近日，安庆中船柴油机有限公司承担的国家级科研项目ACD320双燃料型气体机研发工作取得突破性进展——成功开发燃油、燃气双模式高效燃烧系统，实现油气模式稳定切换，并通过性能测试。试验数据显示，ACD320双燃料机的主燃油微引燃喷油量低于1%，发动机热效率达到45%以上，这意味着安柴公司双燃料机的研制技术和能力已达到国内领先水平。安柴公司成功研制环保、高效的ACD320系列气体机，将有力推动我国能源结构调整和船舶工业发展。
啃下“硬骨头”突破瓶颈
安柴公司承担的ACD320天然气发动机项目是国家工业和信息化部批复的重点项目。ACD320气体机为大功率四冲程船用中速气体发动机，包括纯天然气和双燃料两款机型，具有体积小、功率大、易操作的特点。
据了解，实现油气稳定切换和控制一定的微引燃喷油量，是制约我国船用双燃料型气体机研制的技术瓶颈。安柴公司副总工程师高申德告诉记者，受燃烧缸内火焰传播速度不同、供给燃料差异等因素影响，双燃料机在燃油和燃气两种模式之间切换时，往往会出现转速波动的问题，而在燃气模式下的引燃油喷射量，会直接影响发动机的排放特性以及燃烧的稳定性。
为攻克该技术难题，安柴公司研发团队从燃料的燃烧特性入手，建立油气切换的过程控制模型，通过优化控制算法以平衡、控制燃油和燃气的喷射量，从而实现油气间的稳定切换。在微引燃系统开发方面，该团队运用计算流体动力学软件模拟火核的位置和缸内火焰的传播路径，优化气缸盖设计，解决了双喷油器布置难题，确保在1%的微引燃喷射量条件下即可引燃气体，并且满足国际海事组织（IMO）Tier Ⅲ相关排放要求。
得益于关键技术的突破，安柴公司将ACD320气体机的热效率提高至45%以上。下一步，他们将着手进行该型气体机的市场化和系列化开发工作，并继续研制更高效、节能的新机型。
打造双燃料机国家品牌
今年3月，安柴公司ACD320气体机试车点火成功，初运行平稳，获得中国船级社（CCS）型式认可和法国船级社（BV）设计认可，填补了我国在船用中速气体发动机领域的空白。
目前，在船用大功率气体发动机关键技术研究与产品开发领域，我国与国外先进柴油机制造企业相比还存在一定差距，尤其是双燃料机的研制。“纯气体机已形成部分品牌，但双燃料机的研制还局限在低端改造层面，即通常所说的‘混烧机’，尽管这类机型燃油替代率可以达到80%左右，但排放指标和经济性较差。”高申德说，我国双燃料机研制处于起步阶段，尚未建立完整的数据库和相应技术规范，特种零部件配套技术有待提高，气体机系统设计方法欠缺。
为完成ACD320气体机样机研制任务，安柴公司与奥地利AVL公司等世界知名柴油机咨询公司、中国船舶重工集团公司第七一一研究所、中船动力研究院有限公司以及大连理工大学、武汉理工大学等高校开展合作，整合国内外资源，借鉴先进技术，产、学、研相结合，深入研究大功率气体机关键技术。该公司研发团队在燃烧机理、着火性能、燃烧特性、微喷控制等方面进行了大量的理论研究和试验验证，攻克了高效燃烧系统、智能控制系统、微引燃系统及特种零部件等的研发技术难关。
从研发设计到完成台架试验，安柴公司ACD320气体机研发团队用3年半的时间实现了目标。高申德表示，ACD320双燃料型气体机的研制，突破了制约我国大功率气体发动机研发的关键技术，提高了发动机研发能力，更重要的是创造了双燃料机的国家品牌，船舶“中国心”将为我国船舶工业的发展提供强劲动力。
