论文已在温哥华2019年CIMAC大会上发表，论文版权归CIMAC所有。 最近和未来的氮氧化物（NOx）排放法规给发动机制造商施加了越来越大的压力，要求采取额外船用柴油发动机中用于NOx还原的主要方法是使用选择性催化还原（SCR），其中在发动机下游注入还原剂（尿素）以还原NOx。正确计量尿素需要知道排气流中的NOx流速，这在所有发动机装置中都不可用。本文介绍了Vir2sense NOx PVS，这是一种简单，强大的物理辅助虚拟传感器，用于连续监测发动机排出的NOx排放。 PVS使用虚拟传感器进行连续排放监测，从发动机ECU获取数据以确定运行状态并计算预期的NOx排放。通过使用固态传感器间歇测量排气中的NOx和O2浓度来考虑由虚拟传感器模型未捕获的发动机状况或所使用的燃料的变化引起的NOx排放的变化。结合自动调整程序，在不进行测量的情况下，传感器不受排气流的影响，即使在使用灰分和硫含量高的燃料运行时也能确保传感器的耐用性，并且无需任何干预即可实现超过1000小时的连续NOx监测。NOx PVS原型已经在船用发动机测试设施中进行了测试，显示出非常好的结果。在具有SCR脱NOx系统的装置中，精确预测和快速响应的混合使得能够在所有条件下精确计量尿素，同时还允许使用较小的SCR催化剂体积，从而减少SCR系统的安装量和成本。

论文已在温哥华2019年CIMAC大会上发表，论文版权归CIMAC所有。 创新的Alfa Laval Fuel Conditioning Module (FCM) LPG在LPG上运行时，能够满足新型MAN B＆W ME-LGIP发动机的新燃油供应要求。它建立在先前使用MAN B＆W ME-LGIM发动机的低闪点燃料供应系统（LFSS）的基础上，该发动机于2014年在前7个甲醇燃料化学品船上实施。从那时起，用于甲醇的LFSS得到了改进，并适用于液化石油气的运行。 本文将概述开发可在LPG上运行的船用燃料供应系统的背景。与甲醇相比，LPG必须在更高的供应压力下泵入发动机，以避免相位变化，并处理丙烷和丁烷的广泛组成范围，其中也可能含有大量乙烷和少量氮气。。此外，与其他燃料相比，在停止和吹扫程序期间，需要更复杂的燃料回收策略，以恢复LPG，并避免在大气中不受控制的排放。 因此，开发包括新的泵送技术、有效的高压热交换，以及能够以与发动机负载波动成比例的速率供应LPG的自动化和控制系统。尽管在恶劣天气中发生负载波动，但必须保持该比例，同时避免泵送的不必要的热量输入和LPG中的轻馏分的闪蒸。本文概述了所选技术解决方案的设计基础和主要特征。 最后，本文介绍了MAN Energy Solutions 的FCM LPG原型机的性能结果。该装置采用与现在市场上可用的船用版相同的技术和工作原理，并已用于MAN B＆W ME-LGIP开发计划，用于在哥本哈根的4T50ME-X测试发动机上进行的全面测试。

