X-DF双燃料技术于2012年推向市场。随着技术的不断发展，WinGD主要投入资源开发基础技术，使其成熟可靠，并进行投资组合和推广。与此同时，低压技术已在市场上得到广泛认可，并获得了相当大的市场份额。这一点证实了WinGD对稀燃燃气发动机技术的信心，以及采取下一步技术步骤的时机是正确的。 此外，WinGD是唯一的许可证持有者DieselUnited（DU），及其拥有的IHI公司也认识到新X-DF技术的成功推出给了下一步技术实施的机会。IHI和DU共同向WinGD提出了一项开发合作，不仅是他们安装了自己的测试引擎的基础X-DF技术，而且还通过为满足二冲程发动机进行可变压缩比（VCR） 设备的初始开发。 VCR概念改善了发动机的性能和燃油消耗，因此，传统柴油发动机和X-DF双燃料的二氧化碳排放原理相似，使该技术对新建筑和改造解决方案具有吸引力。 在本文中，合作伙伴将重点介绍该技术的背景和优势、原理技术的开发、包括模拟和钻机测试，以及如何在DU的6X72DF测试引擎上测试VCR单元。此外，描述了目前正在进行的开发工作，即以将基础技术从原型到工业化阶段用于多气缸耐久性测试应用。 VCR技术的真正潜力在于压缩比可根据当前操作点、环境条件和实际测量性能进行调整的特性。最终在闭环控制中，无论使用何种燃料类型，这都为操作效率提高了极大的灵活性。 本文展示了VCR的基本发展并证实了其潜力。工艺化技术所需的步骤正在全面展开，验证结果将很快公布，目标是将VCR应用于整个WinGD柴油和双燃料发动机。

作为船舶推进发动机，LNG发动机存在低速动力储备和动态响应慢的问题。提高LNG动力系统动态性能的主要方法是优化LNG发动机，包括米勒循环，涡轮优化匹配可变截面喷嘴环和EGR技术等。本文通过优化电力系统来提高系统的动态性能。提出了2种方法：粘性驱动器（HVD）的配置和气电混合系统的设备。通过AMESim，建立了2种功率类型的系统仿真模型，进行了启动和加速过程的仿真，优化了控制策略。根据仿真分析，通过配置带有HVD设备的FPP电力系统，采用软离合器策略，合理设置连接时间可以满足接合要求，使用可变速率加速策略可以减少加速过程中的热负荷和机械负荷，并且加速时间可以达到相同功率等级的柴油发动机等级。仿真分析表明，与原电力系统相比，气电混合系统的设计具有冗余度高，动态性能好的特点。通过电机辅助离合器接合，可以大大提高离合器工作状态的动态特性，在加速过程中，电动机用于动力在发动机低负荷区域进行补偿，这可以使船舶具有更高的机动性，同时优化LNG发动机的动态特性。

未来对船舶原动机的要求除了关注降低污染物的形成，还要关注如何减少温室气体，如二氧化碳。在即将出台的法规中，比如EEDI或IMO策略都规定在2050年以内将航运中的二氧化碳排放量减少50%。此外，船东和运营商努力降低初期成本和运营成本，特别是燃料费用。针对传统柴油机，目标是在相同的NOx水平降低燃油消耗率（BSFC）。可能的途径是对发动机进行改进，特别是燃烧系统和增压系统的优化。 正如车用小型发动机一样，对于船舶行业来说缩小尺寸是值得考虑的。由于船舶的动力要求是确定的，缩小发动机的唯一方法是增加功率密度。在过去很多年里，这种趋势已经很明显，未来很可能会继续作为重点技术。 发动机涡轮增压技术的进步也有助于实现温室气体的减排目标。本文对所采用的2种技术进行了论述，即两级涡轮增压和相继涡轮增压。到目前为止，两级涡轮增压技术不是一项新技术，并已在四冲程船用发动机中得到应用。然而在二冲程发动机中，因为安装复杂且成本较高的因素，并未得到广泛的应用。一方面法律法规即将发生变化，另一方面硬件和燃料的成本也在变化，两级涡轮增压技术的回本时间可能进入合理的范围。 相继涡轮增压是另一种低成本的解决方案，对发动机和涡轮增压器的的硬件改动较少。开发一个固有的安全系统很重要，一旦开发成功，可在不同类型的发动机上应用。在低负载时，切断一个增压器，而不必关闭发动机，这显著增加了发动机进气压力，并允许在相同的NOx水平下大大降低燃料消耗。这个技术也伴随着不确定性，并且只在某些特定情况下才有意义。 上面概述的3种可能性在很大程度上为市场和常规应用做好准备。然而，装置复杂性越来越高是当今趋势，包括Tier III解决方案更是如此。这不仅增加了发动机、部件、船舶制造商的风险，也增加了对操作人员和工程师的要求。制造商尽管面临诸多挑战，WinGD始终致力于开发可显著降低二氧化碳排放及成本的技术。我们相信这可以在不增加船员负担、，最后同样重要的是可以不牺牲高水平的操作安全性和可靠性的情况下实现。

