【文/觀察者網(wǎng)專欄作者 鄧鉑鋆】

有一條消息，估計(jì)很多人都忽視了：

9月中旬，濰柴控股集團(tuán)有限公司正式發(fā)布了全球首款突破50%熱效率的商業(yè)化柴油機(jī)。從世界第一臺(tái)柴油機(jī)誕生到現(xiàn)在的100多年，柴油機(jī)的熱效率才剛剛提升到46%。有業(yè)內(nèi)人士形容，如果提升至50%，就“猶如人類史上首次百米跑跑進(jìn)10秒”。

這事兒在其他地方應(yīng)者寥寥，但在觀網(wǎng)討論挺熱烈的，作為“人人都是藍(lán)翔人”的山東人，我也忍不住要說(shuō)兩句。

2020年9月16日，濰柴集團(tuán)發(fā)布全球首款突破50%熱效率的商業(yè)化柴油機(jī)（圖片來(lái)源：濰柴集團(tuán)官方網(wǎng)站）

迫切的需求

熱效率是衡量?jī)?nèi)燃機(jī)燃油利用效率的標(biāo)準(zhǔn)，熱效率越高，燃油消耗越少，熱效率的提升一直是世界公認(rèn)的行業(yè)技術(shù)難題。柴油機(jī)的點(diǎn)火方式為高溫高壓空氣直接引發(fā)柴油的燃燒，即壓燃。通過(guò)提高氣缸壓力，可以不顧及發(fā)動(dòng)機(jī)體積和重量，“粗老笨重”的船用二沖程低速發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了熱效率突破50%。

但是，要使更加精密、體積更小、工況需求復(fù)雜的車用高速柴油發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率從目前的46%達(dá)到50%，需要解決柴油發(fā)動(dòng)機(jī)高效燃燒、低傳熱、高可靠性、低摩擦損耗、低污染物排放、智能控制等一系列世界級(jí)難題。業(yè)內(nèi)的共識(shí)是，“誰(shuí)能通過(guò)單項(xiàng)發(fā)明讓柴油機(jī)熱效率提升1%，誰(shuí)就有資格當(dāng)選兩院院士”。

全球汽車工業(yè)把電動(dòng)車視為發(fā)展方向，一些國(guó)家甚至推出了內(nèi)燃機(jī)車輛的淘汰時(shí)間表。但是內(nèi)燃機(jī)在動(dòng)力性、可靠性等方面仍將長(zhǎng)期保持不可替代性，尤其是在重載卡車領(lǐng)域。由于重載卡車的特殊工況，尾氣污染導(dǎo)致的環(huán)境問(wèn)題，每每成為柴油機(jī)重載卡車?yán)@不過(guò)去的坎。

大家可能聽(tīng)說(shuō)過(guò)“一輛柴油大卡車的污染相當(dāng)于兩百輛小汽車”的說(shuō)法。根據(jù)《2016年中國(guó)機(jī)動(dòng)車環(huán)境管理年報(bào)》，2015年，僅占機(jī)動(dòng)車總量12.6%的柴油車其氮氧化物（372.0萬(wàn)噸）和顆粒物（53.6萬(wàn)噸）排放量，分別占機(jī)動(dòng)車排放總量的69.0%和99%以上。而這兩項(xiàng)正是霧霾的主要成分。

總量?jī)H占我國(guó)機(jī)動(dòng)車保有量5%的大卡車，制造了一半的機(jī)動(dòng)車尾氣污染。尤其是柴油機(jī)尾氣的重要成分氮氧化物（NO_x）可以“凝聚”其他大氣污染物，是霧霾污染形成的重要原因，這就使得發(fā)明節(jié)能環(huán)保的柴油機(jī)對(duì)我國(guó)來(lái)說(shuō)更加迫切。

中日競(jìng)爭(zhēng)

柴油機(jī)排放問(wèn)題在國(guó)際上普遍存在，提高車用柴油機(jī)熱效率，既可以減少油耗又能降低污染，濰柴發(fā)明的熱效率50%柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，并不是中國(guó)人為了炫耀技巧爭(zhēng)取國(guó)際排名研發(fā)的“奇淫巧技”。