论文已在温哥华2019年CIMAC大会上发表，论文版权归CIMAC所有。 在海洋世界中不断变化的时代意味着大量新的和更复杂的发动机类型。这对操作和维护发动机的机组人员提出了新的要求。我们对今天发动机文档的处理方法是，船上的工作条件必须反映在发动机手册和说明书的开发中。海船上安装的日益复杂的发动机类型数量正在快速增长。越来越关注环境法规，优化燃料消耗，成本优化等，意味着今天的二冲程和四冲程发动机设计非常复杂。一个实例是发动机的燃料灵活性和燃料多样性，这意味着机房必须配备有多个燃料油供应系统、减排系统，以及通常具有适合于不同燃料的新开发部件的发动机。轮机工程师经常组织不同的船只。这意味着他或她可能会遇到各种各样的例如燃油喷射系统、减排系统等问题。为了安全及时地履行船上职责，今天的船舶工程师必须能够快速熟悉新技术，以进行维护和执行故障排除。此外，船上此类工作的时间通常有限，唯一的支持和指导是可用的发动机文档。工作人员需要即时访问专家知识和指导，以及与MAN Energy Solutions的专家沟通优化方式。通过使用增强现实技术，在智能眼镜中呈现指令的新方式提供了例如维护信息或在视线中进行故障排除的指导，但是不改变工程师已经看到的内容。通过增强现实技术，船舶工程师可以获得3D、组件、文本、图表、清单、视频等方面的指导。除了3D显示指令和指导的好处之外，现在可以在发动机现场获得帮助。海洋工程师可以依靠智能眼镜中提供的信息，而不是返回发动机控制室，浏览手册，让发动机寻求帮助或努力回忆以前的培训。该解决方案将提供可视化和书面指导，并将以前的发动机文档和知识结合在一起。它最大限度地减少了查找信息所花费的时间，并最大限度地降低了在大修期间出错的风险，并可能导致发动机停机。最后，在混合增强现实技术和视频会议时，我们的发动机专家将能够参与实时故障排除。

论文已在温哥华2019年CIMAC大会上发表，论文版权归CIMAC所有。 改善机械维修任务的调度，例如在可用性至关重要的船舶推进系统，具有很大的经济激励。最终，这种机械组件级故障的识别和预测被认为是状态监测的圣杯。一方面，目前讨论和引入了许多方法来收集各种数据以应用大数据技术，例如机器学习算法。另一方面，基于模拟技术的进步，用于控制和监视目的的数字孪生概念的潜在实施正在受到越来越多的关注。 首先，本文结合avl对状态监测未来的展望，讨论了上述大数据技术的发展。 AVL使用基于模型的方法和专家算法提供了发动机状态监测超过10年。随着现代机械中数字仪器的数量和功能的不断增加，数据的实证分析和建模变得越来越强大，从而实现了数据驱动的监控方法。因此，AVL进行了详细调查，以评估2种方法的优缺点。随后，AVL在现场测量数据上应用了数据驱动方法，以评估故障检测和寿命评估方面的潜力。该贡献将评估适用于大型发动机状态监测的某些分析技术及其对船上数据采集系统设计的要求。在这种情况下，通常很少关注获取背景信息。此外，还将开展对云智能未来的展望，并讨论其对大型发动机运行的影响，特别是在海洋环境中。 作为未来状态监测系统的第二个主要议题，AVL正致力于改进其基于模型的开发方法。因此，已经部署了集成的仿真平台，其涵盖控制和诊断策略及状态监测系统。仿真平台由3个主要部分组成：实时发动机模型及其组件、控制功能包括诊断部件和状态监测系统，具有卓越的诊断和维护功能。通过这种方法，处于早期开发阶段时，可以针对预测诊断和维护的优化系统开发控制和诊断功能。为此，可以使用损坏或老化组件的模拟数据来调整模拟中的模型，以查看系统在这些条件下的行为。因此，可以针对新要求改进现有的控制和诊断功能。为了进一步优化，系统/组件模型也将作为“数字孪生”包含在整体控制和诊断策略中。在实时仿真环境中执行将改善开发时间和成本，从而使开发预测性诊断和维护功能成为可能。

