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突破国外技术垄断,我国发动机制动领域能否另辟蹊径?
《华东科技》     发布时间:2019-05-21 14:13    

2017年,上海尤顺汽车部件有限公司(以下简称“上海尤顺”)自主研发的新型发动机缓速器——发动机固链式制动系统,占据了国内市场60%的份额。这仅仅是该款产品投入市场的第二年。相比2016年19%的市场占有率,上海尤顺用实际数据证实了从无到有填补我国发动机制动领域的空白,打破了长期以来国外技术对该市场的垄断,体现了“中国制造”的民族品牌魅力。


时机恰好归国创业,做中国自己的发动机制动器

发动机制动器是装配在车辆上的辅助制动装置。在矿山或山区公路上行驶的运输车辆,特别是重型卡车,如果仅靠刹车系统,由于长时间高温磨损,会导致刹车功能减弱或失效,因此引发安全事故。据2010年官方统计数据来看,我国车辆总数不到美国的一半,但交通事故死亡人数却是美国的两倍。其中重要原因之一便是美国85%的商用车(重型卡车)装有发动机制动器,而中国装有发动机制动器的商用车却不到5%。2008年前后,国家政策法规要求:车长9米,总重量达到12吨的车辆,必须配置发动机缓速器。

但长期以来,发动机制动器的技术和产品由美国皆可博车辆有限公司(以下简称“皆可博”)垄断。2002年皆可博进入中国市场,主要有两款国外原装引进的发动机被应用,极大地阻碍了中国发动机制动器的发展和应用。

当时任美国皆可博首席工程师的杨洲博士回国,看到我国车辆发动缓速器的现状:在我国公路上设置了很多刹车失灵的导向标;路上的车辆大多装有冷却水槽,依靠冷水淋刹车片降温保护刹车装置,实现有效制动缓速。由此,引发了杨洲的思考:为什么长久以来被美国垄断的东西,我们自己不能做一个呢?

“就是出于这样地想法,2009年我们开始研发属于中国人自己的发动机制动器。”上海尤顺生产运营部总监王军欢告诉《华东科技》记者。


从原理到结构,新思路打开新局面

2009年,上海尤顺组建团队,在杨洲的带领下开始了研制发动机制动器的“长征”。由于国际技术的长期垄断,该项目在国内没有任何技术经验可以借鉴。研发初期,资金、人才以及生产设备等资源都不充足,过程中所面临的难题不言而喻。

当时皆可博制动器采用液压承载的方式打开发动机气门,载荷高、泄露大、用油多、容易被脏油堵塞失效,有“载荷-变形无限增加”的恶性循环。在此之前,国内几大主机厂的研发团队一直在发动机制动器的原理上寻求突破,却苦寻无果。作为结构专家的杨洲思考:能否换个思路,放弃原理突破,在结构上实现突破呢?

“针对这一结构,我们主要的改变是将原来液压承载制动改为固体链接承载制动。”上海尤顺制动器设计副经理曾春玲告诉记者。

在没有任何经验可以借鉴的情况下,上海尤顺的工程师们只能一遍遍翻查设计手册,一次次争论,一次次尝试,直到成功。曾春玲向记者透露,当时在做摇臂时,实验中摇臂发生了严重的变形,两边都翘了起来。经过反复验证,发现材料的硬度太低了。但材料并不是上海尤顺的强项,只能摸索着将摇臂的材料进行更换,并进行了热处理,最终实现了摇臂的理想效果。在当时还没有技术分析软件可以利用的情况下,诸如此类的技术攻关数不胜数,但“长征”虽艰难,上海尤顺人也终于一步步走了过来。

通过对制动箱体、驱动机构和制动机构的结构优化设计,上海尤顺采用固体链接传递制动载荷,彻底消除了液压连接传递制动载荷所特有的失效模式和相关缺陷。在开启发动机制动后,当气缸压缩最大时,释放压缩后的高温高压气体,以吸收发动机能量,降低发动机转速,使发动机转速大于1000转以上时,无须喷射燃油,具有制动过程环保、不消耗燃料的优点;同时,该结构无须配套液压制动控制阀,简化了设计和成本,更减少了过程反应时间,使制动过程更加高效。并将传统的液压动作转为可靠的曲臂机械动作,不需要液压制动控制阀,可以采用集成摇臂(排气和制动复合在排气摇臂上),也可以采用独立的制动摇臂,同时通过摇臂内制动机构的优化,提高了产品稳定性,降低了成本,实现了产品的可靠性和耐久性。由于没有高油压和高油温引起的泄漏、变形和载荷波动,该结构的制动性能不受油温、油压和空气含量的影响;制动过程中用油量最小且耐脏油,因而制动反应时间最短;由于结构紧凑,可以集成在现有发动机的摇臂内,从而减小发动机的高度、体积和重量。

