最近，廣西壯族自治區(qū)玉林市氣溫驟降，但廣西玉柴機器股份有限公司高效節(jié)能環(huán)保內燃機國家工程研究中心的實驗室卻一片火熱。2月，由廣西玉柴機器股份有限公司研制的中國最大功率燃氫發(fā)動機YCK16H熱效率突破45%，達到世界先進水平。
“熱效率是衡量發(fā)動機燃油利用效率的重要數(shù)據(jù)。發(fā)動機熱效率越高，燃油消耗越少，節(jié)能減排效果越顯著。”隔著實驗室玻璃觀看的廣西玉柴機器股份有限公司總工程師、玉柴研發(fā)總院院長林鐵堅說，作為燃氫發(fā)動機YCK16H研發(fā)項目的主導者，他將繼續(xù)帶領團隊成員優(yōu)化這款產品。
從國內第一款分別滿足國家第三階段和第六階段機動車污染物排放標準的柴油機，到我國首臺商用車燃氫發(fā)動機；從中國第一臺柔性燃料發(fā)動機，到國內首款具有完全自主知識產權的發(fā)動機智能控制器……林鐵堅主持研制出一系列先進動力系統(tǒng)產品，為實現(xiàn)高水平科技自立自強貢獻力量。
1月19日，“國家工程師獎”表彰大會在北京召開，林鐵堅獲得“國家卓越工程師”稱號。
近日，林鐵堅接受科技日報記者采訪，講述了他在發(fā)動機行業(yè)的奮斗歷程。
帶隊“啃”下最硬的“骨頭”
記者：請您介紹一下什么是燃氫發(fā)動機？
林鐵堅：簡單來說，燃氫發(fā)動機是指以氫氣作為主要燃料的發(fā)動機。作為一種燃燒極限寬、點火能量低的零碳燃料，氫氣非常適合作為發(fā)動機的燃料。
記者：當初為什么要啟動燃氫發(fā)動機YCK16H研發(fā)項目？
林鐵堅：我國傳統(tǒng)動力車輛，特別是牽引車、載貨車等重型道路貨運車輛，保有量大，碳排放問題比較突出。
2020年“雙碳”目標提出后，汽車發(fā)動機行業(yè)科研人員努力使產品、裝備朝綠色低碳方向發(fā)展。我們技術團隊在輾轉調研多個地區(qū)，充分了解行業(yè)情況后，決定研發(fā)燃氫發(fā)動機，助力實現(xiàn)“雙碳”目標。
記者：在研發(fā)燃氫發(fā)動機YCK16H時，您和研發(fā)團隊成員遇到了哪些技術問題？
林鐵堅：拿燃料來說吧。剛才提到，氫氣非常適合作為發(fā)動機的燃料，但使用它存在一些難點。比如，氫原子質量小，對材料密封性要求高；氫原子個頭小，容易滲透到鋼、鐵、鎳等金屬以及合金中，造成金屬裂紋脆化，出現(xiàn)氫脆現(xiàn)象；氫氣的爆炸極限寬，非常容易發(fā)生爆炸。
記者：這些技術問題的難度如何？
林鐵堅：難度可以說非常大。除上述難題外，在關鍵零部件、增壓技術、控制技術等方面，燃氫發(fā)動機YCK16H的研發(fā)也面臨諸多挑戰(zhàn)。與此同時，當時在全球范圍內，燃氫發(fā)動機相關研發(fā)工作尚處起步階段，很多技術積累都不足，我們基本需要從零開始。
記者：其中最大的挑戰(zhàn)是什么？
林鐵堅：主要集中在氫氣上。氫氣燃燒速度非常快，很容易在發(fā)動機進氣道發(fā)生回火，或者在缸內發(fā)生早燃及爆震?；鼗稹⒃缛技氨鸲紝儆诋惓Ｈ紵?。如果不解決燃氫發(fā)動機異常燃燒問題，就無法使其高效運行。
記者：您和研發(fā)團隊是如何應對這一挑戰(zhàn)的？
林鐵堅：當時，我們多次進行仿真實驗，模擬燃燒系統(tǒng)、進氣系統(tǒng)內氫氣的流場運動。經過數(shù)十次的仿真實驗和評審，我們得到了最優(yōu)的設計方案。
除此之外，在發(fā)動機零件到位后，我們團隊還要檢查零件的加工精度，如活塞是否會形成炙熱點、噴嘴是否泄漏等。經過長時間努力，我們終于“啃”下最硬的“骨頭”。
