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全球首款热效率超50%商业化柴油机,山东造!为什么潍柴可以?

2020

09/17
来源:

大众报业·大众日报客户端

作者:

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  潍柴实现内燃机发展历史性突破,使中国重型柴油机技术领跑世界——

  全球首款热效率超50%商业化柴油机,山东造!

  □记者 赵洪杰 张国栋 李振 报道

  “50.26%,国际柴油机行业最高水平!”11:45,济南东荷体育馆,中国汽车技术研究中心有限公司、德国TüV南德意志集团两家权威内燃机检测机构官员宣读这一数字时,潍柴50%热效率柴油机项目经理王宝军有些泪目。

  今天,王宝军穿上了不太习惯的西装,与其他21名项目团队骨干提前赶到发布会现场,等待世界内燃机行业的里程碑时刻。11:40,潍柴集团董事长谭旭光通过媒体镜头,向世界宣布:全球首款突破50%热效率并实现商业化应用的柴油机,在中国山东诞生!

  “这是潍柴9万名员工落实习近平总书记‘心无旁骛攻主业’重要指示,交出的又一份答卷。”谭旭光说。

  这条爆炸性新闻,就像人类史上首次百米跑进10秒,在全球内燃机行业引发了“地震”。博世集团董事会主席兼首席执行官沃尔克马尔·邓纳尔评价:“世界内燃机发展迎来历史性突破,潍柴成为了世界一流柴油机制造商。”

  热效率是衡量内燃机燃油利用效率的标准。自1897年问世以来,柴油机历经改造升级与新技术应用,热效率从26%提升到46%。但随着排放标准日益严苛,热效率提升难度越来越大,突破50%成为世界公认的技术难题。欧美个别商业化项目最高只到48%,突破50%仅停留在实验室研究阶段。

  “潍柴发布的这款‘WP13H’发动机,不仅本体热效率超过50%,且能轻松满足国六/欧Ⅵ排放要求,并率先具备了量产和商业化条件。”中国工程院院士苏万华说。

  热效率跨过50%大关对节能减排有重大意义。王宝军介绍,以目前46%的行业水平估算,热效率提升至50%,柴油消耗、二氧化碳排放均可降低8%。目前,中国重型柴油机市场保有量700万台,如全部升级,每年可节省燃油3332万吨,减少二氧化碳排放10495万吨。

  谭旭光说,掌握这一核心技术,不仅让潍柴拥有了10年的产品议价权,还能带动上下游产业全方位提高技术标准和制造水平,加快新旧动能转换。

  革命性突破离不开超前的科技战略谋划。2017年,潍柴集团发布“2020-2030战略”,提出到2020年,潍柴传统发动机业务要超越世界一流水平。事实上,自2015年起,潍柴就瞄准50%热效率展开专项攻关,先后投入42亿元、千余名研发人员,最终突破五大颠覆性技术,攻克了高效燃烧、低传热、高可靠性等一系列世界级难题。

  投入42亿元历时5年不懈研发,推出世界首台本体热效率超50%商业化柴油机

  引领全球动力,为什么是潍柴?

9月16日,潍柴正式发布全球首款突破50%热效率的商业化柴油机。□赵洪杰报道

  □ 本报记者 李振 赵洪杰 张蓓 张国栋

  5年圆一梦。潍柴登上全球发动机行业的巅峰。

  了解柴油发动机的人都知道,这个行业的核心竞争力是热效率,所有的国际顶尖研发团队莫不瞄准热效率这顶“王冠”攻关。谁首先突破50%热效率,谁就能真正引领全球。

  2015年,潍柴棋先一着,启动50%热效率柴油机项目。2017年,潍柴集团董事长谭旭光在发布潍柴“2020-2030战略”时提出,到2020年潍柴传统发动机业务要超越世界一流水平。

  9月16日,潍柴在济南发布“WP13H”重型柴油发动机。经国内外权威机构检测认证,其热效率达到50.26%,成为全球首台本体热效率超50%的柴油机。这也意味着,潍柴的先手棋“走成”了。

  “靴子”落地,人们不禁追问,引领全球动力的,为什么是潍柴?

  “项目启动时,几乎没人相信会成功”

  利落的短发,腼腆的笑容。李志杰,1981年出生,潍柴动力发动机研究院副院长,50%热效率柴油机项目团队核心成员之一。

  项目启动时,几乎没人相信会成功。”李志杰回忆,当潍柴动力副总裁兼发动机研究院院长王志坚召集十几名博士,对这个项目进行“招标”时,所有人都低下了头。

  他们心里清楚,发动机热效率和减排效果就像跷跷板,减排效果越好,热效率越低。在符合排放标准的情况下,46%的热效率已接近业内顶尖水平,再往上困难重重。行业内,戴姆勒·奔驰、沃尔沃、康明斯这样的国际巨头都在攻关,但只是在实验室且附带余热回收装置的情况下达到50%。做出可商业化、本体热效率50%的柴油机,简直是个遥不可及的梦。

  沉默,持续了一分钟。李志杰站起来“揭榜”:“我做!”

