Enterprise是一种定制的尺寸为1/10、灵活燃料、单缸十字头船用柴油试验机，并以此作为平台研究船用润滑油。该发动机设计的重点是保持与全尺寸发动机类似的润滑剂边界条件。Enterprise规定的额定转速为625rad/min，与全尺寸船用发动机的线性平均活塞速度相匹配，减少了行程，并且平均有效压力能够达到18 bar。高旋涡、单向扫气、二冲程燃烧系统用于分馏柴油或重油。液压电子单元喷油器燃油喷射系统含有2个定制的三孔喷嘴喷油器，具有加油功能，喷油器由马勒柔性ECU进行驱动。使用工业变速空气压缩机及闭环电子控制压力调节来提供进气增压。使用电动气动蝶阀实现电子控制排气背压。为Enterprise提供定制的小型Hans Jensen Lubetronic气缸润滑系统，该系统能够在每次喷射时为每个润滑器提供0.88 mg气缸油，最高发动机超速额定值为656 rpm。4个独立的温度冷却控制系统用于控制衬里温度分布。4个冷却液区域及系统油和汽缸油供应都控制在1°C以内，以保持一致的热边界条件。 该发动机配有缸内压力传感器，内联扭矩传感器和多个过程温度和压力测量装置，可进行详细的热力学效率分析，实验设施可精确测量缸套磨损、活塞和活塞环上沉积物的特性。 IR Telemetrics的无线电遥测系统用于测量发动机运行期间的活塞顶部温度。详细描述发动机设计考虑因素和实验设施，以及系统油和气缸油粘度对摩擦和效率的影响的研究结果。设计测试基质以比较基础油料化学性质和系统油及汽缸油的粘度。使用规定的燃料经济性测试模型完成实验，该模型由重复的6个速度/负载操作条件组成。 采用自动控制测功系统以确保测试程序的可重复性。初步测试表明，冷却液、机油和排气温度在变工况时5分钟内可达到稳定状态。 系统滑油粘度对摩擦有显著影响，粘度从SAE 30降低到SAE 20，摩擦平均有效压力降低6%以上，有效燃油消耗率(BSFC)降低2%以上。化学效应在系统和气缸油中也很明显。使用每种操作条件之间的重复性比较来确保结果在统计学上有效。对于初始汽缸油粘度实验，观察到的变化在规定的/正常的重复性范围内;正在进行的试验将确定边界条件控制的改进是否能够在该发动机平台上测量如此幅度的气缸摩擦变化。 （版权归CIMAC所有）

过去几年，多个海洋环境立法在全球范围内生效，例如2020年，硫含量上限调整为0.5％，同时启动了新的立法以减少航运产品对环境的影响。海洋保护协会第72届会议期间通过了关于减少船舶温室气体排放的初始IMO战略，这是一个重要的里程碑，表明各国之间将致力于共同努力实现低碳运输。 对于新法规的实施或不断变化的市场要求，客户积极致力于减少碳排放的技术改造，同时要求对发动机可靠性和大修间隔时间的影响最小或几乎没有影响。如果发动机相对较新并且使用年限要求高，这一点就更为重要。本文重点介绍了一些改进技术作为产品生命周期维护的解决方案，以缓解不断变化的市场需求。 提升燃油效率是二冲程低速发动机减少二氧化碳排放的方案之一，可使部分发动机符合IMO温室气体排放目标。这种改进方案通过改变发动机的压缩比、燃油喷嘴及发动机参数，实现燃烧室内更好的空气、燃料分布，最终在NOx值保持不变的同时实现更低的燃料消耗。 2018年4月，瓦锡兰成功完成了RT-flex82T发动机的使用测试，实现了燃油耗降低4g/kWh（加权平均值）。压缩比和喷嘴孔直径的增量分别为6％和16％。 在过去的二十年中，单缸功率输出随着转速和燃料消耗的降低反而增加。燃烧压力、每循环的燃料、冲程缸径比的增加大大改变了缸内的热力学条件，最终导致在腐蚀性环境中需要连续或间歇地监测，以避免活塞运行问题或气缸套高磨损。瓦锡兰实时气缸滑油监测系统，可实时测量残余BN，其传感器安装在气缸套底部的收集盘。滑油监测系统可以指示随着环境和发动机功率的变化，气缸内的腐蚀环境变化，从而通过调节气缸滑油供应速率以控制腐蚀性磨损。TBO的预测考虑腐蚀作为气缸套磨损的主要原因似乎是合理的。 从2020年1月1日起，全球所有剩余船舶燃料的含硫量上限为0.5%，这将致使海洋市场存在多种多样的燃料，从合规燃料如馏分油或剩余的低硫燃料，到为满足SOx排放水平而与洗涤器配合使用采用的高硫燃料。发动机的燃料喷射系统将面临处理各种燃料的挑战。在RT-flex发动机上，喷油控制单元(ICU)按要求的燃料量对气缸进行喷油。第一代ICU设计用于对剩余的船舶燃料操作，馏分油操作时间不长，特别是在车间试验或大修期间。长时间使用馏分油会导致喷射控制阀阀座磨损严重，从而显著降低使用中的TBO。第三代ICU采用了新的喷射控制阀，在多燃料使用时有更强的耐磨性，它可以通过适配器板、新的高压管道和软件对第一代ICU发动机进行改造，另一个优势在于它的维修友好设计，可在船上完成大修。 (版权归CIMAC所有)

