UE发动机具有高效、可靠、环保的特点。UE发动机具有较高的经济性能，可以节约船东的运营成本。UE发动机的开发和改进历经了半个多世纪。目前我们已经开发了33～60cm缸径的发动机，为了降低NOx排放以符合IMO-NOx Tier3法规，针对50cm以上缸径发动机配备了低压EGR (LP- EGR)系统和低压SCR (LP-SCR)系统。同时低压- ＥＧＲ系统和低压- SCR系统已在运营船舶上进行了试验和验证。国际海事组织的SOx法规规定全球范围内的燃料油硫含量必须低于0.5% m/m，并将于2020年生效。因此，船东、船厂、发动机制造商等需要在投资SOx洗涤器，还是投资低硫燃料油或液化天然气的项目中作出重要决定，同时必须考虑这些决定带来的设计变更的影响。而我们日本发动机公司，集中研制了采用单一燃料-MGO的新概念发动机“UEC-LSJ”，以适应船用柴油机的上述情况。为了发展“UEC-LSJ”发动机，我们正在发起和应用名为“跳跃”的新技术概念，即日本发动机公司特种舰船动力。“UEC-LSJ”发动机的概念是以船用汽油作为单一燃料，并且可以同时满足3项环境法规（SOx法规、NOx法规、EEDI法规）。使用船用汽油的优点是无需SOx洗涤器，无需（或使用更小的）废气节约器，延长维修间隔。在目前的市场环境下，船用汽油的成本相对于其他船用燃料较高，但其极高的效率（低油耗）减小了成本带来的影响，并且较低的初始成本使得运营与建设的优化组合成为可能。它同时节省了初始投资和运营成本。第一个“UEC-LSJ”系列将会是UEC50LSJ。UEC50LSJ的基本概念是将“高效燃烧循环”与“分层注水”相结合，以优化燃油消耗和NOx排放。本文将会对UE引擎（主要是“UEC-LSJ”）的最新概念进行总结。此外，还将介绍首台UEC50LSJ发动机的综合验证试验结果。

摘要：自由活塞直线电机(FPLG)是一种将自由活塞发动机与直线发电机相结合的新型电力系统。与传统的往复式发动机不同，活塞不受曲柄机构的限制，具有机械简单、效率高、NOx生成率低、多燃料/燃烧方式灵活等优点。以前的研究主要关注FPLG的性能和控制，但很少涉及振动特性。一种典型的FPLG是双活塞、气缸对置的直线电机，每个燃烧室交替发生燃烧，驱动不受约束的机构前后运动，因此带来相对严重的平衡和振动问题。本文研究了这种FPLG的激励力、振动响应以及使其总体振动最小的有效方法。首先，开发了FPLG工作过程的理论模型，考虑了非线性因素，以及力学、电磁学和热动力学的耦合效应，在此基础上，首先，计算了FPLG的激振力和振动响应的时频特性并进行了分析。其次，设计了被动隔振系统来控制振动强度，为了求解该耦合模型，采用能量解耦方法求解整个系统的动态模型，根据激振力的主频率范围，确定隔震系统的刚度和阻尼参数。最后，研究了减振的主动控制方案。为了克服周期波动和运动不确定性因素的影响，提出了一种具有前馈、闭环和自适应特性的主动控制策略。在FPLG的动态运动受到干扰的情况下，采用最小均方控制算法实现有效的减振。仿真结果表明，该主动振动的控制方案具有较好的FPLG整体式振动的控制效果。为FPLG的减振设计和稳定运行提供了有益的指导。 关键词：自由活塞直线电机；振动特性；减振 译者简介： 谭琳琳（1987), 中国船舶重工集团公司第七一一研究所研发中心，研发工程师； 研究方向：柴油机开发及技术状态管理；E-mail：tanlinlin@csic711.com。 翻译：谭琳琳 校对：鄢岚

