随着环境法规的日益严苛，发动机NOx的排放要求也越来越严格，另外，能源效益设计指数是船舶设计中控制温室气体排放的重要指标，对船舶发动机系统的能源转换效率要求越来越高。涡轮增压器是决定发动机性能和排放的重要因素，增压器的改进优化是解决发动机的排放的关键。 基于上述现状，三菱重工船舶机械设备有限公司（MHI-MME）针对市场需求，本着环保、经济、性能优良的原则理念，开发了MET-EB系列新型径向涡轮增压器，与传统发动机采用MET-src系列相比，MET-ER通过优化增压器的尺寸，实现更高的压比，使其更加适用发动机的功率范围。为了便于维修和降低维修成本，增压器减少了30%零部件，此外专门开发MET-ER涡轮增压可改善发动机的瞬态响应。 介绍了MHI-MME公司开发的新型径向涡轮增压器MET-ER技术发展。

MTU4000系列MX5是MTU高度现代化的柴油机家族MTU4000系列的最新成员。它代表了为满足EPA Tier 4和IMO Tier III排放法规而持续改进的成果。 该项目的重点是满足IMO Tier III和EPA Tier 4的排放限值的同时再次提高系统性能和特性。 本文将深入探讨MTU如何开发废气后处理（EGAT)并优化新一代4000系列MX5发动机，以满足EGAT的要求。 MTU4000系列MX5型发动机的一项关键设计步骤是其优化的燃烧过程，包括优化的米勒气门正时策略和MTU“智能喷射”，这意味理想的喷射过程（喷油起始，喷油终止等）得以保证，并且所有喷油器的状态与实际寿命信息随时可用。此外，EPA Tier 4的颗粒物(PM)排放限制将在发动机内部实现，这意味着单独的DPF装置不再需要。 另一个主要的设计修改是涡轮增压过程优化以产生更高的效率。4000系列MX5发动机可显著提高排气背压，从而允许紧凑型的EGAT系统且因此使整个系统设计得以紧凑。此外，技术性能特征如油耗和滑油耗等得到了显着增强。在SCR系统的下游，船侧排气背压可达85mbar。 新开发的MTU SCR系统由内部设计和制造，完全集成的闭环系统，配有NOx传感器和SCR控制和监控系统。 MTU 4000系列MX5发动机有2种不同的基本设计（立方体和扁平），为不同的船侧机舱安装要求提供高度灵活性。本文将深入介绍高度集成的船用EGAT系统面对的具体挑战和解决方案。 详细的台架测试结合数几千小时的现场测试确保了从发动机到SCR系统的高性能和高可靠性。2015年中期，MTU在适配作为IMO III认证原型系统的港口拖船时发挥了先锋作用。

2018年4月，国际海事组织制定了一项雄心勃勃的温室气体战略，旨在将海运温室气体降低50%。 船舶能效设计指数（EEDI）是中短期监管的核心之一，与温室气体的减排途径一致。虽然可以采用不同的技术途径改进EEDI，但推进动力的降低是一种经济上有吸引力且技术简单的解决方案，但轴功率的降低与确保恶劣天气条件下安全运行的最低功率要求有冲突。克服这一冲突的一种选择是为不正常运行下的发动机提供额外的功力储备，这已经在国际海事组织得到深入讨论，其理念是输送到螺旋桨的功率受控。发动机将被迫在部分负荷下永久运行，并且只能在紧急情况下提供额定输出（MCR），超过MCR点时功率将被测量并记录。 采用上述方式的情况下，要求发动机制造商优化发动机设计以降低负荷，并且有别于ISO 3046和155500。发动机测试、认证及动力设定必须由发动机制造商、船厂、船级社共同见证。 本文详细介绍了这一提案以及最近的MEPC74会议精神（包括船级社观点）。