近年来，发动机设计包括燃料消耗，排放，尺寸，重量，灵活性和各种燃料（包含液体和气体）应用方面越来越受关注。各种Mk的发动机型号命名、不同替代燃料、排放控制技术方面都反映出了这种发展趋势。 在CIMAC 2016大会上，我们介绍了Mk.10设计平台。该设计聚焦于减少发动机外部尺寸、质量和燃料消耗，同时研发出一个机械式发动机平台，该平台不断增加多种燃料研究和适应法规及市场环境要求的排放控制技术研究。因采用了新开发的发动机部件，减少了发动机重量和尺寸，可实现更高的承载能力，例如“flexrod”连杆，是拓扑优化后的铸造圆柱框架和顺应性强的轴承支撑。2016年，Mk.10平台设计的发动机还未生产。在随后的3年中，新设计的几款发动机都已生产。本文描述了对于各种发动机，新的设计是如何进行运用的。此外，本文还将给出一个结论，新的发动机设计平台是完全适用还是部分适用。2款Mk.10发动机已通过车间测试，一个是在HSD生产和测试的G90ME-C10.5-GI-EGRTC发动机（即带EGR和涡轮增压器切换的燃气发动机），一个在现代重工业生产和测试的7S60ME-C10.5-GI-EGRBP发动机（即带EGR和进排气旁通的燃气发动机）。两款发动机一直使用天然气，并满足Tier III法规。此外，文中还会对上述技术进行总结和展望。

中国船舶动力工程研究院有限公司（CSPI）是中国船舶工业集团公司（CSSC）最大的船舶动力系统创新研发机构。近年来，它一直致力于大缸径四冲程发动机、小缸径二冲程发动机，余热回收和排气后处理设备和系统集成的研发。 2015年，CSPI和沪东重型机械有限公司（HHM）将指标先进，应用共轨系统的四冲程12MV390发动机推向了市场。为了满足不同的市场需求，同年CSPI和HHM决定开发一种机械式燃油系统12MV390MF发动机应用于发电机组。该型发动机具有相同的先进性能，和原机一样都满足最新的排放法规和具备高可靠性。 390MF系列产品缸径为390毫米，行程为550毫米，功率范围约从直列6缸机型5 MW到V20机型约17 MW。该发动机的应用目标是柴发机组和主机推进，符合IMO Tier 2 NOx排放要求，采用废气后处理系统可满足IMO Tier 3排放标准。 本文介绍了新系列产品V12机械版发动机的主要设计特点，包含组件设计，性能开发和发动机的验证试验。

