第一節(jié) 國際柴油機驅動高壓泵產業(yè)發(fā)展歷程
一、產業(yè)發(fā)展歷程
國外柴油機電控噴油系統的研究主要始于20世紀70年代,到現在已發(fā)展了3代。
第1代電控噴油系統是位置控制式,即在不改變傳統噴油系統結構的基礎上,用電控組件來代替原有的機械控制機構,提高控制精度和響應速度。
其優(yōu)點是無須對柴油機的結構進行改動,生產繼承性好,便于對現有機型進行技術改造;
缺點是控制自由度小,精度差,噴油率和噴油壓力難于控制,而且不能改變傳統噴油系統固有的噴射特性,因此很難較大幅度地提高噴射壓力。
第2代電控噴油系統是時間控制式,利用柱塞泵可承載高壓的特性,并采用高速強力電磁閥的溢流特性來控制噴油量和噴油定時,但由于電磁閥的響應時間對噴油過程的影響較大,特別是在高速時,電磁閥的響應速度相對變慢,因此,必須對電磁閥進行合理的設計,以盡可能縮短響應時間,提高控制精度。
第3代電控噴油系統是時間-壓力控制式,利用高壓共軌或共軌蓄壓或液力增壓形式獲得高壓,采用時間-壓力式燃油計量原理,即高壓油泵并不直接控制噴油,只是向公共控制油道(共軌) 供油以維持所需的共軌壓力,通過連續(xù)調節(jié)共軌壓力來控制噴射壓力,利用電磁閥控制噴射過程。同時根據柴油機運行工況的不同,適時控制噴油量與噴油定時,從而達到與其相適應的最佳狀態(tài)。
由于共軌式噴油系統中共軌壓力與噴射壓力互不相關,因此其噴射壓力不受柴油機轉速和噴油量的影響。共軌式噴油系統取消了齒桿、調速器、提前器等傳統的油量調節(jié)機構,利用高速電磁閥控制系統的噴油量、噴油定時、噴射壓力及噴油速率等,實現了噴油系統的全電子控制,將高壓噴射與電子控制完美地結合起來,目前已成為柴油機電控噴油系統的主流方式。
目前新型電控噴油系統的最高噴射壓力早已超過了150MPa,其中美國卡特匹勒公司的NGEUI噴油系統的最高噴射壓力為207MPa,而日本電裝公司和杰克賽爾公司聯合研制的電控超高壓噴油系統的最大噴射壓力可達300MPa。
而L’orange公司在產業(yè)化產品上使系統壓力達到了180 MPa。該系統用在新的單缸排量為l737L的MTU 8000系列V型柴油機上。
二、產業(yè)發(fā)展面臨的問題
1、高壓共軌系統的恒高壓密封問題。
高壓共軌系統的密封性能影響燃油噴射壓力的提高和柴油機性能。傳統燃油系統和電控泵只在20~30A內高壓供油，油泵驅動扭矩的峰值很高，但泄漏時間很短，而高壓共軌燃油系統在一個循環(huán)內都高壓供油，噴油器中的針閥偶件和控制活塞偶件長期處于恒定高壓中，泄漏量大幅增加，因此，必須進一步解決零部件的恒高壓密封問題。
2、解決共軌壓力的微小波動造成的噴油量不均勻問題。
高壓共軌系統的動態(tài)壓力穩(wěn)定性直接影響系統理想噴油規(guī)律的實現，因此，對高壓共軌系統壓力波動性的研究已經成為當前的熱點之一。
3、解決高壓共軌系統的多MAP優(yōu)化問題。
電控燃油系統中，ECU根據其內部存儲的MAP控制噴射過程，現有的電控泵ECU中只有噴油量MAP和噴油定時MAP而高壓共軌燃油系統除這兩者外,還有噴油壓力,MAP和預噴射MAP等，控制數據較多，要根據排放和燃油耗進行優(yōu)化，工作量很大。因此需要研究統計學方法，神經網絡模型映射MAP數據、自學習優(yōu)化方法等很多關鍵技術，以解決多MAP優(yōu)化問題。
三、產業(yè)技術發(fā)展現狀及趨勢