記者：2022年6月，燃氫發(fā)動機YCK16H點火成功的那一刻，您的心情是怎樣的？
林鐵堅：點火是一個重要節(jié)點。試驗那天，雖然我看起來比較平靜，但其實壓力特別大，心一直提在嗓子眼。
不過，對于整個研發(fā)工作來說，點火成功只是開始。要想真正把YCK16H燃氫發(fā)動機推向市場，我們還有很長的路要走。
企業(yè)需始終堅持技術創(chuàng)新
記者：在研制燃氫發(fā)動機YCK16H的過程中，您和團隊實現(xiàn)了哪些重大技術突破？
林鐵堅：我們在燃氫發(fā)動機燃燒系統(tǒng)、高精度空燃比控制系統(tǒng)、點火控制系統(tǒng)、爆震保護控制系統(tǒng)、氫燃料系統(tǒng)、氫燃料發(fā)動機關鍵零部件材料等方面都實現(xiàn)了較大突破。
記者：這些關鍵技術積累能否促進其他動力設備的研發(fā)？
林鐵堅：當然可以。首先，通過研制燃氫發(fā)動機，我們逐步建立了全新的低碳和零碳燃料研發(fā)體系和產品平臺，開發(fā)出柔性燃料發(fā)動機技術。這為其他低碳或零碳發(fā)動機的研發(fā)奠定了基礎。
其次，我們在增壓技術、控制技術、熱管理等方面的研究成果，對于燃料電池、燃料電池車輛以及其他動力源形式車輛的開發(fā)都有較好的借鑒意義。
最后，燃氫發(fā)動機技術的研發(fā)可以促進傳統(tǒng)天然氣直噴技術的應用。
記者：燃氫發(fā)動機YCK16H的市場應用前景如何？
林鐵堅：作為一款重型燃氫發(fā)動機，YCK16H的應用場景可以說非常廣泛。比如，它可以作為未來零碳道路運輸車輛的動力源。
值得一提的是，燃氫發(fā)動機YCK16H可以助力電網調峰。在電力充足時，工作人員利用電解水制氫技術，把氫氣作為剩余風、光電的儲能載體，將多余的電能儲存起來。當電力不足時，利用燃氫發(fā)動機YCK16H將儲存好的氫能轉換為電能，為電網系統(tǒng)充電。
除此之外，燃氫發(fā)動機YCK16H還可以利用發(fā)動機排氣和冷卻液熱量實現(xiàn)冬季集中供暖。
記者：多年來，您帶領研發(fā)團隊成員突破了商用車領域燃氫發(fā)動機燃燒關鍵技術和應用瓶頸，推動我國動力裝備朝智能化、多元化、低碳化方向發(fā)展。您可否談談多年參與技術研發(fā)工作的體會？
林鐵堅：個人認為，技術創(chuàng)新如同撬動新事物的杠桿，能夠迸發(fā)出令人意想不到的強大力量?？v觀人類發(fā)展史，創(chuàng)新技術是一個國家、一個民族、一個企業(yè)發(fā)展的不竭動力，是社會生產力提升的關鍵因素。
踏上新征程，加快構建新發(fā)展格局，推動高質量發(fā)展，迫切需要科技企業(yè)堅持技術創(chuàng)新，為建設現(xiàn)代化產業(yè)體系注入強大動力。
近年來，廣西玉柴機器股份有限公司的高速發(fā)展，正得益于始終堅持技術創(chuàng)新。通過不懈努力，目前我國發(fā)動機研發(fā)技術已經達到國際領先水平。面向未來，我們已經沒有可以借鑒的成熟經驗，要超越的對手就是自己。只有不斷創(chuàng)新，才能闖過一道道難關。
記者：近年來，汽車電動化和低碳化給發(fā)動機行業(yè)帶來一系列挑戰(zhàn)。您如何看待未來發(fā)動機行業(yè)的發(fā)展？
林鐵堅：我認為，從長期來看，發(fā)動機在農業(yè)、工程機械、船舶等領域有著不可替代的作用。發(fā)動機不僅可以燒石油，還可以將氫氣、氨氣、甲醇等作為燃料。個人認為，發(fā)動機未來發(fā)展還有很大潛力可挖。
研發(fā)人員一定要從基層做起
