Phần mềm AVL Boost* là một chương trình toàn diện để phát triển mô phỏng động cơ. Nó cung cấp các mô hình phức tạp giúp dự đoán hiệu suất động cơ, khí thải và đặc tính của quá trình cháy một cách chính xác. Với sự hỗ trợ của tập đoàn AVL LIST GmbH (Áo) để cấp phép sử dụng phần mềm mô phỏng AVL-BOOST như một phần của chương trình hợp tác đại học, năm 2025 khoa Kỹ thuật Giao Thông, trường đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh đã thực hiện 3 đề tài nghiên cứu dưới dạng bài báo quốc tế dành cho sinh viên tốt nghiệp chương trình chất lượng cao.
Đề tài [1] là một nghiên cứu về việc ứng dụng mô phỏng AVL BOOST để tối ưu hóa tải trọng làm việc của động cơ và tỷ số truyền của hệ thống truyền động trong bơm chữa cháy chạy bằng động cơ diesel. Chủ đề này được thực hiện bởi Nguyễn Nhật Bình và Hồng Đức Thông. Nghiên cứu này đề xuất một quy trình để thiết kế và tối ưu hóa tỷ số truyền và tải trọng làm việc của hệ thống bơm chữa cháy chạy bằng động cơ diesel. Phần mềm AVL BOOST được sử dụng để mô phỏng động cơ diesel 6 xy-lanh và phân tích các đặc tính hoạt động của chúng tại các tải từng phần như các tham số để tìm tỷ số truyền tối ưu của hệ thống truyền động. Từ nghiên cứu này, một số kết luận chung có thể được rút ra như sau: (1) Mô hình mô phỏng được xác nhận bằng các đặc tính thực tế do nhà sản xuất cung cấp với sai số dưới 5 %. (2) Từ các tải từng phần thu được, điều kiện làm việc của động cơ và tỷ số truyền của hệ thống truyền động được tối ưu hóa. Tỷ số truyền tối ưu là 1:1,2 với tải trọng làm việc của động cơ là 57 %, có thể giảm mức tiêu thụ nhiên liệu của động cơ khoảng 8 % so với tỷ số truyền 1:1. (3) Một hệ thống truyền động bằng đai được thiết kế để phù hợp với hệ thống bơm chữa cháy chạy bằng động cơ diesel với động cơ, bơm được chọn và điều kiện làm việc và tỷ số truyền đã tính toán. (4) Việc giảm tiêu thụ nhiên liệu từ nghiên cứu này dẫn đến tăng hiệu quả sử dụng nhiên liệu, giảm ô nhiễm môi trường và khí nhà kính, cải thiện tuổi thọ động cơ và giảm chi phí bảo trì.
Đề tài [2] là một nghiên cứu so sánh giữa mô hình cháy Vibe 2-Zone và Multiple Vibe 2-Zone về quá trình cháy, hiệu suất và khí thải của động cơ diesel. Chủ đề này được thực hiện bởi Dương Hoàng Long và Hồng Đức Thông. Nghiên cứu này đánh giá sự khác biệt về đặc tính cháy, hiệu suất và khí thải giữa hai mô hình cháy Vibe 2-Zone và Multiple Vibe 2-Zone trên một động cơ diesel xy-lanh đơn. Kết quả cho thấy: (1) Sự khác biệt lớn nhất giữa hai mô hình lần lượt là 0,75%, 2,48% và 2,48% cho công suất, mô-men xoắn và BSFC. (2) Về nhiệt độ và áp suất cực đại trong xy-lanh, sai lệch tối đa giữa hai mô hình lần lượt là 2,07% và 15,47%. (3) Sự khác biệt về khí thải giữa hai mô hình khá đáng kể, đặc biệt là với NOx. Sự khác biệt lớn nhất giữa hai mô hình là 7,52% cho CO, 11,34% cho muội than (soot) và 42,67% cho NOx. (4) Nghiên cứu nhấn mạnh rằng mô hình cháy Vibe 2-Zone được ưu tiên sử dụng trong các mô phỏng hiệu suất động cơ nhờ những ưu điểm như yêu cầu tham số đầu vào ít hơn và tiết kiệm thời gian. Tuy nhiên, mô hình Multiple Vibe 2-Zone được khuyến nghị khi cần độ chính xác cao hơn, đặc biệt là trong dự đoán khí thải
Đề tài [3] là một nghiên cứu về mô phỏng và phân tích hiệu suất, quá trình cháy và khí thải của động cơ diesel cố định sử dụng hỗn hợp Diesel-LPG. Chủ đề này được thực hiện bởi Nguyễn Văn Trạng và Hồng Đức Thông. Nghiên cứu này khảo sát quá trình cháy, hiệu suất và khí thải của các hỗn hợp diesel-LPG, với các nồng độ LPG khác nhau từ 0 đến 50%, trong một động cơ diesel cố định sử dụng phần mềm AVL Boost. Từ nghiên cứu này, có thể rút ra một số kết luận chung như sau: (1) Hỗn hợp 70% diesel – 30% LPG (D70L30) cải thiện mô-men xoắn, công suất và mức tiêu thụ nhiên liệu đặc trưng lần lượt lên đến 5,60%, 8,45% và 6,90%. (2) Giá trị cực đại của áp suất, nhiệt độ trong xy-lanh và tốc độ giải phóng nhiệt được cải thiện lần lượt lên đến 32,62%, 7,04% và 35,02% ở hỗn hợp 50% diesel – 50% LPG (D50L50). (3) Khi nồng độ LPG trong hỗn hợp tăng, NOx có xu hướng tăng, trong khi muội than và CO giảm. Hỗn hợp D50L50 tạo ra 130,62% NOx nhiều hơn diesel; đồng thời, nó cũng tạo ra ít hơn 66,36% muội than và 25,37% CO so với diesel. (4) Nghiên cứu này cung cấp những hiểu biết có giá trị cho việc cải tiến các phương pháp mô phỏng trên AVL Boost. Ngoài ra, công trình hiện tại cũng có ý nghĩa trong việc đóng góp vào nghiên cứu, phát triển và ứng dụng nhiên liệu thay thế cho phát triển nông thôn bền vững tại Việt Nam.