论文已在温哥华2019年CIMAC大会上发表，论文版权归CIMAC所有。 在2016年CIMAC大会期间，OMT展示了其最新的共轨喷油器技术的2种实施方案，适用于二冲程发动机和各种孔径的四冲程中速发动机。 本文首先报道了适用于低速发动机的最新服务经验，该发动机在远东海域的货船运营期间为MAN 6S35ME-C CR发动机提供了燃料。与之前在验证阶段进行的现场测试（主要使用船用柴油）不同，第一台商用发动机主要使用重质燃油，因此被证明是共轨最具挑战性的测试环境。特别是燃料喷射系统和喷油器。本节介绍了其令人满意的结果和改进领域。 此外，还将介绍喷油器的功能，专门设计用于在燃气和液体燃料模式下稳定运行双燃料中速发动机。通过液压和CFD模拟分析了使用单个喷油器输送大量和极少量液体燃料所带来的挑战，从而提出了合适的实施方案。 特别是，此处报告的数值和实验分析旨在确定针对双燃料操作优化的喷嘴设计，并评估轨道压力和喷嘴流动面积对所产生的喷雾特性的影响。在OMT试验台上设计，制造并测试了喷嘴变型的液压性能。这允许获得每个喷油器配置的详细表征，以便评估喷射稳定性，尤其是对于少量喷射稳定性，并且为FVTR执行的光学喷雾分析提供可靠的输入数据。 使用组合的Schlieren和散射光方法在高压高温注入室上进行光学分析。通过比较燃气先导和柴油模式下的操作，可以深入了解全柴油和双燃料先导喷射之间的基本差异，以及弹道喷射阶段囊孔压力的重要性。对喷射到喷射和喷雾变化的详细的视觉和定量统计分析表明即使在最小喷射量下混合物形成的高可靠性，这可以通过该喷油器实现。 通过这种综合的数值和实验研究，以及由此产生的喷油器设计所获得的理解证明在支持发动机设计者完善其双燃料燃烧控制策略，以及开辟发动机简化和降低成本的道路方面是有价值的。

论文已在温哥华2019年CIMAC大会上发表，论文版权归CIMAC所有。 许多以产品为中心的行业已经通过利用数据分析的力量发展了他们的服务范围。数字演变最近成为大型发动机业务的热门话题，因为它有望为最终用户创造价值，这些终端用户受到多年利润率下降的挤压。发动机用户的主要价值来源是最佳的燃油消耗和由于计划外维护而减少的停机时间，而喷射系统对于两者的交付至关重要。 OMT已经剥离了初创公司OMT Digital，以迅速发展其产品，同时也包括基于其产品的服务。在这种配置中，2家公司共同合作创建了一个智能注射器，能够将其操作特性传达给本地处理单元，以执行快速数据分析，并向发动机控制单元和机舱工作人员提供即时反馈，以及将处理后的数据传输到基于云的存储，以进行进一步的分析和知识生成。 本文介绍了系统架构，详细说明了从喷油器中提取数据时遇到的挑战，详细说明了获取有用信息，并进一步处理此信息以获取有关喷油器操作的知识，这对于为用户提供增值服务很有用。 沿着该路径遇到的第一个挑战是以廉价且稳健的方式测量信息丰富的信号，例如控制体积压力。实现这一目标需要开发专用压力传感器，与喷油器硬件共同设计，因为在使用重质燃料油的情况下，在可能达到200℃的环境中，没有商用传感器可用于测量高达2500 bar的压力，以及在ø5mm×5 mm的可用空间内，成本目标低于30€。传感器采用压电陶瓷元件制造，并集成在喷油器孔板中。在设计传感器的机械接口时要特别小心，以使输出最大化而不会使传感元件过载。 传感器产生的电荷信号由专门设计的电荷放大器转换为电压，然后由集成在喷油器中的微控制器进行数字化和线性化。比较用定制传感器获得的信号和用实验室级压阻式传感器获得的信号表明非常一致。 喷油器电子装置还通过热电偶和霍尔效应传感器获取喷油器温度和螺线管电流，并通过专用集线器进行传输，该专用集线器还提供CAN和以太网接口，用于将其连接到发动机控制单元和数据处理电脑。 本文介绍了如何使用控制体积压力信号来识别喷射的重要时间事件，例如开始和结束，相对于螺线管电流信号，以及喷油器切换时间。实时和长期趋势的这些数据的知识允许检测喷油器操作异常，例如与更高的燃料消耗相关的延迟的喷射开始，以及由控制单元进行的补偿以保持发动机最佳地运行。 温度测量允许检测当前使用的燃料，以及船用柴油和重质燃料油之间的转换时间和速度;电磁阀电流测量可以深入了解所执行的实际喷射循环次数。所有这些数据都被输入机器学习算法，以使OMT能够根据实际使用条件预测喷油器寿命。 本文最后概述了一旦喷油器寿命可以足够精确地预测就可以提供的服务，包括向发动机用户，而不是喷油器本身销售喷油周期和正常运行时间的可能性，从而减少运行支出。