本文介绍了Caterpillar Motoren GmbH&Co.KG 公司开发和生产的Mak和CAT品牌中速柴油机、重油及双燃料发动机，功率范围覆盖1000～16000kW，同时介绍满足IMO Tier III排放的船用及大型陆用电站发动机， 为满足IMO Tier III法规，M20C至M40C系列柴油机和M34DF至M46DF双燃料发动机均开发了SCR后处理装置。首先，公司开发了0.1%S含硫量燃料的产品开发并引入全系列SCR，然后，通过调整控制系统并增加设备开发高硫燃料解决方案，最高含硫量可达3.5%S。 双燃料发动机是满足IMO Tier III法规的选择，与轻柴油机及重油柴油机相比，可以显著降低CO2、SOx、PM和烟尘排放，此外，对温室气体也能产生积极影响，从而更好的平衡污染物排放。 一些客户，特别是货船和渡轮客户已经决定将现有船舶柴油燃料转为LNG燃料并进行了改造。并且新造船选择双燃料发动机也有一定市场，但用户计划第一年以柴油模式运行以保证较低的燃料消耗，发动机停用气体并可通过改变活塞顶部设计实现可变压缩比。 为了提高推进效率，需要优化发动机和螺旋桨设计，发动机必须在很宽的速度范围内提供高扭矩，低速大扭矩会使柴油机零部件温度升高，尤其是排气阀。许多发动机模拟计算和测试表明。通过可变气门正时和增压系统调节技术可以改善部分符合热负荷。 在船舶以及电站应用中，余热利用变得更为重要。电站中的热电联产（CHP）和联合循环非常普遍，但在全球范围内种类繁多。例如在欧洲的燃气发动机和热电联产通常用于区域供热，但在其他地区废热则用于额外的发电。 Caterpillar Motoren GmbH&Co.KG公司可以提供电站柴油机、重油机、双燃料及火花塞点火气体机，并持续改进产品以提高效率。 对于天然气发动机，功率达10500kW的G20CM34气体机有多种机型可供选择，该机型压缩比可变（改变连杆垫圈），可以适用甲烷数量的变化和高温环境，并且可以通过改变增压空气冷却的方向优化CHP热产出。对于柴油和重油电厂，更新的16MC43C发动机功率提升至15200kW，油耗仅为162g/kWh，并且针对具有较高废气温度的联合循环（例如蒸汽轮机）进行了优化。

受双燃料发动机的发展需求驱动，KBB需发展满足更高压比需求的单级增压器。这对现有的大型发动机而言，无论采用何种燃料，都具有优势。如果涡轮增压器的压比能够提高，则发动机性能就会优化，燃料消耗与排放也会降低。但单级增压器压比提升受到各种因素的限值，只有通过整体大规模优化增压器才能实现。但从技术角度来讲，这一步是很必要的，因为如果为提高压比而从单级增压变为两级增压则系统会变得更加复杂，要求更大的安装空间，成本也会上升。而且两级增压系统只有在压比超出6之后增压系统效率才具有优势。而对压比低于6的柴油机，单级增压仍是更好的选择。除了更高的压比，涡轮增压器必须能够提供更多的空气流量。这对降低发动机尺寸至关重要，而只有靠合理改进压气机与涡轮才能做到。 在2016年CIMAC会议上KBB已声明过，针对上面所提到的压比与流量需求，KBB在已有的ST27系列单级增压器上进行了进一步改进。对ST27系列所有部件进行了改进，升级为ST27-EP系列。本文介绍了为满足压比与流量需求所做的必要的改进步骤和过程，同时在零部件寿命方面也考虑了市场需求与期望。 本文包括新的压气机与涡轮的发展，重点在导流元器件、热力学优化与热管理方面上做的改进。标准的压气机叶轮材料，其叶片与轮轴上的高应力限制寿命最重要的因素。通过压气机冷却与替代材料的热管理优化有可能进一步提高压比。另外，本文还涵盖了考虑新压气机性能所采用的过程。ST7-EP作为一个例子介绍了这种新的改进涡轮相比原来的设计在效率上的提升。 另外一个改进是针对滑油的泄露，因为受压比提高的影响，气侧与油侧的压差也会增大。 ST27-EP目前已作为系列产品生产。本文同时展示了平台试验与实际试验中的一些结果。 零部件的高应力与诊断过程使涡轮增压器监测变得更重要。能够认识涡轮增压器运行条件可以避免由于不当的负荷剖面而造成的增压器故障。涡轮增压器排温的实时监测与测量结果评估能够帮助提高对增压器使用寿命的预估。这种通过目标导向的、基于条件的增压器维护保养的增压器特殊监测还可以降低生命周期的成本。这特别适用于使用负荷剖面或进排气温度变化范围大的增压器。 本文给出了如何将废气增压器监测集成到发动机上的潜在的及在用的方法。

