基于12V280中速柴油机，利用仿真软件建立了柴油机一维仿真模型，并根据试验数据进行了模型标定。在标定的柴油机一维仿真模型的基础上，将柴油机的燃油系统改为氢燃料系统，建立了氢燃料内燃机性能预测模型，并开展了进气道多点喷射和缸内直喷两种喷射方式的仿真分析研究。仿真结果表明：当使用进气道喷射方式时，氢燃料内燃机在额定转速下功率可以达到2830kW。在氢气当量浓度为 0.46 时，有效热效率可达41.07%，氮氧化物(NOx)排放值略高于2g/kW·h。当氢内燃机的压缩比从12.5增加至14.5时，功率增长2.6%，有效热效率从 40.38%增加至 41.40%。当喷射方式改为缸内直喷时,氢燃料内燃机的功率在不同氢气浓度下功率增长值均超过15%，但NOx排放有较大提升。

为了探究喷射压力和燃料温度对于船用氨燃料喷射器喷孔内流动特性的影响规律，利用瞬态雷诺平均纳维斯托克斯 (RANS) 模型对喷孔内氨的流动进行数值研究。研究结果表明，喷射压力为70MPa时，喷孔内氨燃料的的空化已经发展完全，空化形态不会再发生改变，此时空化主要集中在喷孔的上部，并且在出口附近会有所脱落。喷射压力的升高会显著提升喷孔内氨燃料质量流量和流速。喷射压力较高时燃料温度的升高几乎不会改变喷孔内氨燃料的质量流量，但会小幅度的提高喷孔内氨燃料的流速和流量系数，还会使喷孔出口燃料的温降更加明显。并且当考虑热力学效应后，空化区域的温降会降低氨的饱和蒸汽压，使喷孔内部的空化区域在一定程度上缩小。相关研究结果会为氨燃料喷射器的总体设计提供一定的理论依据。

中船动力集团开发的M450DF机为国内首款缸径大于400mm的发动机。该机缸径450mm，额定转速600转/分钟，首台为柴油和LNG两种燃料灵活切换的双燃料机，燃气模式满足IMO Tier Ⅲ 排放要求。在开发过程中同时考虑了纯柴油系列机的设计保护。 M450系列发动机有V型和L型两种布置，可用于陆用发电、船用主推与发电，功率范围6.0~24MW。该机具有高可靠性机械式主燃油系统、进气道预混燃气设计、U-Flow缸盖进排气设计、紧凑型集成式进气腔设计等特点，使得机器结构紧凑、维修方便、标准化程度高。另外，双燃料模式的灵活切换、高性能涡轮增压系统、自主可控的电控系统、高性能燃油系统使得450系列机在性能、燃油效率、排放等方面均有较高的竞争性。 最后，M450系列发动机同时考虑了未来燃料的能力条件，为即将到来的排放做好准备。

随着海事排放法规对碳减排的要求日益严格，低碳清洁、易存储的甲醇燃料被逐步应用到船舶航运领域。但如何改善甲醇发动机低负荷工况下的燃烧稳定性，成为当前甲醇燃料实船应用的技术瓶颈之一。以某船用四冲程柴油/天然气双燃料发动机为原型机，在CONVERGE软件中建立其三维CFD仿真模型，并通过实测缸压曲线与排放数据验证模型的准确性。利用验证后的模型，将天然气替换为甲醇燃料，研究部分预混燃烧（PPC）策略对柴油/甲醇双燃料发动机低负荷工况下燃烧与排放特性的影响规律。结果表明，在25%负荷工况下，应用部分预混燃烧策略可以提高燃料的燃烧效率，部分预混喷射策略参数（预喷比例、喷射正时、主预喷间隔等）对发动机性能存在不同的影响。预喷比例降低、喷射正时提前可以改善发动机失火现象；喷射间隔过大或过小都会使发动机热效率降低。优化后部分预混燃烧策略正常燃烧的最大甲醇替代率从原来的不足5%提高至10%，甲醇替代率为50%的情况下实现了从完全失火到部分失火的转变。

为了深入研究ABE/汽油掺混燃料在高速发动机上的应用前景，以发动机4000r/min节气门开度35%为试验工况，对纯汽油、丙酮-丁醇-乙醇（acetone–butanol–ethanol，ABE）/汽油混合物ABE10（ABE容积比为10%，汽油容积比为90%）、ABE20（ABE容积比为20%，汽油容积比为80%）和ABE30（ABE容积比为30%，汽油容积比为70%）开展了不同点火提前角和喷油量的试验、仿真研究。分析了不同ABE混合比、点火提前角和过量空气系数对发动机性能的影响，并对每种燃料发动机最大功率工况的性能参数进行了比较。结果表明：点火提前角和过量空气系数相同时，混合燃料中ABE含量越多，燃油流量越大，发动机功率越大，有效热效率越高；燃油流量的总热量增大和热-功转换效率提高是促使发动机功率增大的主要原因；通过仿真分析缸压数据，相同点火提前角和过量空气系数时，ABE20的燃烧略晚于纯汽油，最高爆发压力也略低；随ABE掺混比增加，一氧化氮（nitric oxide，NO）比排放明显降低，一氧化碳（carbon monoxide，CO）比排放略有增加，碳氢化合物（hydrocarbon，HC）比排放先增后减。浓混合气工况下增加ABE含量比当量空燃比工况下增加ABE含量，发动机的有效热效率增大更明显，发动机的NO比排放降低更加明显。研究表明高速汽油机掺混ABE燃料具有较好的应用前景。