電控高壓共軌燃油噴射系統的應用使柴油機的排放，噪聲及燃燒性能都得到了很大改善，遠遠超過了傳統內燃機，大大增強了柴油機的競爭力。隨著電子技術、材料技術以及控制理論等的不斷發(fā)展，該技術還具有很大的發(fā)展?jié)摿?，進一步的研究主要體現以下趨勢：
1、設計開發(fā)新的執(zhí)行器，以及通過對高壓油泵噴嘴材料和加工過程的改進進一步提高燃油噴射壓力及其精確性，使燃燒更為充分。
2、通過最優(yōu)控制、自適應控制、預測控制等控制理論的研究，將模糊控制、人工神經網絡、基于非線性的滑?？刂?、基于辨識模型的自適應控制等運用到電控高壓共軌燃油噴射系統中，改進其控制策略。
3、研究新的噴油規(guī)律。隨著柴油車數量增加，柴油機尾氣已經成為大氣的主要污染源之一。因此，世界各國都在積極探索新方法和采取有效的技術措施主動減少和控制污染物的排放，歐洲已經制訂出嚴格的歐V、歐VI排放法規(guī)，預計2014年開始實施歐VI排放法規(guī)。因此，必須不斷研究滿足新的排放標準的噴油規(guī)律，進一步降低柴油機的排放。
4、燃油噴射系統的數值模擬技術。通過仿真軟件建立電控高壓共軌燃油系統的數值模型，分析燃油的噴射過程及系統參數對燃油噴射特性的影響，為燃油系統的優(yōu)化設計，故障分析提供理論依據，降低產品開發(fā)成本，縮短開發(fā)周期。
5、傳感器技術。隨著噴射壓力的不斷提高，要求有更高精度和響應速度的新型智能傳感器。
第二節(jié) 國際柴油機驅動高壓泵產業(yè)市場現狀分析
一、產業(yè)市場總述
目前世界上主要有三大公司在研發(fā)和生產柴油機高壓共軌系統，日本電裝、德國博世和美國德爾福。共軌系統將燃油壓力產生和燃油噴射分離開來，如果把單體泵柴油噴射技術比做柴油技術的革命的話，那共軌就可以稱作反叛了，因為它背離了傳統的柴油系統而近似于順序汽油噴射系統。共軌系統開辟了降低柴油發(fā)動機排放和噪音的新途徑。
由于其強大的技術潛力，今天各制造商已經把目光定在了共軌系統第3代——壓電式(piezo)共軌系統，壓電執(zhí)行器代替了電磁閥，于是得到了更加精確的噴射控制。沒有了回油管，在結構上更簡單。壓力從200～2000帕彈性調節(jié)。最小噴射量可控制在0.5mm3，減小了煙度和NOX的排放。
二、2010-2011年市場發(fā)展分析
柴油燃油噴射系統從機械控制式發(fā)展到電子控制式系統后，電子噴射系統又經歷了三次變革，即位置式燃油噴射系統、時間式燃油噴射系統和時間壓力式燃油噴射系統（共軌系統）。高壓共軌系統實現了壓力建立和噴射過程的分離，從而使控制過程更具有柔性，能更準確地實現小油量的精確控制，更好地實現多次噴射。
隨著全球性的環(huán)境和能源問題越來越嚴峻，電控噴射技術在柴油機中已經得到了廣泛的應用。共軌噴射技術的應用，實現了柴油機發(fā)展史上的一大飛躍，是21世紀柴油噴射系統的主流。略……
第三節(jié) 柴油機驅動高壓泵產業(yè)供給能力分析
1、主要供應廠商
博世與無錫威孚成立博世汽車柴油系統股份有限公司，產能達到56萬臺電控VE泵、70萬臺高壓共軌和電控噴油器。
電裝的高壓共軌系統生產工廠已于2009年正式投產。
遼寧新風企業(yè)集團有限公司（以下簡稱新風集團）具有40萬套高壓共軌燃油噴射系統產能。
2、需求企業(yè)裝配
目前一汽大柴和玉柴使用德爾福的產品，主要是通過進口，然后通過衡陽某公司組裝使用。
濰柴大量使用博世的高壓共軌系統，并投入數億元用于匹配工作。玉柴的國Ⅲ產品中也有60%左右使用博世的高壓共軌系統。
電裝的電噴系統主要用在上柴和錫柴的部分產品中。
3、柴油機裝配比例
2007-2010年中國柴油機采用高壓共軌技術所占比例表
