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内燃机技术盛会听到啥?强基之战!一场比芯片更重要必须打的硬仗

2020-11-04 10:357620
 芯片被卡脖子,国内大片投资进入强攻这一领域。但中国被卡脖子的,又岂止芯片!中国在原材料、关键零部件上依赖进口,化工、医药、精密制造……要突破这一道关隘就要“强基”,这是中国制造开始迈向并跑和领跑阶段,一个必须要打的硬仗。
这场硬仗该怎么打?10月31日,在济南召开的一场有关内燃机技术的国际研讨会上,致力于内燃机可靠性技术提升的专家、学者、企业界给我们上了生动一课——突破这些卡脖子问题,就是要往“一米宽,一公里深” 的垂直细分领域钻得更深,没有捷径可走。
国家级重点实验室为什么要死磕“可靠性”?
10月31日,在济南召开的第二届世界内燃机大会首场新闻发布会上,大会主办方介绍,明年在济南召开的第二届世界内燃机大会的一大亮点,是邀请内燃机全产业链上的企业来参展,包括传感器厂家、研发设备厂家。
作为内燃机这个庞大产业链中的一环,传感器和用于工控和检测的设备,都是中国制造的短板。
传感器是工业自动检测和控制的首要环节,再庞大的智能系统,都要从传感器的针尖开始。但在中国战略性、支撑性产业版图上,几乎找不到传感器位置。
中科院微电子所旗下创业团队中科银芯创始人郭桂良在接受人民网采访时透露,一些高性能中高端传感器,95%依赖进口。在这个庞大市场上,山东企业歌尔声学靠着苹果手机的强大出货量,在声学传感器的体量上达到百亿级,而手机、汽车、工业测量、物联网等领域用到的传感器,基本上都是国外品牌。
而内燃机研发设备的重要组成就是各种检测设备。
今年诺贝尔奖,德国马克斯.普朗克科学促进学会科学(简称马普学会MPG)旗下科学家分别摘取了物理学奖和化学奖。德国马普学会相当于德国的中科院,此次旗下科学家根泽尔通过精准测量银河中心黑洞质量荣获诺奖。
“我更大的愿望是制造更强大的测量工具。” 根泽尔接受采访时这样说。“测量,精准的测量,更加精确的测量。”这句话则是根泽尔的同事西奥多在2005年获得诺奖时对他说的。
两位德国科学家痴迷的精确测量,锻造了德国制造强悍的基因。而检测和计量是精度的源头,也是制造的第二属性。在内燃机可靠性国家重点实验室,就有众多检测设备。10月31日,在济南召开的第九届内燃机可靠性技术国际研讨会上,一些学者提交的论文成果,就是在这个实验室做出来的。
这个2015年依托于潍柴建立的国家重点实验室,是国内内燃机行业唯一一家设在企业的国家重点实验室。这个实验室不光拥有多位访问学者(包括2名院士),泰山产业领军人才、高级工程师,关键是拥有数百台套价值不菲的科研设备及配套设备。
抗疲劳的、摩擦磨损的、紧固密封的、协调设计的……这些实验和检测设备都是用来提高发动机的可靠性的。这个国家级重点实验室为什么要死磕“可靠性”?
以国产发动机B10为例,寿命可达150万公里,基本上接近世界一流水平,这款发动机大毛病没有,但轮系、空压机等却经常出一些小故障,影响客户体验,用俗话说,就是零件造得不够准,不够好。
这就是中国制造高质量发展的一个关键“卡点”。这些问题大多数是零部件供应商没有按照要求的寿命指标去设计和控制。
国产发动机在可靠性上的短板,暴露的是整个供应链短板。这不光是设计和工艺问题,根子在质量意识上、在工业思维上与德国等制造强国的差距,这也是一个工业化比发达国家晚了七八十年的国家的真实水平。
围绕这个实验室,潍柴形成了一套与供应链协同创新的研发体系:这个实验室相关试验研发资源面向产业链上下游开放。潍柴与54家具有自主研发实力的供应商成立了“潍柴动力产品研发共同体”,与41家上游供方企业建立了“潍柴动力应用技术共同体”。
 
9月16日,潍柴发布全球首款突破50%热效率柴油机。潍柴在新闻发布会上强调,这是一场以0.1%累加艰难推进的创新。
在工业领域,很少看到互联网行业常用的“颠覆式创新”这个词,更多是以“0.1%的累加艰难推进”状态——大量的仿真和台架试验,上千种方案的探索分析,检测,不停地检测,更精准地检测,最终获得历史性突破。