以日本為例，日本中央政府直接整合國(guó)內(nèi)的企業(yè)與高等院校研發(fā)資源，成立跨部門(mén)、跨所有制的戰(zhàn)略創(chuàng)新促進(jìn)項(xiàng)目SIP，把提高柴油機(jī)熱效率納入SIP重要的子項(xiàng)目“革新性燃燒技術(shù)”，納入“日本科學(xué)技術(shù)振興機(jī)構(gòu)（JST）”管理，并制定計(jì)劃時(shí)間表，敲定每一年提升柴油機(jī)熱效率的目標(biāo)。

至2018年，日本三所世界一流大學(xué)慶應(yīng)義塾大學(xué)、京都大學(xué)和早稻田大學(xué)等組成的研發(fā)小組，在實(shí)驗(yàn)室里把汽車柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的理論最高凈熱效率提高到了50％。

同年，中國(guó)濰柴的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)也在實(shí)驗(yàn)室里實(shí)現(xiàn)了熱效率超過(guò)50%的突破。那么，是什么原因讓我們走在了發(fā)達(dá)國(guó)家日本的前面，率先推出了世界首款高效率的商用發(fā)動(dòng)機(jī)呢？

體制的勝利

首先是技術(shù)問(wèn)題?！叭毡究茖W(xué)技術(shù)振興機(jī)構(gòu)（JST）”的年報(bào)PPT做得美輪美奐，提出日本提高柴油機(jī)熱效率的技術(shù)攻關(guān)要點(diǎn)是“充分燃燒”等領(lǐng)域。一方面，“充分燃燒”提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的生產(chǎn)難度與維護(hù)難度；另一方面，“充分燃燒”的高溫、富氧環(huán)境會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)氮氧化物排放不降反增。熱效率指標(biāo)提高了，但是環(huán)保等“短板”問(wèn)題更加突出，必然影響了新型發(fā)動(dòng)機(jī)的商業(yè)化應(yīng)用。

然后是體制問(wèn)題。

為了研發(fā)高效率的內(nèi)燃機(jī)，日本中央政府打破部門(mén)條塊分割，形成了“產(chǎn)學(xué)合作體制”，即讓多家存在競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系的企業(yè)、高校共同合作研發(fā)。在新品上市之前，整合彼此存在競(jìng)爭(zhēng)的企業(yè)研究力量，激勵(lì)“吃財(cái)政飯”的高校參與競(jìng)爭(zhēng)，在提高全日本學(xué)術(shù)界的基礎(chǔ)研究實(shí)力的同時(shí)提高創(chuàng)新效率。

然而，在取得實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證成功，充實(shí)完善了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)之后，日本的50%熱效率柴油機(jī)就要面臨“量產(chǎn)化工藝研究”的企業(yè)經(jīng)濟(jì)行為。雖然企業(yè)為研究高效柴油機(jī)付出了巨大的經(jīng)濟(jì)支出，但是新型發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入應(yīng)用階段，必然要跟追求“技術(shù)穩(wěn)健”和注重成本與經(jīng)濟(jì)性的日本車企發(fā)生矛盾。

自上世紀(jì)90年代以來(lái)，日本國(guó)內(nèi)的汽車產(chǎn)銷量長(zhǎng)期萎靡不振。雖然近十年日本汽車市場(chǎng)經(jīng)歷了為期五年的產(chǎn)銷量雙增長(zhǎng)，目前日本國(guó)內(nèi)汽車市場(chǎng)銷量仍然低于2007年的本世紀(jì)峰值，更低于上世紀(jì)八九十年代。在一個(gè)消費(fèi)者因?yàn)榻?jīng)濟(jì)大環(huán)境斤斤計(jì)較使用成本和維護(hù)成本的市場(chǎng)里，日本國(guó)企在推廣新技術(shù)的時(shí)候必須過(guò)于慎重地考慮市場(chǎng)的反應(yīng)，從而陷入技術(shù)上的保守。

同時(shí)，日本主要車企除了加入“國(guó)家隊(duì)”研制高熱效發(fā)動(dòng)機(jī)，自己也有“自留地”。比如說(shuō)日本車企馬自達(dá)的“創(chuàng)馳藍(lán)天”柴油機(jī)技術(shù)，通過(guò)高壓噴射、低溫燃燒、低壓縮比、無(wú)SCR（尿素噴射）等方式降低柴油機(jī)的油耗與尾氣污染。馬自達(dá)“自留地”技術(shù)已經(jīng)被市場(chǎng)接受，對(duì)應(yīng)用創(chuàng)新技術(shù)比較積極的馬自達(dá)自然就會(huì)冷眼旁觀高熱效的新型發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)了。