论文已在温哥华2019年CIMAC大会上发表，论文版权归CIMAC所有。 在过去的几年中，在公路客运部门中逐渐增加了以车载电池形式使用的能量存储。这包括从仅由电池供电的全电动车辆到具有集成混合动力发动机传动系统技术的车辆的一系列变化。电池技术的快速发展促使乘用车市场的电气化增加。随着电池单元价格的快速下降，以及电池功率密度的增加，电池技术的采用率也在加速。对于未来的预测表明，价格的下降将至少在未来几年持续，锂离子电池的价格可能低于100美元/千瓦时。随着电池价格持续下降，混合动力汽车和全电动汽车的经济价值变得更具吸引力，预计这些空间的市场份额将不断增加。 运输能量存储的价值在很大程度上取决于应用和车辆使用情况，以及所实施技术的成本。重载地面货运业（即货运机车和卡车）开始经历电气化的趋势。本文介绍了混合动力和全电池技术在北美地面货运行业中的应用，以及与该技术相关的潜在利益和挑战。这包括与电池技术相比评估内燃机车辆范围的价值。 分析结果显示有效载荷和范围对所有电池技术的影响及对电池技术性能参数假设的敏感性。这些数据是根据可比较的混合解决方案进行评估的，这些解决方案显示出更大的潜力满足应用要求。还讨论了全电池和混合系统对能源，存储和转换成本以及基础设施要求等经济参数的敏感性。

论文已在温哥华2019年CIMAC大会上发表，论文版权归CIMAC所有。 随着高功率运行柴油车辆的功率降低和排放恶化，通过发动机试验已经广泛研究了高度对柴油发动机的影响。此外，光学技术的进步提高了对柴油燃烧的理解。另外，由于燃烧室空间有限，燃烧喷油器与活塞碗壁之间的相互作用是不可避免的，甚至随着高度的升高而变得更加严重。然而，关于在不同海拔高度下撞击喷雾燃烧过程的相关光学研究很少。作为作者正在进行的一系列研究的第一部分，本文比较了不同海拔高度的液相喷雾和自燃特性。试验在预混燃烧加热的恒定容积燃烧室中进行，该燃烧室再现了在海拔0m（海平面），3000m和4500m下操作的重型涡轮增压柴油发动机的喷射柴油样热力学条件。扩散背照技术用于成像液相喷雾。宽带化学发光技术用于测量点火时间和距离。结果表明，液相喷雾在较高的高度进一步渗透，本文液体长度小于57mm，表明壁上没有液体冲击。当海拔从0m上升到4500m时，当撞击距离指定为57mm时，点火延迟从0.57ms增加到0.89ms，点火距离从14.83mm增加到18.68mm，显示出高度对撞击喷射点火的明显抑制作用。另外，与自由喷射点火相比，冲击距离对点火时间影响不大，但点火距离受不同高度下冲击距离的强烈影响。

论文已在温哥华2019年CIMAC大会上发表，论文版权归CIMAC所有。 与传统传动系相比，混合动力技术改变了发动机负荷范围，可能增加每天关闭和启动的内燃机数量。本文介绍了一种考虑这种新的加载现象的方法。本该研究介绍了瓦锡兰数字设计平台内置的易用用户界面。销售支持可以使用此用户界面来考虑提供给客户的每个应用程序的预期加载配置文件。对气缸盖组件进行一系列热和机械模拟和分析，包括主要部件，即发动机缸体、气缸套、多管道等。第一装载箱是工厂装配负载，如拧紧气缸盖螺柱。第二种加载情况是发动机热负荷，它是从Star-CCM +软件中构建的共轭传热模型获得的。它与ES-ICE / Star-CD气体交换和燃烧模型具有弱耦合，其平行运行以解决表面温度和固体的热速率。ES-ICE模型使用完整的GT功率引擎模型作为边界条件。第三种装载情况是气缸压力，也来自ES-ICE燃烧模拟。此外，FEM模型包括所有接触表面之间的摩擦接触，包括收缩配合和间隙。它还包括Zmat非线性材料模型，该模型具有来自Magma铸造仿真模型的局部材料特性。Z-post ONERA疲劳损伤模型用于通过FEA结果的后处理进行寿命估算。此处再次使用岩浆铸造模拟模型来绘制局部材料疲劳数据。本文介绍了使用这种多模拟过程的2种极端情况的结果。首先是传统的柴油动力传动系统，其次是可能的混合动力解决方案，需要大量的发动机启动和停止。结果清楚地显示了频繁启动和停止对热负载部件寿命的显着影响。通过在设计阶段能够准确地模拟这一点，瓦锡兰可以为我们的客户提供高度稳健、高效和环保的解决方案，同时提供最高质量的海运业务。这里描述的模拟过程与发动机操作信息相结合，使基于收益的维护达到客户满意的程度。

