DK36系列大功率中速柴油機(jī)

據(jù)中船集團(tuán)消息：經(jīng)過3年的潛心研究，高技術(shù)船舶科研項(xiàng)目——“L32/44CR、DK36系列大功率中速柴油機(jī)國產(chǎn)化研制”近日通過了工業(yè)和信息化部組織的驗(yàn)收。該項(xiàng)目由鎮(zhèn)江中船設(shè)備有限公司作為牽頭單位，安慶中船柴油機(jī)有限公司和大連理工大學(xué)參與研制，目前已取得多項(xiàng)創(chuàng)新性技術(shù)成果，經(jīng)濟(jì)效益顯著，大大提高了我國大功率中速柴油機(jī)自主研發(fā)能力。

該項(xiàng)目主要是在引進(jìn)L32/44CR、DK36新型大功率中速柴油機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)上開展國產(chǎn)化研制。通過研究，我國掌握了中速柴油機(jī)汽缸蓋鑄造技術(shù)，攻克了大型鑄造多包澆鑄技術(shù)難關(guān)，成功實(shí)現(xiàn)了機(jī)體、汽缸蓋、曲軸、凸輪軸等關(guān)鍵零部件的國產(chǎn)化，建立了柴油機(jī)的燃燒過程和共軌系統(tǒng)計(jì)算模型，相關(guān)企業(yè)具備了產(chǎn)品接單能力。目前，L32/44CR、DK36兩型中速柴油機(jī)整機(jī)國產(chǎn)化率達(dá)到60%以上。同時(shí)，隨著項(xiàng)目相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用，原有的L23/30H型柴油機(jī)現(xiàn)在已能滿足國際海事組織Tier Ⅱ排放法規(guī)要求，交付數(shù)量超過500臺，銷售收入達(dá)到10億元。在研究過程中，該項(xiàng)目還申請了6項(xiàng)發(fā)明專利和1項(xiàng)實(shí)用新型專利，其中，4項(xiàng)發(fā)明專利和1項(xiàng)實(shí)用新型專利已獲得授權(quán)。

契合市場需求，產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合攻關(guān)

隨著世界船舶工業(yè)朝大型化、高技術(shù)化方向發(fā)展，3000千瓦以上大功率柴油發(fā)電機(jī)組的市場需求日漸增加。30萬載重噸級超大型油船（VLCC）、大型液化天然氣（LNG）船、4250-13000TEU大型集裝箱船等遠(yuǎn)洋船舶均需要此類大功率柴油發(fā)電機(jī)組。同時(shí)，在內(nèi)河行駛的集裝箱船、油船等中小型船舶的推進(jìn)功率也在增大，如國內(nèi)批量建造的8000千瓦海洋救助船、3500載重噸以上化學(xué)品船、5900載重噸瀝青船、6000-15000載重噸油船及散貨船等都需要3000千瓦以上中速柴油機(jī)作為主推進(jìn)裝置。不過，3000-5000千瓦柴油機(jī)產(chǎn)品訂單主要集中在曼恩、瓦錫蘭等品牌商手中，其市場占有率達(dá)到90%。相比之下，我國在該功率范圍內(nèi)的柴油機(jī)產(chǎn)品市場占有率僅為10%，而且只能提供少量的主機(jī)，3000千瓦以上中速發(fā)電機(jī)組市場尚為空白。

市場研究表明，L32/44CR、DK36兩種系列機(jī)型功率在3000千瓦以上，不僅可以作為發(fā)電機(jī)組，滿足大型船舶、海工裝備電站的配套需求，而且能夠作為船舶推進(jìn)主機(jī)使用。為此，鎮(zhèn)江中船設(shè)備有限公司引進(jìn)了L32/44CR系列機(jī)型，安慶中船柴油機(jī)有限公司則引進(jìn)了DK-36系列機(jī)型，并通過技術(shù)引進(jìn)和消化吸收，逐步掌握了其關(guān)鍵技術(shù)，著手開展國產(chǎn)化研制工作。2009年，在工業(yè)和信息化部、財(cái)政部的大力支持下，“L32/44CR、DK36系列大功率中速柴油機(jī)國產(chǎn)化研制”項(xiàng)目正式立項(xiàng)，充分發(fā)揮產(chǎn)學(xué)研優(yōu)勢，由鎮(zhèn)江中船設(shè)備有限公司作為牽頭單位、安慶中船柴油機(jī)有限公司和大連理工大學(xué)作為參與單位進(jìn)行研制。