在经历性能测试、耐久测试之后,2014年,上海尤顺的固链式发动机制动器开始小批量供货;2016年,投入市场大批量生产,实现了400多万元的销售额,占据国内市场19%的份额;而2017年,销售额猛增至18000多万元,国内市场份额达到60%。目前,该产品已经在国内7家主机厂的12款发动机上成功应用,成功突破了美国皆可博的技术和市场垄断,打开了国内发动机市场的新局面。


突破工程化和可制造性,攻克科技成果转化难点

虽然上海尤顺的固链式发动机制动器只用两年时间便成为市场主流,但从想法到商品这一过程却长达8年。提及科技成果转化,王军欢认为最难的是工程化和可制造性。工程化就是把头脑里和图纸上的东西变成样机;可制造性即通过大量的验证,在短时间内达到批量生产的要求,同时保证产品性能的稳定性和成本的可控性。

上海尤顺能够顺利解决固链式发动机制动系统的工程化与可制造性两大难题,首先得益于上海尤顺的基因,其次得益于选对了产品的市场突破口。上海尤顺的创始人奚勇作为业内资深的技术专家,在发动机领域拥有良好的话语权和丰富的人脉资源,与国内各大主机厂关系密切。当时国内几大主机厂都拥有大量的研发人员,资金充裕,但尚未取得进展。因此,在奚勇的带领下,该产品最初以各大主机厂的研发团队为突破口,得到了他们的技术认可。由于市场长期被国外技术垄断,各大主机厂也认为我们应该拥有自己的民族品牌。上海尤顺以无锡柴油机厂和上海柴油机厂为基础,合理优化资源,实现了产品认可和批量装机,为以后的产品推广打下了扎实的基础。

为了树立中国人自己的民族品牌,上海尤顺在最初研发时就注意到知识产权保护的重要性。据了解,在上海尤顺团队建设中特别设立了专业的知识产权团队,专门聘请了国际十大华人专利律师之一朱松。研发人员和专利人员相互配合,共同规划和撰写技术专利,以实现专利墙的无懈可击,让竞争对手无法绕过其技术,这也为日后上海尤顺的产品在行业内占据垄断性地位奠定了坚实的基础。

在实现“中国制造”的道路上,科技人才是关键。王军欢表示,前些年公司都在埋头搞研发,对政策扶持信息关注较少,未来将更加关心人才落户等政策扶持,只有留住优秀的人才,才能谈下一步的科技创新。


树立民族品牌,推动“中国制造”

上海尤顺固链式制动器的成功开发与应用,不仅打破了国外技术的垄断,填补了我国该领域技术的空白,而且促进柴油发动机领域重要零部件系统的国产化,提高了中国制造的水平能力;在中国发动机制动领域开辟了一条新路,不仅降低了运输车辆的维护成本,而且为中国运输车辆的安全行驶提供有力的保障。

面对新时期各领域新技术的不断发展,节能环保意义的不断加深,上海尤顺也在寻求新的发展方向。2018年8月,上海尤顺成立了技术研发中心——上海纳光工程技术中心,其新一代的尾气后处理项目便是针对柴油机的尾气后处理系统,致力于让每一台卡车成为一台“移动的空气净化器”,实现重卡尾气零排放,使排出来的尾气相当于空气净化器的排放效果。目前,该项目即将进入主机厂做性能测试,预计2019年能够上车使用。

在进一步拓展国内市场的同时,上海尤顺与国际上的商用发动机厂家如Volvo商用车公司、Daimler商用车公司进行前期接触,为开拓国际市场奠定了良好的基础。目前在研发的一款产品潍柴H6,未来瞄准了北美市场。面对国际市场上美国皆可博长达50年的技术和市场垄断,上海尤顺表示,有竞争才有进步,并不希望皆可博退出中国市场的竞争。

未来10年,上海尤顺期待裂变出更多的有中国制造特色的高新技术企业。目前,上海尤顺正在与主机厂构建新技术战略合作体系,共同引领柴油发动机新型技术的创新与开发,推动“中国制造”,力争成为世界柴油发动机生产领域的领航者。

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2019年07月刊

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