目标：中国“电喷”
――记清华大学汽车研究所“电喷组”
《科技日报》记者 王 力
离2000年的国庆越近，清华大学汽车系“汽油机电控组”的事越多：他们应北京北内京安云豹发动机有限汽车公司的要求，将云豹发动机装上了电子燃油控制系统；为福建金龙客车和富奇吉普匹配车用电控系统。匹配工作还没有全部完成，厂方就把车子投放了市场。清华的老师们急了眼，找到那家工厂的人。对方赶忙解释，一旦出事，他们决不会扯上清华。清华的老师说，你可以不找我们，但是这样做会砸了清华的牌子。对方又说，市场需要电喷车，我们也没办法；事情还没解决又来了新客户，福州汽车厂找到清华，要求他们为即将投放市场的FZ6430车改成电子燃油喷射车，越快越好。
谁也没有想到，如今的“电喷”市场这么火！20年前，不，10年前，不，就在5年前，当袁大宏教授代表攻关课题组到人民大会堂领取国家“八五”科技攻关重大科技成果奖的时候，他的脑子里还在为这个获奖项目――电子燃油喷射控制系统怎样推广应用而发愁呢！
一
电子燃油喷射在汽车上的应用，据说最早出现在1979年。德国人、美国人至今还在争论究竟谁是第一个开发者，其实这已经不重要，因为，这项重大发明已经产生了重大的经济效益，它代表着社会的文明又向前迈进了一步。
众所周知，汽车废气中含有3种有害成分：一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化物。如果一座大城市只有万八千辆车，这些有害气体也许会通过环境的自我调节而转移，而消失；但如果有十几万辆，几十万辆，甚至上百万辆车那就另当别论了。因此，从70年代末80年代初开始，由于当时汽车数量的急剧增大，发达国家就率先制定了各种环保法规，强行限制汽车制造厂要么采用新技术，减少废气排出，要么关门。结果是，各汽车厂只能走前一条路。
所谓汽油发动机电子燃油喷射系统就是那时研究开发并开始应用的一项能减少环境污染的新技术，核心是用计算机控制代替传统机械式控制，使发动机在各种工况运行时，均能获得最佳的空燃比和最佳的点火正时，从而改善发动机的动力性和经济性，大幅度降低汽车废气的排放。国外实践表明，发动机采用电子燃油喷射加上氧传感器闭环控制和三元催化转换器是降低汽油发动机废气排放现有的最好技术，可使三种有害物质的排放减少95%以上。所以投放市场不到十年，这些技术就迅速在全球范围内得到广泛应用，到了1988年，国际上轿车总产量达到3240万辆时，45%的车已安装了电控燃油喷射系统。进入90年代，发达国家的环保法规越来越严格，到了几乎不装电喷就不能销售的地步。
可是在20年前的中国，第一，经济还没有发展到那一步，不仅人均汽车拥有量远远落后于发达国家水平，就是全国汽车的绝对数量也不及美国的一个大城市多。第二，工业化才刚刚开始，技术条件与发达国家相比还有着20年以上的距离。第三，信息极不发达，只是从80年代初，新技术革命浪潮的信息才开始走进改革开放后的中国，“电喷”这个词组的含义基本上没人知晓。幸运的是，清华大学汽研所的科研人员成了极少数例外的人。从断断续续的资料中，他们了解到了当时国外汽车发展的状况，知道了有一种电子燃油控制系统正在代替化油器。不过，现在的人绝对不会想到，即使在中国的最高学府――清华大学，他们那时能够收集到的信息也不如现在的一个中学生知道得多，更甭说亲眼看一看“电喷”了。
1985年10月，课题组一位同志的亲戚庄人亮先生到北京探亲，他是一位美籍华人，在美国是一个汽车修理专家。听到这个消息他们喜出望外，认为绝对不能放弃这个机会，应当去拜访这位专家。一天晚上，课题组一行三人来到了当时刚刚落成的建国饭店，庄人亮在下榻的房间里热情地接待了他们。客套话后，就转入了美国的汽车产业，庄先生尽他所知道的把汽车上使用的新技术和盘托出。这其中当然也包括电子燃油控制系统。双方很投入地一直谈到深夜1点钟，离开时似乎仍意犹未尽。在回来的车上，大家继续畅谈着内心的感受，都觉得今后中国的汽车工业要发展，一定离不开这种技术，于是商定成立一个电控组，把研发中国的电控燃油喷射系统作为自己的奋斗目标。