  “站出来,并不是因为有底气。”李志杰事后回忆,自己当时担任性能开发仿真实验室主任,主要研发方向就是让发动机降油耗、提高热效率,“在这个位置上,我不能不接”。

  突破50%不是某个环节的一蹴而就,而是对摩擦、散热、燃烧等发动机几乎所有系统进行重新调整优化。经不计其数的反复设计、可行性分析和仿真实验,2017年底,优化方案渐渐清晰,李志杰团队心里渐渐有了点底。

  然而,电脑里虚拟的方案要落到实物上,不是几个人动动脑筋就能干成,需要大量内外部资源的支持。

  仿真优选出的方案行不行,需要配齐改进后的零部件再验证。研发过程中,发动机上60%以上零件被重新设计了一遍。很多部件,要向供应商定制。

  “我们做不了”“生产任务紧,要延迟出货”……供应商一听要为这个项目开发零部件,几乎都是推脱敷衍。平时几千元一台的增压器加上开发费,一家零部件供应商张口就要280万元,还冷嘲热讽:“你们要做成,简直是天方夜谭。”

  “给!”王志坚一咬牙,带着李志杰南下拜访供应商,放下甲方的身段,说尽好话,恳求对方尽快出货。

  幸运的是,潍柴内部对做强发动机主业一贯坚定支持。“50%热效率项目,投入上不封顶!”谭旭光大手一挥,定了调子。

  王志坚说,这期间,仅无效方案导致的费用损失就超过5000万元。到今年,潍柴对该项目的总投入定格在惊人的42亿元。人力和智力支持也源源不断地加入进来,发动机研究院共有2000多名研发人员,千余人参与了此项目研发。

  2018年底,新发动机的试验数据达到49.2%。然而,剩下的0.8%却让人极尽煎熬。有的方案理论上有效,一上台架试验,非但没有贡献,反而降低了热效率;有时一连几天不眠不休,只能将热效率提升0.01%,直接被设备误差“吃掉”。

  绝望的滋味反复折磨着研发人员,“有的甚至要寻求心理医生帮助。”王志坚说。

  “没有一种心无旁骛的专注和‘钉钉子’精神,这个项目根本不可能成功。”谭旭光说。

  给“坐冷板凳”者让人“眼热”的包容和激励

  黑框眼镜,阳光时尚。吕顺,1987年出生,潍柴动力发动机研究院气道设计工程师,50%热效率柴油机项目团队成员之一。

  即便在研发团队中,吕顺也并不为很多人熟悉,大家提起他,只知道“就是那个整天泡在流体实验室打磨气道芯盒的人”。

  气道设计是50%热效率柴油机项目中唯一一个纯手工环节,不同的形状、曲面,通气速度大相径庭,全靠工程师反复打磨、测试。5个月时间,吕顺手工制作了上百种模型。厚一点,用砂纸磨去些;薄一点,贴上塑性材料补一补,再逐一对比参数,试验验证,就这样打磨出了最高效率的气道。

  吕顺身上透着一种潍柴人特有的“板凳甘坐十年冷”的踏实。涵养出这种气质的,是潍柴的创新生态。

  在潍柴,每一名博士都可组建属于自己的博士工作室。或许是为了表达一种信心,李志杰的博士工作室直接命名为“50工作室”。申请经费时,他心里也没底,鼓足勇气填上了500万的“天文数字”。没想到,几天就批了下来。

  研发坐“冷板凳”,但优厚的激励却让研发人员心里热乎。50%热效率柴油机项目核心成员平均收入,比做成熟项目的同事高出约80%,潍柴上下没人提出不同意见。

  潍柴研发人员说,只要有需要,项目团队一个电话打出去,所涉部门人员,不管身在何处,都会第一时间赶来,哪怕是在半夜。

  仔细观察“WP13H”发动机样机,会看到一丝过火后发黑的痕迹。

  今年5月的一个周日,在一次台架试验中,样机热效率第一次突破了50%。狂喜过后,大家计划当晚再验证一次。想不到样机试验出现意外:因高压油管窜油引发火情,一半发动机零部件被烧。