第四節(jié) 柴油機驅動高壓泵產業(yè)產銷情況分析
1、產量
2007-2011年10月中國柴油機驅動高壓泵產量及同比增長 單位：萬臺
2、需求量
2007-2011年10月中國柴油機驅動高壓泵需求量及同比增長 單位：萬臺
略……
第五節(jié) 柴油機驅動高壓泵產業(yè)規(guī)劃方向
一、內燃機行業(yè)“十二五”規(guī)劃
1、發(fā)展戰(zhàn)略
“十二五”期間內燃機行業(yè)要深入實踐科學發(fā)展觀，走新型工業(yè)化道路。首先，應以市場為導向、以改革為動力、以提高經濟和社會效益為中心、以節(jié)能減排為目標，加快行業(yè)結構調整和重組力度，提高全行業(yè)的綜合實力和整體素質，適應經濟全球化和國內外市場競爭。其次，應加快產品結構調整，利用現代高新技術，提升行業(yè)的開發(fā)創(chuàng)新能力和產品技術水平，為實現全行業(yè)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展提供必要的技術保障。爭取在2020年左右實現由生產大國轉變?yōu)樯a強國的宏偉目標，為實現我國經濟轉型升級和提高社會生態(tài)效益做出積極的貢獻。
2、發(fā)展思路
夯實基礎，夯實可持續(xù)發(fā)展的基礎，夯實改革開放30年來建成的科學研究體系和產業(yè)制造體系的基礎，以務實的態(tài)度解決問題。開展主機和零部件制造體系相互間的協同、協作，縮短新產品開發(fā)周期。堅實全行業(yè)的儲備基礎。
3、發(fā)展主題
內燃機產品的節(jié)能、高效率、排放控制和高效清潔地利用替代燃料。
4、指導思想
樹立“經濟結構調整”觀念，轉變經濟增長方式，積極應對國際市場環(huán)境的新變化和國內發(fā)展的新要求，增強我國內燃機產品在國內外市場的競爭力。
樹立經濟、社會、生態(tài)三者均衡觀念，把經濟效益、社會效益，生態(tài)效益放在同等重要位置。以內燃機節(jié)能減排為突破口和創(chuàng)新重點，做好內燃機產品的升級換代，滿足綠色增長和生態(tài)保護協調發(fā)展的社會需求。
通過深化改革、調整、重組、整合，進一步提高生產集中度和經濟效益，推動產業(yè)開發(fā)創(chuàng)新能力的躍升，達到產品技術水平上升一個新的臺階。
加大科技投入，緊跟世界內燃機高科技發(fā)展前沿，鼓勵自主創(chuàng)新，強化集成創(chuàng)新和引進消化吸收再創(chuàng)新，實現在內燃機高科技領域核心技術的突破和創(chuàng)新。
內燃機產品是實施節(jié)能減排最具挖潛空間的產品，更是采用新技術、新材料、新工藝以推動技術進步，體現節(jié)能減排效果最直接的產品。堅持節(jié)能減排技術政策，堅持推廣高效應用替代能源的發(fā)展目標。
加大資金、人才、技術、設備等方面的投入，建立健全企業(yè)技術研發(fā)中心，加快提升技術創(chuàng)新和產品開發(fā)能力，積極開發(fā)具有自主知識產權的產品。
鼓勵并推動內燃機企業(yè)與主要配套企業(yè)、相關聯的零部件企業(yè)，組建各種形式的企業(yè)集團或戰(zhàn)略聯盟，協調、協作和諧發(fā)展。
推動和鼓勵行業(yè)以產業(yè)鏈為紐帶，以具有國際知名品牌的產品為龍頭，以大型骨干企業(yè)為核心，通過跨地區(qū)、跨部門、跨所有制的聯合重組，成為支撐和帶動產業(yè)發(fā)展的中堅力量。
