發布全球首款突破50%熱效率的商業化柴油機 跑出民族裝備制造業“加速度”

　　破解內燃機工業百年難題濰柴“創新引擎”聲震全球

　　在世界內燃機工業史長河中，中國無疑是一名“后來者”。當1897年德國工程師魯道夫·狄賽爾首創壓縮點火式內燃機，世界上第一臺柴油機成功面世時，中國尚處于晚清的衰落期，民族工業在洋務運動的“催生”下艱難萌芽。

　　一百多年后，這名“后來者”改寫了歷史格局，開啟了中國人領跑的新篇章。

　　2020年9月16日，中國裝備制造業的領軍企業濰柴，發布全球首款熱效率突破50%的商業化商用車柴油機。中國內燃機國家檢測機構中國汽車技術研究中心有限公司、國際權威內燃機檢測機構德國TüV南德意志集團將熱效率達到50.26%的認證證書頒發給濰柴。

　　消息一經發布，世界內燃機行業震驚了。短短2周內，國內外媒體點擊量高達4億人次，10月1日央視《經濟半小時》、10月2日央視《新聞聯播》重磅播出，非常罕見;海外美國《Diesel Net》(柴油機網)、德國《KFZ Anzeiger》(商用車指南)和《Power World》(動力世界)、意大利ANSA(安莎社)和《Il Sole 24 ORE》(24小時太陽報)、英國《The Engineer》(工程師)、北歐《Diesel Progress International》(國際柴油機械)、俄羅斯ИТАР-ТАСС(俄塔社)等國際權威媒體紛紛進行了報道。

　　50.26%，世界內燃機的一座里程碑。熱效率是衡量內燃機燃油利用效率的標準，熱效率越高，燃油消耗越少，節能減排的效果就越顯著?？v觀世界，柴油機的發展歷史就是一部熱效率不斷提升的歷史。自1897年，世界上第一臺柴油機成功面世，歷經百年的改造升級與新技術應用，直到當今，柴油機平均熱效率才從26%提升到了46%。尤其是近年來，排放法規日益趨嚴，熱效率提升遇到了巨大的瓶頸，提升難度越來越大，進展十分緩慢。此次，濰柴一舉突破50%熱效率，猶如人類史上首次百米跑進10秒。

　　勇闖深水區

　　著力攻克關鍵核心技術

　　當下，電動化是全球汽車工業公認的未來發展方向，一些國家甚至推出了內燃機車輛的退出時間表。但是內燃機在國民經濟中將長期保持著不可替代性。我國是世界內燃機產銷大國，內燃機是石油消耗的最大主體產業，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。提升發動機熱效率，成為當前節能減排的重要途徑。

　　以目前46%的行業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%。按照目前國內重型柴油機市場保有量700萬臺估算，如果全部替換為50%熱效率的柴油機，每年大概可節約燃油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生產制造基地，濰柴的發展應該承擔什么樣的責任，我們一直在思考這個問題，2015年我們就提出了能不能挑戰50%熱效率?”濰柴集團董事長譚旭光表示，設想一提出，就遭到技術專家的質疑，國外那些先進企業都沒有做到，濰柴憑什么能做到?

　　“我從入門學習柴油機到現在，43年沒離開過柴油機領域，對柴油機技術有著深刻的理解。確定了目標后，我們做了三件事，第一和全球科研機構合作，任何技術的開發都不是一家關著門能實現的;第二和全球產業鏈合作，比如世界一流的德國博世集團;第三就是高舉高打，上去就是打50%，而且50%是留有余地的，我當時就說得很清楚，不是實現50%，而是超過50%。”

　　5年來，在譚旭光的帶領下，濰柴成立專門熱效率技術攻關團隊，通過大量的仿真和臺架試驗，經過上千種方案的探索分析，不斷嘗試與改進，獨創五大專有技術，以每個0.1%的累加艱難推進。

　　“亦余心之所善兮，雖九死其猶未悔。”濰柴動力發動機研究院常務副院長郭圣剛說，譚總不光給我們設定了一個令人興奮的目標，并且給我們制定了實現這個目標的技術路徑。比如，從一開始他就要求發動機的最高爆發壓力要超過250bar。當時，國際國內柴油機的爆壓遠遠低于這個數值，我們認為這更難實現。技術突破之路從來不是一條坦途，永遠要面對困難和挑戰。2019年試驗數據就到了49%，但是剩下這1%的提升，卻是一個非常痛苦及漫長的過程。“要把上千零部件在發動機里面發揮的效率達到最好狀態，把每個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，從各個角度尋找解決方案。在經過摩擦、散熱、燃燒、降泵氣損失等多方面嘗試后，最終把發動機各個方面的功能運轉發揮到極致，將熱效率提高到了50%。

　　只有敢于走別人沒有走過的路，才能收獲別樣的風景。中國汽車技術研究中心(天津)是國內發動機認證最權威的機構。在這里進行試驗時，一個小插曲引人深思。

　　第一次試驗做完后，檢測中心的工作人員十分震驚：“我們的設備是不是出問題了?這個油耗比人家低太多了，從來沒見過!”

