近日，安慶中船柴油機(jī)有限公司承擔(dān)的國家級(jí)科研項(xiàng)目ACD320雙燃料型氣體機(jī)研發(fā)工作取得突破性進(jìn)展——成功開發(fā)燃油、燃?xì)怆p模式高效燃燒系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)油氣模式穩(wěn)定切換，并通過性能測(cè)試。試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，ACD320雙燃料機(jī)的主燃油微引燃噴油量低于1%，發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率達(dá)到45%以上，這意味著安柴公司雙燃料機(jī)的研制技術(shù)和能力已達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平。安柴公司成功研制環(huán)保、高效的ACD320系列氣體機(jī)，將有力推動(dòng)我國能源結(jié)構(gòu)調(diào)整和船舶工業(yè)發(fā)展。
啃下“硬骨頭”突破瓶頸
安柴公司承擔(dān)的ACD320天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)項(xiàng)目是國家工業(yè)和信息化部批復(fù)的重點(diǎn)項(xiàng)目。ACD320氣體機(jī)為大功率四沖程船用中速氣體發(fā)動(dòng)機(jī)，包括純天然氣和雙燃料兩款機(jī)型，具有體積小、功率大、易操作的特點(diǎn)。
據(jù)了解，實(shí)現(xiàn)油氣穩(wěn)定切換和控制一定的微引燃噴油量，是制約我國船用雙燃料型氣體機(jī)研制的技術(shù)瓶頸。安柴公司副總工程師高申德告訴記者，受燃燒缸內(nèi)火焰?zhèn)鞑ニ俣炔煌?、供給燃料差異等因素影響，雙燃料機(jī)在燃油和燃?xì)鈨煞N模式之間切換時(shí)，往往會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)速波動(dòng)的問題，而在燃?xì)饽Ｊ较碌囊加蛧娚淞?，?huì)直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的排放特性以及燃燒的穩(wěn)定性。
為攻克該技術(shù)難題，安柴公司研發(fā)團(tuán)隊(duì)從燃料的燃燒特性入手，建立油氣切換的過程控制模型，通過優(yōu)化控制算法以平衡、控制燃油和燃?xì)獾膰娚淞浚瑥亩鴮?shí)現(xiàn)油氣間的穩(wěn)定切換。在微引燃系統(tǒng)開發(fā)方面，該團(tuán)隊(duì)運(yùn)用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)軟件模擬火核的位置和缸內(nèi)火焰的傳播路徑，優(yōu)化氣缸蓋設(shè)計(jì)，解決了雙噴油器布置難題，確保在1%的微引燃噴射量條件下即可引燃?xì)怏w，并且滿足國際海事組織（IMO）Tier Ⅲ相關(guān)排放要求。
得益于關(guān)鍵技術(shù)的突破，安柴公司將ACD320氣體機(jī)的熱效率提高至45%以上。下一步，他們將著手進(jìn)行該型氣體機(jī)的市場(chǎng)化和系列化開發(fā)工作，并繼續(xù)研制更高效、節(jié)能的新機(jī)型。
打造雙燃料機(jī)國家品牌
今年3月，安柴公司ACD320氣體機(jī)試車點(diǎn)火成功，初運(yùn)行平穩(wěn)，獲得中國船級(jí)社（CCS）型式認(rèn)可和法國船級(jí)社（BV）設(shè)計(jì)認(rèn)可，填補(bǔ)了我國在船用中速氣體發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域的空白。
目前，在船用大功率氣體發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵技術(shù)研究與產(chǎn)品開發(fā)領(lǐng)域，我國與國外先進(jìn)柴油機(jī)制造企業(yè)相比還存在一定差距，尤其是雙燃料機(jī)的研制。“純氣體機(jī)已形成部分品牌，但雙燃料機(jī)的研制還局限在低端改造層面，即通常所說的‘混燒機(jī)’，盡管這類機(jī)型燃油替代率可以達(dá)到80%左右，但排放指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)性較差。”高申德說，我國雙燃料機(jī)研制處于起步階段，尚未建立完整的數(shù)據(jù)庫和相應(yīng)技術(shù)規(guī)范，特種零部件配套技術(shù)有待提高，氣體機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法欠缺。
為完成ACD320氣體機(jī)樣機(jī)研制任務(wù)，安柴公司與奧地利AVL公司等世界知名柴油機(jī)咨詢公司、中國船舶重工集團(tuán)公司第七一一研究所、中船動(dòng)力研究院有限公司以及大連理工大學(xué)、武漢理工大學(xué)等高校開展合作，整合國內(nèi)外資源，借鑒先進(jìn)技術(shù)，產(chǎn)、學(xué)、研相結(jié)合，深入研究大功率氣體機(jī)關(guān)鍵技術(shù)。該公司研發(fā)團(tuán)隊(duì)在燃燒機(jī)理、著火性能、燃燒特性、微噴控制等方面進(jìn)行了大量的理論研究和試驗(yàn)驗(yàn)證，攻克了高效燃燒系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)、微引燃系統(tǒng)及特種零部件等的研發(fā)技術(shù)難關(guān)。
從研發(fā)設(shè)計(jì)到完成臺(tái)架試驗(yàn)，安柴公司ACD320氣體機(jī)研發(fā)團(tuán)隊(duì)用3年半的時(shí)間實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)。高申德表示，ACD320雙燃料型氣體機(jī)的研制，突破了制約我國大功率氣體發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)能力，更重要的是創(chuàng)造了雙燃料機(jī)的國家品牌，船舶“中國心”將為我國船舶工業(yè)的發(fā)展提供強(qiáng)勁動(dòng)力。
