大缸径发动机活塞环

概述了当代四冲程和二冲程大缸径发动机的活塞环技术,其中包括活塞环的几何形状、轴向宽度、径向压力分布以及开口尺寸等多方面的研究和发展情况,还介绍了活塞环材料、工作面镀层等方面的先进技术。最后,分别针对二冲程和四冲程发动机给出了当代发动机活塞环及其周边部件的构想。     

气体燃料大型船用主机燃烧系统分析

对当前主要船用主机厂商的几种典型的大型气体燃料船用主机技术进行了总结.以此为依据,探讨了气体燃料船用主机的燃烧系统策略.由于大功率船用主机转速低、缸径大的特点,其燃烧系统的设计准则与工作特性与小型高速点燃机的情况截然不同.因此,大型气体燃料发动机燃烧系统的设计与开发要结合大型机的基本特征,采用湍流激扰方式提高火焰传播速度,拓展稀燃极限,避免爆燃,从而达到高效低排放的目的.     

四冲程发动机故障解析与排除

通过对卡特彼勒C-9发动机设计机理的研究和分析,查找了四冲程发动机由燃油系统、电控系统、进排气系统及机械故障导致的不能启动的原因和解决故障的措施。     

利用虚拟发动机进行发火次序优化

现代发动机机械负荷和热负荷不断增大,迫切需要在多个方面大范围地对发动机结构进行优化。许多发动机零部件的开发过程是由计算机仿真支持的,目前这类开发技术相当先进和成熟,高度优化的产品不断涌现。不过,有些设计变量的优化(诸如发火次序)对发动机运行的影响涉及多个学科,目前仍具挑战性。在施加高燃烧压力的情况下,多缸商用发动机发火次序的合理布局对于减轻曲轴乃至整机振动和减轻主轴承负荷是一种有效的手段,与此同时,还能在保持进、排气系统良好流体动力学特性的情况下控制发动机的平衡。推荐的四冲程柴油机通用发火次序选择方法(尤其是其第一部分—基于曲轴系统扭转振动的发火次序优化法)是文章主题。德国FEV公司开发专用算法,为预定的曲轴布局产生一系列发火次序,然后针对其结果进行发动机仿真。此种方法可减少理论上可能的发火次序方案数,只剩下与给定发动机设计边界相符且技术上可行的方案。最后,对每种给定发火次序的影响,利用多准则优化技术(例如所推荐的愿望指数法)进行分析评估。针对典型的发动机结构和曲轴布局,给出技术上可行的发火次序方案数,是上述算法的一种进一步改进。文章介绍了确定发火次序方案数的方法,并以V16商用柴油机为例,介绍了发火次序对曲轴扭转振动的影响。     

中国的排放法规将导致中速柴油机的设计改变

在过去60多年的时间里，在中国，发动机为满足市场的需要而设计，市场需要的是功率量、体积更小、重量更轻、油耗更低、可靠性和耐久性更高、价格更低的发动机，不久，另外一个要求，更低的排放将列入其中，20年前、，其它国家的汽车发动机机遇到了这种挑战，而现在大型发动机也要面对它，在未来，中国将强化有关法规，商用发动机的设计不得不进行改变。本文表明，发动机设计者已开始改变设计以降低排放。由VAL和其它汽车和卡车发动机厂商开发的技术现已于船用发动机、发电用和机车用发动机以满足以不同的需要，运用的这些技术都以事例进行了说明，指出了导致降低排放的设计特点及其效果，在大多数情况下，降低排放导致上面的其它各项指标的相互折衷，本文这了为改进折衷目前发动机设计中采用的新技术。最后，预见了未来发动机的发展。     

满足现代柴油机和气体燃料发动机的要求：TPL．．-C新一代涡轮增压器

今天,现代四冲程柴油机和气体燃料发动机的发展动力主要来自环境方面和增加输出功率的目标。发动机制造商和终端用户的要求成为开发TPL..-C新一代涡轮增压器的动力。以经过充分验证的TPL..-A和TPL..-B系列涡轮增压器为基础,进一步发展了TPL涡轮增压器的概念以便满足明天的中速四冲程柴油机和气体燃料发动机的要求。市场和排放法规要求在很大程度上影响了TPL..-C新一代涡轮增压器的开发。现代涡轮增压系统和苛刻的排放法规要求更高的效率、更高的压比和增加体积流量。此外,各种保证高水平的机械可靠性和良好的维修方便性的措施在设计一种新涡轮增压器时同样必须被考虑到。因此,最近的部件开发被引入新的涡轮增压器系列中。采用新的TPL..-C压气机级和涡轮级,用户可以得益于增大的涡轮增压器单位尺寸体积流量、宽广范围的体积流量、增加的增压压力和改善的效率。于是,TPL..-C涡轮增压器部件的特性将不仅有助于达到发动机的环境相容性要求,而且新的涡轮增压器系列亦将可以满足更高发动机功率输出和功率密度的需要。本文着重描述了发动机制造商及终端用户的要求对TPL..-C涡轮增压器设计的影响。除了性能特点外,主要的关键之点还有诸如耐久性、可靠性、就单位尺寸热力学潜力而言的紧凑性以及维修方便性。机械问题的的讨论包括涡轮增压器的高自然频率和封闭安全性。TPL..-C涡轮增压器已经过全面试验,但在其成功地投放市场之前仍必须经历一个苛刻和综合性的内部鉴定过程。     

