực học qua 3 kịch bản:

• Dữ liệu đầu vào: Khai báo chiều dài cơ sở 2.750 mm, khoảng sáng gầm 205 mm, trọng lượng toàn tải 1.735 kg, thông số lốp 205/50R17, thông số độ cứng lò xo, hệ số cản giảm chấn và cấu hình hệ thống treo trước MacPherson, treo sau dầm xoắn.
• Kịch bản mô phỏng hệ thống treo trên đường hình sin: Thiết lập biên dạng mặt đường gợn sóng hình sin liên tục nhằm kích thích dao động theo phương thẳng đứng. Đồ thị trích xuất thể hiện: lực tác dụng theo phương thẳng đứng (Vertical Forces) tác dụng lên 4 bánh xe, sự thay đổi của lực cản giảm chấn theo thời gian, hành trình và lực nén của lò xo trụ ở cầu trước và dầm xoắn ở cầu sau. Kết quả cho thấy giảm chấn thủy lực nhanh chóng dập tắt các dao động xung kích sau khi qua đỉnh mấp mô.
• Kịch bản mô phỏng hệ thống phanh né chướng ngại vật: Xe chạy ở dải tốc độ ổn định, sau đó kích hoạt phanh khẩn cấp kết hợp đánh lái tránh vật cản xuất hiện trên làn đường. Đồ thị ghi nhận: diễn biến giảm tốc độ góc của bánh xe, sự biến thiên áp suất dầu trong xi lanh chính và áp suất dầu tức thời trong các xi lanh công tác tại từng bánh xe dưới sự điều biến của hệ thống ABS/EBD nhằm ngăn ngừa hiện tượng bó cứng bánh xe.
• Kịch bản mô phỏng hệ thống lái chuyển hướng: Mô phỏng quá trình quay vô lăng đánh lái theo chu kỳ góc xác định trên địa hình thử nghiệm. Đồ thị trích xuất: góc quay bánh xe dẫn hướng phía trước (Steer Angle), góc đánh lái vô lăng của người lái (Handwheel Angle) và sự dịch chuyển của phản lực thẳng đứng giữa bánh xe phía trong và phía ngoài cua do ảnh hưởng của lực ly tâm.

Chương 5: Kết luận

Chương 5 đúc kết toàn bộ khối lượng công việc đã hoàn thành, khẳng định mô hình mô phỏng trên CarSim đã phản ánh chân thực các nguyên lý làm việc của hệ thống treo, lái và phanh trên xe Toyota Veloz 2022. Các sản phẩm chuyển giao của đề tài gồm 01 quyển báo cáo tốt nghiệp, 01 file Word thuyết minh chi tiết và 01 file PowerPoint phục vụ báo cáo hội đồng.

---

Kết quả và đóng góp

Đề tài đã hoàn thành các nội dung kỹ thuật với những kết quả cụ thể:

• Về mặt lý thuyết kỹ thuật: Hệ thống hóa toàn bộ thông số kết cấu và làm sáng tỏ nguyên lý vận hành của 3 hệ thống điều khiển khung gầm trên mẫu xe Toyota Veloz 2022. Đề tài làm rõ quy trình biến đổi áp suất trong bầu trợ lực chân không và cơ chế làm việc của các van điện từ 3 trạng thái trong bộ chấp hành ABS.
• Về mặt mô phỏng số học: Xây dựng thành công bộ dữ liệu đầu vào chuẩn xác cho xe Toyota Veloz 2022 trên phần mềm CarSim (tải trọng toàn tải 1.735 kg, kích thước bánh 205/50R17, chiều dài cơ sở 2.750 mm). Xuất bản các đồ thị phản ánh trung thực mối tương quan động lực học:
  • Đồ thị lực thẳng đứng (Vertical Forces), lực giảm chấn và lực nén lò xo theo thời gian trên địa hình đường hình sin.
  • Đồ thị tốc độ bánh xe, áp suất xi lanh chính và áp suất xi lanh công tác trong tình huống phanh né vật cản có sự can thiệp của ABS/EBD/BA.
  • Đồ thị góc đánh lái vô lăng, góc quay bánh xe dẫn hướng và tải trọng phân bố lên các bánh xe khi chuyển hướng.
• Về giải pháp kỹ thuật: Xây dựng các bảng hướng dẫn chẩn đoán hư hỏng, xác định nguyên nhân và quy trình khắc phục cụ thể cho hệ thống phanh (xử lý xốp bàn đạp, mòn má phanh, cháy đĩa phanh), hệ thống lái (xử lý nặng lái, nhao lái, khô mỡ khớp lái) và hệ thống treo.
• Đóng góp khoa học tự nêu: Đề tài xây dựng một quy trình mô phỏng hoàn chỉnh trên CarSim áp dụng cho một dòng xe thương mại cụ thể tại Việt Nam, cung cấp bộ tài liệu tham khảo trực quan, hỗ trợ đắc lực cho sinh viên và giảng viên ngành Công nghệ Kỹ thuật Ô tô trong các môn học Lý thuyết ô tô, Kết cấu ô tô và Chẩn đoán trạng thái kỹ thuật ô tô.