　　工作人員不放心，查了大半天設備后，又進行了第二次試驗，結果還是一樣，于是趕緊向領導匯報：濰柴有個發動機，油耗很低。“整個檢測機構從上到下都不相信，他們的領導層又親自目擊了一次試驗，特別謹慎。”這讓濰柴現場服務團隊很自豪。

　　攀登世界最高峰

　　濰柴何以能?

　　創新，是一個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，需經過無數次仿真計算、結構設計、多種實物的驗證、分析。僅發動機燃燒室的形狀，工程師就做了上百種嘗試。

　　今年年初的一個凌晨，在一次新方案的臺架試驗中，當熱效率馬上突破50%時發生了意外。高壓油管竄油將發動機點著了，一半發動機零部件被燒毀。要知道，這些被當作寶貝疙瘩的樣件，是團隊用了近8個月時間準備的。一時間，整個團隊跌入了低谷期，燃起的熱情被一盆冷水澆滅了。

　　燒了發動機，所有人都做好了“寫檢討”的準備，但讓大家沒有想到是，不僅沒有挨批評，還拿到了當月的前置激勵獎金。

　　前置激勵是濰柴獨具特色的激勵措施，新技術新產品的開發周期較長，如果等到結項時再評審嘉獎，就會導致激勵效果大打折扣。所以，濰柴將激勵前置，在項目的重要節點，或者創新思維實現新突破時，就可以拿到豐厚的獎金。其按月評審發放，多的人能領到1萬多元。“當有很大突破的時候，會拿到前置激勵，哪怕過程中是失敗的。”在郭圣剛看來，雖然失敗了，但這個方案卻把不是很清晰的技術路徑都探明白了。

　　這種試錯包容，極大地激發了大家的研發熱情。通過和供應商一起修復零部件后，最終這個方案通過了測試。“這種生態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。”濰柴動力副總裁兼發動機研究院院長王志堅說，在團隊攻堅克難中，很多方案都是失敗的，大家通過對失敗的數據分析，甄選出更好的方向。

　　王志堅舉了個例子，為了實現發動機在規定時間內進去的新鮮空氣最多這一目標，工程師用了一年半時間手工制作了上百種模型，對比參數，鑄造實物，反復試驗。最后，團隊非常自豪地說，我們做了全世界最高效率的進氣道，來實現高的沖擊效率。

　　在這種開放包容的創新生態下，團隊核心成員竇站成博士說，他只要一個電話，不管人在哪兒，整個研究院的人想找誰都能來。要知道，他只是一名剛入職兩年的年輕工程師。

　　這并不是“狂言”。濰柴發動機產品系列十分豐富，僅重型商用車機型就有數十款，研發試驗中，臺架資源十分緊張。為了給熱效率項目開路，兩個臺架被列為“專用”。

　　這種感觸，濰柴動力發動機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%熱效率項目。博士工作室研發經費上不封頂，沒有人約束，可以做任何事。沒多久，他就成功申報了500萬元經費，一個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、供應商“抱團”都未能突破的技術，為何是濰柴?現在，答案變得異常清晰。50%熱效率能夠成功，源于濰柴優良的文化和創新生態支撐下，十多年來持續自主創新的積累沉淀。

　　近10年來，濰柴僅在發動機業務方面就累計投入300億元研發費用，先后掌握一批關鍵核心技術，打造了中高速發動機并舉的全系列產品平臺，功率覆蓋18kW至10000kW。全面掌握了商用車動力總成、液壓動力總成、農業裝備CVT動力總成核心技術，“重型商用車動力總成關鍵技術及應用項目”榮獲2018年度國家科技進步一等獎。

　　在新能源領域，濰柴加快突破氫燃料電池、固態氧化物燃料電池等關鍵零部件核心技術，構建集團共享的全新一代新能源整車平臺和動力系統平臺，并提出2030年新能源業務要引領全球行業發展。

　　在液壓領域，濰柴全力推動智能挖掘機、裝載機、推土機等工程機械液壓動力系統開發，重點完成300馬力以上大功率農業裝備CVT動力系統產業化。

　　在新科技領域，濰柴通過布局車聯網、智能駕駛等前沿技術，掌握智能底盤技術，打造世界一流的濰柴智能黃金動力總成。

　　掌握核心技術的

　　竟是一群“80后”“90后”

　　9月16日，濟南，鎂光燈下，全球首款50%熱效率商業化柴油機揭幕。

　　在臺下，李志杰、竇站成、龐斌、王寶軍等在內的20多名工程師心潮澎湃。這是譚旭光特意囑咐王志堅的，一定要讓參與研發的核心成員去現場見證這一榮耀時刻。

　　歷時5年攢成的寶貝疙瘩發布了!負責產品化的項目經理王寶軍有些淚目。在過去的1年多時間里，王寶軍每個周日都是在單位度過的。作為項目“大管家”，他的本子上寫得密密麻麻：樣件組織、裝機計劃、試驗進度……事無巨細、環環相扣，一步一步將技術變成產品!

