濰柴商用車動力系統(tǒng)創(chuàng)新發(fā)展及未來展望

譚旭光

（濰柴動力股份有限公司，山東濰坊261061）

一、前言

在我國，重型商用車承擔(dān)了78.8%的客運和78%的貨運量[1]。重型商用車技術(shù)創(chuàng)新是落實制造強國的重要舉措，對經(jīng)濟社會創(chuàng)新發(fā)展、生態(tài)文明建設(shè)、能源及國防安全具有重要的戰(zhàn)略意義。

動力總成是重型商用車的核心，其動力性和經(jīng)濟性同步提升、排放控制、可靠性提升和產(chǎn)品一致性技術(shù)是業(yè)內(nèi)公認的世界性難題。從2005年起，濰柴動力股份有限公司（以下簡稱濰柴）率先開始動力總成產(chǎn)品的研發(fā)生產(chǎn)，經(jīng)過十幾年攻關(guān)，成功開發(fā)出我國首款具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的WP10/12系列藍擎國三電控共軌重型發(fā)動機；戰(zhàn)略收購湘火炬汽車集團，整合旗下陜西重型汽車有限公司、陜西法士特齒輪有限責(zé)任公司、陜西漢德車橋有限公司等優(yōu)質(zhì)資產(chǎn)，首創(chuàng)全球“重型柴油機+變速器+車橋”動力總成黃金產(chǎn)業(yè)鏈商業(yè)模式，打造出全球首家動力總成研發(fā)基地，形成了我國大批量、多品種、個性化、高品質(zhì)全系列重型商用車動力總成產(chǎn)品的獨特優(yōu)勢，實現(xiàn)了向客戶單一提供發(fā)動機轉(zhuǎn)為向客戶提供動力總成系統(tǒng)的跨越。產(chǎn)品在國內(nèi)市場的占有率達70%，產(chǎn)銷量世界第一，帶動了我國重型汽車行業(yè)和上下游產(chǎn)業(yè)技術(shù)的全面升級，引領(lǐng)行業(yè)形成在國際市場上的核心競爭優(yōu)勢。徹底改變了我國缺少重型動力總成核心技術(shù)的被動局面，同時也重構(gòu)了中國重型卡車行業(yè)的市場格局[2]，為節(jié)能減排、國防建設(shè)做出了巨大貢獻。

二、濰柴的自主創(chuàng)新發(fā)展歷程

（一）第一階段：引進消化吸收階段（1983—2000年）

在改革開放初期，由于我國汽車行業(yè)“缺重少輕”，國務(wù)院于1983年7月正式批準引進整套斯太爾重型汽車項目。其中，重型汽車發(fā)動機的引進、消化、吸收工作由濰柴和當(dāng)時的杭州發(fā)動機廠承擔(dān)，以濰柴為主。

在引進奧地利斯太爾發(fā)動機技術(shù)時，濰柴接收了圖紙、參數(shù)，但是生產(chǎn)出的產(chǎn)品與奧地利斯太爾的不一致，質(zhì)量水平達不到相關(guān)要求。當(dāng)時濰柴的基礎(chǔ)過于薄弱，沒有理論研究和實踐經(jīng)驗，無法分析出具體原因。產(chǎn)品投產(chǎn)以后，企業(yè)不具備測試發(fā)動機的條件，經(jīng)過簡單的試驗臺測試，無法得知能否滿足客戶的需求。20世紀90年代，中國的高速公路很少，重型汽車采用的是200～300 hp的發(fā)動機，生產(chǎn)出的斯太爾發(fā)動機配套量很少，賣出的產(chǎn)品在質(zhì)量方面也存在不少問題。在此背景下，2000年國務(wù)院實施了原中國重型汽車集團公司破產(chǎn)重組，主要基于兩個原因：一是產(chǎn)能不能釋放；二是產(chǎn)品總是出問題。

濰柴在引進斯太爾10 L發(fā)動機以前主要生產(chǎn)漁業(yè)船舶動力裝置，我國改革開放以前70%的近海捕撈船舶動力裝置都是濰柴制造的。20世紀90年代，漁業(yè)近海資源枯竭導(dǎo)致漁船發(fā)動機銷量大幅下降，重型汽車發(fā)動機投產(chǎn)但銷售不出去，濰柴瀕臨破產(chǎn)。

