综述

低速二冲程柴油机扫气模型研究综述

王映远,张瑞平,魏江山,王园丁,杨名洋,邓康耀

综述低速二冲程柴油机扫气模型的研究进展，重点分析在当前低速机冲程缸径比不断增大趋势下，现有扫气模型面临的挑战及未来发展方向。研究表明，伴随超长冲程设计的普及，现有的扫气模型在模拟此类机型的高效扫气过程方面暴露出局限性，尤其是在准确预测缸内残余废气质量分数分布、扫气效率及对扫气系统结构参数敏感性方面。回顾经典扫气模型以及基于人工智能的神经网络模型等，指出这些模型虽在一定程度上反映了扫气过程的基本特性，但在应对超长冲程低速机特有的流场特征和扫气机制时，模型的适应性和准确性不足，尤其是未能充分考虑扫气倾斜角、气缸几何形状对扫气效果的具体影响，以及如何在模型中准确刻画缸内复杂的流动结构。指出未来扫气模型的发展须侧重于构建能准确反映超长冲程直流扫气特性的模型，包括但不限于考虑扫气系统结构参数对扫气性能影响、实现对缸内残余废气质量分数分布预测、结合机器学习提升模型的通用性和计算效率等，对于拓展模型的应用范围贡献了有价值的参考和启示。

2026,48(1):1-9[摘要][PDF  2640K](57)

10.12374/j.issn.1001-4357.2026.01.001

“双碳”动力

大型船舶混合动力系统热安全防控策略

赵成佳,彭雁,具德浩,王洋,刘龙

对船舶混合动力系统中多层动力电池热失控传热规律展开研究，选用Ansys软件对5层锂电池柜进行热失控仿真并设计控制方案进行对照，探究电池柜的热失控抑制措施。通过分析船用与储能电池柜中的传热机理，发现当中心层触发热失控时，顶层电池达到临界温升（403 K）的时间较底层电池快约 367 s，自首个电池模块发生热失控至整个电池柜完全陷入热失控状态历时1 167 s。在电池模块底部加入液冷措施可以有效防止热扩散，蛇形液冷管道的散热效率高于并行管道且当冷却液流速从0.03 m/s提升至 0.10 m/s时，模块最高温度至少降低797 K，证明通过优化流道结构并匹配合理流速，能够有效抑制热扩散。基于同层电池模块中心区域热负荷集中和热量沿流动方向累积并优先向出口侧扩散的特性，可采用变密度流道设计策略提升电池温度均匀性。

2026,48(1):10-17[摘要][PDF  3142K](54)

10.12374/j.issn.1001-4357.2026.01.002

船舶醇氢供给系统选型设计

温子瑶,丁宇,向拉,任晓辉

采用甲醇蒸气重整制氢技术，设计在线重整醇氢供给系统，以改善氢气储运问题。基于SR-DE反应机理，在Aspen Plus软件中建立全混流反应器模型，通过灵敏度分析法优化工艺参数：操纵变量为反应温度（150~350 ℃）、水醇比（1.0~2.0）、压力（0.101 3~3.039 0 MPa），采集变量为甲醇转化率、H?及CO摩尔分数。结果表明：在常压、200 ℃、水醇比为1.4条件下，甲醇转化率>99%，H?摩尔分数>70%。根据供给系统的工作需求，完成了系统方案设计与关键部件选型设计。该供给系统满足TBD234V8型发动机在100%负荷下掺氢比为20%的需求。

2026,48(1):18-27[摘要][PDF  2642K](42)

10.12374/j.issn.1001-4357.2026.01.003

性能与排放

可变喷油规律对喷雾及火焰碳烟场的影响

王克奥,沈坤,魏代君,乔彦宇,程强,董全

基于定容弹实验平台，通过纹影法和双色法，探究矩型、斜坡型及靴型等3种喷油规律对柴油喷雾宏观特性及火焰碳烟场的影响机制。研究发现：3种喷油规律的贯穿距差异小于5%，峰值喷油速率是最大贯穿距的主要因素；斜坡型与靴型的远场锥角较矩型分别扩大30.15%和11.29%，这是由于喷油速率增长加速度提高导致喷雾径向扩散增强。将喷油量和喷雾体积相结合，得到喷雾的平均当量比，可以在一定程度上反映出喷雾的混合质量。结果表明，靴型和斜坡型平均当量比较矩型降低约40%，表明通过改变喷雾速率形状，可以显著改善油气混合均匀性，有利于抑制局部高温和未燃物生成。经过对火焰的KL碳烟因子的分析发现，靴型和斜坡型碳烟KL因子较矩型分别降低8.5%和5.9%。本研究为优化柴油机喷油策略以提升燃烧效率及降低碳烟排放提供了实验依据。

