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为柴油机配上国产“心脏”——南岳电控自主研制电控高压共轨系统纪实

发表时间:2023-09-13 16:07:35 来源:电喷共轨系列

  6月9日,湖南省衡阳国家级高新区。南岳电控(衡阳)工业技术股份有限公司(以下简称南岳电控)厂房里,工作人员正在紧张忙碌着。

  “忙不完,根本忙不完。”南岳电控副总经理、生产负责人李运升告诉科技日报记者,“从大年三十到现在,一直在加班。客户求货都堵到厂房这边了!”

  在湖南,如今火爆到“排队坐等”的,不只是“网红奶茶”和小吃,还有南岳电控自主研制、突破国外垄断的电控高压共轨系统。

  柴油发动机是道路运输车辆的“心脏”,电控高压共轨系统则是发动机的“心脏”,是决定污染物排放、能耗水平的关键零部件。

  此前,我国电控高压共轨系统市场几乎被德、美和日企垄断,国产柴油机制造受到很大制约。

  “现在不会了,我们已成功研发并实现大批投产应用。”南岳电控董事长、技术团队带头人龙美彪说。

  2009年前后,南岳电控经历了一番博弈。那时,该企业牢牢掌握着电控单体泵的核心技术,在市场上有着“绝对话语权”,光靠这一项技术,就能过得“轻松滋润”。

  是抱着单体泵过好日子,还是再打一场关键核心技术攻坚战?当龙美彪提出“研发高压共轨技术”时,立刻引发了企业内部的意见分歧。

  回忆起当年的提议,龙美彪认为这是大环境倒逼的结果。“国家对环保的重视程度只会慢慢的高,配套电控高压共轨系统的高效节能低排柴油机,是未来柴油机发展的必然方向。”他说,“与其等到技术跟不上了再去研究,不如利用已有技术积淀,早点动手!”

  为了达成共识,南岳电控启动这项技术探讨研究有所延迟,2010年终于正式立项。9年后,公司自主研发出电控高压共轨系统;2021年,实现对国内主流发动机厂配套全覆盖。

  今年春节前,公司收到潍柴动力扬州柴油机有限责任公司、康明斯等单位的3.5万套订单。二三月份,月均订单更是达到5万套。

  为抢货,在南岳电控厂房区域,出现了客户“坐等”景象;公司高层的手机,也生生被拨打成了“催货热线”。随着海外订单的持续不断的增加,南岳电控已成为目前自主品牌中唯一实现成套共轨系统出口的厂家。

  电控高压共轨系统技术是燃油喷射系统领域的国际顶尖技术。该系统由高压油泵、喷油器、共轨管、控制器ECU四部分构成,能实现柴油机燃油喷射的高压精准控制。

  基于单体泵技术基础,南岳电控相对轻松地完成了高压油泵和共轨管的研发。但在喷油器密封性攻关上,却遇到了前所未有的困难。

  “密封性是评价喷油器好坏的基础指标。密封不好,会多方面影响到柴油机的运行性能。”该公司总工程师欧阳玲湘说。

  国外的技术封锁,使研发团队既找不到技术图纸,也无相关工艺文件可参考。“那时候,不光是我们,国内厂家对油嘴密封的认知都还停留在上一代。”龙美彪说,只能“摸着石头过河”。

  欧阳玲湘和记者说,油嘴头部的密封直径,由两个差异极微小的角度相交形成。但在一开始,小组成员进行样件对标检测时,选择的检测的新方法和仪器精度均不合适,由于没分辨出这两个细微角度的差异,误将两个角度当成了一个角度。

  就是这一个小小的“漏角”,导致团队制造出的密封带易在整个油嘴锥面上发生“滑动”,从而使密封性能不稳定。

  “回过头看,戳破这层‘窗户纸’,似乎不那么难。但在当时,为找出密封不稳定原因,我们钻研了无数个日夜。”龙美彪说。

  2016年,他们终于研制出无静态泄漏式喷油器,攻克了高喷射压力共轨喷油器密封技术的行业共性难题。

  南岳电控还联合中科院兰州物理化学所,研发出类富勒烯碳/类石墨烯氮化硼多层薄膜,突破了共轨系统的高压摩擦及泄漏等难关。

  2018年,南岳电控喜提自研的第一个电控高压共轨系统。大家满怀期待地将其安置在卡车上,在自家厂区测试。

  不料,卡车跑起来总像脱缰野马,颠得车内人“七荤八素”。“这在某种程度上预示着共轨系统喷油控制不好,需要改变ECU的控制策略。”公司CEO助理邓飞说。

  一遍遍测试、改进后,研究团队解决了控制问题。在接下来的“三高”(高温、高寒、高海拔)极限试验里,车被开上了海拔五千多米的唐古拉山。

  团队开着卡车,在一段长坡路上运行。跑着跑着,大家明显感觉车子没了劲,眼看就要往后溜。为预防刹车失灵,一名工程师在停车后,下车去找大石头垫轮胎。

  “别说5000多米的海拔,就是平地里搬块大石头也不容易。”邓飞说,“同事搬着石头刚站起身,就是一个趔趄。”

  大家一同把车“安顿”好,就地分析数据及原因,修改ECU程序,反复重新测试,直到卡车再度顺当地跑起来。

  “当我们大家都认为自己的系统基本能替代进口、打破垄断的时候,没人相信我们。”龙美彪说,对整车厂而言,没人愿意承担试用国产共轨系统而带来的风险。

  通常,国外共轨系统厂家为汽车进行共轨系统匹配标定时,都要收取不菲的试验标定费用。为赢得市场机会,南岳电控只能转换角色,通过“立军令状”和一切可能的免费条件,去求试用。

  通过免费试用,南岳电控慢慢撬开了市场的大门。截至目前,公司此项产品已创收近9亿元。技术的自主可控与国产化,也迫使外资品牌大幅降价,据估算,每年能为国内发动机厂家节省采购成本数十亿元。

  党的二十大报告强调,以国家战略需求为导向,集聚力量进行原创性引领性科技攻关,坚决打赢关键核心技术攻坚战。

  南岳电控高压共轨系统的产业版图还在逐步扩张,不断应用到车用发动机、船舶动力、发电机组、工程机械动力、农用发动机、无人机等领域。

  “我们将在低碳和零碳燃料喷射技术上不断的提高科学技术创新水平,努力取得更多原创性突破!”龙美彪说。


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