掌握關(guān)鍵技術(shù)，創(chuàng)新帶來高效益

在獲得立項(xiàng)后，該項(xiàng)目的研究人員立即對柴油機(jī)大型零部件加工、排放控制、共軌技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)研究課題進(jìn)行了調(diào)研，確定了相關(guān)技術(shù)難點(diǎn)，制定了解決這些難點(diǎn)的技術(shù)路線。特別是在排放控制方面，項(xiàng)目人員調(diào)研了當(dāng)前使用最廣泛的柴油機(jī)滿足國際海事組織 Tier Ⅱ法規(guī)要求的幾種控制方法，并在此基礎(chǔ)上提出了基于米勒循環(huán)控制缸內(nèi)溫度降低氮氧化物排放的機(jī)內(nèi)凈化控制策略。

據(jù)了解，在項(xiàng)目研究過程中，項(xiàng)目人員廣泛采用了仿真（數(shù)值）模擬與試驗(yàn)研究相結(jié)合的研究方法。在加工技術(shù)研究方面，他們利用模擬加工與仿真技術(shù)，通過創(chuàng)建機(jī)體等關(guān)鍵零部件基于ProE的三維模型，利用計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）技術(shù)進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助編程，在數(shù)控加工仿真系統(tǒng)平臺上創(chuàng)建TH6916、HF-6M兩臺加工設(shè)備的仿真模型，在模型上針對各附件銑頭進(jìn)行相關(guān)校驗(yàn)；在排放控制技術(shù)研究方面，用軟件分別建立了7L32/44CR和8DK36柴油機(jī)的一維CFD模型和柴油機(jī)工作過程的熱力系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行模型驗(yàn)證，并利用仿真模型開展燃燒過程、增壓中冷和燃燒室結(jié)構(gòu)的研究。

在項(xiàng)目成果驗(yàn)收會上，與會專家一致認(rèn)為，該項(xiàng)目完成了預(yù)期研究目標(biāo)任務(wù)，在排放控制、共軌技術(shù)研究方面取得了創(chuàng)新性技術(shù)成果。通過對柴油機(jī)排放技術(shù)研究，該項(xiàng)目預(yù)測了米勒循環(huán)對增壓器壓比、中冷器特性參數(shù)的要求，提出了基于米勒循環(huán)控制缸內(nèi)溫度來降低氮氧化物排放的機(jī)內(nèi)凈化控制策略，并在L23/30H型中速柴油機(jī)上進(jìn)行應(yīng)用，使其很好地滿足了Tier Ⅱ法規(guī)要求。

此外，在共軌技術(shù)研究方面，項(xiàng)目人員通過逆向工程技術(shù)設(shè)計(jì)了一套適合我國船用柴油機(jī)的共軌燃油系統(tǒng)，填補(bǔ)了國內(nèi)相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的空白，為我國自主開發(fā)共軌技術(shù)柴油機(jī)作了技術(shù)儲備。該項(xiàng)目還突破了蠕墨鑄鐵熔煉工藝難題，掌握了大件加工變形控制、大平面和大深度孔加工的高效切削、凸輪軸表面硬化處理和長曲軸熱處理及線性磨削等關(guān)鍵技術(shù)；系統(tǒng)分析了國際上先進(jìn)柴油機(jī)控制系統(tǒng)的模塊化設(shè)計(jì)、熱冗余總線、高性能嵌入式芯片及智能控制等關(guān)鍵技術(shù)，提出了基于高壓共軌的燃油噴射系統(tǒng)和控制策略、控制系統(tǒng)模塊化設(shè)計(jì)、調(diào)速與監(jiān)控及軟硬件開發(fā)的技術(shù)方案，為智能控制系統(tǒng)的國產(chǎn)化奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。