论文已在第29届CIMAC大会上发表，论文版权归CIMAC所有。 摘要:采用奥托循环的气体发动机燃烧压力通常具有较大的周期变化。气缸压力测量结果显示了循环之间和气缸之间燃烧压力的波动，有时能观测到在爆震或燃油点火时出现的高压。根据一段时间内发动机中所有气缸的压力测量值，通过统计分布描述点火压力的扩散，气缸压力负载可以用平均值和标准差表示。 在确定发动机部件的尺寸时，必须考虑燃烧压力的变化，保守的方法是采用燃烧压力的最高峰值。但是这往往导致部件尺寸过大或在发动机调试期间测量的平均燃烧压力允许值较低使发动机性能受限制。 本文提出了在考虑压力分布的情况下的统计方法。如果可以减少发动机运行中的周期波动，这将有助于改善发动机性能。如果可以降低高压循环的频次，则可以提高允许的平均点火压力值，从而为更高的发动机性能提供改进空间。 展示了推荐的曲轴强度计算程序。首先对实际曲轴采用转速扫掠及不同的峰值燃烧压力进行多体动力学仿真，由此得出曲轴在不同载荷下的变形。然后使用单位载荷的曲轴半拐有限元模型用于计算曲轴圆角应力贡献，以模型中两点的6个自由度位移作为圆角应力贡献的函数。开发的自动脚本从多体动力学计算中提取每个曲轴单拐中的两个点的位移结果，并通过单位载荷曲拐有限元模型获得所有曲轴圆角的应力历程，创建载荷历程。根据常用的疲劳准则可以计算出每个圆角在特定发动机转速及燃烧压力载荷下的疲劳安全系数。 对于发动机转速的离散值，可以计算Palmgren-Miner损伤与燃烧压力统计分布、材料疲劳分布的函数关系。在特定的允许平均燃烧压力下，创建转速扫掠图并显示组件的故障概率作为转速的函数。 本文展示了如何根据Palmgren-Miner准则使用燃烧压力载荷的统计表示法来计算损伤参数，并结合材料疲劳数据来预测发动机部件寿命，可用于优化发动机部件的几何或充分利用发动机部件以获得最佳的发动机性能。 关键词: 寿命预测；曲轴强度计算；气体机 译者简介： 王海兵（1992），中国船舶重工集团公司第七一一研究所研发中心，工程师； 研究方向：柴油机零部件结构仿真分析；E-mail：wanghaibing@csic711.com。 李梅（1980），中国船舶重工集团公司第七一一研究所研发中心，高级工程师； 研究方向：柴油机零部件结构仿真分析；E-mail：limei@csic711.com。 翻译：王海兵 校对：李梅

论文已在第29届CIMAC大会上发表，论文版权归CIMAC所有。 摘要:活塞是最典型和最重要的往复运动件之一。缸套-活塞系统的润滑性能直接影响机械装备的燃油消耗量、密封、振动特性、磨损和摩擦能耗。拥有良好的摩擦学特性不仅可以减少功耗、延长发动机寿命，还可以显著降低发动机振动和有害排放。因此，开发一套可用于活塞系统的动力学和摩擦耦合预测的模型意义重大。 本文提出了一种用于活塞裙混合润滑的数学模型，考虑了表面粗糙度、活塞裙轴向表面型线、膨胀弹性变形、活塞及气缸孔热变形对活塞运动、润滑和摩擦的影响。该计算机程序可以用于计算发动机运行工况下整个活塞的运动、弹流和粗摩擦接触力与曲柄转角的函数关系。 用于润滑分析的耦合模型由活塞的力与转矩平衡方程及平均雷诺方程导出。使用Fortran语言编写的程序求解该方程并成功预测了活塞组件的性能，包括油膜厚度、润滑油压力分布、活塞横向运动、侧倾、振动及部件的功率损失。 结论如下：开发了一个全面的数学模型用于活塞裙混合润滑分析，其同时考虑了型线和粗糙度对活塞运动、润滑和摩擦的影响；基于该模型构造了一个计算程序。该计算程序可用于发动机研究和设计中预测活塞的完整轨迹，液动和接触摩擦与曲柄角的函数关系；初步结果显示间隙、速度、燃烧压力、润滑特性和工作温度均对活塞的运动和摩擦有重要影响；良好的液动润滑可减小活塞对气缸孔反击的可能及降低摩擦损失。 关键词: 活塞；摩擦损伤；活塞裙型线 译者简介： 王海兵（1992），中国船舶重工集团公司第七一一研究所研发中心，工程师； 研究方向：柴油机零部件结构仿真分析；E-mail：wanghaibing@csic711.com。 李梅（1980），中国船舶重工集团公司第七一一研究所研发中心，高级工程师； 研究方向：柴油机零部件结构仿真分析；E-mail：limei@csic711.com。 翻译：王海兵 校对：李梅