摘要：为了减少机车尾气排放所造成的环境污染，美国环保局和欧盟制定了针对机车发动机的相关排放法规，并对排放限制进行了规定。在购买新的内燃机车时，中国铁路公司也对发动机排放提出了详细要求，并且在接下来的几年里，对发动机排放将提出更高的要求 。目前现有的240和280中速系列发动机是早期研制的，其强化系数和PFP均较低，进一步改善排放性能的潜力有限。因此，戚墅堰机车车辆厂公司决定开发一种全新的中速机车发动机，该发动机不但满足中国铁路对未来排放的更高要求，而且满足用户对可靠性和燃油经济性的要求。在开发初期，确定开发分2个阶段，开发目标综合考虑最终产品的成本、尺寸和重量等因素。第一阶段，开发目标是在不采用EGR和排气后处理的情况下，满足Tier III排放法规，并且最大峰值燃烧压力(PFP)为195 bar，而发动机的机械强度则是基于PFP 235 bar设计的。第二阶段的开发目标是满足Tier IV，由于在第一阶段设计余量已经考虑了Tier IV的要求，因此在第二阶段开发时，发动机曲轴、动力单元等保持不变，这将大大减少开发成本，缩短开发时间。本文介绍了所开发的发动机的主要技术参数、布局设计、结构特点和开发过程。采用Miller循环降低NOx排放。为了弥补Miller循环导致的PFP低，采用高压缩比及高压共轨系统，实现燃料消耗与排放之间的更好的折衷。采用高压缩比、高VTG的涡轮增压器，以满足发动机性能要求，并且有效地降低部分负荷下的油耗。所开发的发动机重量将小于21吨，布局紧凑，满足Tier III时的PFP 为195 bar，并且具有良好的升级潜力。 关键词：发动机；低油耗；低排放 译者简介： 谭琳琳（1987), 中国船舶重工集团公司第七一一研究所研发中心，研发工程师； 研究方向：柴油机开发及技术状态管理；E-mail：tanlinlin@csic711.com。 翻译：谭琳琳 校对：鄢岚

摘要：X-DF发动机由WinGD公司开发，在CIMAC2016中报道了设计细节。X-DF低压气体发动机采用奥拓原理，该原理以前从未应用于大型2冲程船用发动机上。在测试发动机上成功测试和优化概念之后，第一台商用发动机与于2016年6月开始服务运行，为一款1.5吨货轮提供动力。 截至2018年8月，近50台X-DF发动机顺利通过工厂验收测试，同时，由1台（或2台）X-DF发动机作为动力推进的船舶约有15条正在运行中。其中大多数发动机在韩国和中国制造，有些在日本制造。截至2018年8月，装船的发动机累计运转时间将近100,000小时，且主要采用纯气体模式运行。 发现并解决了一些棘手的问题，但其中没有一个是主要问题。第一种商用发动机RT-flex50DF的运行问题得到了及时解决。 X62DF和X72DF发动机的LNG运输船上的气体模式具有总运行时间达97-98%的惊人水平，证明了各系统的可靠性。在这些船上，柴油模式仅用于在港口停靠后启动发动机。 为了方便和持续的监测，在第一批运行发动机的一些中安装了“数据收集和监控”(DCM)系统，用以收集操作参数并将其传输到岸上进行评估。 一个服务重点关注领域是带有集成预燃室的先导喷油器设计。第一批发动机中部分发生喷油器和预燃室之间有废气泄漏，随后出现喷油器腐蚀损坏，导致水进入缸套。通过重新设计密封表面，解决了运行中出现的问题。 由于天然气中不含硫，气体模式运行时需要低值BN的气缸润滑油。采用BN25的润滑油已经证明能满足气体模式运行中的润滑需求。然而，针对柴油和天然气模式运行滑油不同需求的进一步改进，导致核滑油供应商合作，并为X-DF发动机定义新的滑油配方。经验表明，在从气体模式切换为HFO/MDO操作（或相反切换）时，必须注意及时更换滑油类型，以确保活塞处于持续的最佳运行条件。因此，开发了一种自动润滑油转换装置（iCAT)，从而实现了更快、更精准的转换。 