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【大工人物·校友篇】朱元宪: 甲子年华谈“创心”

时间:2020-06-08   来源:校友工作处   汤彧佳、张璐   责任编辑:于舒雯

【校友档案】朱元宪,成都威特电喷有限责任公司副总经理兼技术总监。1974年-1977年本科就读于我校内燃机专业,1978年-1980年硕士就读于我校内燃机专业,1981年-1986年在我校内燃机专业攻读博士。1988年开始赴欧美深造,先后在威斯康星大学、底特律柴油机公司和纳威司达卡车公司从事汽车发动机技术研发工作,参与或领导了多个先进发动机产品开发项目。2004年回国加入成都威特电喷有限责任公司,领导了电控组合式单体泵和高压共轨系统开发项目,拥有多项发明专利,先后荣获2010年度中国机械工业科学技术二等奖和2015年度中国汽车工业先进归国人才奖。近期又获得大连理工大学“冰山慧谷杯”第二届校友科技创业大赛天使组冠军。

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大连理工大学第二届校友科创大赛中,成长组冠军是一位86年出生的年轻校友,而天使组冠军则是一位86年博士毕业的老校友,他叫朱元宪。虽然在科创大赛的舞台上朱元宪尚属新手,但他的来头并不小,他是我校培养的第一位内燃机专业博士,也是新中国培养的第一位内燃机专业领域内的博士。他带领团队研发的船舶柴油机高压共轨燃油喷射系统,是一种结构精密且构成复杂的机电一体化装置,对推动新型船舶高速大功率柴油机的开发和制造具有关键作用。这样一个优秀的科创项目究竟是如何“炼成”的,那还要从46年前朱元宪与大工的缘分开始说起。

学成漫漫路

1974年朱元宪在四川作为一名知青被推荐上大工读书,在那个特殊的年代里,他显然很珍惜这个来之不易的学习机会。东北的冬天十分寒冷,而那些年燃料和其它生活物资一样短缺,暖气每天只能烧一、两个小时,空荡的教室更是让人待不住。班主任陈家骅老师多年后回忆起当年的朱元宪时说道:“我总能看见一个穿军大衣、个挺高的男生在那儿学习,零下几度的自习室里常常就他一个人。”“从中学开始我就遇上文革,没学到什么东西,真想静下心来好好读书,但在大学的那几年受到的干扰也太多。”朱元宪感慨地说。

国家恢复高考后,教育秩序逐渐走上正轨。1978年,已在重庆附近一个三线工厂工作的朱元宪利用所有业余时间全力备考,以优异的成绩被录取为首届研究生而重新迈入大工的大门,“开学第一天,一下子发了十几本书,其中还有几本影印的国外教材,抱着这一大摞散发着油墨味的新书,自己当时流泪了,终于能实现好好读书的愿望了。”朱元宪激动地说。

将近7年的研究生生活使得朱元宪在理论和实践两个方面都得到了较好的培训,他的能力也得到他的导师——我校功勋教授、中国内燃机行业的老前辈胡国栋教授的赞赏。1986年朱元宪顺利通过博士论文答辩,成为了我国自己培养的第一位内燃机专业博士并留校任教。1988年朱元宪被破格提拔为副教授,不久后又获得前往荷兰深造的机会。

在荷兰埃因霍文技术大学的试验室里,他开始认识到了国内外的差距。激光多普勒测试技术、多元流动计算……这些国内刚刚引入的技术,却在国外被广泛运用到内燃机研发工作中。同时,在荷兰的实践也让他逐渐明白,内燃机研究绝不能扎在校园里闭门造车,于是朱元宪做出决定——设法到世界最先进的内燃机企业实地锻炼。

作为第一步,朱元宪申请到美国威斯康星大学发动机研究中心的博士后位置。威斯康星大学发动机研究中心在全美大学中实力最强,为在这样“高手云集”的地方立足,每天工作13-14个小时,同时不断钻研和掌握新的计算和试验技术成了朱元宪的工作常态。一次,一位外校来的访问教授在制作一个微型温度探针时遇到了困难,在10倍以上放大镜下操作了半天也未成功,后来找到朱元宪帮忙,只见朱元宪动作熟练,仅用10分钟就顺利完成了工作,该教授非常惊讶。此事后来为研究中心主任鲍曼教授获悉,他赞扬朱元宪是一名非常优秀的实验研究人员。“当时心情还是蛮高兴的,觉得自己的能力得到了认可,”朱元宪说,“在哪耕耘就在哪收获,一直我都抱着这样的想法,脚踏实地的干下去。”