在WinGD，我们致力于为商船业提供可持续和高效运作的技术解决方案。大约10年前，WinGD就已经开始研发低压低速双燃料发动机X-DF，因为WinGD相信并且一直相信LNG将会是下一代船舶的燃料。 WinGD X-DF发动机结合了低速直接耦合运行与稀薄燃烧循环的优点，是市场上独一无二的发动机解决方案。它使得商船可以高效、安全地采用LNG作为燃料。事实上，X-DF自投放市场以来，已在短时间内被170多个应用场合选中，被公认为LNG运输船和其他商船的标准发动机解决方案。 如此的市场成功得益于WinGD公司研发的低速、低压、稀薄燃烧概念和几个其他的技术改进。 低压供气意味着投资成本低，电力消耗低，维护成本低，操作方便。 根据奥托循环而来的稀薄燃烧使X-DF发动机无需任何废弃处理系统就能符合Tier Ⅲ。由于稀薄均相燃烧具有均匀的燃气分布，避免了富燃，颗粒物排放显著减少。因此，整个燃烧室的温度分布也是相当均匀的，避免了局部的热点。根据柴油机的循环原理，这些热点会导致发动机运行过程中产生NOx排放。 此外，WinGD在不断改进X-DF的设计，引入了以下附加功能和改进以提高操作灵活性和降低操作成本： 共享燃料模式，允许以液体燃料替代天然气，允许液化天然气运输船仅利用自然挥发的气体以任何速度航行。 进一步降低进气压力，使压缩机和泵的级数减少，同时降低电力需求。 X-DF的性能优化可以减少额外的燃料消耗，尤其是对减额发动机。 在双机应用时，同步相位系统（SPS）可以中和发动机和/或螺栓浆产生的船体振动。这在降低设计和设备成本的同时增加了乘员的舒适度。 动态燃烧控制（DCC），应用在高负荷，能确保发动机不受甲烷数量和环境条件的限制达到满额输出。 iCAT系统允许在使用燃气、柴油或共享燃料运行时自动更换气缸润滑油。 发动机安装了集成气体压力调节装置（iGPR），它可以根据发动机负荷和燃气较低的热值来调节气体压力。这简化了燃气供应系统的安装，确保了优化的性能，并降低了总投资成本。 X-DF正是这样一种解决方案：它能使与时俱进的船舶在符合国际海事组织2020年限硫条例和非洲经委会区域排放法规的同时，保持具有竞争力的运营和投资成本。

航运业已经加入了降低温室气体（GHG）带来的气候变化的行动，通过实现2050年的目标，国际海事组织为我们的行业确定了方向。 从2009年开始采用慢蒸技术，凸显了控制温室气体排放的重要性。仅靠降低船舶航速，就实现了30%以上的排放减少。9年后，我们可以看到，这一行业实践的重大变化创造了一种新的集装箱船舶规范和设计方法。船体和发动机目前的审查都是宽泛的应对，而不是针对单一的最佳点。它的缺点是，一些主要的节能潜力，如余热回收在发动机通用负载效率中失去了一个重要的部分。 根据最近的历史，我们可以详细说明下一步可能采取什么措施来配合全球50%的减排。 如果我们再次改变线性操作的方法降低温室气体排放，以彻底降低温室气体排放为目标，就可以实现一些显著的额外减排。但是船只并不是在一个孤立的环境中运行的。现场经验表明，最有前景的节能项目可能会因为运行概况的重大变化而失效。为了保持稳定，低温室气体排放业务还应包括港口和码头组织。 主要里程碑的通用日历由新构建的交付日期和预期生命周期驱动。在近10年内订购的船只可能在2050年投入使用。 在本文中，我们将以一个完整的航运公司为例来评估全球船期组织的潜在收益。研究考虑了可能的市场增长。由此可以确定对船舶设计的影响，特别是船体形状和尺寸，以及现有技术所能承受的影响。 当所有这些现有的可能性都放在一起时，我们就可以更好地描绘未来的轮廓。