2026,48(1):28-36[摘要][PDF  3867K](47)

10.12374/j.issn.1001-4357.2026.01.004

发动机稳态传热路径分析

倪庆滨,白之序,彭雁,具德浩,王洋,刘龙

对高强化柴油机活塞的稳态传热路径展开研究，旨在揭示不同热源温度下的传热分布规律。通过搭建稳态试验台，采用42CrMo材料平顶活塞，分别在673 K和773 K热源温度下进行稳态试验，结合热电偶测温与Ansys仿真标定，分析忽略冷却水和润滑油影响的传热路径特征。试验结果表明，仿真与实测温度误差低于5%，验证了模型的可靠性。传热路径可分为6类：活塞—火力岸—缸套、活塞—空气、活塞—活塞环—缸套、活塞—活塞环—活塞、活塞—环岸—缸套及活塞—裙部—缸套。其中，火力岸—缸套路径在热耗散中占主导，而活塞环组与裙部传热占比随温度升高显著降低。温度提升导致活塞—空气传热占比增加，推测与缸内气体流动复杂性增强有关。与传统凹坑活塞相比，平顶设计及较长的火力岸结构导致更多热量通过火力岸传递，而非活塞环组。本研究可为设计结构更为复杂的高强化发动机活塞提供重要参考。

2026,48(1):37-42[摘要][PDF  2498K](46)

10.12374/j.issn.1001-4357.2026.01.005

基于稳态试验台的内燃机气缸传热特性

白之序,倪庆滨,彭雁,王洋,刘龙

搭建稳态传热试验台，模拟内燃机气缸内部传热过程，探究不同热源温度（673～873 K）和冷却条件（20 L/min，289 K）下的温度分布特性。试验基于缸径为130 mm的内燃机，为简化模型固定活塞至下止点并去除活塞环，采用电加热棒模拟燃烧放热，用热电偶测量活塞（中心及周向孔）和缸套（环槽/环岸位置）的温度。结果表明：活塞轴向导热主导传热，673 K工况下的第二道环槽温度较环岸高10.01 K；缸套非单调温度分布为第一道环槽＞第二道环槽＞环岸，这一现象表明气体对流不可忽略；冷却使缸套温度降低20～40 K，但活塞顶部温度仍高于内部15%～25%；冷却系统呈现空间不均匀性，冷却效果依次为缸套＞活塞环槽/环岸＞活塞顶部；出口冷却水温度随时间的增加而降低。该试验数据的温度误差为±0.15 K，功率误差为±1%，可为内燃机热管理提供稳态传热基准，支撑后续仿真模型验证。

2026,48(1):43-48[摘要][PDF  1796K](48)

10.12374/j.issn.1001-4357.2026.01.006

面向国七柴油机后处理排温控制策略与效果验证

季峰,吴峰胜,唐颋,侯方,沈玲,韩旭东

为应对国七排放法规对柴油机NO_x排放的超低排放要求，自主研究开发一种柴油机后处理排温控制系统，并针对电控系统定义、硬件架构、软件策略、燃烧器状态机控制等开展研究。该软件系统主要应用于自主设计的一种燃烧器总成，该系统加热功率达25 kW，通过主动加热装置，实现了排气温度的快速提升，可在200 s内使排气温度达到180 ℃，并具备主动再生/快速被动再生功能。通过功能测试和台架测试，验证所开发系统的升温能力和燃烧效率，结果表明自主研发的燃烧器在性能上优良，并能满足超低排放目标要求。

2026,48(1):49-53[摘要][PDF  2489K](52)

10.12374/j.issn.1001-4357.2026.01.007

结构与可靠性

6G32H型低排放大功率船用柴油机的设计开发

徐赛军,陈尚

以6G32H型柴油机为样机进行G32H系列新产品开发，进一步扩大G系列船用柴油机的功率覆盖范围。在传统零部件设计的基础上，对6G32H型柴油机各零部件如活塞、连杆、曲轴等做部分优化。6G32H型柴油机完成设计、制造装配后进行试验验证，试验结果表明6G32H型柴油机各项指标均满足设计要求。6G32H型柴油机已取得中国船级社型式认可证书和排放证书。

2026,48(1):54-62[摘要][PDF  4414K](44)

