在世界內(nèi)燃機(jī)工業(yè)史長河中，中國無疑是一名“后來者”。當(dāng)1897年德國工程師魯?shù)婪颉さ屹悹柺讋?chuàng)壓縮點(diǎn)火式內(nèi)燃機(jī)，世界上第一臺(tái)柴油機(jī)成功面世時(shí)，中國尚處于晚清的衰落期，民族工業(yè)在洋務(wù)運(yùn)動(dòng)的“催生”下艱難萌芽。
一百多年后，這名“后來者”改寫了歷史格局，開啟了中國人領(lǐng)跑的新篇章。
2020年9月16日，中國裝備制造業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè)濰柴，發(fā)布全球首款熱效率突破50%的商業(yè)化商用車柴油機(jī)。中國內(nèi)燃機(jī)國家檢測機(jī)構(gòu)中國汽車技術(shù)研究中心有限公司、國際權(quán)威內(nèi)燃機(jī)檢測機(jī)構(gòu)德國TüV南德意志集團(tuán)將熱效率達(dá)到50.26%的認(rèn)證證書頒發(fā)給濰柴。
消息一經(jīng)發(fā)布，世界內(nèi)燃機(jī)行業(yè)震驚了。短短2周內(nèi)，國內(nèi)外媒體點(diǎn)擊量高達(dá)4億人次，10月1日央視《經(jīng)濟(jì)半小時(shí)》、10月2日央視《新聞聯(lián)播》重磅播出，非常罕見；海外美國《Diesel Net》（柴油機(jī)網(wǎng)）、德國《KFZ Anzeiger》（商用車指南）和《Power World》（動(dòng)力世界）、意大利ANSA（安莎社）和《Il Sole 24 ORE》（24小時(shí)太陽報(bào)）、英國《The Engineer》（工程師）、北歐《Diesel Progress International》（國際柴油機(jī)械）、俄羅斯ИТАР-ТАСС（俄塔社）等國際權(quán)威媒體紛紛進(jìn)行了報(bào)道。
50.26%，世界內(nèi)燃機(jī)的一座里程碑。熱效率是衡量內(nèi)燃機(jī)燃油利用效率的標(biāo)準(zhǔn)，熱效率越高，燃油消耗越少，節(jié)能減排的效果就越顯著?？v觀世界，柴油機(jī)的發(fā)展歷史就是一部熱效率不斷提升的歷史。自1897年，世界上第一臺(tái)柴油機(jī)成功面世，歷經(jīng)百年的改造升級(jí)與新技術(shù)應(yīng)用，直到當(dāng)今，柴油機(jī)平均熱效率才從26%提升到了46%。尤其是近年來，排放法規(guī)日益趨嚴(yán)，熱效率提升遇到了巨大的瓶頸，提升難度越來越大，進(jìn)展十分緩慢。此次，濰柴一舉突破50%熱效率，猶如人類史上首次百米跑進(jìn)10秒。
勇闖深水區(qū)
著力攻克關(guān)鍵核心技術(shù)
當(dāng)下，電動(dòng)化是全球汽車工業(yè)公認(rèn)的未來發(fā)展方向，一些國家甚至推出了內(nèi)燃機(jī)車輛的退出時(shí)間表。但是內(nèi)燃機(jī)在國民經(jīng)濟(jì)中將長期保持著不可替代性。我國是世界內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)銷大國，內(nèi)燃機(jī)是石油消耗的最大主體產(chǎn)業(yè)，二氧化碳排放量占全國總量的10%，氮氧化物排放量占30%，顆粒物排放超過60萬噸。提升發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率，成為當(dāng)前節(jié)能減排的重要途徑。
以目前46%的行業(yè)平均熱效率水平估算，熱效率提升至50%，柴油消耗將降低8%，二氧化碳排放減少8%。按照目前國內(nèi)重型柴油機(jī)市場保有量700萬臺(tái)估算，如果全部替換為50%熱效率的柴油機(jī)，每年大概可節(jié)約燃油3332萬噸，減少二氧化碳排放10495萬噸。