论文已在温哥华2019年CIMAC大会上发表，论文版权归CIMAC所有。 在过去几十年中，燃气发动机在全球工业发动机市场上获得了额外的份额。全球排放立法一直在变化，天然气价格低廉也引发了市场的关注。 随着对高效和强劲的发动机解决方案需求的不断增长，燃气发动机对于分散式供电以及为海运、商业和工业市场中的移动应用提供可靠的解决方案变得越来越重要。 由于近年来发动机负荷不断增加和新的排放法规，在小型操作窗口内对燃气发动机进行可靠的控制变得越来越重要。高增压压力与不同的气门正时策略相结合，并且在双燃料发动机的情况下使用高EGR率导致对改进的控制装置的需求增加。 MPI阀门可以帮助发动机制造商满足这一要求。 在开口的燃料喷射阀的开发过程中，必须考虑不同的因素。客户规范及法律要求和经济目标在开发过程中构成挑战。在本文中，作者提出了一种综合方法，用于优化大口径发动机的开口式燃油喷射阀，以满足这些要求，特别关注市场当前的挑战和发动机运行所带来的好处。 在阀门概念的开发和验证过程中，MPI阀门操作过程中出现的一些挑战很重要，但很难通过纯组件测试来解决。改变气体质量和成分，不同的伴随气体的材料及磨料颗粒会导致损伤和磨损，在早期开发阶段很难考虑。 诸如双燃料发动机之类的发动机概念有助于结合柴油和纯天然气发动机的优点，但也增加了对用过的燃料喷射设备的坚固性和耐用性的要求，特别是在MPI阀方面。高EGR率与动态发动机操作相结合导致对稳健阀门设计的需求增加。 严格的立法规定确保发动机安全运行，特别是在船舶应用的情况下（IMO规定、船级社认证要求），增加了对开发的MPI阀门的布局和设计的额外要求。 为了应对这种市场需求，并为发动机操作员获得最佳的益处，选择了组件优化的综合方法，以及随后的组件和发动机测试验证，以验证所选择的开发方法的预期益处。 这些优点包括开发的MPI阀门的长期运行，从而降低了发动机操作员的TCO，最大限度地减少了阀门泄漏，同时实现了高阀门动力学和在各种操作条件下的稳健性能。文章中描述了这些好处，并与综合开发过程相关联。

论文已在温哥华2019年CIMAC大会上发表，论文版权归CIMAC所有。 高压共轨燃油系统可以显著提高船用柴油机的性能，得益于燃油喷射压力、喷射率和喷射规律等的灵活调整，高压共轨技术已成为研究热点。并且船用中速柴油机的共轨压力保持在160MPa左右，这对燃油雾化的形成和气缸内的混合气体有显著影响。在增加燃料喷射压力的过程中，可以改善在扩散燃烧期间的油破裂、燃烧滞后期和油气混合速度。同时，可以有效地协调氮氧化物形成和颗粒排放之间的矛盾。此外，可以更新单循环喷射量以促进柴油发动机的单缸动力。基于160MPa的船用中速柴油机高压共轨燃油喷射系统，采用模拟方法对高压共轨系统的结构进行了分析和重构，将轨道压力从160MPa提高到200MPa。在保持喷油器结构的前提下，通过优化分析得到了高压油泵和共轨管的关键结构参数。 本文首先利用AMESim液压仿真软件建立了160MPa高压共轨系统仿真模型，包括三段燃油轨，2个燃油泵和6个喷油器，并通过试验台的试验数据验证了仿真模型的精度。然后，在仿真模型的基础上，计算并分析了高压油泵（柱塞直径和行程）和共轨（共轨直径和长度）的一系列关键结构参数，将共轨压力提高到200MPa。计算结果作为高压共轨系统仿真模型的输入条件，共轨压力为200MPa。最后，以200MPa共轨压力波动（小于5％）为优化目标，以原系统单循环喷射量为极限条件，对高压油泵关键参数的灵敏度和DOE分析了铁路压力建立的共轨结构。另外，通过遗传算法和NLPQL算法分别得到最优高压油泵和共轨结构参数，两者均可达到预期的目标轨压。基于系统仿真模型的优化计算为超高压燃料共轨系统多参数综合优化提供了技术方案。