10.12374/j.issn.1001-4357.2026.01.008

综述

低速二冲程柴油机扫气模型研究综述

王映远,张瑞平,魏江山,王园丁,杨名洋,邓康耀

综述低速二冲程柴油机扫气模型的研究进展，重点分析在当前低速机冲程缸径比不断增大趋势下，现有扫气模型面临的挑战及未来发展方向。研究表明，伴随超长冲程设计的普及，现有的扫气模型在模拟此类机型的高效扫气过程方面暴露出局限性，尤其是在准确预测缸内残余废气质量分数分布、扫气效率及对扫气系统结构参数敏感性方面。回顾经典扫气模型以及基于人工智能的神经网络模型等，指出这些模型虽在一定程度上反映了扫气过程的基本特性，但在应对超长冲程低速机特有的流场特征和扫气机制时，模型的适应性和准确性不足，尤其是未能充分考虑扫气倾斜角、气缸几何形状对扫气效果的具体影响，以及如何在模型中准确刻画缸内复杂的流动结构。指出未来扫气模型的发展须侧重于构建能准确反映超长冲程直流扫气特性的模型，包括但不限于考虑扫气系统结构参数对扫气性能影响、实现对缸内残余废气质量分数分布预测、结合机器学习提升模型的通用性和计算效率等，对于拓展模型的应用范围贡献了有价值的参考和启示。

2026,48(1):1-9[摘要][PDF  2640K](57)

10.12374/j.issn.1001-4357.2026.01.001

“双碳”动力

大型船舶混合动力系统热安全防控策略

赵成佳,彭雁,具德浩,王洋,刘龙

对船舶混合动力系统中多层动力电池热失控传热规律展开研究，选用Ansys软件对5层锂电池柜进行热失控仿真并设计控制方案进行对照，探究电池柜的热失控抑制措施。通过分析船用与储能电池柜中的传热机理，发现当中心层触发热失控时，顶层电池达到临界温升（403 K）的时间较底层电池快约 367 s，自首个电池模块发生热失控至整个电池柜完全陷入热失控状态历时1 167 s。在电池模块底部加入液冷措施可以有效防止热扩散，蛇形液冷管道的散热效率高于并行管道且当冷却液流速从0.03 m/s提升至 0.10 m/s时，模块最高温度至少降低797 K，证明通过优化流道结构并匹配合理流速，能够有效抑制热扩散。基于同层电池模块中心区域热负荷集中和热量沿流动方向累积并优先向出口侧扩散的特性，可采用变密度流道设计策略提升电池温度均匀性。

2026,48(1):10-17[摘要][PDF  3142K](54)

10.12374/j.issn.1001-4357.2026.01.002

船舶醇氢供给系统选型设计

温子瑶,丁宇,向拉,任晓辉

采用甲醇蒸气重整制氢技术，设计在线重整醇氢供给系统，以改善氢气储运问题。基于SR-DE反应机理，在Aspen Plus软件中建立全混流反应器模型，通过灵敏度分析法优化工艺参数：操纵变量为反应温度（150~350 ℃）、水醇比（1.0~2.0）、压力（0.101 3~3.039 0 MPa），采集变量为甲醇转化率、H?及CO摩尔分数。结果表明：在常压、200 ℃、水醇比为1.4条件下，甲醇转化率>99%，H?摩尔分数>70%。根据供给系统的工作需求，完成了系统方案设计与关键部件选型设计。该供给系统满足TBD234V8型发动机在100%负荷下掺氢比为20%的需求。

2026,48(1):18-27[摘要][PDF  2642K](42)

10.12374/j.issn.1001-4357.2026.01.003

性能与排放

可变喷油规律对喷雾及火焰碳烟场的影响

王克奥,沈坤,魏代君,乔彦宇,程强,董全

基于定容弹实验平台，通过纹影法和双色法，探究矩型、斜坡型及靴型等3种喷油规律对柴油喷雾宏观特性及火焰碳烟场的影响机制。研究发现：3种喷油规律的贯穿距差异小于5%，峰值喷油速率是最大贯穿距的主要因素；斜坡型与靴型的远场锥角较矩型分别扩大30.15%和11.29%，这是由于喷油速率增长加速度提高导致喷雾径向扩散增强。将喷油量和喷雾体积相结合，得到喷雾的平均当量比，可以在一定程度上反映出喷雾的混合质量。结果表明，靴型和斜坡型平均当量比较矩型降低约40%，表明通过改变喷雾速率形状，可以显著改善油气混合均匀性，有利于抑制局部高温和未燃物生成。经过对火焰的KL碳烟因子的分析发现，靴型和斜坡型碳烟KL因子较矩型分别降低8.5%和5.9%。本研究为优化柴油机喷油策略以提升燃烧效率及降低碳烟排放提供了实验依据。