这就是工业领域“1米宽,100米深”的真实写照。从这次研讨会上专家学者发布和提交的报告及论文主题就能看出来,从材料、到器件、到系统,在每一个深度垂直细分领域,围绕提高内燃机可靠性技术进行最基础研究。美国工程院院士、麻省理工学院陈刚教授做的报告,就是对材料的研究谈起的。
这样一个复杂的、环环相扣的产业链,靠着每一个环节精准度累加,才成就一款高质量内燃机。这也是业界为什么把内燃机工业视为重要的基础产业的原因,因为它深刻地影响着相关行业的技术发展水平,筑起的是中国装备制造的“基石力量”。
比亚迪股价今年暴涨300%,内燃机行业怎么说
现在,与内燃机这个代表传统技术路线在中国汽车市场角逐的,就是风头正劲的新能源汽车。
蔚来股价一年翻30倍,特斯拉股价一年间涨10倍、比亚迪股价今年以来暴涨300%……新能源汽车2020年狂飙突进,社会对于这场内燃机行业大会以及明年4月在济南召开的世界内燃机大会,关注点无疑聚焦在汽车行业未来的技术路径和赛道选择上。
第九届内燃机可靠性技术国际研讨会期间举行的第二界世界内燃机大会首场新闻发布会上,就有记者提问:电动汽车、传统内燃机动力汽车、氢燃料电池汽车三者未来产业地位如何。
资本狂热喧嚣,学界一片冷静。这次内燃机可靠性技术国际研讨会主论坛的开场报告,就是中国工程院院士、内燃机可靠性技术国家重点实验室学术委员会主任苏万华做的《发展新一代内燃机的重要意义》,苏万华院士用一系列数据进行了研判——
其一,以内燃机为动力系统的商用车,目前承担了我国客运78.8%、货运77%的市场构成。中国幅员辽阔,这一情况将长期存在。
其二、不管是发展新能源还是传统内燃机动力,都要考虑到成本的有效性。一座加氢站建设成本是传统加油站的3倍;3.5吨重燃料电池物流车制造成本是同级别燃油车成本的8-10倍。
其三,节能减排这笔账,要用“全生命周期”算总账。从能源开采、零部件材料开采,到整车报废回收处理整个环节看,电动车未必更减排。
未来,多种技术路线将长期共存,传统能源阻挡不了新技术,新技术也消灭不了传统动力。
来自内燃机行业理性、清醒的判断,需要被全社会听到。另一方面,在技术路线之争下,新一代内燃机不断进行电动化、数字化、智能化改进,不断地追求热效率提升。客观上讲,新能源技术高度发展,也倒逼内燃机行业加快技术升级和产品换代。
以目前46%行业平均热效率水平估算,热效率提升至50%,柴油消耗将降低8%,二氧化碳排放减少8%,按照目前国内重型柴油机市场保有量700万台估算,如果全部替换为50%热效率柴油机,每年大概可节约燃油3332万吨,减少二氧化碳排放10495万吨。
这是一个了不起的数据,这也代表了传统内燃机的技术自信。
突破领跑者游戏:一滴润滑油里的“强基之战”
新能源在崛起,传统发动机也在砥砺前行,一方面,以潍柴这样的头部企业开始与国际一流企业并跑甚至领跑;另一方面,整个行业在迈向高质量发展过程中,“强基”、补短板、解决卡脖子问题成了关键词,目的就是要做到国产替代。
中国科学院院士、内燃机可靠性技术国家重点实验室学术委员会副主任刘维民做了《润滑油脂及内燃机润滑油材料技术》的报告。
拿保有量最大的乘用车而言,至2025年,新法规下燃油经济型要求将大幅提升至4L/100Km,这一标准直接要求车企提高发动机热效率。对于重型柴油机而言,一系列提升排放标准的超高压燃油喷射技术等技术将逐步应用,这一系列技术升级直接关系到润滑油。润滑油的流动性、粘度、抗磨性、抗氧化性、油泥沉淀物等性能,都必须要跟得上发动机的技术升级。研讨会茶歇期间,中国内燃机学会副理事长、内燃机可靠性技术国家重点实验室主任谭旭光还抓住时间和刘维民院士交流有关润滑油的问题。
明年举行的第二届世界内燃机大会,还专门把润滑油剂作为发动机一个部件来看,增加了对润滑油、润滑油剂技术展示的板块,从国内和国外选择了四家顶级企业进入展会交流。
这些做法,都是为了补行业短板。
齐鲁晚报记者了解到,目前,中国生产的润滑油所用的添加剂,80%从美国进口;船舶动力脱硝系统用的催化剂,脱硫系统用的钢材,现在还在大量进口。
“如果说自主可控,一定是从这些关键技术和产品着手。” 中船重工711研究所所长、中国内燃机学会党委书记兼副理事长董建福说,中国是第一造船大国,但国际地位不匹配。中国企业要积极参与国际组织的立法与标准制定,打破长期以来中国被动执行的不利局面。“这里面隐含着巨大的产业布局问题,也有我们极力维护的中国第一航运大国船东权益的问题。”