零部件既是內燃機工業(yè)發(fā)展的基礎，更是內燃機產品發(fā)展的基礎。扭轉長期以來內燃機零部件被邊緣化導致影響和制約主機發(fā)展的局面，“十二五”期間，應加強對內燃機零部件行業(yè)的投入和支持，特別要培育和發(fā)展一批為先進內燃機配套服務的、具有高技術含量、較高市場知名度的現代內燃機零部件制造企業(yè)。
大力開展新技術、新工藝、新材料的研發(fā)和在內燃機產品上的推廣應用。加大技術改造力度，提升全行業(yè)加工制造、試驗檢測的工藝技術和裝備水平。
圍繞著內燃機設計、制造、使用和維護保養(yǎng)產業(yè)鏈，堅持指導和服務的宗旨，加速健全完善內燃機工業(yè)技術標準體系。
大力推進現代化企業(yè)管理制度和IT技術的運用，全面提升企業(yè)的管理水平。重視和培養(yǎng)各級管理人才，科學的吸納國內外科研、管理和經營的優(yōu)秀人才。
鼓勵外資和民營資本支持內燃機工業(yè)的發(fā)展，實現內燃機工業(yè)資本多元化。
銷售與售后服務是商品進入市場的一個非常重要的環(huán)節(jié)。在內燃機配套主機逐步建立市場服務網絡的趨勢下，為持續(xù)獲取市場效益的最大化，應有序的健全售后維修服務體系和備品備件供應體系。在產品進入國際市場時，銷售和售后服務體系的建立與完善，特別應引起重視和關注。
加強對國內外市場需求變化、發(fā)展變化、消費習俗、使用特性和產品使用質量反饋等動態(tài)信息的調查和研究，以不斷指導和推進產品的改進與提高，使產品在國內外市場的開拓與營銷始終保持良性循環(huán)的狀態(tài)。
二、產業(yè)政策實施重點
1、政策實施重點
“十二五”規(guī)劃的主題就是提高綜合效率和高效利用替代燃料。因此，內燃機“十二五”規(guī)劃提出了六字方針——開源、節(jié)流、效率，歸納起來就是“節(jié)能”。
無論是國家節(jié)能減排的大策、能源安全問題的嚴峻，還是行業(yè)發(fā)展的要求，都指向了節(jié)能。而且從全世界的發(fā)展目標來看，也是追求更低的能耗，不斷提升傳統內燃機的工作效率，所以節(jié)能將是“十二五”期間內燃機行業(yè)工作的重點。
開源主要是指開發(fā)合適的替代燃料，這方面的工作全世界都在做，從醇醚燃料、天然氣到生物柴油，各國根據自己的情況選擇適合的路徑。據透露，交通運輸部擬在客運和貨運班線上推廣天然氣商用車。另外，工信部擬在上海、山西和陜西兩省一市局部地區(qū)開展機動車燃用甲醇燃料的試點運行工作。
節(jié)流主要依靠各企業(yè)所開發(fā)和應用的節(jié)能技術，減少發(fā)動機的燃油消耗，如美國就研發(fā)了發(fā)動機熱循環(huán)等革新技術。效率包括了發(fā)動機熱效率和綜合效率的提升。“十二五”期間，內燃機行業(yè)將優(yōu)先發(fā)展、推動降低發(fā)動機油耗技術的研發(fā)及應用。這些技術包括優(yōu)化的先進燃燒技術、高壓燃油噴射技術、增壓技術、排氣后處理技術、高過濾濾清技術以及協同上述5部分的控制系統技術。同時，對零部件的高密封技術和低摩擦技術的應用也是重中之重。
三、車用柴油機最有潛力