排放标准再次升级

2011年1月出台了针对功率最大为560kW发动机的Euro IIIB排放标准,该标准从2012年开始适用于更大功率的发动机。与此同时,美国环保局(EPA)也开始将它的Tier3排放标准应用于机车,而它的Tier4排放标准将于2015年出台。文中简要介绍了几家发动机制造商为满足日益严格的排放标准限值要求而正在进行的开发努力。     

MAN B＆W公司TCR新系列涡轮增压器的开发和初步试验结果

MAN B＆W公司在成功地将它不久前开发的用于2100kW以上大功率四冲程和二冲程柴油机的TCA系列涡轮增压器投放市场之后，最近又开发出一种全新的、用于较小功率发动机的TCR系列涡轮增压器。该系列涡轮增压器可满足目前和未来柴油机和气体燃料发动机的市场需要。新系列涡轮增压器包括6种不同的尺寸规格，适合脉冲或定压增压，覆盖的发动机功率范围为390kW-5000kW。预定的应用范围包括船舶推进，发电机组、固定式和铁路牵引发动机。它的主要开发目的是高效率、高压比、高比质量流量、低重量、小外形尺寸、长寿命，易维修、运行安全、低产品成本和低寿命期成本。为了实现所有这些目的，MANB＆W公司必须完成一个广泛的开发和试验计划，以确保产品满足市场需要和具有高的运用可靠性。除了已经将一些模拟工具，诸如用于对所有相关的涡轮增压器部件进行空气动力学分析的3D—CFD（计算流体动力学程序）或用于静态和动态负荷计算以及转子动态模拟的FE（有限元）法，作为一种标准而加以利用外还在开发阶段初期首次进行了密封安全性计算。为了掌握顾客的特殊需要，在经过了复杂的QFD（质量功能开发）分析之后，提供了用户要求的技术务件。此外，涡轮增压器样机亦在燃烧器试验台上进行了广泛的试验以验证预期的按照一典型的柴油机特性曲线的工作特性。本文描述TCR系列涡轮增压器的开发过程和由它所提供的新的机会。另外，还介绍了通过台架试验和发动机试验所获得的初步结果，这些初步试验结果进一步证实了用户可从该系列涡轮增压器获得的主要好处。     

1996年发动机技术综述

综述了１９９６年世界上若干主要的发动机生产厂家的产品和技术进展。介绍的发动机产品包括柴油机、双燃料和气体燃料发动机，其中柴油机有的可燃用重油，发动机应用领域包括船舶推进、船用辅机、机车牵引以及陆用发电等。在发动机技术方面，介绍了发动机的控制管理系统、燃烧系统以及排放系统的改进和可靠性、耐久性方面的改进情况等。     

采用无刷电机的柴油机燃油泵

为了提高重型载货车柴油机的使用寿命，Federal-Mogul公司开发了一种采用无刷电机的柴油机燃油输送泵，这种被称之为“EcoFlo”燃油泵的技术。适用于采用12V或24V电系统的柴油机，它能改善工程机械、重型载货车、固定式发动机、船用和农机领域的道路和非道路用柴油机的耐久性，并能用来提高在用车辆的可靠性。     

YM150型四冲程动力钢轨打磨机及其应用

1概述随着我国铁路无缝线路的普及,铝热焊剂被大量用于现场钢轨焊接,这种现场焊接必然导致焊筋的产生,从而催生了钢轨打磨设备的运用。小型现场钢轨打磨设备种类较多,包括手提砂轮打磨机、电动打磨机、液压打磨机和内燃打磨机等。其中内燃打磨机因重量轻、携带和操作方便,普遍受到现场操作者的欢迎。内燃打磨机以动力不同分为二冲程发动机和四冲程发动机。二冲程动力打     