在X-DF发动机上，缸压传感器直接安装在燃烧室内。这意味着缸压传感器直接暴露在高温环境下，随着时间的推移燃烧沉积物可能会增多导致压力信号漂移，因此需要一个机械清洁装置，为了简化传感器的维护和延长清洁间隔，目前正在开发新的解决方案。活塞底部空间的气体嗅探器也出现类似问题，随着时间的推移，收集管道孔也会发生堵塞。活塞底部的气体监测是一类需求。需要进一步的设计开发来增加清洗间隔。然而，已经证明非常可靠的是GAV（燃气喷射阀）传感器，它能监测GAV意外保持打开状态--在这种情况下，发动机会立刻切换到柴油模式。 在重海洋环境条件下，气体操作带来了一些与燃气供应压力波动相关的挑战（来自船舶一方的燃气供应系统），导致发动机转速波动增加，从而导致发动机立刻切换到柴油模式。气体燃料系统控制装置的微调已证明能够克服这些问题。 为确保在任何工作条件下提供发动机功率完整的输出，开发了动态燃烧控制（DCC）功能模块。在发动机功率高，环境条件温暖潮湿条件下，和/或者甲烷数（MN）低时，气缸压力可能会超过正常工作范围。在这种情况下，少量液体燃料通过主喷油器喷射参与到燃烧过程中，在降低燃烧峰值压力的同时，燃烧更加平稳。DCC模块包含在发动机控制系统中，使用DCC运行时，能满足TIII法规要求。 关键词：双燃料；2冲程；船用发动机；服务 译者简介： 谭琳琳（1987), 中国船舶重工集团公司第七一一研究所研发中心，研发工程师； 研究方向：柴油机开发及技术状态管理；E-mail：tanlinlin@csic711.com。 翻译：谭琳琳 校对：鄢岚

摘要：高速发动机已经是小型分散电站、商用和高性能船舶、油气行业、铁路及建筑设备的主要动力来源。但从长远来来看，下一代高速发动机将在系统集成和混合应用方面得到进一步发展。 充分发掘每个动力系统的潜力，提高内燃机的效率将前所未有地成为新一代发动机发展的重点。先进的柴油、燃气混合燃烧系统将会得到发展，排放后处理也将成为动力系统的重要组成部分。然而，想要在具有竞争力的最高爆发压力下达到最高的效率，关键在于把最高爆发压力提高到300bar以上，这远远超过了目前高速发动机的最高水平。 在设计高爆压值的发动机时，未来仍将面临许多挑战。这些挑战主要来自气缸单元的设计，特别是缸盖的设计。无论是对于柴油机还是燃气机，气缸盖冷却系统的设计，以及气缸盖和预燃室之间或和喷油器之间配合关系的设计都是异常复杂的的工程。 本文介绍了AVL的设计思想，重点介绍了气缸单元的关键零部件设计。为了应对高功率比的下一代高速发动机设计，气缸盖的的设计结合了AVL专利的自顶向下冷却理念和一个集成的预燃室。对于高功率比的柴油发动机，还需要对燃烧系统进行进一步优化，重点在于活塞和缸盖上的热负荷平衡优化。 柴油发动机和燃气发动机的缸盖火力面厚度值可以减小，以提高缸盖的传热性能。当与AVL的自顶向下的冷却概念相结合时，这种设计可以使关键区域(如排气阀鼻梁处、喷油器或者或预燃室周围)获得良好的冷却。即使最高爆发压力达到300 bar，也可以有较高的火力面刚度，能保证较小的变形量。同时，为保证缸套在较高的爆发压力下变形量最小，对缸盖的合金材料、缸套及缸盖螺栓型式也进行了重新设计。 最后，本文指出，依靠先进的设计，下一代高速发动机能使效率提到最高。 关键词：高速柴油机、气缸、燃烧室、冷却 译者简介： 王和旭（1990），中国船舶重工集团公司第七一一研究所研发中心，研发工程师； 研究方向：高速机总体设计开发；Email：wanghexu@csic711.com 翻译：王和旭 校对：胡军强