那么，从哪儿搞起呢？1986年，回到美国的庄先生给他们托运过来一个装有单点燃油喷射系统和整车线束的旧发动机。他们这回总算对燃油喷射系统的全貌有了一个了解。
电控组的研究工作最初是在国产492发动机上开始的。他们用化油器改了一个单点喷射的节流阀体，用单板计算机作电子控制单元，编了控制软件，一按起动马达，发动机就转起来了。小小的成功使他们几乎得意忘形。当然，他们心中到底明白，这只是一个电喷发动机的雏形，并不是真正的电喷发动机，说实在的，这个东西离着实际的产品还相差很远很远。
二
1986年，国家汽车工业主管部门――中国汽车工业总公司在长春汽车研究所组织召开了第一次全国性的“发动机电子控制技术”为题的研讨会，清华大学的代表也应邀出席。会上在引进“电控化油器”还是引进“电控燃油喷射”的问题上产生了分歧。一派意见认为“电喷”技术当时在国际上也处于发展中，档次太高，研发风险太大。很多人还认为，虽然“电喷”将来可能全面替代传统的化油器，但对像我们这样工业水平的国家还是应当脚踏实地的，先从全面引进电控化油器技术开始。会上，清华大学的代表提出了绕过电控化油器直接上电控燃油喷射的主张，以清华为代表的意见最后得到了大会的肯定，并向全行业推广电控燃油喷射系统。从后来的实践看，这次会议达成的共识不仅避免了在研究方向上走弯路，而且，也使行业系统主管科研的同志开始从总体上考虑“电喷”要不要搞，什么时候上“电喷”的问题了。
1988年，在清华大学召开了第二次“发动机电子控制技术”研讨会，会议明确了当时国内研制电控燃油喷射要以节能为主，兼顾排放的技术方向。汽车工业主管部门看得更远一些，他们从总体目标上考虑了中国汽车与“电喷”之间的关系。
三
1986年一个偶然的机会，电喷组同志来到北京市电子振兴办公室，汇报了他们想要搞汽车“电喷”的想法。振兴办很支持他们的研究工作。在电子振兴办的推动下，由北京市人民政府电子办和北京汽车工业总公司成立了北京汽车电子化领导小组，“BJ/213发动机电子控制汽油喷射系统的开发和研制”作为北京市的重大科技项目在北京市科委正式立了项，并由北京吉普车有限公司、北京计算机二厂、北京摩托车联合制造公司和清华大学承担。研发工作开始进入了正轨。
中美合资北京吉普汽车有限公司是我国第一家合资汽车生产企业，根据双方达成的协议，美方要随时进行动态转让技术，也就是说美国汽车公司有什麽新技术都应转给中方。其实却不是那么一回事，中方曾提出过关于“电喷”的问题，对方避而不谈。北京吉普公司的一位技术人员去美国培训，结业返国时经对方百般审查同意，带回一套简单的单点燃油喷射系统和一份20多页的应用说明。就是这份简单的技术说明在美方组长审查时，还将关键部分和具体的数据全部用黑笔涂掉了。可是，课题组的同志们见了这个东西后却欣喜若狂，大家对已有的样品和资料进行了仔细的分析研究，决定搞出一个国产化的“电喷系统”。在这个思想指导下，到1990年初，经过这几个单位的全力拼搏，由他们做出的单点电喷系统装在北京切诺基吉普车上，终于成功地开动了起来。厂方答应采用这项技术。过了一段时间，克莱斯勒公司收购了美国汽车公司。北京切诺基吉普车发动机上终于装上了电子燃油控制系统，但那不是中国人搞的，是从美国运来的克莱斯勒系统。
