国产柴油机逆袭!中国如何攻克电控喷射技术?打破欧美垄断进四强
自上世纪80年代以来,我国从国外引进一批柴油机机型和技术,虽然历经数十年的发展,我国柴油机技术水平仍处于国外90年代初的水平。
我有个朋友之前在一家国营船企呆了十二年,维修过数十种国内外各种型号的柴油机,现在是在德国的一家柴油机企业工作。他说国内外柴油机最大的差距,就在于相同的体积功率差别却很大。
像常用作军舰发电机组、推进动力的国产成熟柴油机6135,最大功率也达不到200千瓦。可美国DDC柴油机公司的S60型柴油机,和咋们6135一样都是135毫米的缸径,体积也相近,但人家的最大功率能轻松达到615千瓦。
长期以来我们更倾向于汽油机,一提到柴油机就想到突突突的拖拉机和冒黑烟的大卡车,其实从舰船到重载卡车,再到坦克火车头,真正的动力之源就是柴油机,我国各个行业重载装备的心脏更是离不开柴油机。
国内柴油机的污染难题也限制了其在各行业的应用,相比于欧盟成员国内柴油机比例高于汽油机汽车,中国没有普及开柴油机主要还是落后的柴油机技术。我们日常印象中的柴油机其实都是一些低品质的,一台拥有先进加工工艺、技术的柴油机,搭配上高品质柴油,性能可以做到比汽油机更好,而且更环保。
国内柴油机的需求应用主要是商用车、特别是重型大卡车,中国柴油机40年发展史也是一部内燃机排放法规更迭的历史,因为国产柴油机的技术发展历程,与法规历程相匹配,也就是国一到国五等。
1996年国家环保局通过收集60多种车用柴油机排放数据,开始了柴油机排放法规的制定。当时国内的柴油机基本没有排放限值,功率大、耐用、一个机型走遍天下就是设计的目标,再加上加工工艺落后、零部件质量低,国内企业打价格战,导致国产柴油机质量一直难以提高。
2001年国家标准局正式颁布“国一”排放标准,也在这一年卡车行业开始推出符合标准的产品,但基本上还是一切照旧。2003年环保总局公布第二阶段机动车排放标准“国二”,而欧II已早于八年前就颁布了,我们已经处于完全落后的状态,车企这时上市卡车的柴油机只能用“傻大黑”三个字形容,国二柴油机采用增压中冷的方式,相比于国一通过优化内部燃烧达到排放限值,所以柴油机看起来很粗旷、常常冒着黑烟。
国产柴油机技术的跃迁是在2007年国三颁布后,无数厂家被扼住命运的咽喉,为了克服这一阶段严格排放法规的要求,有实力的企业纷纷推出了柴油机电子控制燃油喷射技术——电控喷射,这就意味着厂家的成本也大大提高了。当时由于一些企业没技术没钱,只能开发电控泵+EGR,甚至还有机械泵+EGR,由于法规执行的也不彻底,所以就出现了后者这种“假国三”。
为什么电控喷射是让柴油机逆袭的黑科技呢?
我给大家详细科普下,最早的柴油机是通过复杂的机械装置进行燃油喷射控制,根据转速不同,装置自动调节喷油时差和喷油量,但在不同的载重和转速下,机械控制难以匹配最佳的喷油时差和喷油量,所以柴油燃烧不充分就会导致大量的黑烟污染。
后来电子和传感器技术得到了迅猛发展,采用电子手段控制喷油,精确的电控设备使得柴油能够均匀充分的燃烧,自然柴油机动力和经济性得到了极大提高、污染也降低了。直到后10年推出国四、国五日渐严格的排放标准,电控喷射技术也是朝着更高的喷油压力和更精确的喷射技术前进,而往细分的话,现今最主流的电控喷射技术是“高压共轨技术”。
中国搞高压共轨起步算是晚的,由于缺少技术积累,国内商用车电控市场的85%基本都被德国博世公司垄断,他们可以通过技术和成本优势,随意调整价格,就可以打压国产车企的生存空间。
中国电控共轨的突破离不开无锡油泵油嘴研究所,2005年无油所成功完成1500公里无故障路试,开发出柴油机电控高压共轨燃油系统,让我国成为全球继美德日后第四个攻克该技术的国家。
安装了电控高压共轨的车,给我们最直观的感受就是震动和噪声大幅下降,很接近汽油车的感觉,不像以前做柴油车就像坐拖拉机一样。目前国产电控高压技术算是有了一个突破,但咋们离国外最顶尖的高压共轨技术尚存在一定的差距,这也有待日后的追赶弥补。
最后我们再讲讲中国重卡的心脏,在面对国外控制垄断下,国内以潍柴、玉柴和锡柴为代表的企业异军突起。特别是1946年创建的国有企业潍柴经过上十年的技术攻关,开发出我国首台具有完全自主产权的“蓝擎”高速大功率发动机,打破了中国长期依赖外国芯的局面,给国产重卡装上了中国芯。2018年潍坊凭借重型商用车动力关键技术,获得国家科技进步一等奖这样的国家大奖。
三大柴作为柴油机下游市场的助力者,也是我国实现中国制造到中国创造的中坚力量,也为国产柴油机和国产重卡走向高质量、国际市场贡献一份力量。