“船用混燒型雙燃料發動機在工作可靠性、技術成熟度、工程化程度、售后服務等方面能不能得到保證還有待時間檢驗。新一代雙燃料發動機LNG的替代率可達到95%甚至更高。被視為船用柴油機發展未來的主流。”
雖受油價波動影響，船用雙燃料發動機發展遭遇市場開發瓶頸，但我國內河雙燃料動力船示范工程目前仍在有序推進，越來越多的遠洋船也開始采用雙燃料發動機。這個攥著綠色環保“王牌”的新技術產品，依舊頗受眾人期待。
在雙燃料發動機的“江湖”有一種說法，那就是國內很多內河船上安裝的并非真正意義上的“雙燃料發動機”。那誰又是傳說中的雙燃料主機呢？帶著這個疑問，記者采訪了哈爾濱工程大學動力與能源工程學院院長馬修真。馬修真自2007年開始帶隊研究雙燃料動力，對兩代雙燃料技術都有深入的研究。
混燒型：我是“80后”
今年9月，山東省首艘內河雙燃料動力船——“魯寧清潔1號”投入運營。這艘船裝有雙燃料動力系統，可實現液化天然氣（LNG）和柴油雙動力同時運行。
雙動力的同時運行，意味著該船的雙燃料發動機為混燒型。“混燒型雙燃料發動機為上世紀八九十年代的技術。”馬修真介紹說，混燒型就是柴油與天然氣同時燃燒做功給船舶提供動力。這種技術基于傳統柴油機的運行原理，在柴油燃燒后，往汽缸內噴入天然氣進行混合燃燒。據馬修真介紹，國內生產的這種混燒型雙燃料主機，LNG對柴油的替代率能達到70%左右。
目前，國內不少雙燃料動力內河示范船運用的就是這種混燒型主機。這種技術在內河推廣有一定的優勢，從技術上看，混燒型雙燃料機的技術難度較小，其排放指標優于傳統柴油機，成本也相對較低。
然而，混燒型雙燃料發動機的發展還是面臨不少問題。由于是混合燃燒，不少業內人士對其安全性仍表示懷疑。而且，在排放方面，國內關于內河排放控制區的政策一旦推出，這種混燒型雙燃料發動機恐怕較難滿足相關排放法規的標準要求。
此外，業內對該型主機的市場推廣很不樂觀。一方面，國內的加氣站等基礎設施仍有待完善；另一方面，當前的能源價格讓該型主機最重要的價格優勢不復存在。況且隨著國內經濟增速的放緩，民間改裝或新建雙動力船舶也缺乏動力。
“船用混燒型雙燃料發動機在工作可靠性、技術成熟度、工程化程度、售后服務等方面能不能得到保證還有待時間檢驗。”馬修真表示。
“95%＋”替代率雙燃料主機：未來主流
相比“混燒型”發動機，新一代雙燃料發動機LNG的替代率可達到95%甚至更高。其被業內稱為“真正意義上的雙燃料發動機”，被視為船用柴油機發展未來的主流，并已被不少船東采用。
目前應用于實船的雙燃料發動機，可實現主機燃油與燃氣模式的自由切換。在燃氣模式下，柴油承擔的僅是引燃的角色，之后則完全通過燃燒天然氣提供動力。
近年來，新一代的雙燃料發動機技術正從中高速機向低速機領域拓展。2013年11月，瓦錫蘭推出了DF系列二沖程低壓雙燃料發動機。今年6月，位于珠海的玉柴船舶動力股份有限公司生產的世界首臺低壓雙燃料低速機——RT-flex50DF船用雙燃料低速發動機成功交驗，安裝在浙江華祥海運有限公司的一艘LNG運輸船上。
對于這種二沖程的雙燃料發動機，相關技術要求則更高。據馬修真介紹，雙燃料低速機目前主要通過微量燃油引燃，即采用微噴引燃技術。
LNG與柴油性質的差異，給新一代發動機的研制帶來諸多技術難點。天然氣的能量密度低于柴油，因此，天然氣的工作溫度更高，而且其不具備柴油的潤滑作用，致使發動機的磨損十分嚴重。“如何避免這些問題，都是雙燃料發動機的研究重點。”馬修真說。
與此同時，天然氣對空燃比更加敏感。如果空燃比太低，天然氣的濃度過高，會發生爆燃爆震，導致發動機工作不平穩；而如果空燃比太高，則會導致發動機點不著火。馬修真說：“雙燃料發動機比較理想的空燃比在2.2左右，工作范圍較窄，這對控制系統有更高的要求。”
在雙燃料主機市場，以瓦錫蘭公司推出的DF系列低壓型雙燃料發動機和曼公司的ME-GI系列高壓型雙燃料發動機為主。“這兩家公司采取了不同的技術路線，其產品也各有利弊。”馬修真介紹說，瓦錫蘭公司的低壓型雙燃料主機采取奧拓循環，能夠滿足國際海事組織（IMO）TierⅢ標準，但也在一定程度上折損了主機功率。而曼公司的高壓型雙燃料主機，雖然在功率上與傳統船機相差不大，但無法滿足TierⅢ的標準要求，對需要航行在排放控制區的船舶而言，缺乏競爭優勢。
研制：產學研多點發力
在接受記者采訪時，馬修真剛剛從“中國船用低速機創新工程”通氣會上返校。該創新工程由中船動力研究院牽頭承擔，參研單位包括代表國內相關專業一流水平的高校、研究所和企業單位。哈爾濱工程大學連同國內其他高校，負責關鍵技術研究，雙燃料低速機是其中的重要課題。
2007年，從改善船用發動機排放性能及國家能源結構的目標出發，馬修真開始帶領團隊研究雙燃料發動機技術。馬修真介紹說，目前兩型發動機的研發在同時推進。對混燒型發動機，該團隊主要研究基于電子調速的多點噴射技術。“混燒型是過渡，雙燃料發動機、純氣體機是未來。”馬修真表示，在純氣體機方面，哈工程大學正在進行電子點火研究，希望繼續發揮在電控技術上的優勢，優化發動機設計，更好的控制空燃比。近年來，馬修真帶領的團隊與希臘船級社（HRS）、英國Ricardo公司等進行了相關技術交流；在國內，則與安慶中船柴油機有限公司進行了雙燃料發動機的微噴引燃技術研究，并同淄博柴油機總公司合作進行了雙燃料發動機的研究。
據記者了解，目前，我國唯一有雙燃料低速機制造經驗的玉柴船動將跟進的技術包括：使用重油作為引燃油、引燃油泵國產化、燃油閥單元(GVU)國產化，擴展雙燃料發動機功率范圍等。馬修真說：“在我國企業、科研院所和高校的共同努力下，雙燃料低速機的研發取得了一定進展，未來還應繼續加大研發力度，爭取取得更多的突破。”
來自中國船舶報
