无油所的自主创新之路

　　同行纷纷知难而退，没有来自政府和其他外部来源的支持，无油所却自主开发出中国第一套达到欧III排放标准的电控共轨喷油系统。尽管一路上很孤独，但他们很自信，押上全部家当，坚持不懈默默干了10年

　　路风 封凯栋 曹崴(北京大学政府管理学院、企业与政府研究所)

　　2005年，拥有自主知识产权的柴油机电控高压共轨燃油系统，由无锡油泵油嘴研究所(以下简称无油所)开发成功。9月，安装在卡车上顺利完成了1500公里的无故障路试。这标志着中国成为世界上继美国、德国和日本之后第四个掌握电控高压共轨技术的国家。现在，该系统已经到了产业化前夜。

　　其实，2001年受邀请参观博世电控高压共轨系统项目的中方单位，除了威孚，还有无油所。博世是先后分别邀请两个单位的，两个事件彼此保密，直到威孚与博世的合资谈判后期，双方才知道对方的同样经历。

　　然而，无油所领导人参观的感受却有所不同。博世的慷慨，无油所参观人员非常惊讶：德方不仅让他们参观了生产线，还让他们参观了被企业视为机密的实验室。但无油所的负责人在参观完后，不但没有“腿软”，反而看出了博世的“软肋”，“这趟经历让我坚信了我们(在技术上)走的路是对的”。从而，决定倾其近10年的资金积累，投入到自主研发电控高压共轨技术的产业化中去，“我们决定自己做！”

　　事实上，无油所从1995年就开始了自主开发电控共轨系统的历程。在90年代，中国许多大学、科研院所和企业曾经一拥而上，尝试开发电控共轨系统，但后来纷纷知难而退，而无油所是惟一坚持下来的。虽然一路上很孤独，虽然没有来自政府和其他外部来源的支持，但无油所仍然倾其所有，坚持不懈地默默干了10年。

　　涉足电控高压共轨喷射系统

　　无油所在90年代中期开始涉足电控喷射系统，尽管它在机械式喷油系统上取得了相当的成绩。从今天看来，这一决定是非常具有国际视野的。

　　在整个国际范围内，电控高压共轨技术也只是起源于80年代后期，而1995年前后博世等行业巨头的大规模进入使这一技术进入快速发展期，成为内燃机喷射系统领域中世界各大企业展开白热化竞争的焦点。

　　同样在1990年代中期，无油所也已经认识到电控技术必将取代传统的机械控制技术。虽然无油所在资产规模和人才数量上都无法与博世、日本电装、西门子这样的国际巨头相比，但还是决定投入电控系统的研发。这意味着整个研究所的资源投向以及人力资源、组织结构的设置都要产生相应的重大变化。从当时看来，这无疑是有相当的风险。

　　能够与国际巨头差不多的步伐进入这个技术前沿领域，决定因素有二：第一，无油所生来就是搞技术研发的，不仅积累起了机械式喷射系统的技术能力，而且具有对

柴油

发动机整机系统的理解能力，所以无油所能够认识到电控技术必将取代传统的机械控制技术。第二，在开放的条件下，任何国际技术前沿的动向都逃不过有能力者(至少是有理解能力者)的目光。

　　1999年，无油所从德国、日本买来了发动机样品，通过反向测绘对国外的技术进行消化吸收。2000年，无油所在一台卡车上试安装了一套国外的喷油系统硬件产品，也就是说要把国外的设计思路在国内的发动机上来实现。

　　这并不是简单的调配工作，由于控制的对象(发动机)已经完全不同，这就意味着整个电控部分，也就是ECU部分(发动机电控单元的简称，Engine Control Unit)必须要自己重新开发。

　　ECU成为电控燃油系统核心

　　柴油机燃油喷射系统从机械时代进入电控时代后，ECU已经彻底取代了传统的喷油泵在燃油系统中核心地位，成为了技术知识聚集、累积的新焦点和载体。

　　从ECU工作原理看，接收各种发动机传感器所采集的信号是ECU工作的前提，然后ECU才能对输入参数进行处理、输出处理结果，并控制执行器做出反应。

　　当无油所把从国外购买的共轨系统安装在国内的发动机上进行调试时，传感器得到的发动机信号是共轨系统中的ECU所无法有效识别的，原因在于这个ECU是为国外的发动机配套开发的。由于不能准确识别传感信号，所以随后的信号处理、输出控制工作也就不能正确完成。一句话，ECU与发动机之间的关系是高度特定的，与整车很多其它部分也联系密切。在不同的发动机和整车环境下，要想令已有的共轨系统正常工作，对ECU的工作机理必须达到彻底理解的程度，而简单模仿对于这个核心技术的学习没有什么实际意义。