1998年，我37歲出任濰柴廠長，在行業(yè)內(nèi)形成了一個小小的轟動。經(jīng)過充分的調(diào)研分析，我認為要突破當(dāng)時的困境，一定要把斯太爾產(chǎn)品賣出去，于是選擇了工程機械市場作為突破口。當(dāng)年的工程機械主要由國內(nèi)一家企業(yè)配套，具有絕對市場優(yōu)勢，產(chǎn)品供不應(yīng)求。經(jīng)過大量研究后，我們認為斯太爾發(fā)動機完全可以轉(zhuǎn)型配套到工程機械上。濰柴調(diào)動了所有資源，把重型汽車發(fā)動機優(yōu)化調(diào)整，開發(fā)出適合工程機械的發(fā)動機。轉(zhuǎn)型之后的濰柴發(fā)動機迅速被客戶接受，成為20世紀90年代末中國工程機械與現(xiàn)代動力結(jié)合的一次重要轉(zhuǎn)型節(jié)點。與此同時，中國的高速公路網(wǎng)絡(luò)也逐漸建立并完善，在21世紀的第一個十年濰柴抓住機遇，開啟了連續(xù)十年銷售額近乎連續(xù)翻番增長的新階段。

（二）第二階段：開放合作創(chuàng)新階段（2001—2005年）

2001—2002年，濰柴開始探索下一步戰(zhàn)略：新一代大功率高速發(fā)動機怎么開發(fā)？如何整合全球資源為我所用，突破關(guān)鍵核心技術(shù)？圍繞這一系列問題，濰柴選擇從以下兩個方面開展創(chuàng)新性工作。

第一是關(guān)于適應(yīng)未來發(fā)動機排放要求的三個技術(shù)路線（單體泵、泵噴嘴和高壓共軌）如何選擇的問題。當(dāng)時行業(yè)內(nèi)的看法很不一致，單體泵、泵噴嘴、高壓共軌等技術(shù)路線，都有一些企業(yè)采納。濰柴最后通過深入研究和探討，得出要將高壓共軌引入中國的重要結(jié)論。事實證明，走高壓共軌這條路線，使濰柴成為國內(nèi)第一家實現(xiàn)了共軌系統(tǒng)成熟應(yīng)用的企業(yè)，走在了全行業(yè)前列。

第二是濰柴和奧地利的一家科技公司合作，濰柴堅決要求在國外主導(dǎo)的標(biāo)準合同文本中去掉最后的“給每個參與合作的工程師補貼”條款。濰柴認為，補貼可以自己給，但濰柴派出去的工程師必須全過程參與設(shè)計和試驗，而且還要進入合作方實驗室進行研發(fā)工作。這些要求使濰柴2002年派出去的30名工程師在合作過程中掌握了大功率高速發(fā)動機正向開發(fā)的流程和規(guī)范。創(chuàng)新的過程不是抄，也不是買，而是在合作中實現(xiàn)正向開發(fā)。2005年，濰柴在行業(yè)內(nèi)率先發(fā)布了藍擎國三電控高壓共軌發(fā)動機；2012年，濰柴“重型高速柴油發(fā)動機關(guān)鍵技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化”獲得國家科技進步二等獎，其典型產(chǎn)品如圖1所示。