论文已在温哥华2019年CIMAC大会上发表，论文版权归CIMAC所有。 遵守未来的排放法规（例如，IMO的目标是到2050年将全球航运的温室气体排放量至少减少50％），实现最大的能源效率和系统复杂性是船舶和海上资产开发和运营的主要挑战。解决重大挑战的潜在措施包括先进的发动机和推进概念，杂交和电气化，新能源和转换器（例如燃料电池，电子燃料，氢气），以及新的开发方法。后者包括全面系统仿真，基于模型的开发和虚拟测试意义上的虚拟系统集成。由于多个能量系统和不同的区域，混合船舶推进系统通常具有高系统复杂性的特征。多物理系统模拟是用于所有船舶类型的混合系统的推进概念定义的非常有用的方法，因为可以以理想的方式研究各个子系统之间的相互作用。它还可以实现船舶和发动机性能分析，以及给定运行曲线或工作循环的操作策略优化。在本文中，AVL演示了特定海上供应船的系统仿真示例。对于多物理仿真，AVL使用系统工程仿真器AVL CRUISE M和协同仿真平台AVL Model.CONNECT。系统仿真的目的是研究传统和混合动力推进概念，组件的定制规范，如内燃机、发电机和推进电动机，以及适当的储能系统。系统级模型是系统仿真不可或缺的组件：半经验电热电池模型或不同电池类型的等效电路模型用于电池系统建模。基于曲柄角分辨物理的发动机模型应用于内燃机的描述。该方法允许污染物形成的现象学模拟，并且可以另外用于包括排气后处理系统的发动机的校准和优化。调查已经在早期设计阶段进行，其中没有或只有有限的使用组件的测量数据。一个非常重要的方面是模型的重用。一致的工厂建模对于支持从初始概念阶段到后期开发阶段甚至船舶操作的开发过程至关重要：用于概念调查的模型在虚拟测试（例如功能和控制系统开发，校准，故障安全调查），虚拟验证和与船舶操作相关的各种任务的应用。总之，本文表明，虚拟系统集成的应用是一种强大的方法，可以显著减少开发时间和成本，它也是质量保证的衡量标准，因为模拟的现实生活操作数据可在早期的开发阶段获得。

论文已在温哥华2019年CIMAC大会上发表，论文版权归CIMAC所有。 柴油/天然气双燃料发动机由于具有同时减少NOx和碳烟排放的潜力而受到越来越多的关注。微引燃柴油点火天然气发动机是进一步提高双燃料发动机减排能力的一种流行方式。将6缸四冲程共轨柴油发动机转换为双燃料发动机，在节流阀之后将天然气注入进气歧管，3个气体喷射阀用于控制天然气流速。在已建立的燃油供给系统的基础上，开发了基于ms9s12xep100单片机的双燃料控制系统。采用软件在环、硬件在环、快速控制原型、matlab代码生成和基于模型的标定技术，保证了控制系统的质量。软件框架涉及气体喷射定时同步、燃料模式管理、多次喷射。设计了闭环控制和前馈控制复合轨压控制策略。闭环速度控制和被动燃料模式切换策略包括在发动机管理模块和燃料管理模块中。比较了低流量燃气阀和新开发的GV14高流量燃气阀的研究。运用研究方法分析了2种供气系统的优缺点。最后一部分是基于模型的校准方法的性能优化。研究了控制参数对压缩实验空间的影响。柴油点火分为2个阶段。在低负荷和中负荷下，预喷射用作可控参数以减少NOx和HC排放。 CH4排放可减少77％，而NOx保持不变。增加预喷射比和喷射压力也可以减少THC排放。如果注射压力高于75MPa，则HC减少效果的影响就不是那么显着。MBC过程包括空间填充设计和d优化复合实验设计方法、MATLAB MBC工具箱和Pareto优化方法。在柴油模式和双燃料模式下测试控制性能，燃料模型可以在不同的燃料模式之间切换。轨压波动为±1.5MPa，速度波动为±6r / min。基于优化的MAP的排放测试结果表明IMO Tier II可以在柴油模式下满足。 DF模式发射性能可以满足IMO Tier III的要求。