Simulation Studies on the Characteristics of Internal Combustion Engine using AVL Boost Program in 2025
AVL Boost software* is a comprehensive program for the development of Virtual Engines. It provides sophisticated models that make it possible to anticipate engine performance, exhaust emissions, and combustion characteristics with accuracy. With the support of AVL LIST GmbH (Austria) for licensed authorization to use AVL-BOOST Simulation Software as part of the university partnership program, in 2025 the Faculty of Transportation Engineering, Ho Chi Minh City University of Technology has conducted three research topics in the form of international paper for advance program graduation student.
Topic [1] is a study on the application of AVL BOOST modeling to optimize the engine working load and drivetrain transmission ratio of a diesel firefighting pump system. This topic was conducted by Nguyen Nhat Binh and Hong Duc Thong. This study proposes a process to design and optimize the transmission ratio and working load of the diesel firefighting pump system. AVL BOOST software was used to model the 6-cylinder diesel engine and analyze the performance characteristics at its partial loads as parameters for finding the optimal transmission ratio of the drivetrain. From this study, some general conclusions can be drawn as follows: (1) The simulation model is validated by the actual characteristics provided by the manufacturer with an error below 5 %. (2) From the obtained partial loads, the engine working condition and transmission ratio of the drivetrain are optimized. The optimal transmission ratio is 1:1.2 with an engine working load of 57 %, which can reduce engine fuel consumption by 8 % compared to the 1:1 transmission ratio. (3) A belt drive is designed to be suitable for the diesel firefighting pump system with the selected engine, pump, and computed working condition and transmission ratio. (4) The reduction in fuel consumption resulting from this study leads to increased fuel economy, reduced environmental pollution and greenhouse gases, improved engine lifespan, and reduced maintenance costs.
Topic [2] is a comparative study of Vibe 2-Zone and Multiple Vibe 2-Zone combustion models on combustion, performance, and emissions of a diesel engine. This topic was performed by Duong Hoang Long and Hong Duc Thong. This study evaluates the differences in combustion, performance, and emission characteristics between two combustion models of the Vibe 2-Zone and Multiple Vibe 2-Zone on a single cylinder diesel engine. The results showed that: (1) The highest differences between the two models are 0.75, 2.48, and 2.48 % for power, torque, and brake specific fuel consumption, respectively. (2) Regarding the peak cylinder temperature and pressure, the maximum deviations between the two models are 2.07% and 15.47%, respectively. (3) The difference in emissions between the two models is quite significant, especially with NOx. The most considerable differences between the two models are 7.52 %, 11.34 %, and 42.67 % for CO, soot, and NOx, respectively. (4) The study highlights that the Vibe 2-Zone combustion model is preferable for engine performance simulations due to its advantages, including reduced input parameter requirements and time efficiency. However, the Multiple Vibe 2-Zone combustion model is recommended for greater accuracy, particularly in emission predictions.
Topic [3] is a study on simulation and Analysis of Performance, Combustion, and Emissions of a Stationary Diesel Engine Fueled with Diesel-LPG Blends. This topic was conducted by Nguyen Van Trang and Hong Duc Thong. This study investigates the combustion, performance, and emissions of diesel-LPG blends, with different LPG concentrations from 0 to 50%, in a stationary diesel engine using AVL Boost software. From this study, some general conclusions can be drawn as follows: (1) The 70% diesel30% LPG blend (D70L30) improves engine torque, power, and specific fuel consumption by up to 5.60, 8.45, and 6.90%, respectively. (2) The peaks of in-cylinder pressure, temperature, and heat release rate are improved by up to 32.62, 7.04, and 35.02%, respectively, at the 50% diesel-50% LPG blend (D50L50). (3) As the LPG concentration in the blend increases, NOx tends to increase while soot and CO decrease. The D50L50 blend produces 130.62% more NOx than diesel; at the same time, it also produces 66.36 and 25.37% less soot and CO than its counterpart, respectively. (4) This study adds valuable insights to the refinement of AVL Boost simulation approaches. In addition, the current work is significant in contributing to the research, development, and application of alternative fuels for sustainable rural development in Vietnam.
[REFERENCE]
T. D. Hong, B. N. Nguyen, P. T. Truong, S. H. Do, M. Q. Pham, and T. V. Vu, “Application of AVL BOOST modeling to optimize the engine working load and drivetrain transmission ratio of the diesel firefighting pump system,” Heliyon, vol. 10, no. 24, Dec. 2024, https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2024.e41029
L. H. Duong, S. H. Do, H. X. Vo, M. Q. Pham, T. V. Vu, and T. D. Hong, “Comparative study of Vibe 2-Zone and Multiple Vibe 2-Zone combustion models on combustion, performance, and emissions of a diesel engine,” Transportation Engineering, vol. 20, Jun. 2025, https://doi.org/10.1016/j.treng.2025.100348
V.-T. Nguyen, K. Thanh Tran, T. Hung Luong, M. Quang Pham, W.-C. Wang, and T. Duc Hong, “Journal Pre-proof Simulation and Analysis of Performance, Combustion, and Emissions of a Stationary Diesel Engine Fueled with Diesel-LPG Blends,” 2025, https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2590123025042677