慢速蒸发是近年来船舶工业降低燃料成本的重要趋势。船东不仅寻求运行成本的降低，同时希望降低初始成本。为了环境保护，国际组织对海船的NOx排放提出了更为苛刻的Tier III标准。增压器在符合Tier III排放法规中起着重要作用。 三菱重工船用机械装备公司针对市场需求开发了新一代增压器MET-MBII。在保持与传统的MET-MB相同的外形尺寸、管路接口、轨迹和涡轮增压器效率下，MET-MBII增压器通过改善压气机与涡轮叶片边缘的技术，体积流量能够提高16%。即在相同的流量需求下，MET-MBII增压器尺寸更小、重量更轻、成本更低、空间更节省。且MET增压器的“便捷检修”不会改变，因此可以保持与原来相同短的检修时间. HP-EGR是一种能满足Tier III排放法规的技术，装有HP-EGR系统的柴油机需要更大流量范围的压气机。三菱重工的新研压气机能够很好地匹配这种应用，特别是柴油机运行转换为HP-EGR模式后。 本文介绍了三菱重工新一代MET-MBII增压器发展所采用的技术。

涡轮增压器与排气后处理的使用为四冲程与二冲程发动机符合排放要求作出了重要贡献。船用柴油机可以通过自身优化达标Tier II排放法规，但要满足Tier III排放法规，仅仅通过自身优化已不可行。Tier III相比Tier I，NOx排放要求降低80%，必须采用相应方法。目前有2种技术被证明是最有效的：一种是采用SCR排气后处理系统，另一种是采用EGR系统，通过废气再循环参与燃烧降低NOx生成。 MAN公司提供了在低速机领域全新的针对2种满足Tier III排放法规的技术解决方案。对于中速机，采用SCR排气后处理作为一种可供选择的方案。这2种技术均对发动机过程及增压过程有显著影响。MAN公司针对低NOx排放对新产品进行了改进，以适应EGR与SCR的需求。这些改进主要针对Tier III发动机及有同样要求的固定式发电柴油机。 除了降低NOx排放，MAN公司也持续帮助客户降低颗粒排放。到2050年，全球经济需保持气候平稳，这是国际社会在巴黎气候协议会上表达的决心。MAN公司不会是被动跟随这种改变，而是会为客户提供可采用的解决办法。两级增压将作为降低发动机成本、降低排放的第一步。 本文总体描述了采用涡轮增压降低排放的方法，涉及到二冲程和四冲程发动机、各种不同燃料类型： 带HP-SCR系统的四冲程与二冲程发动机； 带EGR废气再循环系统的二冲程发动机； 为达标TIER III要求而特殊设计的包含6种规格尺寸的二冲程涡轮增压器； 由四冲程中高速柴油机发展而来的包括低压级与高压级的灵活可调两级增压系统； 本文从概念设计、详细设计、试验、标定和实际试验等方面介绍了为降低颗粒与NOx排放，产品发展所采用的工具与方法。