記者：2005年，您獲得天津大學機械學院動力機械及工程專業(yè)博士學位后，選擇來到地處西部的廣西玉柴機器股份有限公司。當時，公司里擁有博士學位的員工可以說是鳳毛麟角。然而，您主動要求從基層技術人員做起。您當時的想法是什么？
林鐵堅：我讀博時研究的課題是如何提升內燃機的熱效率、減少污染物排放。我剛入職時，國家第二階段機動車污染物排放標準剛剛實施。此時，廣西玉柴機器股份有限公司已經開始把達到國家第三階段機動車污染物排放標準的發(fā)動機推向市場，同時準備研發(fā)達到國家第四階段機動車污染物排放標準的發(fā)動機。我正好可以在工作中用上多年所學。
或許有人覺得，學歷高的人在入職時應該有起點更高的崗位，但我不這么想。我認為，不管有多高的學歷，都要從基層做起，這是必經的過程。企業(yè)技術研發(fā)人員更是如此，因為這樣才能更深入地了解產品開發(fā)流程和企業(yè)運作機制。
記者：20年來，您從一名普通的研發(fā)工程師逐漸成長為研發(fā)團隊帶頭人。結合個人經歷，請您談談青年科技工作者如何才能更快成長？
林鐵堅：過去這些年，我之所以能夠快速成長，一個很重要的原因是趕上了國家、行業(yè)、企業(yè)的快速發(fā)展期。自身努力重要，但外部環(huán)境的作用不可忽視。
當下創(chuàng)新環(huán)境、創(chuàng)新氛圍和支持政策更好，青年科技工作者要做的就是腳踏實地進行技術創(chuàng)新。無論何時，技術創(chuàng)新一定都會遇到困難和挑戰(zhàn)。唯有擺正心態(tài)，耐得住寂寞，做好多次失敗的心理準備，才能守得云開見月明。
記者：結合多年從業(yè)經驗，對于培養(yǎng)發(fā)動機行業(yè)科研人才，您有什么建議？
林鐵堅：個人認為，目前人才培養(yǎng)難以滿足行業(yè)發(fā)展需求，發(fā)動機行業(yè)需要大量新鮮“血液”。不過，一些人認為發(fā)動機是夕陽產業(yè)。這造成目前很多工科畢業(yè)生不愿意從事這個行業(yè)的相關工作。
我建議，從大環(huán)境來說，要加大宣傳和科普力度，讓公眾了解發(fā)動機發(fā)展趨勢和我國發(fā)動機產業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀。從具體培養(yǎng)來說，我建議高校和科研院所在培養(yǎng)機械工程、熱能動力、電子信息、軟件控制、智能算法等方向的學生時，引導他們將所學應用在發(fā)動機研發(fā)領域。
在人才引進方面，發(fā)動機行業(yè)相關企業(yè)要采用更加靈活的引進機制，吸引更多不同專業(yè)、不同地域的人才。
記者手記
記者眼里的林鐵堅，說話靦腆，有點書生氣。從外表很難看出，他是一位“身經百戰(zhàn)”的總工程師。
從少年時起，林鐵堅就對動力裝備非常著迷，對各種車模愛不釋手。獲得博士學位后，他從天津來到祖國大西南，開啟了發(fā)動機技術探索之旅。
過去20年，林鐵堅致力于高效清潔燃燒技術研究，加快推動核心關鍵零部件國產化進程，主導突破了商用車領域燃氫發(fā)動機燃燒關鍵技術和應用瓶頸。在動力裝備領域，他始終堅持創(chuàng)新驅動發(fā)展，對技術研發(fā)精益求精。
制造業(yè)是立國之本、強國之基。在采訪中，林鐵堅一再提及“低碳”二字。對林鐵堅和同事來說，他們身上承擔著推動動力裝備行業(yè)高質量發(fā)展的責任，也肩負著生態(tài)文明建設的使命。
奮斗二十載，青絲變華發(fā)。在傳統(tǒng)動力賽道和新能源賽道，林鐵堅一次次闖關奪隘，一次次攻堅克難。
“實現(xiàn)動力強國，這既是我的夢想，也是我的使命?！绷骤F堅說，在追夢路上，他將繼續(xù)前行。
（科技日報記者 劉昊）