董建福强调的中国企业要在国际标准与国际立法有所作为,而这一领域也正是发达国家发动产业打击的利器。
谭旭光:10年内中国一定会出国7标准,不再像之前按照别人的标准来
去年12月28日举行的第五届中国制造强国论坛上,中国工业经济联合会会长、工信部原部长李毅中透露了这些数据——
2015年中国制定《中国制造2025》时,关键零部件、元器件的自给率是20%,预计2020年达到40%,2025年达到70%。中国现在在高端芯片、集成电路上95%依赖进口。2018年集成电路进口花了3200亿美元,进口原油才花了2350亿美元;
中国研发投入总量不少,达到2万亿人民币,但用于基础科研的只有5.5%,发达国家普遍在15%-20%水平。
李毅中在大会上说,中国制造2025提出“四基”,核心基础零部件及元器件、先进基础工艺、关键基础材料、产业技术基础,这是工业基础能力。许多企业要补欠款、强基础。
齐鲁晚报记者近期在国内一家医疗耗材企业调研时,这家企业有关人员在谈到产品创新时,表示过程很艰难。难在哪?国内生物应用材料大部分不是国产化,这家企业原材料大部分从国外进口,产业源头在国外。现在,美国用高科技遏制中国,这使得企业的供应链很脆弱。企业要创新,比如把超高分子量聚乙烯这种新材料用在医疗上,就要联合国内做材料的厂家一起攻关,投入大是一个问题,关键是必须要有一个成熟的产业生态。
当中国企业致力于解决卡脖子问题时,才在美国布下的产业壁垒前“撞得生疼”。
“放弃中游的重资产、重人力,然后上游卡脖子,下游赚大钱,用赚的钱补贴上游研发环节。”这是远川研究所《内卷与血酬:中日韩电子产业搏命史》一文中,对于美国式“领跑者圈子文化”的深刻剖析,而领跑者定下的游戏规则,”目的就是要强者恒强,后来者一步落后,步步落后。“
而要在工业领域赢得“后来者的胜利”,没有弯道超车这一说法,只有从基础做起,一个个解决卡脖子问题,攻坚上游科技,成为技术源发地。
赢得“后来者胜利”的潍柴已经证明了这一点。中国内燃机学会副理事长、第二届世界内燃机大会主席谭旭光在第二届世界内燃机大会首场新闻发布会上说,“明年7月1日正式实施国六排放,实际上已经一步走到国六b 阶段。国六b综合指标高于欧美国家。未来可预期的10年内,我们一定会出国7标准,即欧美国家出欧7标准,中国出国7标准,中国将自己制定自己的标准,不再像之前按照别人的标准来。”
扎根兰州60年,固体润滑剂“国家队”里的山东人
在新能源汽车上,高频词是资本、是国家补贴、是钢铁侠马斯克。
而中国内燃机产业每一次技术进步,没有个人英雄,只有无名英雄。刘维民院士报告最后,介绍了他所在的中科院兰州化学物理研究所。
 
这个研究所1958年从大连迁至中科院兰州分院,之后60多年来一直扎根在兰州。
刘维民,生于1962年,山东莱西人,1984年毕业于山东师范大学化学系,1990年从中科院兰州化物所博士毕业后,一直留在研究所进行润滑剂领域的研究。从研究尼龙到研究航天润滑剂,担任固体润滑油国家重点实验室主任。
 
图片说明:刘维民院士和团队。图片来源:每日甘肃网
刘维民的老师薛群基,生于1942年,山东沂南人,1965年从山东大学毕业后,考进兰州化物所攻读研究生,之后留在兰州工作。
薛群基的老师陈绍澧,广东东莞人,1948年从燕京大学毕业后赴美留学,在美国获得硕士学位后于1950年回国,1958年从大连来到兰州扎根。
而2017年获得‘何梁何利科学与技术创新奖青年创新奖“的研究员周峰,1976年生人,是山东郓城人,剑桥大学博士后,他在博士阶段的导师正是刘维民。2018年10月,41岁的周峰成为固体润滑国家重点实验室新一任主任。
这就是一代代的中国固体润滑剂的“国家队”,在研究润滑剂的路上薪火相传,从创立润滑学科开始,从研究尼龙到研究航天润滑剂,这个团队的事业从”12个人,7间房、50台设备“一点点干起,一直干到国际一流。
工业底蕴就是这样积累的,每一个微小创新都需要长期的工艺、数据积累,需要材料、化学、物理学等基础领域的技术成长。这个成长曲线非常缓慢,完全没有捷径可走,而科研人员,要耐得住“板凳一坐十年冷”的寂寞。
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