摘要：气缸润滑油系统是大型二冲程船用柴油机运行的重要部件。它通过在滑动界面提供一层薄薄的油膜来控制缸套和活塞环上的机械摩擦损失和磨损。Hans Jensen SIP润滑系统将润滑油以喷雾的形式注入气缸的进气中，从而使气缸顶部对润滑油的需求最大范围的得到均匀的覆盖。在过去的几十年里，为了降低船用柴油机的运行成本，对润滑油消耗的优化越来越给予重视。 本文对大型二冲程发动机活塞环上润滑油的输送进行了理论和实验研究。 采用一维雷诺方程，对活塞环与缸套之间的润滑油进行了建模，该方程包括几何参数、粘度参数、压力参数和表面速度参数。采用有限差分法求解雷诺方程所描述的润滑油压力，使之与活塞环上的力保持平衡。利用该方法，可以预测润滑油膜厚度。 在新研发的往复运动缸套、静止活塞环试验台上进行了试验研究。使用Hans Jensen SIP润滑系统，将润滑油作为喷雾喷射到气缸套表面。这个装置模仿了发动机内部的工作状态，同时气缸套安装传感器来测量油膜厚度。 本文对缸套润滑油膜的质量和稳定性，以及不同的工作条件对润滑油膜的影响进行了研究。开展了不同润滑剂注入量、粘度、注油策略的试验，并对试验结果进行了介绍和分析。研究结果表明，在一定程度上大型二冲程船用柴油机扫气排油与缸套磨损量有关。 关键词：大型船用柴油机；润滑油运输；试验研究 版权归CIMAC所有