论文已在温哥华2019年CIMAC大会上发表，论文版权归CIMAC所有。 DUATRON是一种易于使用的控制系统，具有开放式通道，适用于最多12个喷油器的现代共轨喷射系统。通过使用主-从配置中的2个单元，可以处理更多的气缸，最多达到24个。DUATRON控制单元采用模块化硬件和软件设计，可快速灵活地适应不同的应用场合，如发电机组、机车或推进器。多年来，已经确定了不同类型的用途。最初，DUATRON软件仅适用于完整的共轨应用，轨道压力和发动机转速由DUATRON控制。通过附加传感器可以检测、监控和记录每个操作点。凭借电子燃油喷射系统的灵活性，可以更轻松地优化发动机以获得最佳操作点。在第一个原型后不久，客户的一个特殊要求促使双发射共轨的应用，同时每个气缸发射2个喷油器。同时启动2个喷油器需要更多的输出功率，从而促进了硬件的进一步发展。喷油器的更多功率意味着更多的散热损失。为了优化热量，需要选择具有较少散热损耗的ECU上的新组件。用于燃气发动机的微型先导共轨：与火花点火气体相比，微型引燃点火有助于获得更可靠和更好的燃烧，尤其是在使用较差质量的气体（例如低卡路里气体）的情况下。更常见的是双燃料气/柴油发动机，它们根据可用性和实际市场条件提供使用不同燃料的灵活性。此外，微型先导喷射甚至可以帮助在纯柴油模式下获得更好的性能。将旧的PLN发动机升级为双燃料燃气/柴油发动机，有助于减少排放和燃料消耗。对于单缸发动机的研究和开发，通常会解决特殊的软件变更请求。由于软件的灵活性，即在功能块中构建，可以快速完成更改。远程控制访问工具和几个开放灵活的舒适功能已经集成。对于DUAP测试平台，有一个特殊的软件可以帮助校准和检查喷油器的结果。Windows应用程序DUAFACE是将软件和数据集下载到DUATRON的接口。DUATRON软件的参数更改将直接写入DUATRON。这使得DUAFACE成为一个非常强大的工具。

论文已在温哥华2019年CIMAC大会上发表，论文版权归CIMAC所有。 器设备的维护是船舶运行的必要成本的一部分。随着技术的发展，正在采用创新模型从固定间隔维护行动转向预测性维护，以延长大修之间的时间。在这项研究中，开发了贝叶斯网络（BN）模型，以接收来自二冲程发动机运行参数的输入。已经通过使用模糊建模方法确定了表示发动机操作参数的BN父节点的先验概率。每个父节点（净化空气质量、燃料质量、发动机设置、气缸供油率和维护管理）可以具有多重量的输入，这些输入通过使用模糊控制模型来简化以产生用于BN网络的高效先验概率。已经为2个输入参数开发了模糊模型，即清除空气质量和燃料质量。来自发动机运行数据的输入可以插入到模糊模型中，然后与BN一起输出，BN将计算发动机的整体健康状况。采用这种模型的一个优点是运行多个分析，趋势操作参数并执行快速的发动机健康评估。结果显示与实际发动机数据和相应的诊断评估具有良好的相关性。

论文已在温哥华2019年CIMAC大会上发表，论文版权归CIMAC所有。 电池储能系统（BESS）可以改善基于发动机发电厂的性能和经济运行。它们可用于各种服务（例如提供旋转备用或覆盖峰值需求），从而改善发动机的操作点并减少运行时间。这降低了燃料消耗，从而降低了成本和排放。随着电池成本不断降低，这些系统对于工业规模应用也变得越来越可行。 MAN Energy Solutions为包括大规模BESS在内的电力和船舶应用开发并提供混合能源解决方案。在德国奥格斯堡最大的工业基地，正在建设一个容量为4.5兆瓦时的BESS。电池安装在标准的40英尺集装箱内，并与现有的MAN燃气发动机混合，为现场供电。 本文阐述了基于仿真的BESS尺寸标注过程，它描述了如何通过不同应用程序的收入堆叠实现经济可行性，包括工作日和周末的不同运营策略。此外，描述了电池容器的模块化设置，以及电池管理系统的功能和系统设置的当前状态。