近几年，为了满足严格的排放法规，川崎重工开发了川崎气体发动机（KG系列），其具有高效率、低NOx排放的特点，并在2007推向市场。发动机的缸径为300mm，功率范围为5MW到7.8MW。自推广到市场以来，川崎重工一直在提高气体发动机的性能，目前国内和海外市场的订单已经超过150台。川崎气体发动机结合余热回收系统广泛应用于100MW级发电厂。基于上述经验，川崎重工开发了2款二代气体发动机，其具有更高的性能和可靠性，特别是其发电效率超过了50%。二代气体发功机保持了原机的缸径、行程、用作发电及全部策略。2款二代发动机与原机的显著不同如下：第一款二代发动机（KG2）与原机都采用单级增压系统，但是二代机提高了发电效率，可靠性、安装和可维护性更好，特别是通过开发新的燃烧室，将发电效率提高到50%以上。2015年，川崎12缸二代气体发动机（KG2）已经在川岛神户厂进行了性能和可靠性验证，2018年进行了18缸机的验证。通过试验，验证了二代机的性能和可靠性。二代气体系列发动机不仅提高了效率，而且还联合了余热回收。第二款二代机（KG2T）采用了两级增压系统，因而在2018年KG2T成为了世界上效率最高的发动机。KG2T采用的两级增压系统分别对低压级和高压级压气机后的增压空气进行了冷却。通过单缸机试验，对KG2T的凸轮型线、米勒正时和压比进行了优化。KG2T的增压压比为5，与KG2基本相当，由于增压压力与KG2相近，对燃烧系统进行了简单有效的验证。增压系统的高低压级间进行了压力损失的CFD分析，保证了增压系统的效率。2018年，18缸的KG2T发动机已被安装于神户厂动力中心，作为示范发电机。川崎重工对发电效率、瞬态响应性、起动速度、耐久、可靠性进行了验证。本文主要介绍了2款新的气体发动机KG2 和KG2T的最新发展情况及对未来进行了展望。

作为涡轮增压领域的先锋，ABB的Power 2系统上市近10年，2010年，第一代Power 2系统成功应用于以天然气和重油为燃料的中速机和高速机。Power 2的第一次应用就表明：与单级增压相比，Power 2可显著提高发动机功率、降低排放，且效果超出预期。ABB 已开始研发第二代的Power 2系统，其将应用于大功率中速机。由于增压压力最高可达到12bar，以及增压系统效率超过75%，第二代Power 2 可使极限米勒循环最大限度的降低NOx排放和油耗的潜力充分发挥。最新引入的中速机已充分应用了Power 2在降NOx和降油耗的能力。第二代Power 2的最重要特点是可满足不同结构尺寸的发动机，Power 2 845-M和850-M已应用于中等缸径船用机和发电机。不久的将来，ABB将再开发两款不同结构的能满足大缸径发动机应用及当前市场需求的Power2产品。经过发动机生产厂商及市场更深入的验证，两级增压系统已明确了其应用范围，体现了其应用价值。本文中ABB将分享Power 2 涡轮增压的使用经验，包括极限环境条件运行、性能和负荷特性、对排放控制系统的影响、燃油的影响，以及对未来发展的展望。

Since the first announcement of HiMSEN H21/32 in 2001, Hyundai Heavy Industries Co., Ltd. (HHI) has been continuously developing not only diesel engines such as H25/33, H17/28, H32/40, H46/60and H21C but also gas and dual fuel engines such as H35G, H35DF, H27DF and H22CDF as part of HiMSEN family. Due to the stringent emission regulations and market demand of economical & ecological engine, the various requirements for low emission and high efficiency engine have been increasing. HHI, recently, has been developing high power and high efficiency engines H54DFV, H32CV adopted 2-stageturbocharging system to lead such market trends. Both of new developed proto type engines -12H54DFV, 12H32CV - applied TSTC (Two Stage Turbo Charger) system, and SSTC (Single Stage Turbo Charger) system for H54DFV & H32CV design is also completed simultaneously. HiMSEN H54DFV has been designed with 540mm bore/ 600mm stroke and 600rpm, covers the output range from 17.6MW to 26.4MW. The reliable and robust design of engine structure helps to optimize the engine performance and efficiency. In addition, HHI has been developing the most efficiency HiMSEN diesel engine H32CV which has320mm bore/ 450mm stroke and 720/750rpm. For achieving high efficiency, H32CV adopted very early Miller cycle, variable injection timing and intake/exhaust dual valve timing. This paper introduces new development status of HiMSEN engine - H54DFV & H32CV and various researches conducted for optimal design and better performance.