摘要：大连中车柴油发动机有限公司最新研制了D180型高速机车发动机，该发动机是中国大型发动机行业的前沿进展之一。 从缸径为180mm的16缸发动机开始，该发动机系列搭建了一个全新的多用途发动机平台，覆盖了船舶、发电和机车领域的应用，包括8V、12V、16V和20V各种版本。 先进的发动机技术和设计理念，以及供应商的优质基础，是该发动机系列的重要依靠。为保证后续工程化的可行性，发动机设计的重点从概念设计阶段开始就放在了零部件的可制造性和零部件的通用性设计上，一直贯穿整个项目的设计过程。该系列发动机平台平衡了多种用途的应用，并且涵盖了从不受监管的国家到监管严苛的国家的各种排放法规方案。同时，通过耐久性试验，验证了该发动机在转速1800rpm 、单缸功率205kW能力下在机车应用中的可靠性。 本文介绍了大连中车柴油机有限公司和AVL联合项目团队的设计和开发过程，包括ECU软件全部功能的开发。此外，还介绍了发动机的主要结构和该发动机系列的基本特点。从定制的特殊要求，比如以总体安装尺寸、重量和效率目标为出发点，对发动机的主要部件和系统进行了介绍，比如紧凑型曲轴箱、一级传动齿轮系、两级空冷器、两级高低温冷却器，以及结合了同步气阀、交叉流道、自顶向下的气缸盖冷却等设计理念的紧凑型高硬度气阀。利用涡轮增压系统、2200bar共轨燃油系统和超稳定的燃烧系统等技术，使排放达到EUIIIA和EUIIIB级，并让油耗达到195g/kWh。 本文通过展示前置开发过程成功应用的一款典型案例，该开发和验证方法曾在2016年CIMAC大会上提出过，强调了该方法在成功和高效的发动机设计过程中的必要性。 最后，本文总结了该发动机系列的发展现状，以及在性能、排放和可靠性方面的研究成果，并展望了投放市场之后的计划。 关键词：高速柴油机、前置开发、系列化、高性能 译者简介： 王和旭（1990），中国船舶重工集团公司第七一一研究所研发中心，研发工程师； 研究方向：高速机总体设计开发；Email：wanghexu@csic711.com 翻译：王和旭 校对：胡军强

摘要：MAN ES公司于2016年成功推出全新的高速发动机MAN 175D系列。该系列是一款排气量为5.1 ltr/cyl，具有12V、16V和20V配置，功率范围覆盖1500～4000 kW的先进发动机系列，有效扩展了MAN的产品型谱。 MAN 175D具有高度灵活的配置，针对不同的效率、鲁棒性、功率重量比和发动机尺寸等需求，相关设计参数在基准上均可进行灵活组合。该系列发动机平台针对多种应用开发，其中，在船舶领域的应用因其集中了所有典型标准和高要求应用而处于首要地位，例如，用于高要求的海军发电机组或在快速轮渡上用于推进。 验证应用工作和经济性指标对严格的试验平台和多样化的管理提出了高要求。同时也意味着发动机核心必须适应各种领域的应用。发动机的应用范围将在本文的第一部分中描述。 本文的第二部分阐述了产品发布前的验证计算过程。为了达到最高的安全性和可靠性标准，该系列产品在开发时进行了大量的仿真计算和风险分析。我们会从在试验平台上相应的操作、验证过程和现场经验分析等方面对验证方式和结果进行介绍，也就是对典型船舶应用的配置结果进行分析。 本文的第三部分重点介绍该系列发动机的废气处理。MAN ES公司开发了与175D系列发动机配套的SCR尾气后处理系统，这是一种与船舶市场上大型高速发动机减排理念完美匹配的系统。与其他SCR系统相比，175D的SCR由多个较小的处理器组成，这些处理器可以垂直或水平安装在仓中，可以布置在距发动机近至2米和远到数十米之间。这样可以让客户在在舱室设计时更加灵活地布置尾气后处理系统。反应堆被设计成可更换的催化剂罐，这些罐在包含SCR催化剂的同时也含有颗粒捕集器。在各种环境条件、燃料类型或运行情况下，采用MAN ES的闭环SCR控制程序都能保证所需的排放。 