“濰柴是全球最大的柴油機(jī)生產(chǎn)制造基地，濰柴的發(fā)展應(yīng)該承擔(dān)什么樣的責(zé)任，我們一直在思考這個(gè)問題，2015年我們就提出了能不能挑戰(zhàn)50%熱效率？”濰柴集團(tuán)董事長譚旭光表示，設(shè)想一提出，就遭到技術(shù)專家的質(zhì)疑，國外那些先進(jìn)企業(yè)都沒有做到，濰柴憑什么能做到？
“我從入門學(xué)習(xí)柴油機(jī)到現(xiàn)在，43年沒離開過柴油機(jī)領(lǐng)域，對柴油機(jī)技術(shù)有著深刻的理解。確定了目標(biāo)后，我們做了三件事，第一和全球科研機(jī)構(gòu)合作，任何技術(shù)的開發(fā)都不是一家關(guān)著門能實(shí)現(xiàn)的；第二和全球產(chǎn)業(yè)鏈合作，比如世界一流的德國博世集團(tuán)；第三就是高舉高打，上去就是打50%，而且50%是留有余地的，我當(dāng)時(shí)就說得很清楚，不是實(shí)現(xiàn)50%，而是超過50%。”
5年來，在譚旭光的帶領(lǐng)下，濰柴成立專門熱效率技術(shù)攻關(guān)團(tuán)隊(duì)，通過大量的仿真和臺(tái)架試驗(yàn)，經(jīng)過上千種方案的探索分析，不斷嘗試與改進(jìn)，獨(dú)創(chuàng)五大專有技術(shù)，以每個(gè)0.1%的累加艱難推進(jìn)。
“亦余心之所善兮，雖九死其猶未悔?！睘H柴動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)研究院常務(wù)副院長郭圣剛說，譚總不光給我們設(shè)定了一個(gè)令人興奮的目標(biāo)，并且給我們制定了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)的技術(shù)路徑。比如，從一開始他就要求發(fā)動(dòng)機(jī)的最高爆發(fā)壓力要超過250bar。當(dāng)時(shí)，國際國內(nèi)柴油機(jī)的爆壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于這個(gè)數(shù)值，我們認(rèn)為這更難實(shí)現(xiàn)。技術(shù)突破之路從來不是一條坦途，永遠(yuǎn)要面對困難和挑戰(zhàn)。2019年試驗(yàn)數(shù)據(jù)就到了49%，但是剩下這1%的提升，卻是一個(gè)非常痛苦及漫長的過程。“要把上千零部件在發(fā)動(dòng)機(jī)里面發(fā)揮的效率達(dá)到最好狀態(tài)，把每個(gè)零部件做到接近極致，這是很難的。”
面對苛刻的要求，濰柴的工程師夜以繼日，不斷試錯(cuò)，從各個(gè)角度尋找解決方案。在經(jīng)過摩擦、散熱、燃燒、降泵氣損失等多方面嘗試后，最終把發(fā)動(dòng)機(jī)各個(gè)方面的功能運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)揮到極致，將熱效率提高到了50%。
只有敢于走別人沒有走過的路，才能收獲別樣的風(fēng)景。中國汽車技術(shù)研究中心（天津）是國內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)認(rèn)證最權(quán)威的機(jī)構(gòu)。在這里進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，一個(gè)小插曲引人深思。
第一次試驗(yàn)做完后，檢測中心的工作人員十分震驚：“我們的設(shè)備是不是出問題了？這個(gè)油耗比人家低太多了，從來沒見過！”