值得關注的是，在提出內燃機“十二五”規(guī)劃的同時，中國內燃機工業(yè)協會還提交了11個內燃機國家節(jié)能專項。據介紹，如果這11個節(jié)能專項獲批，有望獲得國家的政策和資金支持?！渡逃闷囆侣劇饭P者看到，在11個節(jié)能專項中，與柴油機密切相關的項目就有3個：“輕型車用節(jié)能與低成本柴油機的開發(fā)與產業(yè)化”、“中重型車用柴油機總能利用技術開發(fā)與示范”、“柴油機電控高壓燃油噴射系統應用研究和示范推廣”，此外，還有《內燃機工業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃技術改造產品指導目錄》。開展這些工作的最終目標是提升行業(yè)的綜合實力和整體水平，提高在節(jié)能減排領域的國際競爭力，節(jié)約和替代我國燃料總量的10%，開拓我國多種燃料發(fā)展的新格局。
據中國汽車工業(yè)協會統計，2010年，我國車用柴油機產銷分別達393.6萬臺和399萬臺，產銷量雙雙突破歷史紀錄，并且前5家企業(yè)的行業(yè)集中度達到了60.87%，已經達到規(guī)劃所提出來的目標。其中，玉柴、一汽、濰柴分別以年銷量75.5萬臺、53.5萬臺和44.7萬臺位居前三，市場份額共計43.49%。內燃機“十二五”規(guī)劃提出了要獲取國內高端市場、獲得世界發(fā)達國家市場的準入許可以及穩(wěn)固已形成的產業(yè)集群特色，車用柴油機有望最先實現這一目標。
四、產業(yè)準入政策
柴油機驅動高壓泵產業(yè)不存在準入政策，但進入該行業(yè)存在一定的壁壘，根據產業(yè)組織理論，進入壁壘可以分為三種類型：技術性壁壘、成本性壁壘和政策壁壘，高壓共軌工業(yè)自身的特點決定其對技術和成本都有較高的要求，高壓共軌產業(yè)進入壁壘很高。
由于高壓共軌技術進入中國較早，目前博世在中國柴油發(fā)動機市場配套的份額非常高。這對于其他希望進入的企業(yè)是個很大的壁壘。
高壓共軌系統的精密度很高，批量產品生產一致性的保證主要依靠兩方面。第一是設備，這需要大規(guī)模的資金投入，購買國際先進設備。并且生產需要依靠整體的生產管理體系，并且需要汽車領域的質量體系認證。這樣來說，存在著資金壁壘和政策壁壘。
第六節(jié) 柴油機驅動高壓泵產業(yè)鏈中各行業(yè)政策研究
一、上游產業(yè)政策規(guī)劃方向
“十二五”期間，我國發(fā)展仍處于可以大有作為的重要戰(zhàn)略機遇期，鋼鐵工業(yè)將步入轉變發(fā)展方式的關鍵階段，既面臨結構調整、轉型升級的發(fā)展機遇，又面臨資源價格高漲，需求增速趨緩、環(huán)境壓力增大的嚴峻挑戰(zhàn)，產品同質化競爭加劇，行業(yè)總體上將呈現低增速、低盈利的運行態(tài)勢。
(一)發(fā)展環(huán)境
從國際環(huán)境看，世界經濟復蘇與增長有利于拉動全球鋼鐵工業(yè)發(fā)展，發(fā)展中國家特別是新興經濟體國家經濟持續(xù)快速增長為鋼鐵工業(yè)提供了新的市場空間，同時也將加劇各國鋼鐵企業(yè)間的競爭。經濟全球化深入發(fā)展將有利于我國鋼鐵企業(yè)廣泛參與國際合作與競爭。同時，國際金融危機影響深遠，國際鋼鐵市場各種形式的貿易保護主義抬頭，圍繞市場、資源、標準等方面的競爭更加激烈。全球鐵礦石等原燃料供應及價格波動將對我國鋼鐵工業(yè)運行繼續(xù)產生重大影響。應對氣候變化和環(huán)境保護等因素對鋼鐵工業(yè)發(fā)展提出了更高的要求。我國鋼鐵工業(yè)發(fā)展的國際環(huán)境更趨復雜。
