啃下“硬骨头”，打造双燃料机“中国心”——安庆中船柴油机有限公司ACD320双燃料发动机研发纪实

本刊记者 吴秀霞

创新是企业可持续发展的动力之源。 国际金融危机爆发后，安庆中船柴油机有限公司在产品转型升级过程中，不喊空口号，不摆空架子，转型发展“接地气”，用一个个实实在在的研发新品适应不断变化的市场需求。特别是近年来，随着船市持续下滑，柴油机市场需求萎缩，安柴公司果断作出决策，以柴油机为主体，实现“一体两翼”破局发展。在柴油机和气体发动机方面，安柴公司发挥57年来积累的柴油机生产、研发经验和人才基础等优势，发展双燃料和气体发动机。ACD320气体机/双燃料机发动机正是安柴公司潜心研发的国产绿色环保机型。该机型采用最新设计理念，低碳、环保、高效，整机指标达到国内领先、国际一流水平，并在2000—4000千瓦功率范围，填补了国内空白，安柴公司也由此成为国内大功率中速天然气发动机自主研发的领跑者。

一款高性能、绿色环保的发动机

当前，国内船用双燃料机开发的主要技术瓶颈在于两方面：一是燃油和燃气模式的自动切换；二是微引燃喷油量≤1%（主燃油）。只有突破这两项技术，才能实现双燃料机燃油和燃气的智能化切换以及氮氧化物（NOx）排放满足国际海事组织（IMO）TierⅢ要求。

在ACD320气体机/双燃料机项目的设计理念阶段，安柴公司研发团队成员进行了充分的市场调研和大量的资料查阅，通过反复研究和综合比较，最终选定ACD320双燃料机采用高端的主微喷双喷油器技术。方案有了，接下来就是选定微引燃系统生产供应商，他们立于高端，经过对国内、外多家微引燃系统生产厂家进行考察和论证，最终选定了瑞士某知名品牌公司作为微引燃系统供应商，并参与联合设计。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。2013年12月，项目正式启动，仅用一年多的时间完成了概念设计、3D详细设计和2D详细设计。

在项目试验阶段，他们编制了详细的工作计划，按照节点计划逐步推进，为了突破双模式高效燃烧这一关键技术，项目团队成员凭借着扎实的理论功底和前期气体机研发积累的实践经验进行了大量的仿真试验技术。研发团队不分白天和黑夜，克服各种困难，在大家的相互支持和齐心协力下，试验任务按照节点要求全速推进。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。今后，安柴公司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。

一支能吃苦、能战斗的研发团队

在ACD320气体机/双燃料机研发过程中，安柴公司打破常规，全面调动技术中心的力量，抽调青年骨干成立核心研发小组，并结合市场需求，瞄准世界高端，与奥地利AVL公司等世界知名柴油机咨询公司、中国船舶重工集团有限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，通过外引内联，既保障了项目的开发进度，又锻炼了企业的技术队伍。

负责ACD320天然气发动机研发的，是安柴公司一支由9人组成的年轻技术团队，他们中有8人是共产党员。2013年，安柴公司凭借着长期积累的技术优势，通过竞争获得了大功率船用中速天然气发动机设计关键技术研究这一国家级项目。为确保项目早日高质量的完成，安柴公司挑选组建了一支由总工程师张仕明为组长、产品开发室主任朱树林为副组长的9人技术团队，其中8人为共产党员。接到任务后，年轻的研发团队勇挑重担，全身心投入到项目创新研发中。

2014年4月，技术团队骨干成员远赴奥地利AVL公司开展联合设计，充分借鉴、利用国外先进数据库，积极开展多层次、多方面的技术研讨。技术团队借助国际上最先进的计算、分析软件和计算机仿真技术，利用动力学和热力学原理等对部件和系统进行计算、分析和仿真试验，大大缩短了研制周期，顺利攻克了天然气发动机关键受热零部件热负荷控制、燃烧控制策略及电控系统开发、爆震控制及安保系统研制等技术难题。其中，中共党员李伟负责系统设计工作。他经过潜心研究，在完成了ACD320天然气发动机的滑油系统设计和冷却水系统设计后，又独自承担了ACD320试验站设计任务，创新设计了可开闭式封闭试验台位，并获得了国家专利。为了优化双燃料机型的燃油监测装置，规避外国公司专利限制，梅加化承担整机零部件的设计与仿真分析任务，他废寝忘食地思考解决方案，终于想出了以压力传感器替代浮子开关的方案，成功解决了问题。

2015年10月，天然气发动机的3D详细设计和2D详细设计完成并通过了业内专家评审，顺利进入工程化制造阶段。受天气等因素的影响，ACD320天然气试验站建设由原计划2016年3月完成，推迟到6月才建成交付，这留给既定的7月22日点火节点已不足1个月。在如此短的时间内完成台位系统联调和功能验证、样机上台位对中联接以及控制软件功能调试等工作，其难度可想而知。面对挑战，年轻的团队人员充分发扬共产党员特别能吃苦、特别能战斗、特别能奉献的精神，在副总工程师高申德的带领下，对计划进行详细梳理、科学安排，大家夜以继日赶进度，最终确保了7月22日如期点火。 在接下来的性能开发试验中，大家冒着40多摄氏度的高温，历经1个月的奋战，他们最终按期保质完成ACD320天然气发动机的性能开发任务，为后续取得中国船级社（CCS）的型式认可奠定了基础。

“有志者事竟成。”这支技术团队以拼搏钻研、无私奉献，敢于担当的精神攻克了ACD320天然气发动机研发过程中的一道道难题，创新性采用微引燃共轨系统、多点式燃气供应系统、ECU控制系统等多项专用技术，通过计算机精确控制空燃比、各缸燃烧压力和点火正时，实现各缸单独控制，有效提高了各缸性能和发动机的可靠性。

一场自主创新的持久战

新品开发没有固定模式可寻。安柴公司研发的ACD320气体机/双燃料机项目是工业和信息化部批复的重点项目。该型机是国内首款适用于船舶领域的气体发动机，包括纯天然气和双燃料两款机型，具有体积小、功率大、效率高、易操作、模块化等优点，能满足IMO Tier Ⅲ排放标准要求，整机设计指标达到国内一流、国际领先水平。

为完成ACD320气体机样机研制任务，安柴公司整合国内外资源，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。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。

当前，我国已进入能源结构调整和发展新能源的战略期，正加快发展战略性新兴能源产业，抢占新一轮全球能源科技竞争制高点。未来，低碳、环保、高效的ACD320系列气体机投入市场并进行大规模应用，必将加快我国航运能源结构调整进程，有力促进船舶业绿色发展，在应对能源安全与环境保护双重挑战中发挥重要作用。

此外，在攻克ACD320气体机/双燃料机研发难关的同时，安柴公司还着力协调落实资源配置问题，保证该机样机质量，推行质量文化；提升生产效率，以保证“ABC+”活动的落实；通过每季度评选“创新专家”和“突破课题”奖的形式，不断激发公司内在改进潜能，形成改进发展长效机制，推动产品转型升级迈上新台阶，促使企业形成良性循环发展的新模式。★