工作人員不放心，查了大半天設(shè)備后，又進(jìn)行了第二次試驗(yàn)，結(jié)果還是一樣，于是趕緊向領(lǐng)導(dǎo)匯報(bào)：濰柴有個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)，油耗很低。“整個(gè)檢測機(jī)構(gòu)從上到下都不相信，他們的領(lǐng)導(dǎo)層又親自目擊了一次試驗(yàn)，特別謹(jǐn)慎?！边@讓濰柴現(xiàn)場服務(wù)團(tuán)隊(duì)很自豪。
攀登世界最高峰
濰柴何以能？
創(chuàng)新，是一個(gè)不斷嘗試和失敗的艱苦卓絕過程。熱效率和減排效果就像蹺蹺板，想解決這一兩難問題，需經(jīng)過無數(shù)次仿真計(jì)算、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、多種實(shí)物的驗(yàn)證、分析。僅發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的形狀，工程師就做了上百種嘗試。
今年年初的一個(gè)凌晨，在一次新方案的臺(tái)架試驗(yàn)中，當(dāng)熱效率馬上突破50%時(shí)發(fā)生了意外。高壓油管竄油將發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)著了，一半發(fā)動(dòng)機(jī)零部件被燒毀。要知道，這些被當(dāng)作寶貝疙瘩的樣件，是團(tuán)隊(duì)用了近8個(gè)月時(shí)間準(zhǔn)備的。一時(shí)間，整個(gè)團(tuán)隊(duì)跌入了低谷期，燃起的熱情被一盆冷水澆滅了。
燒了發(fā)動(dòng)機(jī)，所有人都做好了“寫檢討”的準(zhǔn)備，但讓大家沒有想到是，不僅沒有挨批評，還拿到了當(dāng)月的前置激勵(lì)獎(jiǎng)金。
前置激勵(lì)是濰柴獨(dú)具特色的激勵(lì)措施，新技術(shù)新產(chǎn)品的開發(fā)周期較長，如果等到結(jié)項(xiàng)時(shí)再評審嘉獎(jiǎng)，就會(huì)導(dǎo)致激勵(lì)效果大打折扣。所以，濰柴將激勵(lì)前置，在項(xiàng)目的重要節(jié)點(diǎn)，或者創(chuàng)新思維實(shí)現(xiàn)新突破時(shí)，就可以拿到豐厚的獎(jiǎng)金。其按月評審發(fā)放，多的人能領(lǐng)到1萬多元。“當(dāng)有很大突破的時(shí)候，會(huì)拿到前置激勵(lì)，哪怕過程中是失敗的?！痹诠偪磥?，雖然失敗了，但這個(gè)方案卻把不是很清晰的技術(shù)路徑都探明白了。
這種試錯(cuò)包容，極大地激發(fā)了大家的研發(fā)熱情。通過和供應(yīng)商一起修復(fù)零部件后，最終這個(gè)方案通過了測試。“這種生態(tài)是譚總給我們提供的，允許科研失敗。不是包容一次，是要有耐心的包容?！睘H柴動(dòng)力副總裁兼發(fā)動(dòng)機(jī)研究院院長王志堅(jiān)說，在團(tuán)隊(duì)攻堅(jiān)克難中，很多方案都是失敗的，大家通過對失敗的數(shù)據(jù)分析，甄選出更好的方向。
王志堅(jiān)舉了個(gè)例子，為了實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)進(jìn)去的新鮮空氣最多這一目標(biāo)，工程師用了一年半時(shí)間手工制作了上百種模型，對比參數(shù)，鑄造實(shí)物，反復(fù)試驗(yàn)。最后，團(tuán)隊(duì)非常自豪地說，我們做了全世界最高效率的進(jìn)氣道，來實(shí)現(xiàn)高的沖擊效率。
在這種開放包容的創(chuàng)新生態(tài)下，團(tuán)隊(duì)核心成員竇站成博士說，他只要一個(gè)電話，不管人在哪兒，整個(gè)研究院的人想找誰都能來。要知道，他只是一名剛?cè)肼殐赡甑哪贻p工程師。