用于北美铁路牵引的低排放发动机

简述了美国机车制造商及铁路运用部门为了满足日益严格的排放规要求而进行的铁路机车低排放发动机的研究开发活动。这些活动主要包括：对传统柴油机进行个性或优化设计，如加长行程，提高压缩比，采用电子燃料喷射等；开发气体燃料发动机，其中包括采用柴油引燃的双燃料发动机和纯烧天然气的发动机；开发能满足下一代高速铁路计划需要的燃气轮机车发动机。     

ABC发动机公司为新市场开发新产品

简述了比利时ＡＢＣ发动机公司为满足铁路机车、拖船、发电等市场需要而开发的ＤＺ系列中速柴油机的主要结构特点和技术参数，同时还介绍了该公司目前正在进行及今后将进行的发动机新产品开发活动。     

GE运输系统：根植中国 携手共进——访GE技术基础设施集团中国区总裁Tim Schweikert（史威德）先生

通用电气旗下的GE运输系统集团拥有超过100年的历史，是全球领先的铁路、船用动力、钻井电机、采矿业和风能科技的供应商。GE运输系统提供货运和客运火车机车．铁路信号、通信系统、集成系统解决方案、船用发动机、矿用卡车电动轮驱动系统、钻井电机、高品质的零备件及售后服务。     

德国FEV万能单缸试验机

尽管仿真技术和模拟技术得到迅速广泛地应用,但是,无论是现在,还是将来,一定数量的硬件试验手段仍然是发动机研发流程中不可缺少的一部分。德国FEV发动机技术公司拥有多种万能单缸试验机,排量覆盖了从乘用车到商用车、从铁路机车到船用发动机的宽广范围,是发动机研发的有效工具。使用万能单缸试验机测试重要的燃烧参数比用多缸试验机更便捷、成本更低。     

机车和船舶发动机未来的排放要求（上）——面临的挑战、技术方案以及来自其他重型发动机应用领域的经验借鉴

未来世界范围内的船舶和机车废气排放法规要求大幅减少废气中的有害物（尤其是氮氧化物）的排放量。大幅减少尾气排放,同时保持低的燃油消耗也是目前重型发动机和工业用发动机的开发重点。根据从这些开发工作中获得的经验,可以得出结论：严格的排放限值标准不能仅通过一个技术阶段（发动机机内措施／安装排气后处理净化系统）来实现,而必须开发一整套经济有效的手段,其中包括降低发动机本身输出的排放值,辅之以满足要求的高效排气后处理措施。 关于氮氧化物的减排,在重型发动机和工业用发动机领域,当前主要是研究和采用SCR（选择性催化还原）技术。虽然船舶和机车发动机与公路用重型发动机和较小的工业用发动机在具体要求和边界条件方面有显著不同,但是已经取得的经验（尤其是在公路应用领域）仍可用于未来船舶和机车低排放方案开发。 在本文第一部分,将对船舶和机车发动机在排放法规和典型运用边界条件方面与公路用重型发动机和小型工业用发动机进行比较。进一步指出公路用重型和工业用小型发动机应用领域的新技术和发展趋势,包括基本发动机减排方案（EGR、增压、喷油系统等）、后处理技术（柴油机氧化催化器、SCR、主动／被动式柴油机颗粒过滤器、颗粒物氧化催化器等）以及传感器和控制技术。在此基础上,提出适用于船舶和机车应用的技术方案,对于这类应用场合,将考虑具体的边界条件（例如：法规要求、燃油品质及具体运行模式）。 将来把基本发动机与后处理措施结合起来,将会明显增大系统布置和校准方面的难度和工作量。尤其是大型船舶和机车发动机,在最终应用之前对大量金属部件变体进行试验将会受到很大的限制。在这方面,高效开发工具（诸如后处理系统的详细一维模拟,在综合气体试验台上确定催化剂的特性,根据模拟对控制方案和传感器方案进行评估）以及针对公路应用开发的高效标准程序,都可以用来提供可靠的系统布置和校准,同时又可保持短的开发周期和发动机试验时间。     