2026,48(1):28-36[摘要][PDF  3867K](47)

10.12374/j.issn.1001-4357.2026.01.004

发动机稳态传热路径分析

倪庆滨,白之序,彭雁,具德浩,王洋,刘龙

对高强化柴油机活塞的稳态传热路径展开研究，旨在揭示不同热源温度下的传热分布规律。通过搭建稳态试验台，采用42CrMo材料平顶活塞，分别在673 K和773 K热源温度下进行稳态试验，结合热电偶测温与Ansys仿真标定，分析忽略冷却水和润滑油影响的传热路径特征。试验结果表明，仿真与实测温度误差低于5%，验证了模型的可靠性。传热路径可分为6类：活塞—火力岸—缸套、活塞—空气、活塞—活塞环—缸套、活塞—活塞环—活塞、活塞—环岸—缸套及活塞—裙部—缸套。其中，火力岸—缸套路径在热耗散中占主导，而活塞环组与裙部传热占比随温度升高显著降低。温度提升导致活塞—空气传热占比增加，推测与缸内气体流动复杂性增强有关。与传统凹坑活塞相比，平顶设计及较长的火力岸结构导致更多热量通过火力岸传递，而非活塞环组。本研究可为设计结构更为复杂的高强化发动机活塞提供重要参考。

2026,48(1):37-42[摘要][PDF  2498K](46)

10.12374/j.issn.1001-4357.2026.01.005

基于稳态试验台的内燃机气缸传热特性

白之序,倪庆滨,彭雁,王洋,刘龙

搭建稳态传热试验台，模拟内燃机气缸内部传热过程，探究不同热源温度（673～873 K）和冷却条件（20 L/min，289 K）下的温度分布特性。试验基于缸径为130 mm的内燃机，为简化模型固定活塞至下止点并去除活塞环，采用电加热棒模拟燃烧放热，用热电偶测量活塞（中心及周向孔）和缸套（环槽/环岸位置）的温度。结果表明：活塞轴向导热主导传热，673 K工况下的第二道环槽温度较环岸高10.01 K；缸套非单调温度分布为第一道环槽＞第二道环槽＞环岸，这一现象表明气体对流不可忽略；冷却使缸套温度降低20～40 K，但活塞顶部温度仍高于内部15%～25%；冷却系统呈现空间不均匀性，冷却效果依次为缸套＞活塞环槽/环岸＞活塞顶部；出口冷却水温度随时间的增加而降低。该试验数据的温度误差为±0.15 K，功率误差为±1%，可为内燃机热管理提供稳态传热基准，支撑后续仿真模型验证。

2026,48(1):43-48[摘要][PDF  1796K](48)

10.12374/j.issn.1001-4357.2026.01.006

面向国七柴油机后处理排温控制策略与效果验证

季峰,吴峰胜,唐颋,侯方,沈玲,韩旭东

为应对国七排放法规对柴油机NO_x排放的超低排放要求，自主研究开发一种柴油机后处理排温控制系统，并针对电控系统定义、硬件架构、软件策略、燃烧器状态机控制等开展研究。该软件系统主要应用于自主设计的一种燃烧器总成，该系统加热功率达25 kW，通过主动加热装置，实现了排气温度的快速提升，可在200 s内使排气温度达到180 ℃，并具备主动再生/快速被动再生功能。通过功能测试和台架测试，验证所开发系统的升温能力和燃烧效率，结果表明自主研发的燃烧器在性能上优良，并能满足超低排放目标要求。

2026,48(1):49-53[摘要][PDF  2489K](52)

10.12374/j.issn.1001-4357.2026.01.007

结构与可靠性

6G32H型低排放大功率船用柴油机的设计开发

徐赛军,陈尚

以6G32H型柴油机为样机进行G32H系列新产品开发，进一步扩大G系列船用柴油机的功率覆盖范围。在传统零部件设计的基础上，对6G32H型柴油机各零部件如活塞、连杆、曲轴等做部分优化。6G32H型柴油机完成设计、制造装配后进行试验验证，试验结果表明6G32H型柴油机各项指标均满足设计要求。6G32H型柴油机已取得中国船级社型式认可证书和排放证书。

2026,48(1):54-62[摘要][PDF  4414K](44)

10.12374/j.issn.1001-4357.2026.01.008