一、立式水冷單缸柴油機的背景
中國是單缸柴油機的最大生產(chǎn)國和使用國和出口國，近10年來一直保持年產(chǎn)銷700-1000萬臺的量。其中臥式水冷單缸柴油機約占70-80%，風冷單缸柴油機20-25%，立式水冷單缸機占5-10% 。形成這種格局是由歷史原因。第一中國是農(nóng)業(yè)國，并以單家獨戶為經(jīng)營主體，他們需要小型動力；第二農(nóng)民經(jīng)濟條件較差，他們希望越便宜越好；第三臥式柴油機的生產(chǎn)經(jīng)營模式的創(chuàng)新，80年代中后期形成了專業(yè)化分工，推行了集約式經(jīng)營模式，以常柴為首的年產(chǎn)量達到150萬臺，極大地降低了成本和形成規(guī)?；a(chǎn)模式，盈利能力成倍上升其它型式，風冷及立式單缸機沒有及時改變經(jīng)營模式，同時也由于工藝技術(shù)要求和生產(chǎn)、技術(shù)難度，當時難以確保產(chǎn)品的穩(wěn)定性和一致性，一直按傳統(tǒng)的運作模式經(jīng)營，使得立式單缸柴油機產(chǎn)銷量及發(fā)展一直處于滯升的情況。回顧這段歷史，有如下啟示：
存在就是合理的道理，臥式柴油機進行生產(chǎn)、經(jīng)營模式的大創(chuàng)新，創(chuàng)造了單缸柴油機的世界之最。而立式水冷單缸機失去了發(fā)展機會。當臥式柴油機通過創(chuàng)新大發(fā)展后，沒有持續(xù)創(chuàng)新，并進行有效的模式管理和知識產(chǎn)權(quán)的保護。90年代后春筍般臥式單缸柴油機的仿制，產(chǎn)品生產(chǎn)銷售及出口的同質(zhì)化，價格的惡性競爭，造成了臥式柴油機的品質(zhì)、品牌大倒退。出現(xiàn)一臺柴油機只有一包煙的利潤。在這種局面下立式柴油機卻堅持了技術(shù)創(chuàng)新，堅持走品質(zhì)、品牌之路，以弧軍作戰(zhàn)的姿態(tài)，艱難地前進著，有所發(fā)展，所以目前立式柴油機仍頑強地生存著。
二、立式水冷柴油機的優(yōu)勢。
1、原理性優(yōu)勢：相對（缸套活塞水平設計）的臥式柴油機與立式單缸機缸套活塞垂直設計，使得缸套、活塞、活塞環(huán)的工作潤滑條件均勻可靠，有利于控制潤滑油消耗，降低磨損，提高發(fā)動機使用可靠性和耐用性。
2、結(jié)構(gòu)優(yōu)勢：目前國內(nèi)大批量立式水冷單缸機均采取隧道式機體結(jié)構(gòu)，并將齒輪室、曲軸箱、飛輪殼、機體本體四位一體的整體式結(jié)構(gòu)，充分有效地確保了發(fā)動機的剛性和強度，同樣功率的立式機比臥式機使用壽命和可靠性有數(shù)倍提高，其它性能也有明顯改善。
3、配套使用優(yōu)勢。立式柴油機與配套機械基本上采用直接傳動方式（即軸傳動型式），而臥式機主要采取皮帶傳動型式。據(jù)專業(yè)機構(gòu)檢測，在不考慮皮帶打滑時，直接傳動方式較皮帶傳動方式傳動效率提高15% ?？紤]到在農(nóng)村使用中泥水行走時皮帶打滑，傳動效率將大幅度下降。此外，軸傳動提高了配套機械的安全性，防止因打滑產(chǎn)生的上坡困難，甚至翻車情況。
4、節(jié)能減排的優(yōu)勢。由于直接傳動效率提高15%，直接帶來提高10%以上的能量轉(zhuǎn)化率，反映實際使用能源消耗，下降10%以上。按12kw同樣功率的臥式機與立式機在每天工作8小時狀況燃油消耗（假定臺架標定油耗相同），每天省油2.4kg；按全國500萬臺臥式機全部使用立式機，每天可省油1200噸。一年按280天算省油336000噸，相當可觀。節(jié)能同時排放也減少10%以上。
5、區(qū)域性和水田作業(yè)的優(yōu)勢。以立式單缸配套的非道路機械特別適合山區(qū)，路面條件差，坡度大的地區(qū)也使用安全，特別現(xiàn)在山區(qū)發(fā)展的一種四輪驅(qū)動型式，深受用戶歡迎。此外，水田作業(yè)也是有獨特的優(yōu)勢，只要發(fā)動機進、排冷口仍露在外面，就能正常工作，小規(guī)模水電機械化非常適合。
6、再制造的優(yōu)勢。由于立式水冷單缸機的機體本體、曲軸箱、齒輪室、飛輪安魂曲經(jīng)一體的設計。只要用戶在使用沒有發(fā)生人為的破壞，這種發(fā)動機機體不會有損壞，我們經(jīng)常看到80年代初的立式水冷機現(xiàn)在仍在使用中。我們完全可以回收舊發(fā)動機進行分解進行再制造，機體一定可以繼續(xù)使用。大大節(jié)約原材料和降低成本。