---

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đồ án:

• Nghiên cứu chỉ dừng lại ở mô hình mô phỏng trên phần mềm CarSim mà chưa có điều kiện thực hiện các bài thử nghiệm thực tế trên xe thật hoặc trên các bệ thử nghiệm chuyên dụng (băng thử phanh, bàn thử rung chấn hệ thống treo, thiết bị cân chỉnh góc đặt bánh xe) do hạn chế về kinh phí và thiết bị đo kiểm.
• Các thông số mô phỏng về độ đàn hồi của vật liệu, độ cứng thanh dầm xoắn phía sau và hệ số ma sát lốp xe dựa phần lớn vào các thông số mặc định của thư viện CarSim kết hợp dữ liệu danh định của nhà sản xuất, chưa tính đến sự lão hóa vật lý của phụ tùng theo thời gian vận hành thực tế.

Hướng nghiên cứu mở rộng:

• Thực hiện kết nối đồng mô phỏng giữa CarSim và MATLAB/Simulink (Co-simulation) nhằm thiết kế và thử nghiệm các giải thuật điều khiển tiên tiến mới cho hệ thống treo tích cực (Active Suspension) hoặc hệ thống cân bằng điện tử nâng cao (ESC).
• Mở rộng lắp đặt cảm biến gia tốc và thiết bị thu thập dữ liệu OBD-II trên xe Toyota Veloz thực tế khi điều kiện cho phép, nhằm thu thập dữ liệu vận hành thực tế trên đường Việt Nam để hiệu chỉnh, đối chứng và nâng cao độ chính xác của mô hình mô phỏng số.

---

Giá trị tham khảo

Đồ án là nguồn tài liệu học thuật giá trị đối với:

• Sinh viên chuyên ngành Công nghệ Kỹ thuật Ô tô, Kỹ thuật Cơ khí Động lực: Tài liệu cung cấp góc nhìn thực tế về kết cấu gầm của dòng xe MPV thế hệ mới, phục vụ làm tài liệu tham khảo cho các đồ án môn học như Thiết kế tính toán ô tô, Động lực học ô tô, và Thực tập khung gầm.
• Giảng viên giảng dạy chuyên ngành: Có thể sử dụng các hình ảnh đồ thị động lực học, kịch bản mô phỏng phanh ABS, chuyển làn và dao động dập tắt của hệ thống treo từ CarSim làm tư liệu trực quan cho bài giảng lý thuyết.
• Kỹ sư và kỹ thuật viên sửa chữa ô tô: Tham khảo các bảng thông số kỹ thuật, quy trình bảo dưỡng và chẩn đoán hư hỏng thực tế của các hệ thống an toàn điện tử (ABS, EBD, BA, EPS) trên xe Toyota Veloz 2022.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Hệ thống treo trên xe Toyota Veloz 2022 có kết cấu cụ thể như thế nào ở cầu trước và cầu sau?
Cầu trước của xe sử dụng hệ thống treo độc lập MacPherson kết hợp thanh cân bằng, bao gồm cụm giảm chấn ống thủy lực đặt trong lò xo trụ và một cánh tay đòn dưới chữ A nối với moay-ơ qua khớp cầu. Cầu sau sử dụng hệ thống treo phụ thuộc dạng dầm xoắn (thanh xoắn chữ H) kết hợp thanh cân bằng, trong đó dầm ngang có khả năng biến dạng đàn hồi xoắn để liên kết hai bánh xe và ổn định dao động ngang.