這并不是“狂言”。濰柴發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品系列十分豐富，僅重型商用車機(jī)型就有數(shù)十款，研發(fā)試驗(yàn)中，臺(tái)架資源十分緊張。為了給熱效率項(xiàng)目開路，兩個(gè)臺(tái)架被列為“專用”。
這種感觸，濰柴動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)研究院副院長李志杰也很深刻。2017年，李志杰成立博士工作室，專攻50%熱效率項(xiàng)目。博士工作室研發(fā)經(jīng)費(fèi)上不封頂，沒有人約束，可以做任何事。沒多久，他就成功申報(bào)了500萬元經(jīng)費(fèi)，一個(gè)博士工作室剛成立就能給這么多錢，李志杰自己都不敢相信。
眾多國外知名車企、供應(yīng)商“抱團(tuán)”都未能突破的技術(shù)，為何是濰柴？現(xiàn)在，答案變得異常清晰。50%熱效率能夠成功，源于濰柴優(yōu)良的文化和創(chuàng)新生態(tài)支撐下，十多年來持續(xù)自主創(chuàng)新的積累沉淀。
近10年來，濰柴僅在發(fā)動(dòng)機(jī)業(yè)務(wù)方面就累計(jì)投入300億元研發(fā)費(fèi)用，先后掌握一批關(guān)鍵核心技術(shù)，打造了中高速發(fā)動(dòng)機(jī)并舉的全系列產(chǎn)品平臺(tái)，功率覆蓋18kW至10000kW。全面掌握了商用車動(dòng)力總成、液壓動(dòng)力總成、農(nóng)業(yè)裝備CVT動(dòng)力總成核心技術(shù)，“重型商用車動(dòng)力總成關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用項(xiàng)目”榮獲2018年度國家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。
在新能源領(lǐng)域，濰柴加快突破氫燃料電池、固態(tài)氧化物燃料電池等關(guān)鍵零部件核心技術(shù)，構(gòu)建集團(tuán)共享的全新一代新能源整車平臺(tái)和動(dòng)力系統(tǒng)平臺(tái)，并提出2030年新能源業(yè)務(wù)要引領(lǐng)全球行業(yè)發(fā)展。
在液壓領(lǐng)域，濰柴全力推動(dòng)智能挖掘機(jī)、裝載機(jī)、推土機(jī)等工程機(jī)械液壓動(dòng)力系統(tǒng)開發(fā)，重點(diǎn)完成300馬力以上大功率農(nóng)業(yè)裝備CVT動(dòng)力系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化。
在新科技領(lǐng)域，濰柴通過布局車聯(lián)網(wǎng)、智能駕駛等前沿技術(shù)，掌握智能底盤技術(shù)，打造世界一流的濰柴智能黃金動(dòng)力總成。
掌握核心技術(shù)的
竟是一群“80后”“90后”
9月16日，濟(jì)南，鎂光燈下，全球首款50%熱效率商業(yè)化柴油機(jī)揭幕。
在臺(tái)下，李志杰、竇站成、龐斌、王寶軍等在內(nèi)的20多名工程師心潮澎湃。這是譚旭光特意囑咐王志堅(jiān)的，一定要讓參與研發(fā)的核心成員去現(xiàn)場見證這一榮耀時(shí)刻。
歷時(shí)5年攢成的寶貝疙瘩發(fā)布了！負(fù)責(zé)產(chǎn)品化的項(xiàng)目經(jīng)理王寶軍有些淚目。在過去的1年多時(shí)間里，王寶軍每個(gè)周日都是在單位度過的。作為項(xiàng)目“大管家”，他的本子上寫得密密麻麻：樣件組織、裝機(jī)計(jì)劃、試驗(yàn)進(jìn)度……事無巨細(xì)、環(huán)環(huán)相扣，一步一步將技術(shù)變成產(chǎn)品！