7、打開國際市場的優(yōu)勢，目前立式水冷單缸機在前蘇聯(lián)、、東歐、東歐亞以其優(yōu)勢出口量在逐步增加。讓用戶得到價值的實現(xiàn)，前景不錯。
8、立式水冷單缸機的缺點也很明顯，上述優(yōu)點同時也是其缺點：工藝復雜、成本高、配套方式少、振動大等不少缺點，但不妨礙它的優(yōu)勢發(fā)揮，在節(jié)能減排，資源節(jié)約的今天，大力推廣和發(fā)展立式水冷單缸柴油機是十分必要和大有可為的。
三、發(fā)展趨勢和努力方面探討。
前面兩部分充分發(fā)展示了立式水冷單缸機在我國單缸機市場中的優(yōu)勢和特點，我們怎樣時勢利導，從根本上推優(yōu)汰劣，改變我國單缸柴油機行業(yè)的落后粗放，低附加價的現(xiàn)狀。
1、國際上節(jié)能、降排的發(fā)展趨勢和對中國對能源短缺的壓力，單缸柴油機節(jié)能、降排、節(jié)材，再制造等創(chuàng)新和發(fā)展是勢不可檔的潮流。我們必須認真應對，用只爭朝夕的態(tài)度，千方百計在2-3年內(nèi)做出重大的突破。而目前最可能和證實最有效的方法是大力推廣立式單缸機，逐步在3年內(nèi)達到立式機達25%，5年達40%，可以起到立竿見影效果。
2、充分利用《十二五內(nèi)燃機發(fā)展規(guī)劃》中提到立式單缸機逐步取代臥式單缸機的措施，組織行業(yè)市場調(diào)研和發(fā)展模式的創(chuàng)新研究，找出阻礙立式單缸機發(fā)展的瓶頸，向政府報告，并建議采取的政策支持方案。真正逐年擴大成果。
3、建議政府大力支持現(xiàn)有的立式單缸機生產(chǎn)企業(yè)牽頭帶動一批有基礎(chǔ)、技術(shù)能力強的企業(yè)進行技術(shù)改造和產(chǎn)品創(chuàng)新，對立式單缸機的一些不足部分展開科研高校、企業(yè)聯(lián)合、攻關(guān)克服。大力提升立式單缸機和企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新能力和生產(chǎn)制造水平。
4、加大知識產(chǎn)權(quán)的保護，避免臥式單缸機同質(zhì)化，化低價競爭，在立式單缸機上重演。政府設立知識產(chǎn)權(quán)保護基金，從軟、硬件上幫助保護知識產(chǎn)權(quán)和技術(shù)創(chuàng)新。
5、大力支持使用立式單缸柴油機的主機廠（拖拉機、農(nóng)用車、微耕機等），發(fā)展規(guī)模經(jīng)濟、擴大出口市場。特別擴大歐洲及北美洲市場，據(jù)初步調(diào)查，立式單缸直接傳動機型在上述地區(qū)很受歡迎。政府組織相關(guān)企業(yè)參加國際展覽會，擴大宣傳和市場開拓。
6、按細分市場，滿足不同客戶的需求，發(fā)展高端立式單缸柴油機，一是走高速化、輕量化、節(jié)能型產(chǎn)品，此為廣東德力的3000r/min立式單缸機；二是大力開展電噴技術(shù)研究，使電噴技術(shù)應用到高端立式單缸機上。目前德力與鑫亞等研發(fā)的電噴系統(tǒng)單臺成本增加1000元左右，批量可以降到600元/套，這種電噴立式單缸機技術(shù)指標有明顯的提高。建議政府采取補貼電噴立式單缸機，使企業(yè)和用戶真正用得起，政府推動節(jié)能減排，目前試驗電噴機可能達到國Ⅲ水平，油耗降低2-5%左右。
7、加大對蚌線技術(shù)在立式單缸機上的應用研究，蚌線技術(shù)最大的特點是將曲柄連桿運動規(guī)律分解成直線和旋轉(zhuǎn)運動，減少了缸塑的側(cè)壓力，降低摩擦損失，同時可以做到往復慣性力的全平衡，較好地改進了立式單缸機的平衡狀況，進一步發(fā)展立式單缸機的使用范圍和功率等級。
8、政府制訂政策，支持立式單缸機發(fā)展。首先在立式單缸機上采用采用準入制度，制訂嚴格的準入制度。行業(yè)制訂自律守則，保護知識產(chǎn)權(quán)和懲罰不正當競爭，使立式單缸機企業(yè)健康成長。
9、加大政府對立式單缸機的專項補貼，大力支持一批立式單缸機的骨干生產(chǎn)企業(yè)，加大技改力量、市場宣傳、推廣力度。
總之，立式單缸機作為臥式單缸機的階段性替代品，其作用和效果是明顯的，是可行的，是現(xiàn)階段切實可以推廣的。只要政府、行業(yè)企業(yè)、市場共同作為，齊心合力，一定可以探討出一條逐步替代的路，讓我們共同努力和期待。
（本文是張火青先生在2012-4-16中國內(nèi)燃機學會能源專題發(fā)展論壇上的演講稿） |