模块化系统设计也使得175D发动机能够和中速SCR平台相集成，进一步扩大该系列机型的应用范围。175D作为辅助发电机组与MAN自家的中速发动机联合运行的船舶供电系统可以作为应对Tier3的典型方案。系统集成是开发和系列化过程中的关键核心。从这个意义上说，控制系统是其中的关键。本文将简要介绍平台集成方法，并指出平台集成方法突出特点是排气后处理系统与SaCoS发动机控制系统的集成。 最后，本文总结了该系列近期在船舶领域的应用案例，并展望其对整个市场的影响。 关键词：高速柴油机、总体开发、排放、模块化 译者简介： 王和旭（1990），中国船舶重工集团公司第七一一研究所研发中心，研发工程师； 研究方向：高速机总体设计开发；Email：wanghexu@csic711.com 翻译：王和旭 校对：胡军强

新型中速电站柴油机性能试验开发 新机开发-柴油机 郑亮1，张文正1，何郭靖1，Tapio Malmimak2i，张剑锋1，杨涛1，李先南1，王建宁3，鄢岚1 （1上海船用柴油机研究所，2瓦锡兰集团，3上海瓦锡兰齐耀柴油机有限公司） 摘要 2010年，瓦锡兰集团、上海船用柴油机研究所(SMDERI)和上海瓦锡兰齐耀柴油机公司(WQDC)联合开发了一款新型中速发动机，并命名为AUXPAC 16。该系列发动机面向海洋船舶电站市场，其功率范围为350-750kW。首批交付的产品是六缸直列发动机。该发动机有两种类型，一种功率为660kW，转速为1200r/min，另一种功率为570kW，转速为1000r /min。截止目前，20多台发动机已装船运行，并运行稳定。 首台柴油机于2012年底组装完成，2013年7月在SMEDRI完成1200 r/min柴油机的性能调整试验，通过调整进气门关闭正时、喷油正时、增压器喷嘴环、活塞顶、燃油凸轮等，柴油机性能指标达到设计要求。2012年8月至2013年11月，WQDC使用HFO进行了耐久性试验。试验平均荷载为额定荷载的92.6%，持续时间1700小时。 第二年，SMEDRI仅用一个月时间完成了1000 r/min版本的性能试验，两种类型发动机除了增压器喷嘴环和扩压器外，大部分部件是相同的。 试验结果表明，采用米勒正时、平活塞顶和合适的燃油起始喷射时刻，柴油机NOx排放性能良好，通过采用较小尺寸的喷嘴环获得较高的增压压力，燃油消耗率数据较好，排温度低。通过调整燃油凸轮来控制喷油时刻，试验结果表明，缓慢的喷油过程有利于NOx排放控制，6L16/24发动机NOx排放达到IMO二级要求，燃油消耗具有竞争力。 关键词 柴油机、性能开发 译者简介： 王丽杰（1980），中国船舶重工集团公司第七一一研究所研发中心，产品经理； 研究方向：柴油机总体；E-mail：wanglijie@csic711.com。 翻译：王丽杰 校对：胡军强

低速四冲程气体机的研制 9-新发动机开发-燃气和双燃料 Satoru Higashikawa, The Hanshin Diesel Works, LTD. Koji Tsujioka, The Hanshin Diesel Works, LTD. Shunji Oyama, The Hanshin Diesel Works, LTD. Tetsuo Tokuoka, The Hanshin Diesel Works, LTD. Shunji Oyama, The Hanshin Diesel Works, LTD. Tetsuo Tokuoka, The Hanshin Diesel Works, LTD. 摘要: 阪神内燃机工业株式会社，自1929年以来一直在制造推进用柴油发动机。