1.5毫秒的時(shí)間內(nèi)噴射200到300毫克燃油，如何在狹小的空間內(nèi)使燃油和空氣快速充分混合？這是龐斌博士晚上睡覺都在琢磨的問題。短短幾個(gè)月內(nèi)，他改進(jìn)了數(shù)十個(gè)方案，進(jìn)行了300多次驗(yàn)證，最終取得了協(xié)同燃燒技術(shù)的突破。
很難想象，突破核心技術(shù)的是一群“80后”“90后”年輕人。20多名核心成員，平均年齡31歲，最年輕的1995年出生。
郭圣剛評價(jià)他們有想法、有干勁、有沖勁，也正是這樣，常常讓他很“頭疼”。“很多時(shí)候都是一個(gè)探索邊界的過程，我們天天吵，有時(shí)候跑來辦公室和我爭論?！惫傆∠笞钌畹氖?，關(guān)于提高發(fā)動(dòng)機(jī)爆壓對熱效率提升有沒有作用，當(dāng)仿真與試驗(yàn)結(jié)果不一致的時(shí)候，大家吵得不可開交。
“頭疼”的事不止這些，1989年出生的竇站成博士，剛到團(tuán)隊(duì)報(bào)到時(shí)，被安排做產(chǎn)品仿真。但他想去一線做臺(tái)架的試驗(yàn)標(biāo)定。于是，他跑到郭圣剛那里請求換崗。雖覺得大材小用，但郭圣剛準(zhǔn)了，還給他配了一名工程師做助理。
你給我一片天地，我還你一個(gè)世界。在攻堅(jiān)克難的過程中，竇站成從早到晚，全身心地投入到自己熱愛的事業(yè)中，最緊張時(shí)每天只睡四五個(gè)小時(shí)?！八_實(shí)能鉆進(jìn)去，是帶著思考去做試驗(yàn)，提出了一些解決問題的點(diǎn)子，成長非?？??！惫傉f。
對于高端人才，濰柴一向“寵溺”。燃燒、摩擦磨損、可靠性等技術(shù)是50%熱效率突破的關(guān)鍵，這些基本上都是由博士團(tuán)隊(duì)來完成。在坐“冷板凳”期間，核心成員平均收入比做成熟項(xiàng)目的高約80%。
濰柴內(nèi)部每個(gè)研究院每年有2000萬元研發(fā)經(jīng)費(fèi)，無需審批，干什么自己說了算；連續(xù)兩年，濰柴拿出1億元重獎(jiǎng)科技人才，去年個(gè)人最高獎(jiǎng)金達(dá)1000萬元；高端人才免個(gè)人所得稅，科研人員收入是管理人員2倍以上，晚上加班有免費(fèi)工作餐，下班打車報(bào)銷，從本科到博士都有住房補(bǔ)貼……
對博士則更加厚愛，實(shí)行“導(dǎo)師帶徒”制，讓公司高管做他們的文化生活導(dǎo)師。2017年設(shè)立濰柴科學(xué)家、濰柴青年科學(xué)家序列，讓20多位科技精英享受總裁、副總裁級(jí)待遇。用譚旭光的話說就是：“我相信這些博士?！?/div>
熱效率突破50%
濰柴到底能給客戶帶來什么？
挑戰(zhàn)全球第一，敢于從0到1的突破，還需要放大效應(yīng)，需要產(chǎn)業(yè)化，需要從1做到10，做到100。“試驗(yàn)室狀態(tài)和量產(chǎn)狀態(tài)是兩個(gè)不一樣的概念，有些結(jié)果和技術(shù)狀態(tài)僅存在于試驗(yàn)室，很難量產(chǎn)。而我們的50%熱效率發(fā)動(dòng)機(jī)所有零部件是基于大批量量產(chǎn)的工業(yè)基礎(chǔ)，并且成本可控?！惫傉f，目前發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性評估已經(jīng)完成，經(jīng)過“三高”試驗(yàn)后，就可以進(jìn)行量產(chǎn)了。
今年我國重卡行業(yè)雖然受到疫情影響，但4月份后景氣指數(shù)持續(xù)攀升。最新行業(yè)數(shù)據(jù)表明，2020年9月我國重卡行業(yè)銷量約13.6萬輛，同比增長約63%，環(huán)比增長約5%；2020年1—9月重卡行業(yè)累計(jì)銷量約122萬輛，累計(jì)同比增長約37%，增幅進(jìn)一步擴(kuò)大。
