船用中速柴油机废气再循环技术研究

废气再循环(EGR)技术是船用中速柴油机应对IMO Tier III排放法规的重要技术措施。本文以船用中速单缸柴油机为研究对象,开展了牺牲某缸的EGR系统中被牺牲气缸的工作过程、性能及排放特性的试验及仿真研究,研究结果可为船用中速柴油机克服进排气压力逆差关键技术的方案选择提供一定的技术依据。     

中速大功率双燃料船用发动机关键技术研究

以某型船用中速柴油机为基础,开展船用双燃料发动机关键技术研究。基于国内外先进柴油机及双燃料发动机技术,成功研发出具有自主知识产权的中速大功率双燃料发动机。配机试验表明:所研制的双燃料发动机功率和柴油机相当,NO_x 及CO₂排放明显降低;其动力性、总体经济性和排放性均优于纯柴油发动机。     

船用中速柴油机性能的优化研究

为提升燃油系统电控化改造后4190ZLC-2船用中速柴油机的经济性能和排放性能,开展了燃油系统多参数优化试验;利用AVL FIRE软件对试验得到的经济性最优匹配参数下的柴油机高压工作过程进行了仿真计算;通过对燃烧室内三位流场的分析,提供进一步提高喷油压力和修改燃烧室形状的方案;再利用仿真计算得到喷油压力进一步提高后较优的燃烧室匹配方案。研究结果表明:喷油压力提高后,柴油机总体性能提高;为适应喷油压力的提高,燃烧室的深度和开口直径分别应该减小和增加,但燃烧室的深度太浅会造成燃烧不完全,导致油耗率上升。研究结果为该柴油机的燃烧系统改进提供了理论依据。     

船用中速柴油机加载过程油气匹配控制策略研究船用中速柴油机加载过程油气匹配控制策略研究

根据柴油机加载过程转速调节受增压空气压力抑制的特点, 研究了船用中速柴油机瞬态加载过程用压气机叶片端高压空气喷射方式进行补气的增压压力变化特性, 并根据柴油机力矩不均衡产生的动态变化特点, 结合适应柴油机时滞特性的比例-积分-微分（PID）控制方法, 形成了柴油机瞬态加载过程油气匹配的调速控制策略。经某船用中速柴油机台架试验验证证实, 采用加载过程压气机叶片端高压空气喷射方式进行补气的油气匹配控制策略, 使柴油机0%~50%负荷加载过程瞬态调速率从4.9%优化至3.8%, 稳定时间从3.1 s优化至2.0 s; 50%~100%负荷加载过程瞬态调速率从2.9%优化至2.3%, 稳定时间从2.4 s优化至1.8 s。     

低硫燃油在船用中速柴油机上的应用

针对2020年IMO全球船舶限硫令生效,以及国内排放控制区升级,介绍了现行船用燃油的标准和理化特性;使用低硫燃油对发动机的影响及应对措施。开展了低硫燃油和高硫重油的燃油系统平台试验,发现:燃用低硫燃油偶件泄漏量增大,导致高压燃油系统效率下降。基于一船用中速柴油机开展了低硫燃油和高硫重油的发动机台架性能试验,结果显示:燃用低硫燃油较高硫重油在全负荷范围燃油喷射压力降低;高负荷时排温、最高燃烧压力相当,但中低负荷时最高燃烧压力降低,排温和油耗率升高。还介绍了低硫燃油的生产与市场供给、政府监管和油品企业的最新动态。指出远洋船舶中低速柴油机使用低硫油+SCR将成为解决排放问题的优选技术路线之一。     