论文已在第29届CIMAC大会上发表，论文版权归CIMAC所有。 摘要：随着柴油机功率的不断提升，对活塞结构设计的可靠性要求也越来越高。本文展示了多学科仿真技术包括流固耦合、接触面磨损、摩擦副润滑在活塞研发过程中的综合应用。 流固耦合仿真用于计算换热系数。在活塞设计阶段，温度场预测结果作为基本的边界条件用于热机耦合分析。为了更准确地获得活塞温度场分布，本文使用CFD仿真分别计算了燃气侧及冷却侧的热传导系数，获得了准确的温度场分布。对比测试数据，温度场最大计算误差为13%。 接触面的型线影响工作状态，使用有限元法计算了活塞顶、活塞裙结合面不同型线时的接触面磨损。同时，对活塞销座型线进行了优化，以改善活塞销-销座摩擦副的应力分布。对活塞销座和活塞销的润滑采用了弹流分析，采用了多体动力学和弹流耦合分析详细评估了摩擦副润滑状态。活塞销座和活塞销的刚度匹配影响摩擦副的压力分布，案例展示了如何使用该方法改善活塞销座的设计。 上述仿真分析技术为可靠性设计提供了比传统仿真任务流程更有效的手段， 深入的研究可以满足更高强化指标发动机要求。 关键词:流固耦合；活塞；活塞销；摩擦 译者简介： 王海兵（1992），中国船舶重工集团公司第七一一研究所研发中心，工程师； 研究方向：柴油机零部件结构仿真分析；E-mail：wanghaibing@csic711.com。 李梅（1980），中国船舶重工集团公司第七一一研究所研发中心，高级工程师； 研究方向：柴油机零部件结构仿真分析；E-mail：limei@csic711.com。 翻译：王海兵 校对：李梅

论文已在第29届CIMAC大会上发表，论文版权归CIMAC所有。 摘要：低振动噪声是未来柴油机发展的主要趋势，油底壳作为发动机上的板壳结构，其振动及噪声控制是当前亟需解决的问题，在设计阶段预测油底壳的振动及辐射噪声具有重要的实际意义。本文以油底壳作为研究对象，建立了有限元模型，并计算了油底壳的振动响应。结果表明，油底壳侧板的振动响应比较剧烈。分别采用有限元-边界元、有限元-无限元、有限元-自动匹配层方法计算了油底壳辐射噪声。研究并分析了上述三种方法之间模型规模、计算精度及计算效率的差异，结果显示有限元-边界元方法在计算油底壳振动及噪声辐射时效率更高。研究确定了油底壳远场声辐射，并提出了一个新的用于判断远场声辐射的方法。当噪声辐射方向不随油底壳位移改变时，可以确定远场噪声辐射。最后，为降低油底壳的振动及噪声辐射，对油底壳进行了形貌优化并提出了改进方案。结果表明，优化后的油底壳结构振动噪声更低。在低振动噪声过程设计中应用形貌优化可以减少设计、验证的反复，以缩短产品研发周期。 关键词：振动；噪声；预测；油底壳 译者简介： 王海兵（1992），中国船舶重工集团公司第七一一研究所研发中心，工程师； 研究方向：柴油机零部件结构仿真分析；E-mail：wanghaibing@csic711.com。 李梅（1980），中国船舶重工集团公司第七一一研究所研发中心，高级工程师； 研究方向：柴油机零部件结构仿真分析；E-mail：limei@csic711.com。 翻译：王海兵 校对：李梅

论文已在温哥华2019年CIMAC大会上发表，论文版权归CIMAC所有。 人们对混合动力推进系统的兴趣与日俱增，尤其是许多小型混合动力和电力船舶，主要是渡船或补给船，近年来已投入使用。对于混合动力电池驱动的船舶，主要通过结合不同的操作策略，如旋转备用、调峰和简单的电源开/关，降低燃油成本、维护成本、气体和噪音排放。对于纯电动船来说，主要的目的是减少排放。目前，纯电动船舶通常在航程短、停靠港数量少的航线上运行，为了使电池成为可行的选择，这些航线必须配备电池充电基础设施。 考虑到国际海事组织新的气候目标，到2050年减少至少50%的温室气体，大型远洋货船的运营商现在还必须考虑其他技术来实现这一目标。Man ES、DNV GL和Corvus Energy联合项目的主要目的是探索混合动力发电在远洋货船上的潜在应用及其成本和效益。 该研究分析了哪种船舶类型特别适合混合动力。对于已确定的集装箱补给船，评估了2个使用案例：2020年使用当前电池技术提供辅助电源的新建船舶；2030年使用新电池技术的新建船舶，使推进商业案例具有吸引力。利用AIS数据建立了具有代表性的运行曲线，并根据电力负荷表和AIS衍生数据合成了时间分辨功率曲线。Man ES现有的电池混合动力推进系统工具被扩展用于模拟能源需求，主要是通过整合Corvus Energy和Man ES在电池和系统性能方面的具体经验。所有案例都进行了投资成本和效益评估，主要是燃料成本和维护成本，旨在为远洋货船推荐最有前景的电池配置。

