廣汽吳堅:廣汽自主研發的世界一流發動機今年實現量產|創新英雄

广汽吴坚:广汽自主研发的世界一流发动机今年实现量产|创新英雄

广汽吴坚:广汽自主研发的世界一流发动机今年实现量产|创新英雄

“發動機不搞自主研發,將來一定受制於人。”入職廣汽十年來,廣汽研究院常務副院長吳堅博士親歷了發動機的自主研發過程:從尋求國際技術合作,到推倒重來,再到自主創新,但“每一步都有很多質疑,很艱難”。

吳堅不習慣憶苦思甜,他更喜歡待在實驗室裡,和年輕人一起進行技術攻關——兩週前,他領銜的動力總成研發團隊,憑藉“汽油機高效燃燒技術及產品開發”項目獲得2017年度廣東省科學技術獎一等獎。

“如今我們與國外知名品牌的差距越來越小,在局部領域已經實現並跑。”吳堅並不滿足於此,他內心有著更多的期盼:下一代產品已經著手研發,努力的方向是2025年前實現熱效率45%,“期待那時候,在發動機研發設計方面,我們是真正的領跑者。”

起步

技術引進受限 咬牙推倒重來

從2005年開始謀劃自主品牌項目,到2007年廣汽自主品牌項目組成立,再到2010年“傳祺”正式下線,在業內看來,廣汽自主品牌車型的研發速度堪稱“光速”。

但令人難以想象的是,彼時吳堅面臨著“幾乎是一張白紙”的窘境:全院上下總共才四十多人,沒有團隊開發經驗,沒有研發軟硬件設施設備……“起步時什麼都沒有,時間上也不允許從零開始自主搭建,如果沒有外購,幾乎是不可能完成的任務。”

全球汽車巨頭們高築的技術壁壘前,發動機核心技術一度是自主品牌最頭疼的問題。吳堅回憶稱,經過漫長的談判,廣汽最終引入了菲亞特FAMILY B系列發動機,“但拿到這個東西后傻眼了,實際上只是一堆設計圖紙,而且是上世紀80年代的產品,許多技術指標、工藝都已經落後,需要進行大量的適應性改造。”

為了趕在亞運前出成果,發動機研發團隊進行了艱苦的技術攻關:15個人分幾個系統,一個個將260多個部件的圖紙“啃”下來,“從最初發動機的圖紙,改為能夠生產的圖紙,就整整花了5個多月,大的技術改進超過500項。”

國外的技術封鎖大大刺激了吳堅:明知道對方進行了相關技術限制,還不得不在談判中退讓,“通過引進來實現自主研製受限太多,乾脆自己搞吧!”

2009年,第一代發動機還沒投產之前,吳堅和他的團隊就著手進行第二代發動機的研發,將第一代發動機研發成果推倒重來,不依賴任何外方合作伙伴,從零開始自主設計研發新一代產品。

“可以說是被逼出來的。”他告訴記者,最高峰時團隊200來人同時在進行17款產品的研發,除了人員每天三班倒之外,機器也是開足馬力運轉,每天只留一個小時的檢修時間,“人機幾乎都是24小時不停,這樣持續了至少有四年。”

但更煎熬的來自外部的不信任。不少人質疑,市場上有許多現成且成熟的國際發動機品牌,是否有必要自主研發?對此,吳堅態度堅決:“一定要自主研發!不然將來一定是受制於人。”

艱辛

為“看”清楚燃燒

“掰開揉碎”研究

“發動機技術是整車的核心技術,燃燒技術又是整個發動機裡最核心的技術。”2010年左右,吳堅發現,燃燒過程控制對發動機性能影響幾乎是決定性的,“我們必須要鑽進去,摸清楚燃燒真正要做研究的地方。”

他舉例告訴記者,油和空氣混合的比例、什麼時候點火、壓縮比是多少、壁面溫度是多少,對其中任何一個參數進行調整,出來的燃燒效果都完全不一樣的。為此,他和團隊成員進行了集成創新,在原有的實驗器材上自主設計了激光系統、快速頻閃系統、高速攝影系統等,將可視化應用到實驗過程當中。

“採用了這一套可視化的光學單缸發動機以後,燃燒過程就可以直觀進行分解。”動力總成技術研發中心發動機研發部發動機性能科燃燒開發室主任陳泓告訴記者,通過超高速攝影機每秒鐘幾萬張的高清圖片,研發人員可以結合前期的電腦仿真計算結果,對什麼時候進氣、什麼時候噴多少油、什麼時候點火等進行設計,最終實現最優的燃燒方案。

而在眾多忙碌的實驗室中,記者還看到了加載了可視化系統的燃油噴射器。動力總成技術研發中心發動機研發部發動機性能科副科長李鈺懷介紹稱,藉助這一套裝備,研發人員可以對缸內噴油進行精細控制,噴出來的油遇到空氣霧化後,油滴到哪裡去、形態如何都可嚴密監控,“隨著排放標準的提高,上一代發動機噴油的平均粒徑大概為13微米,新一代發動機要做到6-7微米,這對我們的研發要求也大大提高了。”

據介紹,為了獲得不同設計方案之間細微的差異,每一款發動機在開發階段還要日繼一日反覆實驗,進行繁瑣的標定工作,這一過程一般長達五個月。而在“掰開揉碎”研究燃燒的過程中,吳堅及其團隊獨創汽油機燃燒過程控制系統(GCCS技術),獲得國家專利。

“沒什麼秘訣,只是潛下心來去研究燃燒過程,認真地花精力、花時間去做。”吳堅告訴記者,這一項目解決了發動機研發中關鍵的燃燒開發問題,在單個發動機的研發項目上節約了鉅額的研發成本,“填補了廣東省乃至華南地區發動機研發生產空白,從根本上實現了汽油機的獨立自主研發,打破了國外發動機設計的壟斷。”

成果

第三代發動機

不輸奔馳寶馬

“新一輪的升級工作在2016年已經啟動,首要目標是滿足國六排放標準。”如今,吳堅帶領的團隊已經完成了第三代發動機平臺技術的自主研發工作。

他自信地告訴記者,今年底,廣汽首款搭載第三代發動機的汽車將投放市場。第三代發動機的特點是全部採用缸內直噴,同時採用國際最先進的、目前還沒有幾家量產的350bar噴射壓力的技術。廣汽最新研發出的第三代發動機系列最大輸出可以達到180千瓦、380牛·米,升功率90千瓦,熱效率達到38.3%,油耗降低10%。世界四大發動機諮詢公司之一的AVL給予他們的評價是已經達到奔馳寶馬的水平。

在吳堅看來,目前在發動機的研發設計和生產方面,國內自主品牌和國外的差距已經越來越小,局部領域已經可以並跑,“我們從無到有,從跟跑到並跑,進步是有目共睹的,不需要說起發動機就妄自菲薄。”

對於未來,他極有信心:集納更多創新人才的優勢,同時加強與國內外先進的科研院所、高校的深度合作,“我們現在已經開始了第四代發動機的研發。”

“我們已經處於第一梯隊了。”吳堅稱,廣汽自主研發第四代發動機已經開展了一年多,在進一步提高熱效率方面有所突破,“我個人有一個期盼,努力在2025年之前達到熱效率45%,這基本是汽油機的物理極限。”


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