市場形勢一片大好，無疑給濰柴投放50%熱效率柴油機(jī)創(chuàng)造了“天時(shí)地利”?！坝泻芏嗫蛻粝蛭覀冏稍兣涮缀献?，他們對濰柴充滿了期待?！蓖鯇氒娛峙d奮。
隨著國家對貨運(yùn)車輛超限超載的嚴(yán)格治理，合規(guī)標(biāo)載已是大勢所趨?，F(xiàn)如今，貨運(yùn)市場競爭激烈，運(yùn)費(fèi)普遍不高，油耗成本卻水漲船高，傳統(tǒng)的“多拉快跑”模式已沒有生存空間，如何“開源節(jié)流”才是卡車客戶重點(diǎn)考慮的。
“以WP13H發(fā)動(dòng)機(jī)為例，在49噸標(biāo)載情況下，干線物流運(yùn)輸平均車速80km/h，卡車司機(jī)駕駛搭載濰柴新款發(fā)動(dòng)機(jī)的車輛，每百公里油耗能省10%左右。按照一年跑20萬公里計(jì)算，以目前的油價(jià)用戶一年就能省下三、四萬元的油耗成本，卡友們省下的便是利潤。”王寶軍介紹說。
除了油耗低至讓行業(yè)驚嘆，此款50%熱效率發(fā)動(dòng)機(jī)自重比同類型競品低40—80kg?！拜p量化是重卡未來的發(fā)展方向，減輕的自重可以拉更多的貨，給用戶創(chuàng)造額外的利潤?！蓖鯇氒娬f，“我們采用了先進(jìn)的蠕墨鑄鐵技術(shù)，發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體壁厚降低了28%，不僅讓發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)更緊湊、自重更輕，而且具有更強(qiáng)的承壓能力，更加安全可靠?！?/div>
未來，“80后”“90后”司機(jī)將會(huì)成為重卡市場的主力軍，針對此用戶群體對舒適性日益提升的需求，濰柴從設(shè)計(jì)階段就正向開發(fā)，不僅有“獨(dú)門秘訣”解決各類NVH（噪音）問題，新款發(fā)動(dòng)機(jī)搖臂罩、油底殼等關(guān)鍵部件首次使用了塑料件；同時(shí)，又有全懸浮技術(shù)加持，諸多先進(jìn)降噪措施讓整車舒適性更優(yōu)。
此外，新款發(fā)動(dòng)機(jī)搭載濰柴自主開發(fā)的ECU，可以讓發(fā)動(dòng)機(jī)在動(dòng)力、經(jīng)濟(jì)模式之間切換，讓用戶操作更方便更省心；模塊化設(shè)計(jì)，讓維修更方便，維修成本更低。
由此可見，為了讓50%熱效率發(fā)動(dòng)機(jī)在商業(yè)化道路上走得更穩(wěn)更好，濰柴可謂是步步精心、招招用心。
破解內(nèi)燃機(jī)工業(yè)百年難題，濰柴“創(chuàng)新引擎”聲震全球，但濰柴人奮進(jìn)的腳步永不停歇。發(fā)布會(huì)當(dāng)天，譚旭光宣布向著柴油機(jī)55%熱效率目標(biāo)邁進(jìn)！郭圣剛說，他和同事們又踏上了新征程。我們堅(jiān)信，未來，濰柴人必將攀登一座又一座科技“珠峰”，高高擎起“中國制造”大旗，帶給全球客戶更多的中國驚喜。
①濰柴發(fā)布全球首款突破50%熱效率的商業(yè)化柴油機(jī)
?、谥袊鴥?nèi)燃機(jī)國家檢測機(jī)構(gòu)中國汽車技術(shù)研究院中心有限公司、國際權(quán)威內(nèi)燃機(jī)檢測機(jī)構(gòu)德國TüV南德意志集團(tuán)將熱效率達(dá)到50.26%的認(rèn)證證書頒發(fā)給濰柴
?、蹫H柴50%熱效率柴油機(jī)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)和現(xiàn)場發(fā)布的柴油機(jī)產(chǎn)品合影
?、芡黄?0%熱效率的商業(yè)化柴油機(jī)