曲轴扭振信号与发动机运行状态密切相关，曲轴相对扭角能够更加准确的反映曲轴扭振状态。本文主要围绕相对扭角的测试方法及不同影响因素的影响规律展开研究，以期为曲轴的扭振分析提供更加精准的分析手段。搭建了六缸柴油机试验台架，通过曲轴两端安装的磁电传感器，得到曲轴相对扭角信号。通过相对扭角时域波形的波动量及阶次分析结果，结合缸内燃烧压力的测试结果，研究了曲轴相对扭角随发动机转矩、转速及润滑油温度等因素的变化规律。结果表明，随着转矩的增加，相对扭角变化量整体呈增加的趋势，对1缸而言，当转矩从0增加至150 N∙m时，燃烧压力峰值增加，相对扭角变化量从0.487℃A，增加到0.72℃A，2阶的阶次能量亦呈增加的趋势。随着转速增加，往复惯性力增加，曲轴相对扭角变化量呈增加的趋势，且随着转速的增加，相对扭角的增加幅度增大。随着润滑油温度的升高，相对扭角的变化趋势不明显。本文的分析结果可为曲轴扭振的测试分析提供理论指导。

大流量燃气喷射阀作为船用气体燃料发动机的核心供气元件，其工作特性直接决定了发动机的燃烧组织状态进而影响整机的性能。针对大流量燃气喷射阀进行了三维流动数值分析，并给出了平衡式和非平衡式燃气阀的一维系统级仿真计算，分析了平衡式/非平衡式阀门的动态特征、影响阀门流量特性和阀片起落延迟的主要因素等。结果表明：最小流通面积直接影响了燃气流量，而燃气在出口环带转折角位置处气流速度达到最大，且出口环带下游的速度均匀性受边界影响较大。一维仿真结果可以看出，气体工质不影响阀门的动态响应，仅影响流量大小。平衡式与非平衡式阀门之间没有流量差异，但动态响应的差距会随压差的变大而增大，且两种阀门的开、闭延迟差距不同，总体叠加影响为非平衡阀的稳定工作时间略微长与平衡阀。当压力差较大时，非平衡阀在两段式电磁力下会率先出现电磁力无法抬起阀门的失效状态，而平衡式阀门在相同工况下仍能正常工作，体现了平衡式阀门的结构优势。对于平衡阀而言，压力差对阀门关闭响应影响比开启响应更大，即增加压力差时，阀门的有效工作时间随之缩减。此外，还研究了弹簧参数对电磁力边界的影响，发现预紧力仅在静力中起到直接叠加作用，而不影响阀门开启延时；而弹簧刚度不仅对静力产生影响，还会直接改变阀门开启延时，且为非线性变化。

摘 要：针对南海油田自产原油开展理化特性分析，制定了南海原油适用于船用柴油机的改造技术方案。实船开展了重油、原油对比验证，试验结果表明：常用工况条件下，发动机使用原油较使用重油，扫气压力提高20kPa，爆压提高0.8MPa，支管排温降低2℃，涡前排温降低6℃，缸套出水温度降低2℃。进一步开展了原油常用工况点的功率提升摸底试验，结果表明，在机械负荷和热负荷不超限的情况下，该柴油机使用原油的常用工况点可以提升功率约10%，为南海油田发电机组使用自产原油奠定基础。

在一台快速压缩-膨胀机上试验研究了过量空气系数对柴油引燃柴油过程中的燃烧和火焰特征的影响。结果表明，在柴油氢气双燃料模式燃烧模式下，过量空气系数的增大会引起燃烧相位的先提前再推迟和最大压力升高率的先升高后降低。在过量空气系数较低的30%氢气替代率条件下，柴油预混程度降低，最大压力升高率较高。为了保证较高的爆压需要较低的过量空气系数。在过量空气系数为2.5时的柴油引燃氢气的滞燃期最短且燃烧呈现两阶段放热特征。随着过量空气系数的降低，火焰亮度逐渐增大，较低的过量空气系数有利于提高燃烧热效率。

Achieving the ambitious targets set out by the International Maritime Organisation (IMO) in their 2023 greenhouse gas emissions reduction strategy requires tapping into all sources of potential contributions and investing considerable efforts and resources. The IMO decision to aim at decarbonisation of international shipping by 2050 is a clear confirmation of the initiative taken by WinGD already a few years ago to engage in the development of new products and solutions that allow realising significant progress towards this overall goal. In particular, this includes the extension of the engine portfolio by establishing completely new product lines fit for the application of renewable fuels such as methanol and ammonia. In the development of the new X-DF-M and X-DF-A engines, strong emphasis is put on maintaining or even exceeding the high efficiency levels of the existing X and X-DF product lines, without accepting any compromise in terms of reliability, operational safety, and environmental footprint. This is achieved by following a rigorous development process, starting from fundamental investigations into the combustion of the new fuels, then progressing to the layout and design of the respective fuel admission and combustion systems, their validation on dedicated testbeds in order to confirm their performance both in terms of component and system operation and impact on combustion behaviour, before applying them to lab test and ultimately prototype engines for final verification and optimisation. In parallel, substantial efforts are also made to further enhance the performance of the existing X and X-DF product lines, in order to ensure their continued viability for the application of renewable diesel-like and methane-based fuels, respectively, and also prepare them for the application in a CO2 recycling economy. Moreover, the close integration of the WinGD engines in more advanced complete energy systems as well as smart solutions holds the promise of realising additional overall optimisation potential, thus contributing even more to the overarching target of decarbonising international shipping.