三.柴油机电控技术的发展：向复杂（系统）产品的演变

　　1970年代以来ICT的渗透，虽然没有改变柴油机“吸油-泵油”循环的工作原理，却彻底改变了柴油机的结构与工艺条件，使其从最初的机械结构逐渐发展为多部件、多技术、信息技术密集的复杂产品：电子技术从喷油系统向空气系统和燃烧系统延伸，并逐渐形成一个完整的电控系统。对整机运行与设计的理解因此成为主机企业利用信息技术的必要条件。

　　在传统机械结构中，直列泵、泵喷嘴和分配泵三种喷油系统都是通过调整机械泵凸轮的喷油提前角和曲轴曲拐来实现产品系列化（调整额定功率）的目标，这种工作“（油泵）车间里的老师傅自己摸着做，不出一个礼拜就能改出来。”70年代之后相继出现的位置控制技术和脉动式时间控制技术都保留了凸轮结构，而通过凸轮结构和喷油提前角控制油压、油量的设计存在一个先天缺陷：这种设计在小负荷时容易出现燃烧不充分，在大负荷下又会动力不足。

　　这为稳压式时间控制技术创造了机会。90年代中后期，戴姆勒-奔驰公司的研究证实了稳压式喷油系统在降噪减排方面的优势，也为稳压式控制技术路线的全面发展奠定了基础。为了彻底消除喷油脉动，稳压式系统将泵油和喷油功能分开，油泵将燃油泵入各缸共用的油管——共轨，共轨以相对独立稳定的压力（有中压和高压之分）将燃油压入油嘴。其中，高压共轨系统后来成为稳压式系统的主流。独立形成的喷油压力和快速响应的喷油作业，使控制器(ECU)能够根据工况实时控制共轨压力、喷油始点及持续期，这就为稳定可控的多次喷射创造了条件。

　　在喷油系统技术进步的同时，环保法规的升级刺激了其他领域、尤其是空气系统的技术进步。其中，进气方面的涡轮增压和中冷技术大幅提高了燃烧效率；后处理（如废气催化）和再循环（EGR，ExhaustGasRecycle）则成为尾气处理的热点。尾气处理及电喷技术的合理匹配是发动机满足欧Ⅳ以上排放标准的必要条件。

　　在这种情况下，ECU不再是单纯的喷油系统控制器，而成为协调、监控柴油机整体运行的微型电脑：遍布于喷油、燃烧、空气各子系统的传感器将柴油机运行和车辆行驶中的全方位状态信息实时传输给ECU按照预先设定的控制策略，ECU根据输入信号来判定实际工况并决定输出信号、向喷油开关、增压压力控制阀等执行机构发出指令，实现各子系统的动态匹配；其中，控制策略是一个与发动机及整车性能高度相关的数据库，是ECU执行控制功能的基础。这使ECU取代了喷油泵在柴油机工作过程中的核心地位，并从根本上改变了柴油机的产品升级路径，喷油泵升级（加装新泵）被反求难度更大的ECU升级所替代。这意味着：主机企业再也无法通过对机械结构的反求模仿来开发新产品，而必须理解柴油机的各项技术原理，正向开发新的电控系统和新机型，才能实现各部分的动态匹配和整机运行的最佳状态。这使车用柴油机主机企业的系统集成能力（复杂产品工业中的产品开发能力）变得日益重要。

　　四.困境中的中国车用柴油机工业

　　虽然政府对外资控股的限制和持续的需求扩张保护了国内主机企业的产量和利润增长，但产品开发能力缺口使中国车用柴油机工业无法整合喷油、增压、尾气处理等新技术，开发出满足欧Ⅲ及更高标准的新机型；更无法随着环境规制的强化完成产品升级，而且这种产品升级压力并未因相对优越的政策地位和持续提升的产能效率而有所缓解。这些不合格的系统集成者不得不求助于发达国家主导的国际分工体系：一个由力主汽车尾气限排的国际环境规制力量、发动机领域的国际专业设计咨询机构和关键零部件供应商三股力量共同塑造的分工体系。但是，主机企业因此失去了对产品开发的实际控制，并日益被动依赖于这一分工体系；与此同时则是自主开发的日益“昂贵”，这进一步加大了它们形成产品开发能力的难度。

　　首先，国际“限排”规制由发达国家从自身利益出发、大量参考了博世、奔驰等领先企业的意见制定而成；从某种程度上讲，这种限排规制扮演了技术壁垒的角色，将大批发展中国家的后进者阻隔于欧Ⅳ、欧Ⅴ标准之外。当中国政府以“接轨”的方式引进西方规制标准而放弃自主建设本国制度体系时，这个根源于西方产业基础的技术标准就会主导中国工业技术学习的方向与节奏，甚至损害中国的技术主权。

　　其次，主机企业的能力缺口使其无法跟上规制升级的速度，而不得不依赖Ricardo（英国）、AVL（奥地利）、FEV（德国）和西南研究院（SWRI，美国）等国际专业设计咨询机构。“合作开发”使咨询公司垄断了中国企业试错开发、积累产品设计设计知识的机会。