论文已在温哥华2019年CIMAC大会上发表，论文版权归CIMAC所有。 数字化和新的物联网技术是开发解决方案的关键驱动因素，用于改进和更具成本效益的生命周期管理和操作，以及加速的发动机设计过程，利用在线连接和资产数据共享概念迅速成为海事标准。本文将重点关注应用于大型二冲程发动机自动化系统的新型数字解决方案和技术，以应对网络物理系统相应日益复杂的挑战，发动机正在成为其中的一个集成部分。 这需要结合各种工程学科和领域来改进发动机设计过程。联合仿真标准，被称为“功能模型接口（FMI）”，它将使这一点成为可能，模拟一个耦合问题的子系统，每个子系统单独解决。因此，通过协同仿真可以一致地模拟在不同部门和工具中开发的模型。借助物联网，其利用通过互联网向网络安全协作平台进行船舶数据流的在线连接的先决条件，为数据共享和授权与认证管理开发明确定义的策略和流程，根据数据的来源。本文概述了上述概念和解决方案。在发动机运行生命周期优化策略和超越其原始设计的持续改进能力的范围内，讨论如何在船上和岸上使用这些数据，并描述一种简单的方法在发动机/容器上添加更多传感器，不涉及型式认可的控制系统和其他受保护系统。与此相关，本文包括通过应用来自岸上专家的远程操作员指导，以及控制系统的自动主动响应以适应循环过程，包括检测和集成车队对发动机异常运行的可扩展响应的机会，包括防止潜在的错误处理。

论文已在温哥华2019年CIMAC大会上发表，论文版权归CIMAC所有。 KAWASAKI绿色燃气发动机（GGE）自2007年开始投放市场，凭借其高效率，低环境负担，高响应性和卓越的可维护性，在市场上获得了高评价并扩大了订单，其订单已超过160家单位。 GGE的供货范围从超过100MW的分布式发电厂到私人发电系统和热电联产系统。即使在上市后，KAWASAKI重工业有限公司（KHI）也一直在推动更高的电气效率，并一直在推动新的订单。最近，虽然可再生能源的存在正在扩大，但可再生能源依赖于天气等自然条件，因此市场对高响应性燃气发动机的需求不断增长，作为调整的动力源以维持供需平衡。为了满足市场需求，KHI通过GGE实现了更高的响应能力。随着总运行时间的增加，由于收到的订单数量的增加，大维修的成果不断增加，良好的效果也支持了GGE的高鲁棒性。重要的是提供操作服务，使GGE能够通过保持高可用性来持续展示其高性能。为了加强预防性维护服务，KHI开发并开始运行预测诊断系统，该系统具有分析大量操作数据和可视化分析内容的功能。该预测诊断系统有2种系统，即基于质量工程理论的多变量分析系统和根据阈值的系统监测值。通过组合这些系统，可以在很宽的范围内准确诊断故障症状。多变量分析系统通过集中监视包括多个项目的每个设施的条件作为一个指标（偏差度），实现了轻易比较多个设施的条件。因此，由于对故障发生的怀疑度更高，有可能迅速确定优先实施维护工作的设施。基于阈值的系统监测值通过监测变化率、平均值、标准差等统计量以及多项目比较偏差，具有较好的检测性能。此外，该系统具有可扩展性，可以对应于各种操作环境和操作条件下的新监视项目。本文介绍了KAWASAKI绿色燃气发动机的市场表现和利用预测诊断系统的预防性维护服务。