卑尔根B3x:4y技术和发展方案的初步需求获取过程得到广泛的市场研究的支持，包括目标客户的深度调研，内容涉及新技术的接受情况、成本预期以及成本概算的市场价格预测。 新B3x:45发动机系列整体需求获取的重要输入是完全模块化的概念，包括所有缸数变型、燃油和燃气、海洋和陆地应用。每一个燃油和燃气的变型机的主要部件和模块，如发动机缸体、曲轴、前端和排气系统都是相同的。现在已经发布了330mm缸径动力模块的燃油版和360mm缸径动力模块的天然气版本，首发版本每缸都能输出600kW功率。 模块化的开发使得即使在早期销售过程中也可以简单配置产品，提供了制造过程中的灵活性和效率，并为用户提供了在产品寿命期内从燃油发动机转换为燃气发动机的选择。 拥有20000小时服务和操作经验。 经过三年的开发，燃油版于2014年初上市销售。第一款是B33:45L9P推进柴油发动机，在2015年夏天交付给深海北极工厂拖网渔船。至此，B33:45L系列已经交付了6、8和9缸版本。B36:45L-G燃气发动机于2017年上市销售，从2018年开始交付。 本文介绍首款B33:45L-P船用柴油发动机运行20000小时后的服务和操作经验，以及B36:45L-AG陆用燃气发动机的首次运行经验。 系列扩展 卑尔根发动机公司长期以来主要生产用于船舶推进的直列柴油和燃气发动机，以及用于集成的发电机组。如有需求，也可以生产用于陆用电站和海上应用的V型发动机和发电机组。 用于船舶的超过12MW的V20燃油版和燃气版B3x:45发动机已完成功率扩展。对于所有气缸变型的燃油和燃气发动机，都必须能够可变负荷和速度的运行，以满足机械驱动的要求，目前在混合动力领域，也有变速发电机组的应用。 对变负荷和变速能力的要求，使得大型V型发动机的结构振动水平设计尤其具有挑战性。此外，瞬态载荷获取性能必须适用于基础载荷以及调峰应用。关于负荷获取和频率稳定要满足电网的各项规则以及相关船级社的要求。这必须在具有竞争力的燃料消耗和符合排放监管要求方面作出权衡。在这方面，B3x：45平台已经证明了它的潜力。 本文介绍了B3x：45 V型系列发动机的发展和初步结果，并对劳斯莱斯卑尔根发动机新 B3x：45 系列产品设计方面的进一步发展潜力和可供选择的配置进行了评估。

本文揭示了高压共轨喷射系统(HPCRIS)多次喷射过程中压力波动引起的循环喷油量(FCFIQ)波动机理及规律。本文在AMESim仿真平台上建立了电控喷油器的一维数值模型。通过采用频域分析方法和引入hanning窗函数，深入分析了不同二次喷射间隔时间(DTs)下的喷射压力波动特性对FCFIQ的影响和不同结构参数的HPCRIS多次喷射系统对FCFIQ的影响。结果表明，最后一次喷入缸内引起的压力波动是影响FCFIQ的最主要因素。燃油压力波动主要是由水锤现象引起的高频(2837.56 HZ)压力波动与蓄压腔反馈的低频(166.6 HZ)压力波动耦合而成。随着DTs的增加，FCFIQ出现正弦波动衰减，其中高频范围(周期为2.58°CA，波动为0.75mm3)，低频范围(周期为20°CA，波动为3mm3)。低频范围的频率和振幅主要受蓄压腔容积的影响，而高频范围的频率特性主要受压力室容积的影响。此外，高压油管的结构参数对高低频压力波相位有重要影响。最后，利用特征线法和波动方程，得到了不同DTs下的FCFIQ方程。

颠覆性新技术和更严格的排放法规一同推动了航运业对更高效船舶的需求。整个航运业受到利益相关者影响的方式各不相同。斯托尔特油轮公司拥有和经营化学品包裹油轮已有50多年的历史。作为这一特定领域的先驱，该公司必须满足技术和监管的最高标准，以保持在化学品油轮领域的领先地位。 斯托尔特油轮公司正在实施多项举措以提高船队的效率。一方面，斯托尔特油轮在过去5年里研发了一种新型船舶。这种被称为“C38级”的38000吨级专用化学品包裹油轮，采用了最新的高效推进先进技术。目前已有部分建造完毕，并在不同行业为斯托尔特船队提供服务。 尽管在数字化技术和业务数据流方面已取得重大进展，但仍需采取更多措施来加强船舶和海岸之间的数据收集与连接。数字化船舶将整条船的数据和服务连接起来，向所有利益相关方提供信息，有助于提高信息透明度，增加内部利益相关方之间的知识共享，提高业务和商业智能。斯托尔特公司正在采取一些内部措施，旨在获取这一领域的知识，以提高船舶的效率和安全。 本文试图对性能和数字化这两个相关方面进行概述。像斯托尔特这样的公司，在拥有新型船舶性能经验的同时，也面临着新技术中断的挑战。物联网和先进分析技术使数字化和智能预测维护程序的相关方法成为可能，这些方法具有很大优势，但船东在最初实施时会面临风险。对船东而言，当前智能数据驱动的维护策略在工具和法规方面存在的盲点，使该领域充满了巨大的不确定性。数字化是减少环境影响、保持市场竞争力、实现长期行业目标的必然要求，但是也存在许多初始障碍和困难，可能对船东产生重大的短期影响。