摘要：根据国际海事组织（IMO）的要求，自2020年起，船用燃料的硫含量不得超过0.5%，该规定将改变船用柴油机的工作条件。新规实施后，相关燃料产品会面临诸多不确定性，为此，整个海洋产业都忧心忡忡。船主必须决定是投资废气减排技术以继续使用高硫燃料，还是改用硫含量不超过0.5%的新燃料。但是，燃烧室部件和润滑系统的耐久性并不能受到上述新规的影响。WinGD公司采用最先进的气缸润滑系统及独一无二的气缸套、活塞和活塞环设计，可以延长燃烧室部件的大修间隔时间。自2005年首次建立排放控制区以来，WinGD公司就已在高硫残余燃料和低硫燃料应用领域深耕多年，丰富的使用经验将助力WinGD船用柴油机在2020年实现平稳过渡。 WinGD公司所实施的润滑油综合验证体系包含实验室分析和现场测试性能评估两部分，并且与润滑剂供应商密切配合完成。经过验证的汽缸油具有各种碱值，适合低硫燃料、高硫燃料和气体燃料等不同使用场景。而且，WinGD公司已在油品取样、分析和结果评估等方面积累了丰富的现场经验，可以为客户设置更为准确的气缸润滑参数。同时，配合使用最先进的铬陶瓷活塞环和内孔绗磨气缸套，发动机的性能可以保持稳定可靠，不受工况影响。 鉴于船舶主机不再燃烧高硫燃料，可以利用这一契机，为燃烧室和润滑系统的设计开发新的技术。目前，严苛的负荷加载性要求对于冷却的要求较高，而且加装燃料的燃烧性能也各不相同，但随着硫含量的降低，由腐蚀引起的气缸套磨损必将逐渐减少，我们正好可以对气缸套的冷却过程进行优化以满足更高的冷却要求。此外，活塞环工作面的特性不再主要取决耐腐蚀性，这意味着我们可以针对成本和大修间隔时间进行优化，更灵活地选择活塞环的基材以适应未来的涂层工艺要求。还可以通过新参数设置优化气缸润滑系统，延长润滑剂的停留时间，不必再持续添加新润滑剂以中和气缸套工作面上的酸性腐蚀物质。另外，随着气缸润滑剂添加量的减少，可以通过增加氧化稳定性、控制沉积物和提高润滑能力的方式来应对复杂工况（例如未来采用新型发动机后，可能出现单机运行工况边界进一步降低或者平均有效压力增加）。最后，作为技术开发领域的先驱，WinGD公司正在研发新的活塞技术。新技术的应用领域包括但不限于：新的活塞环基础材质、具有更高耐用性和耐磨性的涂层、活塞冷却、活塞裙定心技术、温度可灵活控制的缸套冷却系统，以及优化的润滑剂供应系统。 另一方面，IMO的限硫规定也为进一步优化发动机设计提供了契机。WinGD公司的研发工作旨在为被许可人、造船厂、经营者和船主提供最佳的解决方案，实现功能、可用性和成本的优化。总而言之，WinGD公司将始终致力于为发动机设计和参数设置提供创新的解决方案，以满足即将到来的立法规定和船舶经营者的新要求，确保发动机运行的可靠性。 关键词：高硫燃料；润滑系统；优化研究 版权归CIMAC所有

摘要：在未来的几十年内，全球天然气发动机在能源市场中的份额可能会继续上升。从不同的能源前景来看，可以确定高负荷大缸径的天然气发动机会在非道路应用中发挥着重要作用，因为它们有可能可以通过新的燃烧过程和增加峰值燃烧压力来实现更高的效率并满足严格的排放法规。但由此产生的运行条件会对气阀/阀座摩擦副产生影响。从最近的实际应用结果可以看出，如果沿用当前的材料和设计，气阀/阀座摩擦幅会出现严重的磨损。 虽然已经提出了大量的气阀磨损模型，但是，对气阀磨损的可靠预测仍然是主要的关注点。基于Archard或其他研究成果的数值磨损模型可以应用到多种软件工具中。然而，由于摩擦系统的接触条件复杂和对磨损机制缺乏了解，这些磨损模拟的结果通常不能用于摩擦学系统中去。高负荷气体发动机的磨损与接触区域的材料状况有关，同时也与摩擦膜的形成有关。为了研究气阀磨损这种复杂的现象，可以通过进行部件试验，实际了解气阀关闭速度和燃烧峰值压力对摩擦副材料性能、磨损形为的影响规律。 本文对大缸径的燃气发动机气阀/阀座磨损副的寿命进行了数值模拟和试验研究。提出了一种计算不同的气阀关闭速度和燃烧峰值压力下的磨损系数有限元计算方法。此方法可以定量地描述气阀和阀座磨损量。 采用独特的摩擦试验台进行了2种不同模式的实验，即模式I(气阀关闭速度)和模式II(燃烧峰值压力)。对实验产生的气阀和阀座磨损进行了定量评估，并将其作为ABAQUS用户子程序的输入参数。在改进的Archard磨损模型的基础上，开发了能计算气阀与阀座之间累积磨损的用户子程序。预测的累积磨损经过与试验台上测量的实际磨损进行对比修正。 数值模型中包含了根据实验测试结果确定的依赖于载荷的摩擦学行为。仿真结果能够与实验测得的磨损结果具有一致性和重现性。因此，数值模拟可以用来比较不同气阀和阀座结构的耐磨损性能。最终，该磨损模型可以引入大缸径燃气发动机的开发中，作为一种新的气阀磨损估算方法。 关键词：摩擦系统；气阀磨损类型；估算方法 版权归CIMAC所有