但不管怎么说，他们已经能做出产品，并且具有了一定的水平，因此这个项目获得了北京市科技进步二等奖。在这个基础上，他们把这个系统安装在北京第二汽车厂生产的136卡车上。一次，德国博世公司驻京办事处主任顾克林先生来清华参观，乘坐了这辆车，非常感兴趣，仔细地询问了装车的情况，当听说是他们自己匹配的时候，他先是露出了怀疑的目光，接着又连声称赞。中午去吃饭时，他不坐他自己的车，要求由他来开这辆改装车，体会一下车子的性能。接着清华电喷组又与二汽合作，将这个单点燃油喷射系统改为六缸多点同时喷射系统，安装在东风-140载重卡车上，取得了很好的效果。因为重新设计了进气系统，增加了进气，发动机的功率提高了14％。车子从北京一直开到湖北十堰二汽技术中心，工厂的人夹道欢迎。当时的研究中心主任闵佟说:这等于给我们的发动机增加了一个缸。后来他们又将南京汽车厂的一台四缸发动机改为多点同时喷射系统，安装在一辆IVECO-PICKUP轻型载货车上。
清华大学在电控燃油喷射系统的研发方面的工作，得到了国内汽车行业和汽车工业主管部门的注意和认可。从1991年开始，国家实施“八五”科技攻关计划。国家科委和机械部汽车司将“汽车电子燃油控制系统的研究”定为国家“八五”重大科技攻关项目，组织了国内最有实力的企业、研究单位和高等院校参加。参加此项目的单位有:长春汽车研究所、东风汽车工程研究院、北京吉普车有限公司、江南计算机技术研究所、华晶电子集团公司、无锡威孚股份有限公司、无锡油泵油嘴研究所、航天部第一研究院十一个单位。而清华大学则是组织和技术负责单位。
“八五”攻关主要内容是在消化吸收国外电控燃油喷射系统的基础上，研制具有自主知识产权的电控燃油喷射系统。根据有关部门要求，国内只搞一个基本型，避免重复开发和重复引进。经过了近五年的奋战，攻关胜利结束，取得了辉煌的成果。红旗轿车、东风－140载重卡车和北京切诺基吉普车都装上了自主开发的燃油喷射系统的电子控制单元，并进行了整车性能的匹配，顺利的通过了国家的验收和鉴定。其中清华大学承担的子课题中电控发动机开发装置、发动机工况模拟器和空燃比仪三个项目，鉴定意见认为达到了国际先进水平。1996年该项研究成果获得了国家“八五”科技攻关重大科技成果奖。
在这个过程中，以清华大学课题组为首的科技人员，通过攻关掌握了电控发动机的改造、电控系统的配置、电控发动机开发工具的制作、电控发动机和整车的匹配技术，成长出了一支自主开发发动机燃油喷射系统的技术队伍。特别是在电控发动机关键核心技术电子控制单元软硬件的开发方面取得了重大的进展，为以后系统国产化的开发打下了良好的基础。为什么这么说呢？汽油发动机电控燃油喷射系统最核心的关键技术是控制单元软硬件的开发。发动机的控制应用软件不是拥有发动机工作原理和发动机设计知识就可编写出来的，需要有大量的实际使用经验。一个好的控制软件也是要在实际使用中不断修改完善的。
为了开发有自主知识产权的控制软件，重要的一条路是学习国外的软件，但要想获得外国人的帮助是不可能的，于是他们就自己来。读懂一个20-30K汇编语言编写的软件，先要将机器码的程序进行反汇编，反汇编出来的程序没有任何注释，读起来就像一本“天书”，基本上读懂一个软件，需要两个人艰苦奋战一年半的时间。为了读懂软件，他们专门研制了一个用计算机做的“发动机”，也就是“发动机工况模拟器”用来分析调试控制软件的功能，并能模拟发动机动态工作过程。为了在发动机和实车上修改发动机的控制参数，他们又用PC机研制了一个“电控发动机开发装置”。后来课题组的人在国外也看到了类似功能的装置。但不如他们研制的装置人―机界面友好，使用方便，价格便宜。一些外国专家看后，感慨万分。美国某汽车公司的两位专家看后说：“在你们这样的条件下干出这样水平的东西，令人不可思议”。日本五十铃汽车研究所所长渡边阳，看了他们的发动机工况模拟器后，认为模拟软件编得很好，并表示愿意帮助到日本推销。
四