随着市场对大型低速柴油发动机特别是燃气发动机的期望持续走高，WinGD也在不断地致力于优化发动机系列化，为商业船舶推进提供最佳性能、高效率和环境友好的解决方案。主机是设计经济友好型船舶的关键因素之一，因此实际生产x型发动机的设计重点放在了紧凑性和可持续性上，这将降低运营成本，同时优化了初始成本，满足即将出台的环境法规。 目前的WinGD发动机系列为柴油发动机和燃气发动机领域提供了优化的解决方案。随着X35、X40、X62、X72、X82和X92 B型发动机的推出，WinGD公司推出了功率更大、成本更低的发动机。与此同时，X-DF发动机系列目前处于绿色环保燃气发动机技术的前沿。主要由于其安全、简单的的低压喷射系统。尽可能在所有x 型发动机上采用相同的技术理念甚至相同的零部件。在某种情况下，X-DF发动机和柴油机甚至共享一个公共平台。X发动机系列中的特定缸径和冲程的匹配通常会使发动机尺寸更小、重量更轻、优化油耗。最终提高发动机本身的效率，从而提高螺旋桨效率。 在发动机结构方面，最新的设计方案包括机座单壁设计，发动机立柱采用双壁设计。结合实际的动力总成概念，允许平均有效压力超过22bar，有效的提高功率密度。以此同时高压缩比和相应的布局设计的优化，燃烧压力超过了200bar，降低了NOX排放，并显著的降低了油耗。对于燃烧室部件，所有X型发动机的缸套设计都倾向于缸径在62以上的采用缸套冷却的解决方案。关于活塞设计，两道活塞环设计方案已得到充分的验证，减少摩擦，降低注油量从而最终降低了气缸的润滑成本。 本文旨在通过描述现有WinGD柴油机和气体机发动机的型谱图，来展示主要发动机的最新开发解决方案 版权归CIMAC所有

根据MARPOL附件6规定，2020年将在全球实施0.50%燃料含硫量的限制，这将使含硫量≤0.5%燃料的使用量大幅增加，这种燃料通常被称为超低硫燃料油(VLSFO)。大部分VLSFO很可能是低硫炼油厂流和残留成分的混合物。虽然这些低硫油符合ISO 8217规范，但预计燃料混合配方将大不相同。 为了能够在2019年及以后继续满足航运业的需求，一段时间以来，雪佛龙产品供应与贸易一直在评估调配VLSFO的方案。雪佛龙产品供应和贸易、雪佛龙航运公司、曼恩能源方案公司、雪佛龙奥伦耐公司建立了一个合作项目，结合合适的润滑剂对三种有潜力的候选VLSFO进行现场试验。 候选VLSFO首先在实验室进行了广泛试验。试验显示燃料稳定，互相兼容，并具有可接受的点火和燃烧性能，符合ISO 8217：2017规范要求。 其中一个候选VLSFO随后在雪佛龙奥伦耐Bolnes 3DNL 二冲程十字头和Wärtsilä4L20 四冲程筒式活塞实验室发动机中与之相适应的润滑油一起进行评估，以确认燃料是否适合在船上使用。作为比较，将市售的VLSFO与相适应的润滑油组合进行测试。根据发动机类型的不同，两种燃料的沉积物水平存在显著差异。这清楚地表明并非所有VLSFO品质都是相同的，同时润滑油须能够适应这种燃料变化。 在成功完成发动机测试后，三个候选VLSFO和相应的润滑油在名叫狮子座旅行者的VLCC巨型油轮上进行了现场测试。在试验中，MAN B&W的二冲程主机和四冲程的辅机使用这些VLSFO，持续运行超过4000小时，未出现任何故障。 在本文中，将详细讨论实验室评估的结果和这些硫含量≤0.50％的“未来燃料”的使用经验