摘要：人们相信未来的天然气和燃气发动机一定会迈向低碳化的时代。与其他化石燃料相比，天然气储量丰富，燃烧清洁，产生的二氧化碳排放量更少。燃气发动机在发电方面的应用已经很成熟且性能稳定，工作中可以在启停和负载变化时响应快速，使其可以满足高峰用电时的需求。 对电力日益增长的需求推动了发动机技术的快速发展，发动机技术的进步提高了效率，减少了排放，并增强了运行的灵活性。为了实现更高的效率，发动机制造商通过设计改进和材料技术开发，通过提高压缩比、优化燃烧来提高功率密度。例如，短活塞顶和钢活塞技术现在变得越来越普遍。这些高效的发动机在较高的BMEP下运行，发动机部件承受着更高的工作温度。在这些工作条件下，一些发动机的设计可能对爆震很敏感，因此控制燃烧室沉积物（通常来自润滑油灰）成为了可靠运行的关键因素。为了更好地控制爆震风险并满足颗粒物的排放标准，这些发动机的润滑油消耗量可以设计为低至0.05 g/kWh。 高的BMEP和工作温度、低的润滑油消耗将会导致润滑油工作应力的提高，从而加速其劣化。因为其在氧化程度，碱度消耗和粘度增加方面更快地达到限值，使得换油间隔变短。润滑油劣化加速可导致沉积物增加，尤其是在活塞顶部和环槽等高温区域，这会导致效率损失、活塞运行出现可靠性问题。 作者详细阐述了现代燃气发动机中造成润滑油劣化的几个因素，通过一整套测试结果提出了改善润滑油性能的策略，并通过一系列试验对比优选，经单缸、多缸试验机试验室试验和实船试验。通过对在严苛工作条件下使用过的润滑油的性能对比，得到了最好性能的润滑油，且已证明可以改善润滑油寿命和对沉积物的控制。 本文强调了在全尺寸发动机的试验台上，结合实船发动机和试验程序，采用适用的筛选技术，通过观察现场发动机性能来获取试验结果的重要性。 关键词：润滑油消耗；现代燃气发动机；发动机性能 版权归CIMAC所有

摘要：在过去的几十年里，由于二冲程和四冲程大缸径柴油机指示效率高，其整体效率是任何其他发动机都无法比拟的。除了燃料消耗外，耐久性和鲁棒性是目前主要的发展目标。同时，小引擎类别，如重型卡车发动机，不仅在指示效率方面取得了重大突破，而且在机械效率上也取得了重大进展。随着新技术的推进，致力于改善燃烧过程的研究呈指数级增长。因此，必须研究其他影响大缸径发动机效率的设计因素，挖掘对效率的提升潜力。而提高机械效率就是主要影响因素之一。轴承尺寸、润滑油和冷却水温度、润滑油流量及活塞和缸套摩擦副之间的摩擦只是个别影响因素，大缸径发动机自身的保守设计才是主要限制因素。 在公共资助的eta-up项目中，成立了一个团队，其目的是减少中速柴油机的能量损耗。 为了研究现代中速船用柴油发动机的摩擦性能，对现有的MaK6M20柴油机试验台的冷却和润滑系统进行了不同程度的升级:所有的介质回路都与发动机分离，并且可以电动操作，其中流量和温度都可以单独调整。此外，6个气缸中有一个配备了特殊加工的活塞，其活塞顶部安装热电偶、活塞顶冷却侧安装护套热电偶。除了在试验台上进行测试外，项目团队还利用自行开发的新型仿真模拟方法来分析能够降低主要的摩擦副（如轴-轴承，活塞-缸套）磨损的影响因素，以便通过正确的结构尺寸设计将机械损失降至最低。采取前最先进小型发动机采用的润滑油流量根据需求可调技术，将有助于降低能量消耗。为了进一步降低摩擦损失，将借鉴重型发动机对冷却剂和润滑油温度控制的措施，对冷却剂和润滑油温度水平对磨损的影响进行研究。另一方面，由于柴油机工作介质温度高，废热利用的能力也是影响系统总利用率的重要因素。 本文主要概述了减少摩擦损失方面所开展的实验及实验结果，并重点介绍了所采用的模拟方法和发展目标。 关键词：摩擦性能；摩擦损失；废热利用； 版权归CIMAC所有