2. Bầu trợ lực phanh chân không trên xe hoạt động theo nguyên lý nào khi người lái tác động lực lên bàn đạp phanh?
Khi đạp phanh, cần điều khiển van đẩy van khí dịch chuyển sang trái, làm van điều khiển tiếp xúc với cổng chân không để đóng đường thông giữa buồng áp suất không đổi và buồng biến đổi. Tiếp đó, van khí tách khỏi van điều khiển cho phép không khí khí quyển đi vào buồng áp suất biến đổi. Độ chênh lệch áp suất giữa buồng chân không và buồng có khí nén tạo lực đẩy màng cao su và piston trợ lực dịch chuyển sang trái, tác động lên cần đẩy xi lanh chính để khuếch đại lực phanh.

3. Hệ thống trợ lực lái điện (EPS) trên Toyota Veloz 2022 thu nhận những tín hiệu đầu vào nào để tính toán lực trợ lực?
Hộp điều khiển EPS ECU thu nhận tín hiệu mô-men xoắn và tốc độ đánh lái từ cảm biến mô-men xoắn gắn trên trục lái, đồng thời nhận tín hiệu tốc độ xe và tín hiệu tốc độ vòng tua động cơ được truyền từ ECU động cơ. Dựa trên các dữ liệu này, EPS ECU tính toán dòng điện thích hợp điều khiển mô-tơ điện DC đẩy thanh răng sang trái hoặc phải để trợ lực lái linh hoạt theo từng dải tốc độ.

4. Kịch bản mô phỏng phanh né chướng ngại vật trong phần mềm CarSim đã trích xuất được những thông số kỹ thuật nào?
Kịch bản này trích xuất đồ thị biểu diễn tốc độ quay của các bánh xe khi đạp phanh khẩn cấp, đồ thị áp suất dầu thủy lực tạo ra từ xi lanh chính và đồ thị diễn biến áp suất dầu tại xi lanh bánh xe. Các thông số này minh chứng cho quá trình điều biến áp suất phanh liên tục (tăng áp, giữ áp, xả áp) của cụm điều khiển ABS/EBD nhằm duy trì độ bám của lốp và giúp xe giữ vững khả năng chuyển hướng tránh vật cản.

5. Hiện tượng phanh có cảm giác xốp, hẫng bàn đạp phanh xuất phát từ nguyên nhân kỹ thuật gì và cách khắc phục như thế nào?
Hiện tượng này xuất hiện khi có bọt không khí lọt vào bên trong đường ống dẫn dầu thủy lực cao áp của hệ thống phanh. Do không khí có tính đàn hồi chịu nén, áp suất dầu không truyền nguyên vẹn tới các piston bánh xe. Biện pháp kỹ thuật bắt buộc là kiểm tra độ kín của đường ống, bổ sung dầu phanh vào bình chứa và thực hiện quy trình xả khí (xả gió) toàn bộ hệ thống phanh.

---

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Nghiên cứu và mô phỏng hệ thống điều khiển trên xe Toyota Veloz 2022" của sinh viên Trịnh Văn Sang và Trần Anh Khoa đã hoàn thành xuất sắc các mục tiêu nghiên cứu đặt ra thông qua việc hệ thống hóa toàn diện cấu tạo, nguyên lý vận hành của các cụm điều khiển phanh, lái, treo. Công trình đã số hóa thành công các thông số kỹ thuật thực tế của dòng xe MPV Toyota Veloz lên phần mềm CarSim để mô phỏng chính xác các kịch bản chuyển động trên đường mấp mô hình sin, phanh tránh vật cản và đánh lái chuyển hướng. Các biểu đồ động lực học và bảng phân tích hư hỏng thu được tạo thành nguồn dữ liệu kỹ thuật có giá trị học thuật cao, phục vụ hiệu quả cho công tác nghiên cứu, học tập và giảng dạy chuyên ngành Công nghệ Kỹ thuật Ô tô.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.Tổng quan của đề tài: Trong bối cảnh xã hội hiện đại không ngừng phát triển, nhu cầu dùng xe ô tô ngày càng đi lên, vai trò của hệ thống điều khiển hết sức quan trọng trong mọi hệ thống tự động, đặc biệt là trong lĩnh vực ô tô. Hệ thống này không chỉ là trái tim của phương tiện, mà còn là sự thúc đẩy trong ngành kỹ thuật ô tô. Tạo ra trải nghiệm lái xe an toàn, tiện nghi và thoải mái mà còn đảm bảo đạt được hiệu suất tốt.Mục tiêu của đề tài: − Hiểu rõ về cấu trúc, chức năng và cách vận hành của các hệ thống điều khiển. − Trang bị kiến thức sử dụng một cách thành thục phần mềm CarSim để mô phỏng hệ thống điều khiển.

