论文已在温哥华2019年CIMAC大会上发表，论文版权归CIMAC所有。 智能系统在发动机和车辆控制中的应用，使得在运行过程中对发动机部件和车辆部件的监控要求大大提高，从而使系统在车载诊断和避免突发故障方面的重要性大大提高。本文介绍了一种监测主轴承和连杆轴承的轴承监测系统，以及其所需记录测量的无线信号传输。通过这种方法，可以在所有发动机条件下保证操作安全，并且可以预测所需的维护程序。 串联应用中轴承失效的主要原因是磨损、过载和颗粒的存在。一种记录轴承当前状态作为物理量的可靠方法是测量轴承温度。这种测量所需的技术必须满足定义的快速响应方法的挑战，该方法用于尽可能靠近轴承表面测量温度，以便预先检测潜在问题并利用传感器实现高温和机械负载稳定性。此外，还需要快速的无线数据信号传输，以便测量连杆轴承等移动部件。为了满足这些要求，格拉茨的LEC开发了一种高度灵活、强大的遥测系统，用于无线数据传输，并使用传统的热电偶传感器进行测量，以及使用薄膜技术进行预定的快速温度和压力测量。 轴承温度由遥测系统在LEC的多缸发动机试验台上测量;在MAN商用车辆上研究了应用和操作范围。稳态运行中的测量结果可作为温度水平的指标和新设计措施的基础，而在瞬态条件下的调查可提供对实际运行性能的深入了解。使用了3种不同的测量点方法。将一个热电偶作为参考施加到轴承的后部，一个热电偶直接定位在润滑间隙中，并且将多个热电偶的矩阵布置放置在润滑间隙中以研究高应力区域中的温度分布。这些试验测试的结果用于开发模型，并且还可以用于创建用于弹性流体动力学模拟的图。下一步是在发动机试验台的真实条件下，采用基于薄膜技术的新型温度测量方法进行比较测量，并将其与之前试验和模拟的发现进行比较。为了使曲轴传动中的摩擦最小化，使用该方法测量不同粘度等级的润滑剂，并且呈现温度和摩擦之间的折衷。该方法的应用允许扩展轴承设计的限制，以及结合发动机控制的串联应用中的发动机的曲轴驱动的监控。

论文已在温哥华2019年CIMAC大会上发表，论文版权归CIMAC所有。 由于国际航运活动的增加，人们越来越关注能源消耗和环境影响。在这方面，国际海事组织已通过法规对源自海洋船舶燃料燃烧产生的温室气体排放实施限制。此类法规是根据能效设计指数和能效运行指标引入的，该指标对所有现有和新建船舶生效。船舶推进系统的广泛电气化被认为是提高车载能量系统效率的非常有前途的解决方案。但是，随着时间的推移，海上运输方面的能源效率将更加严格。因此，开发了各种能效改进策略以确保完全符合增量紧固限制。 全电动船舶的节能策略涉及电力管理和智能控制，其中包括能量存储以优化各种发电源之间的功率分配。电力电子转换器的进步也使得可以增强DC配电的趋势。由于不需要在特定频率（50/60 Hz）下同步所有发电机并因此允许发动机以最佳旋转速度运行，因此使用DC系统的动机在于更高的发动机效率。诸如电动吊舱系统之类的非传统推进器的广泛使用不仅仅是因为它们在操纵能力方面的优越性，而且由于最大化流体动力学效率而获得了大量的燃料节省。采用液化天然气的双燃料柴油电力推进器也是一种经过充分证明的解决方案，因为燃料的碳氢比低，因此可以减少温室气体排放。或者，可再生能源（例如风能和光伏电池）的集成在技术上是可行的，并且已被提议作为船舶辅助系统的替代清洁电力选择。 本文对文献中发布的能效改进策略进行了回顾。拟议的战略包括能源储存和可再生能源系统的整合，从传统交流系统向直流配电的过渡，通过智能控制算法优化发电调度，应用非常规推进器，实施双燃料柴油电力推进更换传统柴油发电机和执行船舶能效管理计划提供的各种操作实践。本次审查的目的是介绍船舶能效的概念，并确定有潜力纳入全电船的有希望的措施。还介绍了最新研究重点和挑战的内容。结果显示效率增益存在显著差异，因此建议将各种基于技术的方法与操作实践相结合，以实现船舶减排的全部潜力。