國內環(huán)境方面，我國在“十二五”期間將以內需拉動為主，經濟發(fā)展仍將保持平穩(wěn)較快勢頭，但國內生產總值增長速度比“十一五”期間將有所降低，固定資產投資增速將減緩，消費及第三產業(yè)對經濟增長的拉動作用將逐漸增強。我國經濟發(fā)展對鋼鐵消費需求還將繼續(xù)增長，但增速減緩。轉變經濟發(fā)展方式將降低單位國內生產總值鋼鐵消費強度，新型材料將取代一部分鋼鐵產品，下游行業(yè)轉型升級和戰(zhàn)略性新興產業(yè)發(fā)展將對鋼材品種質量提出更高和更新的要求，鋼鐵工業(yè)與其他產業(yè)之間的融合發(fā)展將進一步加強。資源環(huán)境約束趨緊，節(jié)能減排將繼續(xù)抑制鋼鐵產能釋放。受進口大宗原燃料價格不斷提高和其他要素成本上升的影響，鋼鐵生產成本壓力繼續(xù)增大，經營風險進一步增加。
(二)2015年粗鋼消費量預測
鋼材消費量主要受經濟總量和經濟結構、發(fā)展階段、固定資產投資規(guī)模等因素影響。“十二五”時期，工業(yè)化、城鎮(zhèn)化不斷深入，保障性安居工程、水利設施、交通設施等大規(guī)模建設將拉動鋼材消費。同時，我國將加快轉變發(fā)展方式，推動工業(yè)轉型升級，培育發(fā)展戰(zhàn)略性新興產業(yè)，鋼材“減量化”和材料替代等因素將對鋼材消費量和消費結構產生重大影響。綜合考慮以上因素，規(guī)劃采用以下三種方法對2015年國內粗鋼消費量進行了預測：
行業(yè)消費調研法。調查分析建筑、機械、汽車、交通、礦山、石油化工等13個主要下游行業(yè)的“十二五”用鋼需求，預測2015年消費量為7.5億噸左右。
地區(qū)消費平衡法。根據各省市公布的“十二五”國內生產總值發(fā)展目標，結合各地區(qū)現有鋼材消費水平和發(fā)展趨勢，預測2015年消費量為8.2億噸。
消費系數和回歸分析法。根據《國民經濟和社會發(fā)展第十二個五年規(guī)劃綱要》提出的目標，設定了“十二五”期間國民經濟快速、較快和適度等三種不同發(fā)展情景，綜合采用國內生產總值鋼材消費系數法、固定資產投資鋼材消費系數法和回歸分析法，預測2015年消費量分別為8.1億噸、7.5億噸和7.1億噸。
綜合預測，2015年國內粗鋼導向性消費量約為7.5億噸。
二、下游產業(yè)政策規(guī)劃方向
中國汽車工業(yè)協會草擬的“十二五”汽車產業(yè)發(fā)展規(guī)劃中，預測2011年中國汽車產銷量將達到2000萬輛，2015年達到2，500萬輛，將占全球汽車產量的30%。2011年，國家政府對汽車工業(yè)的消費刺激措施進行調整，由鼓勵購車消費向鼓勵發(fā)展新能源汽車進行補貼。在市場增長的預期下，我們更要關注政策調整的變化。2011年，國家政府對汽車工業(yè)的消費刺激措施進行調整，由鼓勵購車消費向鼓勵發(fā)展新能源汽車進行補貼，對于后市場的結構調整將產生輕微影響與新經營模式的探索。
商務部最新數據顯示，外資控制了汽車零部件的絕大部分市場份額，國產零部件銷售收入僅占全行業(yè)的20%-25%，擁有外資背景的汽車零部件廠商占整個行業(yè)的75%以上，在這些外資供應商中，獨資企業(yè)占55%，中外合資企業(yè)占45%，本土零部件主要應用于自主品牌汽車，市場占有率低。由于缺乏自主研發(fā)能力和核心技術，中國自主品牌零部件只能用資源、廉價勞動力來爭取市場。有調查顯示，中國許多整車企業(yè)單車利潤都在1000元以下，而向上中高端市場突破過程中又遭到外資品牌的打壓，技術缺失、品牌乏力使得許多企業(yè)都無功而返。更嚴峻的是，外資品牌在堅守高端的同時，進一步將觸角下探到低端車市場，使得自主品牌原有的價格優(yōu)勢不復存在。略……
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