（三）第三階段：系統(tǒng)集成與一體化設(shè)計階段（2006—2010年）

2005年，濰柴認識到獨立發(fā)動機企業(yè)的劣勢。發(fā)動機在試驗臺架上的燃油消耗率達到187 g/kW·h，但是配套到整車后就變成了200 g/kW·h。濰柴開始思考如何從單一發(fā)動機向動力總成轉(zhuǎn)型的問題。此時德隆事件爆發(fā)，擁有法士特變速器、漢德車橋和陜汽重卡的湘火炬汽車集團要被拍賣。在拍賣的過程中經(jīng)過激烈博弈，濰柴最終以10.2338億元的價格成功拍到。當(dāng)時許多人認為濰柴付出的成本過高，但后來發(fā)生的事情又讓行業(yè)內(nèi)的企業(yè)紛紛對動力總成一體化戰(zhàn)略點贊。通過重組湘火炬汽車集團，濰柴把“動力總成”的概念變成了現(xiàn)實[3]，從基礎(chǔ)原理角度全面展開了動力總成的系統(tǒng)開發(fā)，使濰柴真正掌握了重型汽車動力總成的核心技術(shù)，開發(fā)的商用車動力總成產(chǎn)品（見圖2）改變了中國汽車行業(yè)生態(tài)，支撐自主品牌重型商用車獨占國內(nèi)市場99%的份額并批量出口。

（四）第四階段：理論創(chuàng)新與實踐相結(jié)合階段（2011年至今）

2010年以后，中國的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和市場環(huán)境發(fā)展突飛猛進，高速公路網(wǎng)絡(luò)日臻完善，物流行業(yè)迅速發(fā)展，濰柴在此時提出要做全系列、全領(lǐng)域發(fā)動機供應(yīng)商，形成了從排量2.1 L到340 L的全面開發(fā)格局。過去一個發(fā)動機廠家都是每隔2 L排量布局一個產(chǎn)品，10 L/12 L或者9 L/11 L/13 L。這樣的布局顯然已經(jīng)不適合當(dāng)下的環(huán)境，因為使用工況發(fā)生了變化，環(huán)境排放要求發(fā)展到了國六b階段，細分市場下又有貨運車、物流車等各種產(chǎn)品；同時，要在滿足排放的前提下實現(xiàn)節(jié)能，所以一個排量只有2～3個功率段是最適合客戶的。在這個過程中濰柴實現(xiàn)了正向開發(fā)，做到了從理論到實踐再到方法的創(chuàng)新，體現(xiàn)出企業(yè)極強的自主創(chuàng)新能力。

圖1濰柴藍擎發(fā)動機

圖2濰柴商用車動力總成

濰柴近20年所有的發(fā)展始終以產(chǎn)品為主體，企業(yè)圍繞產(chǎn)品發(fā)展，借助于資本手段，實現(xiàn)市場競爭能力的綜合提升。2018年濰柴發(fā)動機銷量為68.2萬臺，大部分都是大功率產(chǎn)品，充分滿足了市場的需求。2018年兩會期間，習(xí)近平總書記曾高度評價濰柴：濰柴十年發(fā)展，交出了一份亮麗的成績單，沉甸甸的！凡是成功的企業(yè)，要攀登到事業(yè)頂峰，都要靠心無旁騖攻主業(yè)[4]。

三、對商用車動力系統(tǒng)創(chuàng)新發(fā)展的理解

濰柴始終專注推動商用車動力系統(tǒng)核心技術(shù)發(fā)展，以此推動我國商用車產(chǎn)業(yè)整體發(fā)展。對商用車動力系統(tǒng)創(chuàng)新過程，可以總結(jié)為如下四個方面。

一是在產(chǎn)品研發(fā)方面，注重從整車客戶的實際使用工況出發(fā)，將動力系統(tǒng)總成作為一個整體進行研究，真正實現(xiàn)降低油耗和排放，提升壽命。依托國內(nèi)唯一的內(nèi)燃機可靠性國家重點實驗室，濰柴與全球四十多所大學(xué)開展校企合作，在合作過程中學(xué)習(xí)提高自身的創(chuàng)新能力。

二是在技術(shù)創(chuàng)新方面，創(chuàng)新的主體是產(chǎn)品，創(chuàng)新的形成靠生態(tài)，沒有生態(tài)實現(xiàn)不了創(chuàng)新。濰柴堅持“以我為主、鏈合創(chuàng)新”，協(xié)同全球創(chuàng)新資源，構(gòu)建“自主創(chuàng)新+開放創(chuàng)新+一線創(chuàng)新”三位一體的技術(shù)創(chuàng)新體系。一線工人技師也是我們重要的創(chuàng)新要素，沒有他們企業(yè)不可能實現(xiàn)工程技術(shù)完美落地。最近，我們提出了“基礎(chǔ)研究+科學(xué)研究+工程研究”的新三位一體技術(shù)創(chuàng)新體系，希望以此支撐企業(yè)和行業(yè)二十年甚至更長時間的持續(xù)發(fā)展。