论文已在温哥华2019年CIMAC大会上发表，论文版权归CIMAC所有。 为了开发满足环境保护局规定的铁路四级法规的新型机车，电动柴油机（EMD）选择了使用伍德沃德共轨燃油系统对现有H型发动机进行现代化改造的战略。共轨喷油器（CRI）的初始设计规格是每循环最高250MPa的操作压力和2820mm³柴油的最大可用喷射量。这使其成为该压力水平市场中最大的CRI，这给开发团队带来了额外的挑战。该文件描述了如何解决包装、结构、气蚀和可制造性问题。它还描述了其他需要特别关注和团队合作的市场要求如长使用寿命和燃料清洁度和燃料沉积物的稳健性。 喷油器架构 EMD 1010发动机架构的CRI主要是坚固耐用的螺线管。强磁力使得喷油器对控制阀的液压和机械变化的敏感性随时间变化。这有助于最小化喷油器在使用寿命中的性能漂移。控制阀采用零静态泄漏，使喷油器的液压效率高达95％，这对整个发动机燃油系统的设置具有相当大的优势。阀门设计使喷油器对燃料系统中颗粒的存在具有鲁棒性，并具有降低燃料沉积风险的特征。作为改造项目的一部分，CRI必须设计成具有房间限制，以适应发动机的气缸盖，该发动机正在进行现代化改造而不是从头开始精确设计。喷射量要求和发动机的可用空间对封装集成蓄能器体积构成了真正的挑战。针对市场趋势，在整个燃料系统的密集液压模拟的帮助下，设计了相对较小的蓄能器，其具有29次全进样量。蓄能器容积和系统的其他部件经过优化，以最大限度地减少压力波动，并确保在整个加油循环期间喷油器喷嘴处所需的柴油供应。喷嘴设计必须解决以下问题：由于包装困难导致的几何约束，最小化囊孔体积以保持低碳氢化合物排放，流动区域最大化，以及流体流动的优化以保持低水平的空化，除了高应力条件。 发展战略 发动机制造商和零部件制造商之间的密切合作关系允许在短时间内使用第一个原型进行发动机测试。这也是解决一个改造项目的推广难题的关键，同时最大化与其他现有CRI的组件通讯。工作压力高达250 MPa的设计迫使团队回顾在较低压力下工作的类似产品所使用的开发和验证指南。 CRI的机械和液压设计由强化分析工作驱动。结构FEA以及精细的材料选择是赋予这些尺寸和高操作压力的喷油器结构坚固性和耐用性的关键。1D分析用于优化喷油器性能和建立更复杂的3D计算流体动力学（CFD）模拟模型。使用耗费低计算资源并且可以快速生成结果的3D CFD模型使在测试硬件之前可以研究多个设计迭代。 系统集成和电子产品 在伍德沃德系统试验台上测试了代表性的喷油器样品，该试验台再现了发动机的完整燃料系统。所产生的数据集在不同的负载条件下运行而不燃烧燃料，从而允许在发动机的每个气缸处具有喷油器性能的特征。通过该工作缸，生成了作为主要操作发动机变量的特定偏移量。这些数据与在线路测试结束时为每个喷油器获得的数据一起加载到发动机控制单元（ECU）中。ECU能够为每个喷油器计算喷射正时，使得喷射量精确地适合于每个运行条件的预设标称值。这不仅为发动机提供了均匀的喷射图像，而且还简化了生产线上喷油器的设置。开发的技术还可以允许使用电子设备来缩短生产线末端测试并降低喷油器的性能漂移，从而延长其使用寿命。

脱碳和数字化等全球趋势正在推动海事和发电产业的发展。能效优化和减排仍是供应商能源解决方案的主要发展目标。但同时，在航运和发电产业，越来越多的客户需求与法规存在着博弈。作为一个解决方案，MAN能源解决方案中心开发了下一代大缸径柴油发动机：4X/60发动机系列。 在赫尔辛基举行的2016年CIMAC大会上介绍了新型发动机的基本原理。现在，将对MAN 4X/60系列发动机进行更进入的研究，研究是如何结合最先进的技术实现发展的。本文将阐述如何通过将已有应用与模块化发动机的概念相结合，以实现最佳整体解决方案。基于大部分近期45/60发动机的工作和数据，可以得知创建集成解决方案将需要考虑哪些技术、工厂概念、应用程序和客户需求，以及经历哪些开发步骤。 在发动机开发阶段，会考虑不同的排放后处理系统，例如高压或低压SCR系统。为几种不同应用程序提供灵活解决方案的另一个关键因子是智能自动化系统。新开发的分散自动化系统SaCoS 5000不仅是实现这些要求的铺路石，也是为发电厂和海事部门提供数字化服务的敲门砖。 发动机与其他必要系统、模块的集成和组合，形成一个整体工厂的概念，是MAN 4X/60系列发动机的研发目标之一。不同的排放后处理系统、不同的燃料类型和世界各地不同的运行场所，催生了大量的应用。处理这些问题的关键是强化多种方式的管理，一直贯穿整个开发过程。作为解决方案供应方，优化前置时间和降低复杂性是他们采取的主要措施。因此，本文将从发电系统解决方案的角度，阐述MAN的最新电站设计。

