近日，安慶中船柴油機有限公司承擔的國家級科研項目ACD320雙燃料型氣體機研發(fā)工作取得突破性進展——成功開發(fā)燃油、燃氣雙模式高效燃燒系統(tǒng)，實現(xiàn)油氣模式穩(wěn)定切換，并通過性能測試。試驗數(shù)據(jù)顯示，ACD320雙燃料機的主燃油微引燃噴油量低于1%，發(fā)動機熱效率達到45%以上，這意味著安柴公司雙燃料機的研制技術和能力已達到國內(nèi)領先水平。安柴公司成功研制環(huán)保、高效的ACD320系列氣體機，將有力推動我國能源結構調(diào)整和船舶工業(yè)發(fā)展。
啃下“硬骨頭”突破瓶頸
安柴公司承擔的ACD320天然氣發(fā)動機項目是國家工業(yè)和信息化部批復的重點項目。ACD320氣體機為大功率四沖程船用中速氣體發(fā)動機，包括純天然氣和雙燃料兩款機型，具有體積小、功率大、易操作的特點。
據(jù)了解，實現(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研制的技術瓶頸。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，雙燃料機在燃油和燃氣兩種模式之間切換時，往往會出現(xiàn)轉速波動的問題，而在燃氣模式下的引燃油噴射量，會直接影響發(fā)動機的排放特性以及燃燒的穩(wěn)定性。
為攻克該技術難題，安柴公司研發(fā)團隊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、控制燃油和燃氣的噴射量，從而實現(xiàn)油氣間的穩(wěn)定切換。在微引燃系統(tǒng)開發(fā)方面，該團隊運用計算流體動力學軟件模擬火核的位置和缸內(nèi)火焰的傳播路徑，優(yōu)化氣缸蓋設計，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氣體，并且滿足國際海事組織（IMO）Tier Ⅲ相關排放要求。
得益于關鍵技術的突破，安柴公司將ACD320氣體機的熱效率提高至45%以上。下一步，他們將著手進行該型氣體機的市場化和系列化開發(fā)工作，并繼續(xù)研制更高效、節(jié)能的新機型。
打造雙燃料機國家品牌
今年3月，安柴公司ACD320氣體機試車點火成功，初運行平穩(wěn)，獲得中國船級社（CCS）型式認可和法國船級社（BV）設計認可，填補了我國在船用中速氣體發(fā)動機領域的空白。
目前，在船用大功率氣體發(fā)動機關鍵技術研究與產(chǎn)品開發(fā)領域，我國與國外先進柴油機制造企業(yè)相比還存在一定差距，尤其是雙燃料機的研制。“純氣體機已形成部分品牌，但雙燃料機的研制還局限在低端改造層面，即通常所說的‘混燒機’，盡管這類機型燃油替代率可以達到80%左右，但排放指標和經(jīng)濟性較差。”高申德說，我國雙燃料機研制處于起步階段，尚未建立完整的數(shù)據(jù)庫和相應技術規(guī)范，特種零部件配套技術有待提高，氣體機系統(tǒng)設計方法欠缺。
為完成ACD320氣體機樣機研制任務，安柴公司與奧地利AVL公司等世界知名柴油機咨詢公司、中國船舶重工集團公司第七一一研究所、中船動力研究院有限公司以及大連理工大學、武漢理工大學等高校開展合作，整合國內(nèi)外資源，借鑒先進技術，產(chǎn)、學、研相結合，深入研究大功率氣體機關鍵技術。該公司研發(fā)團隊在燃燒機理、著火性能、燃燒特性、微噴控制等方面進行了大量的理論研究和試驗驗證，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)技術難關。
從研發(fā)設計到完成臺架試驗，安柴公司ACD320氣體機研發(fā)團隊用3年半的時間實現(xiàn)了目標。高申德表示，ACD320雙燃料型氣體機的研制，突破了制約我國大功率氣體發(fā)動機研發(fā)的關鍵技術，提高了發(fā)動機研發(fā)能力，更重要的是創(chuàng)造了雙燃料機的國家品牌，船舶“中國心”將為我國船舶工業(yè)的發(fā)展提供強勁動力。