　　1.5毫秒的時間內噴射200到300毫克燃油，如何在狹小的空間內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。短短幾個月內，他改進了數十個方案，進行了300多次驗證，最終取得了協同燃燒技術的突破。

　　很難想象，突破核心技術的是一群“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”。“很多時候都是一個探索邊界的過程，我們天天吵，有時候跑來辦公室和我爭論。”郭圣剛印象最深的是，關于提高發動機爆壓對熱效率提升有沒有作用，當仿真與試驗結果不一致的時候，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，剛到團隊報到時，被安排做產品仿真。但他想去一線做臺架的試驗標定。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，我還你一個世界。在攻堅克難的過程中，竇站成從早到晚，全身心地投入到自己熱愛的事業中，最緊張時每天只睡四五個小時。“他確實能鉆進去，是帶著思考去做試驗，提出了一些解決問題的點子，成長非?？?。”郭圣剛說。

　　對于高端人才，濰柴一向“寵溺”。燃燒、摩擦磨損、可靠性等技術是50%熱效率突破的關鍵，這些基本上都是由博士團隊來完成。在坐“冷板凳”期間，核心成員平均收入比做成熟項目的高約80%。

　　濰柴內部每個研究院每年有2000萬元研發經費，無需審批，干什么自己說了算;連續兩年，濰柴拿出1億元重獎科技人才，去年個人最高獎金達1000萬元;高端人才免個人所得稅，科研人員收入是管理人員2倍以上，晚上加班有免費工作餐，下班打車報銷，從本科到博士都有住房補貼……

　　對博士則更加厚愛，實行“導師帶徒”制，讓公司高管做他們的文化生活導師。2017年設立濰柴科學家、濰柴青年科學家序列，讓20多位科技精英享受總裁、副總裁級待遇。用譚旭光的話說就是：“我相信這些博士。”

　　熱效率突破50%

　　濰柴到底能給客戶帶來什么?

　　挑戰全球第一，敢于從0到1的突破，還需要放大效應，需要產業化，需要從1做到10，做到100。“試驗室狀態和量產狀態是兩個不一樣的概念，有些結果和技術狀態僅存在于試驗室，很難量產。而我們的50%熱效率發動機所有零部件是基于大批量量產的工業基礎，并且成本可控。”郭圣剛說，目前發動機的可靠性評估已經完成，經過“三高”試驗后，就可以進行量產了。

　　今年我國重卡行業雖然受到疫情影響，但4月份后景氣指數持續攀升。最新行業數據表明，2020年9月我國重卡行業銷量約13.6萬輛，同比增長約63%，環比增長約5%;2020年1—9月重卡行業累計銷量約122萬輛，累計同比增長約37%，增幅進一步擴大。

　　市場形勢一片大好，無疑給濰柴投放50%熱效率柴油機創造了“天時地利”。“有很多客戶向我們咨詢配套合作，他們對濰柴充滿了期待。”王寶軍十分興奮。

　　隨著國家對貨運車輛超限超載的嚴格治理，合規標載已是大勢所趨?，F如今，貨運市場競爭激烈，運費普遍不高，油耗成本卻水漲船高，傳統的“多拉快跑”模式已沒有生存空間，如何“開源節流”才是卡車客戶重點考慮的。

　　“以WP13H發動機為例，在49噸標載情況下，干線物流運輸平均車速80km/h，卡車司機駕駛搭載濰柴新款發動機的車輛，每百公里油耗能省10%左右。按照一年跑20萬公里計算，以目前的油價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驚嘆，此款50%熱效率發動機自重比同類型競品低40—80kg。“輕量化是重卡未來的發展方向，減輕的自重可以拉更多的貨，給用戶創造額外的利潤。”王寶軍說，“我們采用了先進的蠕墨鑄鐵技術，發動機機體壁厚降低了28%，不僅讓發動機結構更緊湊、自重更輕，而且具有更強的承壓能力，更加安全可靠。”

　　未來，“80后”“90后”司機將會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，濰柴從設計階段就正向開發，不僅有“獨門秘訣”解決各類NVH(噪音)問題，新款發動機搖臂罩、油底殼等關鍵部件首次使用了塑料件;同時，又有全懸浮技術加持，諸多先進降噪措施讓整車舒適性更優。

　　此外，新款發動機搭載濰柴自主開發的ECU，可以讓發動機在動力、經濟模式之間切換，讓用戶操作更方便更省心;模塊化設計，讓維修更方便，維修成本更低。

　　由此可見，為了讓50%熱效率發動機在商業化道路上走得更穩更好，濰柴可謂是步步精心、招招用心。

　　破解內燃機工業百年難題，濰柴“創新引擎”聲震全球，但濰柴人奮進的腳步永不停歇。發布會當天，譚旭光宣布向著柴油機55%熱效率目標邁進!郭圣剛說，他和同事們又踏上了新征程。我們堅信，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。( 來源： 大眾日報 )