课题组在攻关过程中承担的另外一个的主题是，代表国家和国外几大汽车电子公司谈判，转让电控燃油喷射生产技术，筹划建立合资公司。
技术谈判是从1994年开始，由中方专家组与三个国家六家大公司同时进行的。开始接触时，外商以为中国人什么也不懂，有的外方代表庄重而果断的走到投影机前，首先讲起电子喷射系统的ABC，有的外方代表则只在我们提问时，才极不情愿的张开嘴。中方专家小组的成员实在忍不住了，不得不提醒他们，请你们介绍一下某一方面的技术。对方愣住了，在这个系统中，这种技术是最关键的。他们摸不清中国人到底知道多少。后来，谈判转入正轨，最后形成的焦点是外方是否能把他们所说的先进技术转让给中国，这里其实就是指电控燃油喷射系统的控制软件。在一次有机械部吕福源副部长参加的谈判会上他们向外方提出，能否将控制系统的“源程序”转让，这是考验你们公司是不是真心合作的标志。当时，外方表示非常为难，他们说：他们从来都没有转让过源程序，如果要转让的话，价格也会很高。有的公司干脆说，我们的软件不向社会主义国家转让。但是他们在看了中国方面所做的研究工作后，态度才有了很大的转变，谈话的方式改变为平等交流的方式。由于外方知道了我们的技术实力，在商务谈判时才作了让步，从而为国家节省了约9000万马克。
1994年２月，专门为生产汽油机电子燃油控制系统而建立的国内股份制公司――中联汽车电子有限公司正式成立。过了两年，即1996年初，专门生产“电喷”系统的合资公司正式在上海破土动工兴建。
五
“八五”攻关取得了辉煌的成果，清华大学在汽油发动机电控燃油喷射技术研究方面的水平，得到了国内外业内人士的认可。电控课题组的工作在那时也达到了鼎盛时期。很多人认为，研发工作如能一鼓作气地坚持下去，国产汽车使用有自主知识产权的电控燃油喷射系统的日子便可指日以待。然而，天有不测风云，形势发生了急剧变化，电控课题组几乎陷入了绝境。由于市场对“电喷”的需求并不明朗，国家主管部门已决定靠引进生产，从而也就不再支持清华搞国产化研究了。他们多次向有关领导部门反映，得到的回答是：不反对国产化，但也不会在经费上给予支持。国内一家有远见的大汽车集团，为了支持清华能够将电控燃油喷射软件的开发和匹配技术的研究工作继续下去拨款150万，这笔钱后来又因故被挪作它用。这就如同釜底抽薪，电喷研究没有了经费，工作很难往下开展。“祸不单行”，外企又到课题组挖人，两位参加“八五”攻关的技术骨干被挖走了。怎么办？他们不断问着自己，“我们还需要再把我们的成果进行转化吗？不继续干，十几年工作经验的积累会白白地失掉。‘八五’攻关所取得的成果会付诸东流。”大家下定决心，困难再大也要坚持下去。于是，在人力非常紧张的情况下，他们抽出一部分人力搞创收，用这些钱使电控燃油喷射的研究工作继续了下去。
1998年，形势突然有了转机。从1998年开始，北京的空气污染达到了登峰造极的地步，3天里有2天空气质量指标为污染或严重污染，除非来一场西伯利亚的强劲北风，北京人已经看不见蓝天了。到了年底，形势更加严重，每到晚上，大街上弥漫着一层薄雾，闻着呛人，百多米远处就看不见人了。经测试，罪魁祸首除了烧煤外，就属汽车了。北京上百万辆的汽车排放出大量有害气体，已经到了不治理就要严重损害人们身体健康、腐蚀城市建筑的地步了。为此，北京市政府断然决定开始实施防止污染空气的地方法规，对汽车尾气排放进行严格管理：从1999年1月1日开始，凡不安装“电喷”系统的汽车不许在北京销售；不采取废气治理措施，排放超标的汽车一律不许行驶。一时间，“电喷”成了时髦名词。这个时候，境外大汽车电子公司蜂拥进入中国，都在中国推销他们的电控燃油喷射系统，想在中国的市场上占有一席之地。国内汽车电子生产厂家 “联合电子”公司的门前也排起了长队。