【作者】

Yutaka Masuda, Takayuki Hirose, Takeshi Yamada,

【摘要】

最近，IMO正在加强船用发动机的温室气体排放法规。通过提高压缩比来提高热效率是为了适应温室气体排放法规而提出的一种解决方案。但是二冲程发动机的最佳压缩比随发动机工况的不同而不同，不涉及燃烧过程和燃料类型。 首先，发动机的压缩比受到全输出功率下最大燃烧压力的限制。与高输出功率相比，低输出功率时最大燃烧压力较低，因此可以提高低输出功率下的压缩比。而且可在部分输出功率下提高压缩比，提高热效率。二冲程发动机的膨胀比是根据扫气口开启时间来确定的，以保证在高输出功率下气缸内所需气体的量。在发动机输出功率低的情况下，与高输出功率相比需要的空气量较少，因此增加有效膨胀比是可行的。 其次，通过延迟扫气口的开启角，可以提高有效膨胀比，扫气口是由活塞通过开启的。该活塞通过扫气口时，可以通过改变活塞顶部位置以增加压缩比而延迟开启角。因此，通过改变活塞顶位置和压缩比，优化有效膨胀比，提高部分输出功率下的热效率。 最后，燃烧特性如着火延迟和燃烧速度随燃料成分的变化而变化。这些都会导致气缸压力的意外升高或不完全燃烧，增加NOx、THC、烟灰等排放，造成排气系统摩擦学问题及其他缺陷，这也与压缩比有关。因此，通过优化压缩比可以获得稳定的燃烧。 从这些点出发，为了根据发动机输出功率或燃料组成来实现最佳压缩比，DU & IHI公司为十字头式二冲程发动机设计了一种前所未有的可变压缩比(VCR)系统，该系统可以在发动机连续运行时改变压缩比。本文介绍了实现前所未有的VCR系统的机理，以及实现VCR系统所需要的关键设备技术。 通过在活塞杆与十字头销之间安装液压缸，改变十字头销与活塞杆的投影长度，建立了十字头二冲程发动机VCR系统。本文详细介绍了VCR系统的组成和发动机试验性能。液压腔内最大液压压力为100MPa，主要来自于燃烧压力。因此，考虑用新的密封圈来密封这种液压。此外，密封圈的使用寿命要求为4年。对多种密封圈材料和形状进行了初步测试，确定了满足上述要求的最优密封圈。 VCR系统由安装在十字头销上的液压系统进行液压操作，十字头销是往复运动的。往复运动由于止回阀和液压油的惯性力对液压系统产生影响。因此，在考虑惯性力的情况下对液压系统进行了仿真，并对液压系统的可靠性进行了研究。 因此，DU&IHI已经成功建立了VCR系统所需的关键设备技术，并将继续改进这些技术，以支持WinGD、DU和IHI之间的联合开发。 (版权归CIMAC所有)

【会议名称】

第29届CIMAC会议

【会议地点】

加拿大 温哥华

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