− Thành thạo về cấu tạo, phân loại, và cách vận hành của các hệ thống điều khiển. − Tạo tư liệu hữu ích để hỗ trợ việc tiếp thu bài của sinh viên, giúp giảng viên trong việc giảng dạy. Giới hạn đề tài: Vì hạn chế về kiến thức cũng như thiết bị và công cụ thực tế, nên đề tài bị hạn chế thực hiện dưới dạng mô phỏng trên ứng dụng CarSim. Đối tượng - phạm vi nghiên cứu: − Hệ thống điều khiển (Treo-Lái- Phanh).

− Phần mềm mô phỏng CarSim. Phương pháp nghiên cứu: − Tham khảo từ sách, báo, và Internet để xây dựng mô hình mới. − Tiến hành tính toán, đánh giá và phân tích dựa trên các mô hình thực tế đã được tham khảo. − Sử dụng CarSim/Inventor để tạo ra các bản và video mô phỏng, từ đó thực hiện đánh giá toàn diện về hệ thống điều khiển.

Nội dung nghiên cứu: − Tìm hiểu cấu trúc, phân loại, và cách vận hành của hệ thống điều khiển trên xe Toyota Veloz 2022. − Tạo mô hình mô phỏng chuyển động của xe trên đường bằng phần mềm CarSim. 2 CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ Ô TÔ TOYOTA VELOZ 2. Giới thiệu chung về ô tô Toyota Veloz: Là một trong những hãng xe nổi tiếng toàn cầu và được ưa chuộng tại Việt Nam, các dòng xe của Toyota được ưa chuộng vì động cơ bền bỉ và hiệu suất tiết kiệm nhiên liệu.

Toyota Veloz, thuộc top những dòng xe mới của hãng, đặc biệt được người sử dụng rất yêu thích.1: Toyota Veloz 2022 Với diện mạo mạnh mẽ và phong cách độc đáo, Toyota Veloz 2022 tạo nên sự ấn tượng đặc biệt. Xe đã gia tăng chiều dài cơ sở lên 2.750mm và sử dụng cơ cấu cầu trước chủ động, mang lại không gian sử dụng thoải mái hơn đáng kể. Vô lăng của xe được thiết kế rộng và có 3 chấu, được bọc da và trang bị nhiều nút điều khiển xung quanh. Màn hình đồng hồ kỹ thuật số TFT 7 inch được đặt phía sau vô lăng.

Màn 3 hình giải trí chính có kích thước to, đặt nổi giữa và có khả năng tùy chỉnh giao diện hiện đại. Bảng điều khiển và tappi cửa được trang trí với đèn, và hệ thống phanh tay được điều khiển bằng cách sử dụng công nghệ điện tử. Các đặc tính kĩ thuật của xe Toyota Veloz 2022: Nằm dưới nắp capo của Toyota Veloz là một động cơ xăng 1.5L DOHC, dual VVT-i, với 4 xy lanh thẳng hàng. Động cơ này có khả năng tạo ra công suất tối đa là 105 mã lực tại 6000 vòng/phút và mô-men xoắn cực đại là 138 Nm tại 4200 vòng/phút.

Hệ dẫn động cầu trước nhận sức mạnh từ động cơ thông qua hộp số vô cấp CVT. Veloz được trang bị 3 chế độ lái, bao gồm ECO, NORMAL và SPORT.2: Động cơ xe Toyota Veloz 2022 Hệ thống dẫn động cầu trước và cấu trúc treo mới mang lại trải nghiệm lái xe mềm mại và ổn định.