一些生产厂家纷纷找到他们，但是昂贵的价格又令他们望而却步。因为，“电喷”不能随随便便地安装到一台汽车上。首先，要根据车子设定的性能指标，选择确定系统的配置。接下来要研制相应的开发工具，并在发动机台架上进行“标定”，优化发动机在各种工况下运行的优化控制数据。仅在“标定”这一项中要花多少钱？外商毫不含糊的要100-150万美元，而且是一个型就要收这么多钱。就是合资的“联合电子”也要价不菲，标定一辆车型要400万元人民币。国内大汽车厂开始时还可以忍受，后来就不行了；小厂则根本不能承受。于是他们纷纷找到清华大学汽车研究所，要求他们帮助开发。目睹着这个变化，课题组的同志并没有激动。10多年前他们就预见了这个趋势，他们也是按照这个目标奋斗的。他们已经掌握了电控燃油喷射系统的核心技术，他们本该做出更大的成绩，比如，形成中国的一个民族产业，去和外国人竞争，甚至去赚外国人的钱，可是种种因素使他们的目标难以实现。如今，机遇终于来了，他们必须抓住这个机遇。由于市场需求非常急迫，汽车生产厂急于让他们生产的汽车排放达标，以便上目录卖车。可是电喷组眼下又不能提供自己国产的电控燃油喷射系统，于是就决定先买国外的电控系统给汽车厂匹配车。他们以最快的速度和最好的质量对待国内汽车厂家，标定一个车型最低只收几十万元。这样他们先后为二汽491发动机匹配了扬子皮卡，北内京安云豹发动机匹配了福建的XML6740金龙客车，江西的FQ6480福奇吉普车。这样做的结果使汽车厂省下了一大笔匹配费用。电喷组的人也通过实战积累更多的知识和经验。他们制定的下一步工作是降低系统的配套价格。现在是整套的购买国外的系统，即平时所说的“捆着卖”，外方要多少钱就是多少钱。有的外国公司本身的自制率也不高，有些零件他也是买来的，这样再卖给我们价格就比较贵。由于他们已经具有了自主配置系统的技术，系统的零部件可以采用全球采购的方法，货比三家，谁的便宜，谁的质量好就买谁的，这样就可使系统的价格进一步降低。第三步的工作是在自组系统的基础上，将电子控制单元的硬软件国产化，实现他们的最终愿望。那时，这个系统就可称得上是地地道道具有自主知识产权的中国燃油喷射系统了。汽车生厂家更是盼望着这一天的到来。他们这几年吃尽了苦头，体会到自己如不掌握核心技术，就要永远受制于人。有一家汽车公司的电喷车在国内是最早推向市场的，因为北京当时还没有实施新的排放法规，所以安装的是开环控制系统，是由一家外国公司匹配的，花了45万美金，附加条件是需要购买他们的5万套电控系统。别看匹配费要得不多，实际上已将他所需要赚的钱摊在零件费中。北京实行了新的法规，开环控制已不能满足排放要求，要将开环改为闭环。其实，在控制软件中闭环控制的功能也有，只需将控制字中的一位1改成0或0改成1就可以了，就这么简单。但是你不知道控制字存放在程序的什么地方，是哪一位管这个功能，你就得请他来改，这又得付给外国公司一大笔钱。后来，他们没有钱，只得把开环控制的空燃比调到理论空燃比凑合着用。他们的技术人员说：说什么咱们也得自己掌握这门技术，不然，不光受气，还得花这份冤钱。
东风汽车集团下属的一个子公司――东风电子科技股份有限公司是一个上市公司。他们有市场，有钱。他们的领导看清楚了国产电控燃油喷射迟早要走产学研结合的路。所以他们主动找到清华大学汽研所，准备参与联合开发的工作。一些民营企业家对此也有同感，他们总想搞民族产业。钱江摩托车集团的老总，力帆轰达摩托车集团的总工等，都先后来过清华谈国产化摩托车电控系统的事。春兰集团已和清华大学签订了国产化春兰豹摩托车电控燃油喷射系统的国产化合同，开发工作已在紧张进行之中，预计，明年清华大学90周年校庆时即可完成。在一片大好形势中，清华大学汽研所的科技人员不敢有一点松懈，因为，他们追求的目标还没有最后实现。