　　再次，咨询公司倾向于同关键零部件企业共同开发满足更高排放要求的“新主机+新零部件”，从而能够将关键零部件整合进产品系统。这使它们在向中国主机企业推荐关键零部件供应商时更“权威”。关键零部件供应商借此控制了中国客户和核心零部件的发展方向，从而剥夺了中国主机企业理解关键零部件技术的机会。而为了保证“新主机+新零部件”满足环境规制，需要采集各种模拟工况的排放数据，咨询公司成为这类测试仪器最主要的生产商。

　　4.1国际专业咨询机构

　　在四家主要的咨询机构中，Ricardo和AVL早在改革开放之初便与中国政府及企业有过合作，并在上世纪80年代初的那次全行业产品改型中扮演过重要角色：上柴就是以AVL的咨询方案为基础完成了6135的改型。AVL也是目前在中国合作范围最广的专业咨询机构。

　　面对不断强化的排放法规，“合作开发”取代了“改型咨询”，成为国内主机企业同咨询公司合作的主要方式。国内企业希望以对方的设计理念、方法和手段弥补自己的能力缺口，并将先进的结构和可靠性设计引入新产品。因此，合作集中于整机方案咨询、三维模型设计、专利规避和整体性能优化。这意味着产品开发过程中形成系统集成方案的试错工作被中国主机企业“外包”给咨询公司。外方因此控制了开发过程涉及的设计理念、模型及试验方法；如果中方希望获得这些知识产权，则需在设计费用之外另行支付。虽然设计费用通常只需要几百万欧元（或美元），但知识产权费用却远不止于此：1999~2003年间，一汽集团同AVL合作开发CA6DL（奥威），为使奥威成为“首台拥有自主知识产权的国三发动机”，一汽投入了3亿~4亿元人民币。

　　这些咨询机构对其知识产权索要如此高价的底气，源自其几十年的整机（样机、原型机、试验机）开发、设计和改进经验。凭借这些长期积累的经验知识，咨询公司形成了自己庞大的基础数据库，并由此发展起以发动机整机开发为中心的专业服务。这些专业服务从本质上为咨询公司提高了整机开发方面的进入壁垒，这使后进者的自主产品开发变得“不经济”，而不得不“外包”系统集成任务。

　　咨询公司的第一种业务是向主机企业提供设计方案并出售相应的设计软件，主机企业基于自有数据库、利用这些设计软件对燃烧、配气、噪声等方面进行仿真。其第二种业务是在合作开发中为客户提供“见习观摩”开发流程的机会。虽然这不是设计咨询公司的“卖品”，却是很多主机企业合作开发的重要动力。咨询公司的第三种业务是提供测试仪器。由于规制升级使测试仪器成为产品开发的必需品，而咨询公司又是最主要的仪器生产商，这使其有机会向中国主机企业高价出售劣质仪器，且售后服务极差。当年，无锡油泵油嘴研究所（下简称无油所）因仪器质量问题而多次联系AVL，但对方始终没有回应。后来，无油所全球采购一种新设备，AVL闻讯赶赴无锡，无油所领导见到他们的第一句话就是“把那台修好再说”。由于很多此类做法，AVL甚至被中国主机企业称为“夺取型老师”。

　　与此同时，咨询公司还以其他方式影响着中国主机企业的自主产品开发。由于掌握着大量的原型机信息，咨询公司为中国主机企业延续长期形成的技术依赖创造了新的可能：如果某个跨国公司设计过一个与目标接近的原型机，中国企业何必投入巨资开发一款新主机呢？咨询公司可以把原型机数据以设计费用卖给中国企业，并帮助中国客户完成专利规避。此时，习惯于技术引进的中国企业则在想：“既然能买到，为什么不去买？真正自己去做一个新机型要花五年以上的时间，好几个亿的投入，人力物力，还要先把自己的基础打好，不值得”。有业内人士甚至将这种“变味”的“合作开发”称为“技术鸦片”：客户通过合作发现了产品升级的保障，但咨询公司对软件升级和仪器改进的持续推动，使中国企业意识到显著的进入壁垒和技术差距，并为此怀疑自己“到底行不行，要不然还是买吧。”

　　正是因为这种在整机开发方面普遍存在的畏难情绪，才会有年度营业利润数以亿计的主机企业连续多年没有一分钱的研发投入：这反映了国内主机企业对自主开发的回避和对引进技术的依赖。它源自数十年正向开发经验的空白，而以缩小能力缺口为初衷的国际合作并未产生“溢出效应”。恰恰相反，主机企业将这一过程中最重要的系统集成、优化改进“外包”给咨询机构，从而使自己的开发项目服务于外方的经验积累。这显然无益于中国主机企业跨过领先者构筑的进入壁垒。与此同时，关注当期财务指标和短期市场效应的国有企业绩效考核使国企的投资导向进一步短期化。一系列因素的共同作用压制了国内主机企业的产品开发动力：以至于多年“合作开发”并未使他们获得一项在电控时代真正有意义的整机发明专利。