　　另外，从技术层面看，无论是ECU的硬件还是软件，模仿起来都很困难。而且，随着这项技术的发展，通过模仿来掌握技术的难度还在不断加大。ECU硬件的集成度在不断提高。随着驱动电路向智能化方向发展，驱动电路高度集中，原来好几个芯片起的作用被一个芯片代替了，破译自然更难。

　　更难掌握的是软件。ECU软件的实质是企业在技术开发过程中，企业通过对各种发动机在各种工作状态下进行试验而获得的知识和经验积累，是一个不断完善和细化的过程。这种经验积累恰恰是在电控领域没有进行过自主开发的中国企业所缺乏的。

　　据一位相关领域专家说，“当年，一个ECU只有4K的程序和几百个字节的数据库，而且是用低级的汇编语言写的。即使这样，国内技术人员仍需要花大量的时间加以破译。现在ECU中的程序已经达到了十几K，数据库也有好几K，而且用的还是较高级的语言，破译起来就更难了。”

　　当ECU成为燃油喷射系统的技术核心之后，先行者就自动取得了由技术特性所带来的天然壁垒。对于技术追赶者来说，原来在机械式油泵油嘴时代进行反向测绘活动是相对容易的，而现在破译ECU“黑箱”已经成为几乎不可能完成的任务。

　　自主创新破译ECU“黑箱”

　　面对新的技术轨道，无油所的技术人员明白，在ECU这个共轨系统的关键环节上，除了自主开发别无他途。但当时所里缺少能够开发ECU的人才

　　于是，所长从

浙江大学专门请来一位具备发动机专业背景，同时自己曾开公司做过电子设备的博士，以他为核心组成专攻ECU开发的团队。用了半年多时间，这些技术人员弄清了ECU的工作机理，成功地将买来的高压共轨系统在国内的发动机上第一次实现了装车运行。

　　2000年的装车成功，是无油所的一个里程碑。因为，无油所在最关键也是最薄弱的ECU上获得了突破，积累了能力，且积累了信心。全所上下坚信，他们所坚持的电控高压共轨技术是可行的，自己能够走通。当时，在国内外，关于电控的技术路线争论不休，高压共轨技术尚未形成绝对主流的技术思想。

　　2000年之后，无油所的ECU设计技术完成了从仿制到自主创新的革命性转变。从处理器芯片的不断升级，到硬件电路的自主设计、软件开发的规范化、流程化，无油所走上了技术自主发展的良性轨道。

　　成功试制出第一台样机

　　技术路线之争恰恰说明技术之新，而在新技术的早期介入，则为自主设计提供了更大的空间。无油所花了两年多的时间，在借鉴日本、德国等产品的基础上，于2001年设计了一个电控高压共轨系统的初步系统方案，并绘出了设计图纸。这是一套在油泵油嘴上基本遵循国际主流设计，而在喷油器和ECU上完全自主设计的图纸。但是，产品的设计必须经过加工生产的检验，才能验证设计的合理性和可行性，设计工作才最终能够体现它的价值。

　　高压共轨系统需要涉及到大量的精密加工，特别是在喷油器的部分。为了加工出自己的产品设计，2001年无油所在欧洲找了两家经营不景气的企业，花了700万～800万人民币，请一家负责电控部分，一家负责机械加工。在这些公司帮助下，对图纸进行了修改，并且做出了第一个样品。当然，无油所同时也在国内与其他单位合作进行一些关键件的开发，例如在电磁铁方面，欧洲公司所提供的产品始终无法工作，反而是无油所与合作单位联合设计的部件发挥了作用。

　　2002年底，无油所成功试制出第一台样机。

　　将电控高压共轨系统开发到底

　　在2001年之后的一系列变化下，无油所仍然决心把高压共轨系统开发到底，就只能用英雄壮举来形容了。因为，这意味着无油所必须独立完成新技术的产业化过程。

　　对于一个必须得到应用的技术来说，开发高压共轨系统的成功标志不是做出样机，而是产业化，即使其成为性能稳定、能够批量生产并被市场所接受的产品。

　　产业化阶段的对于技术研发本身的重要性在于，如果不经过为批量制造做准备的过程(伴随着产品设计和工艺设计之间的大量互动)，以及顾客使用后的反馈意见，许多必须解决的产品技术问题其实都难以发现。这种必要性恰恰反映出传统计划体制的一个基本缺陷：研发与生产的脱离往往使新产品的开发缺乏一个产业化的过渡阶段，最后导致开发中的新技术或新产品永远达不到能够应用的技术性能要求。