根据MARPOL 73/78修正案附录VI，指定排放控制区（ECA）以外区域使用的所有燃油中的硫含量将从目前的3.50%降至0.50%，并从2020年1月1日起按原计划生效。IMO通过燃料油可获得性的模拟评估，假定将会有更多各种含硫量低的石油成分混合到新合规燃料油（以下简称“超低硫燃料油VSLFO”）中，并提供给全球燃料油市场。这种假定燃料油变化的情况，取决于各个地区炼油厂使用的原油质量，以及原油加工过程中调和/脱硫过程。其中VLSFO在船上使用的特性受到多方关注，例如燃料的点火特性和燃烧特性。 日本船级社（ClassNK）已对船用燃料油的使用进行了调查，并公布了调查结果。在2008年发布的《“应对低级船用重油的措施指南第二版中，ClassNK调查了发动机故障，这些故障可能是因为使用低硫燃料油（LSFO）引起的。在那时，提供给燃料市场的LSFO燃烧特性差，因此同时提供相关可能的缓解措施。然而，由于炼油厂生产VLSFO与LSFO时，推测在调和/脱硫过程中的工艺有根本性的不同，因此ClassNK认为，VLSFO的使用可能会增加新风险，因此在使用VLSFO的同时采用额外的缓解措施也在意料之中。 基于上述情况，ClassNK已决定开展新合规燃料油使用的研究，并将研究结果作为2019年上半年的新指南发布。 本文中，ClassNK将提供以下研究项目的概要。 *使用0.1%符合ECA标准的燃油（MGO和ULSFO）产生的实际故障案例，以及可能诱发故障产生的原因，都已经包含在报告中。 *生产VLSFO中预期的调和/脱硫过程，以及VLSFO中的新成分。 *由于VLSFO燃料特性而造成的使用过程中的潜在风险。 *使用VLSFO过程中为避免风险而采取的相关缓解措施。

MAN B&W LGI-P发动机的设计旨在低速船用柴油机上使用多种低闪点燃料。在2016年赫尔辛基CIMAC大会上，MAN提出了LGI机型的设计理念，并开展了甲醇燃料的发动机台架试验验证。之后，LGI概念被推广应用到LPG燃料，被称为LGI-P（其中P意为丙烷）概念。由于LPG需要更高的供给压力来避免相变，特别是比甲醇压缩性更大，适应性改造包括燃料供给系统、加压喷射阀及其驱动装置。本文介绍了所选技术方案的原理设计、主要特点及已完成部件的测试结果。最后，本为还给出了世界首例LPG燃料在一台MAN低速柴油机整机上开展的性能和排放试验。该试验在位于哥本哈根的4T50ME-X试验发动机上开展。试验结果包含详细的发动机性能数据、运行参数影响规律，以及放热率曲线测试结果，此外，还获得了详细的排放测试数据。试验分别使用柴油和LPG两种燃料运行了相同的测试工况点，因此逐一对比了两种燃料模式下的性能及排放表现。MAN已收到了新建和改造LGI-P机型的首个订单，并将于2020年首批交付用户。

HyMethShip项目即采用了燃烧前碳捕获技术推进动力的氢-甲醇动力船舶项目，是欧盟地平线2020研究创新规划资助的联合研发项目。 本项目旨在提高航运效率的同时显著降低排放。HyMethShip系统将实现降低超过97%的CO2和实际消除SOx和PM排放的目标。将降低超过80%的NOx排放量，低于IMO TierIII限值。HyMethShip系统的能量转换效率≥45%，远高于现阶段最高效的技术（燃用可再生甲醇的常规燃烧后碳捕获技术）。 HyMethShip系统创新的集成了膜反应器、CO2捕集系统、CO2存储系统和甲醇-氢燃料发动机。甲醇用于制氢，制成的氢气作为一台具备多种燃料适应性的常规往复式发动机燃料。这台灵活燃料发动机针对氢燃料做了相应优化。改造的原型机选用已大量装船应用的机型。本项目将对这套应用燃烧前碳捕获技术的动力系统开展设计集成优化以实现装船应用。该系统将完成设计开发、功能验证，并将在一台1～2MW发动机上完成上船前的集成演示验证。 项目于2018年启动，研究周期3年。研究内容由11个工作包组成，完成燃烧前碳捕获系统和内燃机的安全性、经济性、排放性等因素的评价和动力系统集成工作。联盟由13个成员组成，包含国际航运公司、知名船厂、船级社、研究机构、高校和设备制造商。 本文将介绍项目的工作构成和初步研究成果。