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。

论文已在温哥华2019年CIMAC大会上发表，论文版权归CIMAC所有。 由于具有低排放和低油耗的优点，海洋双燃料发动机的研究已成为船舶领域的主要研究热点之一。双燃料发动机的电子控制系统可直接控制发动机的关键参数，如燃油喷射率、燃油喷射持续时间和过量空气比，是确保高效率、低排放和安全运行的主要组成部分之一。因此，电子控制系统的功能测试和控制参数预校准在硬件在环测试平台上比在发动机测试平台上更好地执行，这是由于一台发动机发周期长，测试成本高且不方便破坏性测试。硬件在环（HIL）仿真平台的研发不仅可以缩短电子控制系统的开发周期，节省测试和校准成本，又可以在完成双燃料发动机的开发之前进行控制策略研究和控制功能验证。本文以ACD320船用中速双燃料发动机为仿真对象，基于AVL CRUISE M软件开发了ACD320DF发动机的实时仿真模型。该模型已集成到ETAS LabCAR硬件在环仿真平台中。实时仿真模型和LabCAR平台相结合可视为虚拟双燃料发动机。然后，为船用中速双燃料发动机建立了一个硬件在环仿真平台，该平台由虚拟双燃料发动机和控制系统样品组成。HIL仿真平台为控制系统的开发和研究提供了测试环境。首先，基于数值模型建立了ACD320双燃料发动机的实时仿真模型。需要强调的是，采用了用于预测双燃料发动机的放热率的实时神经网络预测模型。从多维性能仿真模型和测试报告中分析了放热率，并对一些特征变量进行了参数化，这些特征变量被作为神经网络模型的输出。另外，诸如增压空气压力，天然气喷射量和燃料喷射提前角的控制参数是神经网络模型的输入参数。根据可用的测试数据，训练神经网络预测模型，模型预测结果表明模型的准确性。另一个重要的研究是柴油-天然气燃烧模式切换的功能，气缸中空燃比的实时反馈，以及缸内失火和爆震模拟。通过与试验台报告的比较，验证了整个仿真模型的准确性，并在不同的负荷变化和模式切换条件下，通过定量实时因子验证了仿真模型的响应能力。其次，基于ETAS LabCAR的硬件和软件平台，建立了双燃料船用发动机的HIL仿真平台。HIL仿真平台由虚拟双燃料发动机、控制系统样品和监控系统组成。由实时仿真模型计算的状态参数值可以配置为传感器输出并提供给控制系统样本。同时，控制系统样本发送的控制信号被配置为实时仿真模型所需的数值。另外，开发了HIL仿真平台的实时状态参数显示界面，实现了对实时仿真模型运行参数的监控和控制系统关键参数的校准。最后，设计了不同的测试方案，以验证双燃料发动机和控制系统样品在柴油模式、燃气模式和切换模式下的控制功能。经验证，硬件在环仿真平台提供的测试环境与控制系统的真实双燃料发动机一致。

论文已在温哥华2019年CIMAC大会上发表，论文版权归CIMAC所有。 包括气缸套、活塞、进气/排气阀和喷射器在内的燃烧室部件的状态监测是智能发动机的先决条件。船用柴油机的声发射（AE）信号包含大量关于发动机故障的信息，并且AE技术由于其无损的独特优势和高信号噪声比，预计在船用柴油机的监测和诊断方面具有更好的前景。然而，需要更多关于如何通过选择合适的安装位置通过单个传感器确定燃烧室部件的故障位置和严重性的研究。在本文中，选择了一个6缸四冲程涡轮增压船用柴油发动机，并进行了研究。首先，在气缸盖喷射器安装基座和排气阀座的7个不同的激励点处连续施加标准的Hsu-Neilson（铅笔断裂）源，获取并分析了气缸盖的不同传感器安装位置的AE信号。作为AE能量衰减因子K乘以传感器安装位置与AE源之间的距离X的乘积，选择KX值作为评估传感器安装位置的参数。一个较小的值表示位置优秀，而反过来一个较大的值则表示存在瑕疵。结果表明，安装位置P5可以更好地监控喷射器和排气阀的状态。然后，在第一气缸（从飞轮端开始）上进行故障模拟试验，在该气缸上测试不同燃烧室部件的不同故障程度（喷射器故障、排气阀泄漏和活塞环磨损故障）。AE信号由分别安装在气缸盖P5顶部和发动机缸体外部的2个PAC Micro80D AE传感器捕获，然后由NI 9223采集模块采集。为了量化故障水平，同时获取上死点、曲柄角和气缸压力信号。结果表明，P5的AE信号能够有效且准确地实现和诊断燃烧室部件的故障，如喷油器故障、活塞环磨损故障和排气阀泄漏。

论文已在温哥华2019年CIMAC大会上发表，论文版权归CIMAC所有。 机车可用性对货运铁路道路至关重要，以确保铁路交通畅通，货物准时交货。当控制系统检测到异常时，大多数机车都会向操作员发出故障通知或警告。通常，这些故障具有在考虑产品变化和历史数据时定义的阈值，以防止误报事件。在许多情况下，在减少或损失可用发动机功率之前，它会导致更短或没有通知时间。 虽然诊断和预测算法，以及发动机控制对于具有更多服务时间的现有产品已经成熟，但是需要开发和改进用于新发动机系列的算法。GE Transporation的车外/远程诊断功能，为客户和服务团队提供实时可配置的警报，是监控大型机车车队性能并实时干预的有效工具，可避免道路故障/丢失权力，它还为服务团队提供劳动力和组件要求的预先知识，并发现机载控制改进的机会。 此外，对远程收集到的数据的挖掘允许团队分析机车车队的趋势和特定机车的趋势，并定义触发干预的标志和阈值。干预的范围可以从更密切的监控到下一个预定的服务，请求不定期的服务或要求立即采取措施以防止严重损坏。 本文介绍了为GE Tier 4机车车队开发的方法。

论文已在温哥华2019年CIMAC大会上发表，论文版权归CIMAC所有。 混合动力和/或全电动推进系统可以在小型船舶上找到，例如在城市的运河中航行的旅游船。然而，远洋货船上的混合动力甚至完全电池供电（港口）推进系统并不常见，而应用此类解决方案可显著减少局部排放。对于一般研究，典型远洋货船的推进系统和发电系统已经更新，形成一个新的混合动力推进系统，有可能实现沿海水域的零排放航行。推进系统和发电系统通过动力输出/动力输入系统连接，并且电池已经概念性地添加到电气系统中。因此，辅助柴油发动机还具有另外的作用：在海上为电池充电。研究了不同推进作业和动力管理策略对货船在接近和离开港口时的燃油消耗和废气排放的影响。结果表明，在港口进近期间，在电力推进模式下航行可以减少局部排放，甚至可以在船舶由电池供电时导致零局部排放。然而，与传统的机械推进相比，具有增加的电力推进模式的船的总燃料消耗将更高。