仿真技术在Niigata公司柴油机开发过程中的应用

近年来,由于人们环保意识的增强,在排放、燃油消耗和环保方面对柴油机的性能进行不断改进,同时,结构的紧凑性和轻量化及运行可靠性也受到重视。为满足这种更全面的市场需求,柴油机的开发需要借助各种仿真技术进行优化设计。在这种形势下,Niigata公司为海运、电厂和铁路车辆研制了大量的柴油发动机。现代高热效率发动机需要以持久而有效的冷却技术为基础优化零部件结构,以实现高性能和长寿命。为应对这类复杂的情况,Niigata公司推进仿真技术的应用。在新型发动机的开发过程中,为缩短开发周期,对发动机进行了结构紧凑化、轻量化的设计,合理地进行了有限元分析(FEA)和计算流体动力学(CFD)等类型的仿真。近年来,Niigata公司开发了28AHX和17AHX系列中速柴油机。AHX系列机能够达到IMO NOx TierⅡ排放标准,并且热效率比传统机型高。为开发AHX系列柴油机,针对各种零部件合理地应用了仿真技术。现在,Niigata公司还开发了V28AHX型中速柴油机,其是28AHX系列中的成员。V28AHX型柴油机采用的大量零部件来自于28AHX系列,Niigata公司还利用仿真技术改进了V28AHX型柴油机的结构,其中包括通过CFD仿真技术优化了通过增压空气冷却器的气流方式,改善了V28AHX型发动机的性能,提高了功率。文章以V28AHX型发动机为例,介绍仿真技术在柴油机开发过程中的应用。     

澳大利亚铁路公司采用装用康明斯发动机的新型机车

<正>日益上涨的运费和将大量粮食高效运输到港口的需求促使澳大利亚对机车进行巨大的投资,投资项目包括购买装用康明斯发动机的机车。CBH集团拥有22台新机车,是澳大利亚同类粮食企业中首家进行该项投资的公司,并因此改善了运输效率。美国康明斯公司的QSK60和QSK78系列大功率四冲程发动机,装用于准轨及窄轨机车。公司表示另有3台新机车正在订购中。这是澳大利亚铁路首次应用配备模块化共轨燃料系统的康明斯     

燃油温度对直喷式柴油机燃料喷射、燃烧和排放的影响

液体燃料进口温度对直喷式柴油机的影响是显著的。本文研究进口燃油温度对中速柴油机燃油喷射、缸内燃烧及对输出性能及排放的影响,介绍受进口燃油温度影响的主要喷油参数的变化,并开发了简化模型。研究指出：受影响的主要喷射参数包括喷油器喷射终点定时相对于喷油泵致动定时的变化量、喷油率、喷油持续期以及喷油油束的雾化。燃油温度对喷油参数的主要影响来自于燃油体积弹性模量和密度,而燃油黏度的影响不大。开发的模型可以预测由于进口燃油温度的变化引起的喷射参数的改变。预测结果指出,当进口燃油温度升高时,嘴端喷射始点定时相对滞后,喷油率降低,针阀开启持续期相对于基准状态有所延长。通过考察燃油温度对缸内燃烧过程的影响,分析了发动机输出和排放相对于燃油温度的变化趋势。预测指出,对于运行在全负荷下的普通柴油机,燃油温度的升高将会使CO、HC、PM以及烟排放值增高,而使NOx排放值降低,对燃油效率有不利影响。对一台中速四冲程柴油机进行试验得到的输出和排放值结果与趋势分析预测结果吻合。研究结果和开发的模型通常可以用于压燃直喷式液体燃料发动机。     

面向未来的双燃料发动机技术进展

当前双燃料发动机正在大缸径发动机市场逐步觉醒。长期以来双燃料技术仅应用于电站发电领域,然而近十年来,由于纯天然气发动机性能的大幅度提高,以及采用大型中速发动机实现功率等级的延伸,电站市场显著萎缩。除了先前大量的陆用外,移动式应用也为大缸径双燃料发动机提供了更广阔的市场。上述应用包括船用主推进（例如液化天然气运输船,豪华游轮）和辅机应用（例如集装箱船）以及铁路牵引（例如,长途机车）。促使业界关注双燃料发动机的主要动力是,与使用昂贵的重油或柴油相比较低的燃料成本,以及降低以NOx为主的排放污染物进而满足未来的排放法规。另外,对于大量的移动式发动机的应用,天然气将很快成为一种潜在的低硫燃料。除天然气之外的典型液态替代燃料通常不利于在电站双燃料发动机的应用,然而对于移动式应用却是一种可靠的备用燃料。对于船舶应用可以在ECA（排放控制区）区域内外通过天然气和柴油模式切换,从而使双燃料发动机更容易满足IMO（国际海事组织）的排放法规。移动式应用的难点在于,频繁的转速工况变化、快速的负荷响应要求、天然气品质变化和复杂工况下,对发动机运转可靠性的考验。由于双燃料发动机具有两种典型运转模式（天然气工况和柴油工况）,在发动机设计时必须进行折中考虑（例如压缩比、活塞碗形状、气门正时等）,这就导致了目前效率和功率密度方面的缺陷。关于上述问题,奥地利AVL公司通过单缸中速发动机测试研究了双燃料发动机相关技术问题。对大量参数进行了评估并对工况边界条件进行了研究。基于获得的数据,将给出当前双燃料发动机技术的短期预测。AVL公司关于双燃料发动机技术的展望也将促进中期开发需求。