三是在研發(fā)能力方面，企業(yè)要敢投入，要將研發(fā)能力建設(shè)看作是企業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略手段。在重型發(fā)動機研發(fā)上，濰柴已經(jīng)走向世界一流，十年來發(fā)動機研發(fā)累計投入150億元，產(chǎn)品試驗室累計投入30億元。企業(yè)建立了完善的開發(fā)流程和規(guī)范，過去產(chǎn)品推向市場是客戶驗證，出了問題之后再改，現(xiàn)在依托完善的開發(fā)流程和體系，保證濰柴的產(chǎn)品推向市場后不會出現(xiàn)大批量問題。濰柴已做好充分的準備，將在2020年向社會發(fā)布進入商用銷售階段的熱效率超過50%的重型柴油發(fā)動機。

四是在研發(fā)體系建設(shè)方面，企業(yè)要形成自己的方法論。所有的理論和試驗最終體現(xiàn)的是質(zhì)量，工程質(zhì)量的管理需要質(zhì)量方法、體系的支撐。濰柴通過學(xué)習(xí)借鑒全球先進的理念和方法，結(jié)合企業(yè)實際現(xiàn)狀，經(jīng)過多年不斷地總結(jié)提煉，形成了自有的濰柴WOS（濰柴運營系統(tǒng)）質(zhì)量管理模式。質(zhì)量與創(chuàng)新實現(xiàn)了相輔相成。2018年11月，濰柴以制造業(yè)第一名的成績榮獲我國質(zhì)量方面的最高獎——中國質(zhì)量獎；2019年1月，濰柴“重型商用車動力總成關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用”項目榮獲國家科技進步一等獎。濰柴的質(zhì)量管理和自主創(chuàng)新得到充分肯定和認可。

四、對商用車未來發(fā)展的展望

未來，商用車發(fā)動機傳統(tǒng)能源熱效率將達到50%，濰柴現(xiàn)有產(chǎn)品的熱效率平均已達到46%，最新研發(fā)的發(fā)動機在試驗臺架上已經(jīng)達到了48.5%，汽車匹配、風(fēng)阻等系統(tǒng)問題也在同步研究中。現(xiàn)在各國都在研究新能源，新能源帶來的壓力對傳統(tǒng)內(nèi)燃機企業(yè)是反作用力，但同時也推動內(nèi)燃機企業(yè)更好地研究創(chuàng)新的問題。在未來50年內(nèi)，大環(huán)境難以脫離對傳統(tǒng)能源的需求，所以內(nèi)燃機行業(yè)就要扎扎實實地把內(nèi)燃機做好。不讓柴油車進城市是值得商榷的，亟待解決的是柴油車和汽油車要盡可能實現(xiàn)零排放。歐洲正在研究的歐Ⅶ標(biāo)準就是近零排放，這從技術(shù)上證明，零排放是完全能夠?qū)崿F(xiàn)的。

商用車未來技術(shù)發(fā)展趨勢主要有兩點：一是新能源，二是智能網(wǎng)聯(lián)。新能源趨勢不可逆轉(zhuǎn)。中國是一個能源消耗大國，推動新能源發(fā)展，進而從戰(zhàn)略上調(diào)整我們的消費結(jié)構(gòu)，需要堅定不移地執(zhí)行下去。新能源未來怎樣發(fā)展，需要認真研究、沉下心來考慮。同時，智能化趨勢同樣不可逆轉(zhuǎn)，商用車將來要在智能駕駛、車聯(lián)網(wǎng)、電控技術(shù)等方面持續(xù)發(fā)力?；趯π履茉吹睦斫猓谥匦蜕逃密嚿蠟H柴暫不研究鋰電池，只研究固態(tài)氧化物燃料電池和氫燃料電池兩個方向。濰柴會對國家、對社會負責(zé)任，做成一家中國一流、世界一流的企業(yè)。