船用中速柴油机加载过程油气匹配控制策略研究

根据柴油机加载过程转速调节受增压空气压力抑制的特点,研究了船用中速柴油机瞬态加载过程用压气机叶片端高压空气喷射方式进行补气的增压压力变化特性,并根据柴油机力矩不均衡产生的动态变化特点,结合适应柴油机时滞特性的比例-积分-微分(PID)控制方法,形成了柴油机瞬态加载过程油气匹配的调速控制策略。经某船用中速柴油机台架试验验证证实,采用加载过程压气机叶片端高压空气喷射方式进行补气的油气匹配控制策略,使柴油机0%~50%负荷加载过程瞬态调速率从4.9%优化至3.8%,稳定时间从3.1s优化至2.0s;50%~100%负荷加载过程瞬态调速率从2.9%优化至2.3%,稳定时间从2.4s优化至1.8s。     

船用中速柴油机缸压闭环控制技术仿真研究

针对船用柴油机工作不均匀及循环波动对柴油机性能和振动噪声的负面影响问题,以6L16/24-CR型船用中速柴油机为对象,使用软件在环仿真技术对缸压闭环控制策略进行仿真分析。建立能模拟各缸不均匀性和循环波动的柴油机实时模型,从气缸压力中选取能指示柴油机各缸燃烧状态的反馈变量,根据反馈变量和控制变量之间的动态关系开发缸压闭环控制策略,建立由柴油机实时模型、气缸压力反馈变量、控制策略和喷油控制变量构成的软件在环仿真平台,在该软件在环仿真平台上对缸压闭环控制策略进行闭环仿真。结果表明,开发的缸压闭环控制策略能满足船用柴油机的控制要求,在仿真环境下能改善约99%的各缸不均匀。     

船用中速柴油机SCR系统匹配与试验研究

通过一台船用中速柴油机与SCR系统的匹配与标定试验,设计了合理有效的性能优化调整方案;提出了降低综合运行成本的优化技术措施,并进行了配机试验。试验结果表明:柴油机排放水平由原机的TierⅡ标准提升至TierⅢ标准;在保证柴油机动力性不变的前提下,燃油经济性得到了改善,燃油消耗量下降3%~5%,考虑到还原剂尿素的消耗,综合运行成本下降2%~3%。研究结果表明:SCR具有有效降低NOx排放,且成本相对较低的优点,在船舶柴油机领域有广阔的应用前景。     

某中速船用柴油机低NOx排放模拟研究

通过在中速船用柴油机喷油泵柱塞套上开设调压孔,以实现降低NOx排放的靴型喷油规律。以某中速大功率船用柴油机为原型,对比三种喷油规律,采用AVL BOOST软件对柴油机的推进特性的E3循环进行了模拟研究。结果表明：在油耗增加和功率下降都不超过3%的条件下,单独采用调压孔式柱塞喷油Boot2系统可使加权NOx排放值下降17%;采用调压孔式柱塞Boot2喷油系统及可变喷油正时技术可使加权NOx排放值下降35%。     

船用LNG双燃料中速机特点及低碳运维管理

液化天然气（Liquefied Ntural Gsa a,LNG）是一种低碳洁净燃料,是实现航运业碳减排的过渡性关键燃料。甲烷是一种强温室效应气体,甲烷泄漏是LNG双燃料发动机面临的一个难题。通过优化双燃料机操作管理与科学维护来减少温室气体的排放,探索零排放发动机创新之路。结合多年双燃料发动机管理经验,可以进一步发掘商用船用双燃料发动机全生命周期使用价值,降低发动机日常运营过程中的碳排放,探索在当前双碳能源背景下的新型低碳运维管理方法。详细分析了瓦锡兰6L20DF型双燃料柴油机的特点及日常操作管理中的注意事项,从轮机管理角度给出双燃料机长期保持在燃气模式下高效运转及减少甲烷泄漏量的维护措施,通过提高船用双燃料发动机低碳运维管理水平确保船舶安全。     

旋流式乳化器在船用中速柴油机中的应用

本文就旋流式乳化器及其系统在船用中速柴油机中的应用作些初步探讨。目前国内采用的乳化器种类较多,工作时结构内部都有运动部件,还需要有专门的动力供给。这些都对船舶安全可靠与操纵管理带来不利,给推广使用带来困难。由交通部上海船舶运输科学研究所研制并与浙江省航运公司宁波分公司协作试验成功的旋流式乳化器及其装置弥补了上述不足。这起新型的旋流式乳化器内部结构简     

