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工作取得突破性進展——成功開發燃油、燃氣雙模式高效燃燒系統，實現油氣模式穩定切換，并通過性能測試。試驗數據顯示，ACD320雙燃料機的主燃油微引燃噴油量低于1%，發動機熱效率達到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領先水平。安柴公司成功研制環保、高效的ACD320系列氣體機，將有力推動我國能源結構調整和船舶工業發展。
啃下“硬骨頭”突破瓶頸
安柴公司承擔的ACD320天然氣發動機項目是國家工業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。
據了解，實現油氣穩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，受燃燒缸內火焰傳播速度不同、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，會直接影響發動機的排放特性以及燃燒的穩定性。
為攻克該技術難題，安柴公司研發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，通過優化控制算法以平衡、控制燃油和燃氣的噴射量，從而實現油氣間的穩定切換。在微引燃系統開發方面，該團隊運用計算流體動力學軟件模擬火核的位置和缸內火焰的傳播路徑，優化氣缸蓋設計，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工作，并繼續研制更高效、節能的新機型。
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，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動機領域的空白。
目前，在船用大功率氣體發動機關鍵技術研究與產品開發領域，我國與國外先進柴油機制造企業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，尚未建立完整的數據庫和相應技術規范，特種零部件配套技術有待提高，氣體機系統設計方法欠缺。
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，整合國內外資源，借鑒先進技術，產、學、研相結合，深入研究大功率氣體機關鍵技術。該公司研發團隊在燃燒機理、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、智能控制系統、微引燃系統及特種零部件等的研發技術難關。
從研發設計到完成臺架試驗，安柴公司ACD320氣體機研發團隊用3年半的時間實現了目標。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動機研發的關鍵技術，提高了發動機研發能力，更重要的是創造了雙燃料機的國家品牌，船舶“中國心”將為我國船舶工業的發展提供強勁動力。