论文已在温哥华2019年CIMAC大会上发表，论文版权归CIMAC所有。 随着天然气发动机喷射系统的发展，多点喷射系统在减少气门重叠期间的燃气泄漏、提高发动机的经济性和动态性能等方面已成为研究的热点。与单点喷射系统不同，多点喷射阀安装在进气歧管中，不仅限制了气阀的尺寸，而且要求气阀具有更宽的循环喷射量范围。这意味着气阀不仅要满足高BMEP条件下的大喷射量，还要满足低BMEP条件下小喷射量的一致性。另一方面，喷气过程中的喷射速率对缸内天然气和空气的混合过程影响较大，对燃气喷射的稳定性和响应性提出了更高的要求。因此，为了多点喷射系统的发展燃气喷射特性需要被理解。本文研制了一种基于定容法的燃气喷射速率测量仪，测试了新研制的船用燃气机GV14气阀的喷射速率、循环喷射量、喷射延迟时间和喷射持续时间。结果表明，在5bar压差下，天然气喷射速率可达11.2g/s，能满足试验发动机的要求，每缸功率为50kw。喷射速率和循环喷射量随喷射压力的增加而线性增加。但是，当喷射压力从4bar增加到10bar时，延迟时间从1.5ms增加到2.1ms，这表征为通电电流的发送和阀门打开之间的时间间隔。因此，为了实现精确的喷射正时控制，应考虑不同喷射压力下延迟时间的变化。当通电时间大于2ms时，喷射速率曲线呈梯形，循环喷射量和实际喷射时间随喷射脉冲宽度的增加而线性增加。当通电时间小于2ms时，在喷射过程的大部分时间内，阀升是变化的，因此喷射速率曲线是三角形的。实际喷射时间和循环喷射量不随喷射脉冲宽度的变化呈线性趋势。因此，为了实现精确控制，需要对短时间内的循环喷射量进行标定。研究结果，一方面为多点喷射系统的开发提供了技术支持，另一方面为发动机控制系统提供了气体喷射数据库。

论文已在温哥华2019年CIMAC大会上发表，论文版权归CIMAC所有。 气体发动机发电厂在欧洲的运营方式将在不久的将来发生巨大变化。许多沼气或热电联产发电厂需要进行重大修改才能有效参与新的智能能源市场。我们根据德国能源市场数据来说明这一趋势，但我们观察到全球类似的市场发展抑或是期望它们将在未来几年内发生。 德国已经设法将可再生能源在电能消耗总量中的比例从2000年的6.3％提高到2017年的36.2％。为了实现雄心勃勃的气候保护目标，计划到2035年进一步提高55％的份额。然而，太阳能和风能的强烈波动已经限制了这种发展，需要专门的解决方案在一天中甚至是季节性地储存过剩的能量。此外，德国联邦政府启动了一项旨在通过建立智能“能源市场2.0”来促进分散式能源生产和能源消耗同步的倡议。气体发动机是这一概念的重要组成部分。 自25年以来，AVAT在这两个领域，气体发动机控制系统和智能能源网络方面都处于领先地位。最近，AVAT与工业合作伙伴和德国大学开展了多个研究项目，目标是开发先进的虚拟发电厂（VPP）和相应的商业模式。 传统的VPP将几个发电机组的容量聚合成一个基于云的发电厂，该发电厂在公开市场上交易电力。在最简单的情况下，VPP只是使用现有协议（如VHPready）对连接的发电站进行远程控制。先进的VPP使用详细的运营成本模型进行整体收益优化，同时对各发电厂进行对比，如热需求，燃气可用性，存储容量和互连过程的技术要求。 本文从技术和商业角度提供了对先进VPP运作的深入了解，解释了现货市场交易、平衡能力的提供，以及预测模型的重要性。复杂性的提升由VPP来处理，同时电厂运营商从明确确定的补偿和自动缔结的能源合同中获利。 最后，对一个改进的电站进行案例研究，说明过去、现在和未来可能产生的收益