　　无油所本来打算，借助威孚的制造能力来继续开发高压共轨系统。双方还曾经签订了合作开发意向书，计划以威孚和无油所之间八比二的比例合资生产。但随着威孚与博世的合资谈判的进行，尤其是当威孚的领导班子从博世参观并失去信心之后，无油所与威孚的合作前景越来越渺茫了。

　　押上全部家当“自己做”

　　无油所开始在国内寻找其他能够进行精密加工的合作伙伴。为此，所领导一度想到军工系统，既然能够制造导弹、航天器等精密度要求很高的产品，就应该有可能具有这样的能力。

　　2003年，一直支持无油所自主开发的原机械工业部部长何光远参观了无油所，帮忙请来了我国在精密仪器领域惟一的院士徐性初。了解情况后，徐院士明确说，高压共轨系统所要求的加工精度已经位于当今工业界最高的加工水平，国内所有企业都不具备这样的能力，“真要做，你们就得自己做。”

　　听到这个结论后，无油所负责人的反倒像是“吃了一颗定心丸”。没有了其他可能的选择，决策反而简单了，就是“自己做”。同时，为了不影响开发进度，无油所已经开始从国外采购设备，这个结论无非证明了前面决策没有错。但是，这意味着无油所必须倾其所有，还得节衣缩食。

　　2002年5月，无油所专门组织了工艺设计团队，并按照自己设计的工艺方案，花了2000多万元从国外订购设备，自己把握加工难度极大的核心部件的生产。这是使电控高压共轨技术成功产业化的关键。

　　“自己做”，无油所就不得不把多年积累的全部家底都押上。迄今为止，无油所开发共轨系统已经投入了1.5亿元的资金，几乎是承担一汽集团的研发项目、行业服务和下属公司的全部收入。

　　为了这个项目，无油所在1985年建的办公楼直到2004年才改造，此前他们竟然是用电风扇来度过江南的夏天。所里有人笑称：“我们的办公室连无锡街道大妈的办公室都不如(有空调)。”据介绍，改造是因为去年的经济情况相对较好，而共轨系统项目也已经“心里有了数”。

　　滚动式发展开放式学习

　　依靠自己的力量搞产业化，无油所面临的风险徒然加大。但为什么他们在参观完博世之后没有被吓倒，反而更加坚定了自主开发的信心？除了对技术能力的自信，还有对市场竞争战略构想的清晰。

　　无油所感到，虽然德国人在技术上强大，但研发投入成本也很高。此外，像博世这样的大公司，产能计划往往是根据能够回收成本的产量规模而确定的。据称，博世拟在中国投资6亿欧元，年生产50万套共轨系统。

　　无油所决策层认为，新产品的市场只能逐渐生长起来，特别是对于需求结构复杂的中国市场而言，所以以大批量生产为目标的大额投资在短期内很难得到回报，必然导致高成本。小小无油所的策略是，跟随市场成长的滚动式发展。只要掌握技术，就完全可以依靠成本优势和跨国公司一比高下。

　　目前，无油所正在为其年产1万套的第一阶段目标在努力。决策者认为，1万套刚好是其经济规模的临界点，可以盈利。为此，无油所打算在设备上总共投入5000万，除原有的试制车间之外，还要建立以总装测试车间。

　　无油所坚持开放式的技术学习，自始至终都没有放弃过对国外先进技术的追踪、学习和研究。在2002年左右，无油所花了200多万人民币，外派20多人到英国Ricardo(发动机研究机构)去了1个多月。他们不仅带回了Ricardo在2000年之前的最新技术资料，而且还制作了800多页幻灯片，向其他同事介绍。

　　这就是几十年来该领域数代中国科研人员们自主研发、不懈进取的一个缩影。所里一位老工程师说，“在改革开放之前，我们是看别人的东西好，所以想要抄过来；开放之后，我们是看别人的东西好，就要设法找出缺点，想法改过来；而现在是看别人的东西好，我们是想办法怎么样避免与别人的专利冲突，形成自己的技术体系。”