  看着耗时近8个月“攒”成的“宝贝疙瘩”被烧得黑黢黢,大伙垂头丧气。

  但到了6月初发奖金时,团队成员们都愣住了——他们不仅没有因样机失火挨罚,反而因为修复后的发动机被验证热效率的确突破了50%,拿到了当月的研发前置激励奖金。

  正向激励、宽容失败,是潍柴给予研发人员的无限“温柔”。

  潍柴的每个研究院每年都有2000万元的机动研发经费,没有获集团批准的项目,可以直接动用。博士为研发买东西,几千元钱的可以先买后报备,报销时不需出具具体名目,用谭旭光的话说就是,“我相信这些博士”。

  这些日子,潍柴动力产品与价值工程部部长刘兴印,正为一件事情犯愁——花钱。近10年来,潍柴发动机业务累计投入研发费用300亿元,随着发动机热效率提升、氢燃料电池等项目的推进,研发逐渐进入“无人区”,投入持续加码。谭旭光提出,2021年研发经费预算将达到前所未有的50亿元。为此,刘兴印必须尽快拿出研发支出的详细计划。

  让人“头疼”又心疼的“80后”“90后”

  短短的连鬓胡须,说话语气稳重。窦站成,1989年出生,潍柴动力发动机研究院性能开发部研发工程师,50%热效率柴油机项目团队核心成员之一。

  初见窦站成时,他刚带着团队在位于天津的中国汽车技术研究中心完成“WP13H”新一轮热效率提升。

  很难想象,突破50%热效率核心技术的,就是一群“80后”“90后”。窦站成所在的50%热效率柴油机项目团队,核心成员22人,其中21人是“80后”“90后”,最年轻的出生于1995年。

  潍柴动力发动机研究院常务副院长郭圣刚评价他们:有想法、有干劲、有冲劲,也很让他“头疼”。

  “研发关键阶段几乎天天吵,有时候他们跑到办公室和我争论。”郭圣刚印象最深的是,一次热效率的仿真结果与试验结果不一致,“孩子们”把他团团围住,非要把不一致的原因掰扯清楚。

  不过郭圣刚从没发过火。他知道,这群年轻人身上那股不服输的劲头和不走寻常路的胆识,是冲刺50%的关键。

  “我不想去实验室做仿真,想先去一线做台架试验标定。”2018年,窦站成刚到50%热效率柴油机项目报到,就找到郭圣刚要求换岗。

  博士主动要求上一线,郭圣刚愣住了。让他更没想到的是,这个“80后”真不是说说而已。

  去年,窦站成刚当上爸爸,但他几乎很少有时间抱抱自己的宝宝。天天泡在实验室,早上7点到,往往一待就到凌晨。在天津时,他一天就眯两三个小时。

  在潍柴动力发动机研究院研发人员的办公桌下,除了一摞摞资料,几乎都有一张加班用于“熬通宵”的行军床。郭圣刚说,年轻人这么拼,看着又让人心疼。

  实现50%的突破,归根结底胜在了人才。潍柴的人才家底,可谓相当殷实,对此,潍柴人力资源部副部长魏兆宗颇为得意。

  2018年,潍柴潍坊本部的博士数量是38人,如今已达到163人。今年,潍柴招聘的硕博人才约700人,其中已签约博士100余人。

  今年9月,面向燃料电池、电控两个方向,潍柴进行了两场中高端领军人才的社会招聘。魏兆宗找到专业的猎头公司,对方调查后回复,两个方向90%以上的领军人才都已在潍柴麾下,“再招只能去海外了”。

  “就像钓鱼‘打窝子’一样,潍柴面向相关领域的顶尖高校、顶尖专业进行人才的集中招引。”魏兆宗说,西安交通大学、湖南大学内燃机专业和大连理工大学化学专业均属国内顶尖,今年各有7名、6名和13名博士毕业,其中总计22人被潍柴“割韭菜”式招来。

  把高端人才吸引到潍坊,优厚的待遇自不必说。连续两年,潍柴拿出一亿元重奖科技人才,去年个人最高奖励达1000万元。高端人才免个人所得税,科研人员收入是同级别管理人员2倍以上,还享受吃、住、行各方面的贴心照顾……

  深夜,潍柴研发大楼依旧灯火通明,一张张年轻的面庞目光坚毅。去年,潍柴将发动机研究院一分为四,涵盖氢能源、液压、智能驾驶等更细化、更前沿的领域。谭旭光给魏兆宗定下指标,未来潍柴每个招聘季、每个方向至少要招来20名博士。

  下一个全球“首次”,或许就将诞生在他们手上。

责任编辑:刘春暖

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