通常，与其他类型的内燃机相比，燃气发动机不仅能够使用天然气而且能够使用其它类型的气体燃料，并且具有较高的热效率和更好的环境适应性的特点。利用在余热回收方面的灵活性优势，燃气发动机也可应用于热电联产（CHP）电厂。此外，燃气发动机还具有快速的负载跟随能力和瞬态响应的特点，这表明其具有与可再生能源系统相结合运行的潜力。因此，燃气发动机应用广泛，并被认为是提供高效能源解决方案的最佳应用之一。自20世纪90年代初以来，三菱重工业发动机和涡轮增压器公司（以下简称“MHIET”）开发、制造并交付了高速燃气发动机“GSR”和中速燃气发动机“KU燃气发动机系列”。MHIET的燃气发动机功率范围覆盖广泛，从小型分布式电力系统到大型发电厂。2009年，包括余热回收在内的具有整体高效率特殊设计的KU30GSI推向市场，此后不久，2012年，发电效率得到大幅提升的KU30GSI-Plus推向市场，这使得两个发动机型号分别具有特别高的总效率和发电效率的特点。此外，通过将缸套冷却水温度提高到120摄氏度左右，MHIET成功地通过利用冷却水的废热产生额外的蒸汽，称为“全蒸汽回收”系统。自2018年以来，现场一直使用KU30GSI这种具有额外余热利用功能的设备。中速燃气发动机可以长时间运行。因此，MHIET一直与客户保持合作，以便充分延长零部件的使用寿命，降低运营成本。例如，在这类合作中我们通过优化发动机的预燃室冷却和使用新型火花塞，成功地大幅度延长了火花塞的使用寿命。与此同时，通过使用先进技术对在工厂中运行的现有KU燃气发动机进行改造，使得该发电厂的发电效率提高了至少3个百分点。 本文介绍了MHIET上述各类高性能燃气发动机的最新经验。

2016年初，地中海航运开始大批量接收配备MAN B＆W 11G95ME-C9.5发动机的大型集装箱船，用于国际贸易。很快通过运行显示，需要优化发动机许多方面的设计，并发布新的操作指南，需要了解这些类型的大型集装箱船舶发动机的操作情况。MSC和MAN Energy Solutions合作开展了许多试验，以改善气缸状态，但主要的挑战是因为划痕,造成的在大修间隔期较短的问题.因此，评估这些试验的关键部分是收集和处理运行数据。这些数据可从CoCoS发动机诊断系统（EDS）中的数据收集中获取，该系统记录来自发动机控制系统（ECS）的数据，以及从报警监控系统（AMS）收集的其他运行数据。一旦投入使用，可以观察到燃烧室内的低温腐蚀程度低于其他类似发动机类型。将详细讨论腐蚀磨损的程度和对气缸状况的影响。这包括优化润滑油和临时操作指南的试验和对策。为了改善汽缸状况，确定了许多重点领域并开始进行操作试验，以改善缸套和活塞环的运行条件和寿命。试验程序中的一些试验对改善问题的影响比其他试验更深。已显示出重要结果的试验将予以介绍。除此之外，将讨论活塞环的设计历史，对G95活塞环发展的每一个步骤的原因和对策进行讨论基于全面的数据收集，对活塞环的磨损工况有了新的认识。.这一新知识与发动机与负载变化的情况有关。 这促使了负荷程序的新功能，可在负载变化期间保护发动机。将在本文中详细介绍背景和新功能。

本论文已在加拿大举办的2019CIMAC大会发表。版权属于CIMAC。 柴油机由于其高功率输出、高传热效率和耐用性被广泛的应用于船舶、发电、运输和农业机械行业。但是，柴油扩散燃烧方式会导致高颗粒（PM）排放值。柴油微粒的尺寸有90%在1~1000nm的范围内，并且占了排放颗粒数量（PN）的主要部分，也是雾霾的主要组成成分。在柴油机中采用新的燃烧方式和混合燃料，排放的颗粒质量会降低，但微小颗粒的比例会显著上升。目前，DPF是公认降低颗粒排放最有效的措施，并且，成为满足柴油机严苛排放要求的标准配置。即使DFP的颗粒捕获率能到达90%以上，但对于晶核颗粒（活动直径＜50nm）的捕获效率是极低的。增加壁厚和降低微孔直径可以提高DPF的捕获效率，但是会造成DPF压损的增高，以及发动机性能的退化。双极带电凝结的方法如下：当颗粒经过高电压环放电形成的充电区域时，会被充上相异的电荷。在混流运输过程中，带电粒子之间由于库伦力和相象力会相互碰撞，促进微小颗粒凝结成为较大的颗粒，从而降低PN，且无须改变DPF过滤器的结构直径，采用双极带电凝结方法可以提高DPF对微小颗粒的捕获效率。 在本文的研究中，柴油机尾