船用中速柴油机连杆轴瓦缺陷案例分析

针对某中速机连杆轴瓦缺陷问题,基于现场质量检验分析柴油机连杆轴瓦缺陷形貌;依据无损探伤认定缺陷程度;通过扩大检验及破坏性试验验证,最终判断:缺陷产生的主要原因为钢背板材存在裂纹。据此对防范类似问题提出质量控制建议。     

船用中速柴油机电控燃油喷射系统匹配

针对4190船用中速柴油机,提出由电控组合泵替代传统机械泵,利用AMESim软件建立电控组合泵燃油喷射系统模型,确定试验用凸轮型线、喷孔直径、油泵柱塞直径、高压油管长度等参数。通过发动机台架试验研究凸轮工作段位置、喷油器伸出高度、喷孔直径及供油提前角对柴油机经济性和排放的影响。研究结果表明:凸轮工段位置影响喷油规律,从而影响经济性和排放;喷油器伸出高度减小会导致经济性变差;喷孔直径越小,最低燃油耗的供油提前角越大;减小喷孔直径,燃油喷射压力提高,有利于降低燃油消耗率和NOx排放,但小喷孔直径的喷油持续期长,后燃增加,效率下降且CO排放增加。     

G26系列船用中速柴油机设计开发

介绍了自主开发的G26系列船用中速柴油机的设计原理和设计指标;重点介绍了为实现节能减排目标而采取的一系列技术措施,以及主要件的结构特点。性能试验表明:该机的技术指标和设计指标均达到设计要求。并取得中国船级社颁发的柴油机国际防止空气污染证书和船用产品型式认可证书。该机目前已投放市场,进入实船应用阶段。     

船用中速柴油机机旁监测报警系统设计

自行设计开发了船用中速柴油机机旁监测报警系统;详细分析了该系统的系统结构和功能实现方式。实机试验表明：该监测报警系统具备柴油机起动、停车、报警等功能,并能监测柴油机运行时各主要参数,精度满足要求,运行可靠,抗干扰能力强。     

三菱重工将开发低速双燃料船用柴油机

三菱重工（MHI）将开发UEC-LSGi低速双燃料船用柴油机。该机不但可以烧传统的重油,还能以天然气作为燃料。新机将对三菱UEC系列柴油机（该公司的二冲程、低速船用柴油机品牌）形成补充。计划于2015年     

190大功率柴油机的双燃料改造

介绍了双燃料发动机的性能参数以及市场分析,通过对原进气系统的改造,以及增加了燃气供给系统和双燃料控制系统,实现了对190柴油机的双燃料改造。     

新PA5中速柴油机及其双燃料机型的研制

自从石油危机以来,人们越来越要求降低发动机的燃料消耗率和燃用重质燃油,甚至在小型机上也要求如此。为了满足这些要求,本文将介绍在一台缸径为255mm,行程为270mm 的新中速柴油机上所进行的研制工作,其中还包括了双燃料机型。文中将阐明发动机的设计思想,并详细地介绍达到低燃料消耗率的试验研究工作。文中提供了发动机的各种试验结果,包括发动机的性能试验以及双燃料发动机的试验结果。     

基于DoE的船用中速柴油机性能优化仿真

将试验设计(design of experiments,DoE)方法应用于采用废气再循环(EGR)技术的船用中速柴油机多参数多目标优化仿真分析过程中。利用试验数据标定的Dijet燃烧模型及整机仿真模型保证了仿真模型的预测精度。通过V-optimal试验设计方法确定了仿真方案,并利用建立的响应面模型对柴油机性能参数进行了预测和全局优化,确定了满足TierⅢ排放的目标机型运行边界参数的优化匹配关系。与GT-Power软件计算对比结果表明:基于DoE的船用柴油机性能优化设计过程可以大幅缩减仿真方案的数量,缩短研究周期。