利用复合激光诱导荧光(PLIEF)技术，在一个定容弹里定量研究了柴油喷雾撞击平板后的燃油分布，重点研究了撞壁距离对气相燃油分布的影响．结果表明：撞壁对燃油分布有重要影响，随着撞壁距离的增加，气/液相喷雾撞壁时刻延迟甚至不与壁面接触，当量比φ＞2 区间的气相燃油质量分数减小，1＜φ≤2 区间的气相燃油质量分数增加到一定数量并保持变化不大，0＜φ≤1 区间的气相燃油质量分数逐渐增加．数值模拟计算的结果发现，存在一个基于氮氧化物(NO)和碳烟(soot)排放折中的最优撞壁距离与喷孔直径之比(L/D)范围使得液相燃油不与壁面接触，φ＞2 区间和0＜φ≤1 区间的气相燃油质量分数较小，1＜φ≤2 区间的气相燃油质量分数较多，NO 和soot 排放都较小．根据计算结果拟合了基于NO 和soot 排放折中的最优撞壁距离范围的经验公式，可以很好地预测不同工况下的最优撞壁距离范围．

柴油机中燃用掺水乳化柴油有提高燃烧热效率的潜力，并同时降低碳烟和NOx 排放．利用定容燃烧弹台架，对比试验了纯柴油和掺水乳化柴油的燃烧特性，并重点研究了环境温度对掺水乳化柴油喷雾和燃烧特性的影响．结果表明：相比于纯柴油，掺水乳化柴油能明显降低燃烧过程中碳烟的生成量；掺水乳化柴油中水的蒸发和微爆作用随环境温度的升高逐渐增强，能有效促进喷雾雾化和油、气混合过程；随着环境温度的升高，掺水乳化柴油的滞燃期及火焰升举长度均减小，燃烧火焰亮度增大．高环境温度工况下，碳烟前期生成速率和后期氧化速率均增大，使得不同环境温度工况下掺水乳化柴油最终碳烟的排放量相差较小．

采用输运概率密度函数模型(TPDF)开展了不同初始环境温度、氧体积分数下正庚烷喷雾火焰发展过程模拟研究．以发动机燃烧网络(ECN)试验数据为基准，首先将模拟得到的着火延迟期和火焰浮升长度与均质反应器模型(WSR)模拟结果以及试验结果进行对照，发现氧体积分数较低时，由于TPDF 模型能够对小尺度上组分和温度的湍流波动进行精确求解，可获得准确的燃烧特征量．然后基于TPDF 方法，系统分析和对比了不同初始环境条件下准稳态火焰结构以及火焰发展过程的燃烧特征，发现在不同的初始温度和氧体积分数条件下，着火均首先出现在浓混合气区域．降低初始环境温度，高当量比区域反应活性下降，导致着火推迟，燃油与空气有更长的时间进行混合；降低温度的同时降低氧体积分数，则导致着火进一步推迟，油、气混合更为充分．着火位置混合气的浓度较高温、高氧体积分数条件有所降低，燃烧消耗了本来就不足的氧气，导致高当量比区域更难发生反应．

通过一款涡轮增压汽油机，研究了不同的进气湿度对发动机性能的影响．试验结果表明：随着湿度的增加，一方面实际进入缸内参与燃烧的干空气量下降，另一方面燃烧相位和燃烧持续期恶化，两者共同导致发动机的实测转矩降低而燃油消耗率升高．在大负荷工况时，发动机的抗爆性因湿度增加而得到改善，通过优化发动机的点火提前角，可以改善发动机的燃烧相位，增压发动机在大负荷工况的燃油消耗率反而降低，降低了1.4%～1.8%．

设计了一台船用柴油机稳态扫气光学试验装置，用以研究低速二冲程船用柴油机的扫气过程．利用立体粒子图像测速技术对不同参数下的缸内扫气流场进行了研究．结果表明：随着扫气口径向切角的增大，平均涡心位置与气缸轴线的偏离增大，涡流强度有所增强，气流的轴向速度呈现先增大后减小的趋势；随着扫气口开度的减小，涡心附近的轴向速度先有所增大，当扫气口开度降低到25%时，轴向速度大幅度减小，并出现回流现象．为通过流场评估扫气性能，提出了“扫气非均匀性系数”．试验发现在扫气口径向切角为15°及20°时扫气性能较好，此外，扫气口开度对扫气性能的影响仅体现在扫气口开度较小时，此时在扫气口附近的轴向速度均匀性差，影响扫气性能．

针对4 气门汽油机为获得缸内大尺度涡流减小进气流量的问题，提出可旋气门变相异升程方法，即采用带背脊气门旋转加强涡流，并通过调整进气凸轮相异角改变两个进气门升程差调整涡流．仿真与试验证实，在稳态流动状态下，随着相异角的增加，涡流尺度增加．存在相异角时，在凸轮轴转角小于80° CaA 和大于100° CaA 的情况下，分别在缸内产生一次较大尺度涡流，且方向相反．研究表明：气门旋转可促进大尺度涡流的产生，可旋气门变相异升程在不减小进气量的情况下可以对缸内涡流运动进行调节，相异角为8°时，涡流比可达0.51，平均流量系数偏差仅为0.9%．