发动机总数超过11000台。这些发动机有一个特殊的概念“低速四冲程发动机”。这些发动机与螺旋桨直接耦合，发动机与螺旋桨之间没有减速齿轮。为满足最近的全球环境要求，阪神决定开发一种与“低速四冲程发动机”概念相同的燃气发动机。2013年，阪神决定开发一台燃气发动机。2014年设计了1G25单缸试验机，并对燃气发动机的关键参数进行了试验研究。在此基础上，于2016年设计了6G30型六缸燃气发动机。该发动机的输出功率和转速与LA32现有柴油机相似，目的是可以用现有船舶上的现有柴油机替换该燃气发动机。这种燃气发动机具有与众所周知的燃气发动机相似的低压预混合燃气系统。气体通过气缸盖中进气通道处的进气阀供应。该发动机有一个火花塞点火系统，每个气缸内有两个火花塞，以便在一个火花塞发生紧急故障时能够继续运行发动机。在性能测试中，与满足IMO NOX Tier III规定的现有柴油机相比，热效率更高。为了便于船舶操纵性能，阪神不断地进行进一步的试验，以提高发动机的性能，如瞬态响应。 关键词： 低速、气体机、性能开发 译者简介： 王丽杰（1980），中国船舶重工集团公司第七一一研究所研发中心，产品经理； 研究方向：柴油机总体；E-mail：wanglijie@csic711.com。 翻译：王丽杰 校对：胡军强

四个未来的船舶动力方向：2040年船舶动力方案 论文专业方向： 4 —减排技术—未来的发展方向 Sebastiaan Bleuanus, Wärtsilä Mikael Wideskog, Wärtsilä Mathias Skog, Wärtsilä 摘要： 船舶行业在温室气体减排和区域排放控制方面面临着巨大挑战，同时还要保持供求关系方面的竞争力。瓦锡兰船用动力解决方案为2040年的船舶动力开发了四种未来方案，可以为今天的技术开发和投资做出明智的决策。 这篇论文将分为两部分。第一部分将介绍四种不同的未来方向： 第一部分将介绍这四种不同的未来 ： 1）常青：一个专注于零排放的世界—我们未来的首选道路。 2）银云：一个数据、透明度和利润为王的世界——气候和环境占据了次要地位。 3）赤焰：一个以主要经济区之间的贸易战为特征的世界—一个很容易被民粹主义政治引发的场景。 4）黑雾：一个接近冲突的世界，以不信任为特征—网络和资源相关的冲突总是即将发生。 我们将论述它们对船舶动力（对推进和负荷）的影响，以及构建基于场景的未来的基本方法和基本原理。这包括动力性、对中断的鲁棒性和未来客户的灵活性。 本文的第二部分将详细介绍一个特定的船舶段，描述在常青场景下实现零排放航运的可能技术途径。 第二部分将围绕发动机及其核心相关技术展开，但也包括其他技术，以降低船舶能源消耗、高效的船上能源再利用和可再生能源的加力器等要求方案。 从更广泛的角度来看，我们打算展示一个系统级如何影响下一个系统级，从而得出零排放解决方案： a）减少运输需求，最大限度地提高船队利用率 b）降低船舶能源需求 c）高效再利用能源 d）船舶燃料采用低碳燃料 第二部分还将包括基于预测的燃料可用性和价格对所提出的解决方案进行经济分析，包括先进的基于发动机的解决方案与仅基于燃料电池技术的解决方案之间的生命周期对比。 我们打算证明，对于示例应用，基于发动机的解决方案将提供最具成本效益的解决方案，该解决方案还能够有效应对（排放）法规、燃油可用性和操作要求的变化。 关键词： 柴油机 减排 解决方案 译者简介： 王丽杰（1980），中国船舶重工集团公司第七一一研究所研发中心，产品经理； 研究方向：柴油机总体；E-mail：wanglijie@csic711.com。 翻译：王丽杰 校对：胡军强