1992年,在研究中心主任鲍曼教授的推荐下,朱元宪顺利进入世界顶尖的柴油机企业——美国底特律柴油公司(DDC)。来到这里他很快便感到产品技术的先进性和研发工作的挑战性。入职第三天,朱元宪便接受了自己的第一项任务 ——对一种对置式活塞的高功率发动机建立分析模型并进行可行性论证。为建立分析模型首先需要一套专用策略软件,“大概5年前DDC曾有人编制了一套程序,但他离开公司后就没有人会使用他的程序了,几年里这套程序无人能理解和使用,但我想试试。”读通上万条语句的程序、整理原理方框图、撰写说明,然后进行完善、建模,直至完成全部可行性分析计算。三个月后,朱元宪交出了一份令上司满意的答卷,并展示了自己在发动机性能分析方面的功底,初露头角。之后,公司又派他去美国洛斯阿拉莫斯国家实验室,运用当时最先进的发动机多维流动模型在当时世界上为数不多的超级计算机上进行上述发动机扫气过程分析。这两项工作的成功经历为他日后在美国的职业生涯奠定了良好的基础。

在随后的几年中,他运用多维流动分析模型结合其它先进试验手段,成功地解决了DDC主要产品发动机的多项可靠性问题,并改善了发动机燃油经济性。1998年,朱元宪加入了另一家世界著名的发动机企业——纳威司达公司,作为核心技术组负责人承担新一代V8柴油机的性能和排放开发工作。经过三年日日夜夜的努力,产品达到了全部预定的指标,随即被福特公司选为F系列皮卡车的动力,提前大批投产。2003年,该款发动机入选世界权威汽车杂志《沃德》十佳发动机。这些项目,也许今天看起来没有那么惊天动地,但在上世纪90年代,能够参与这些世界最前沿的研发工作,是一个工程师实力的证明,其背后的努力也是一个人个人品格的至高体现。

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丹心予创新

“我是改革开放的受益者,作为改革开放后大工培养的首批博士研究生,我充分享受了国家资源的支持,同样我们对祖国也应有一份责任感。当一个人走到这个领域的前沿时,你应该怎么办?我觉得答案是很明显的。”朱元宪说,“在国外期间我利用假期回母校多次,还应邀去一汽和天大等单位讲学,目的是把在国外的经验分享给大家,让国内的校友和同行们也能感受到外部信息。”经历多次回国讲学后,朱元宪发现,进入21世纪的国内汽车行业也开始驶入快车道,该是回来的时候了。

2004年,朱元宪受邀回国加盟刚成立的成都威特电喷公司,领导技术团队开发汽车柴油机的核心部件——电控燃油喷射系统。经过十余年的努力,先后成功地开发了电控组合式单体泵和高压共轨系统等产品并实现了产业化,在市场也占有一席之地。然而,他也意识到,德国博世等企业在汽车核心零部件领域内的技术、质量和品牌方面的优势在可以预见的时间内难以超越,其垄断地位也难以打破。企业要生存和发展,获得更多的市场,必须另辟蹊径。

当年在大工,朱元宪学的是船舶内燃机专业。早在2013年,潍柴的技术副总就建议他把关注点放到船舶柴油机领域,打造适用的高压共轨系统。2017年国家又颁布了船舶发动机的排放法规,与汽车柴油机一样,船舶柴油机也将需要升级,也需要采用电控燃油喷射技术。另一方面,以前由于国内船舶高速大功率柴油机技术落后,一些特种船舶的主机均从德国进口,导致售后服务很不方便,市场缺口呼唤国产新一代船舶高速大功率柴油机的出现,这些都需要适用于船舶柴油机的高压共轨系统。对于朱元宪和团队来说,从全局来看,船舶柴油机是一个新领域,但它又与汽车柴油机系统有着千丝万缕的联系。已开发成功的汽车柴油机高压共轨系统的技术,在很大程度上可以移植到船舶柴油机高压共轨系统上。面临这种形势,朱元宪和团队决定,打造出自主品牌的船舶柴油机高压共轨系统,为中国新一代船舶高速大功率柴油机的开发做出贡献。

为了确保项目成功,朱元宪组建了一支由二十多个精兵强将组成的项目团队,包括设计、制造、电控等方面的专家。作为项目技术负责人,朱元宪需要对项目总体设计方案、主要技术指标、主要技术难点解决上进行把控。讲到主要技术难点时,朱元宪说:“用于船舶柴油机高压共轨系统的一个要求是喷油器无静态泄露,我们要解决的就是找出一种合理的设计来保证密封性。”为了做到这点,团队分析了诸多国内外类似产品设计,几经改进,最终提出了属于自己的专利设计,较理想地攻克了这个技术难点。另一个技术难点是喷油器电磁控制阀的结构设计,在保证运动和密封性可靠的前提下,尽量简化结构和制造工艺,由此在以后的批量生产中以保证质量和一致性。同样,在对国内外类似产品充分消化吸收的基础上,结合在汽车柴油机领域中的已有经验,最后推出了一个优化方案。

“接下来两年,我们计划实现产品的产业化,”朱元宪说,“整个研发过程不能说顺利,但每个环节遇到的问题都攻克了。”

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播下一颗“火种”

2019年12月,在大连理工大学“冰山慧谷杯”第二届校友科技创业大赛中,朱元宪和团队开发的船舶柴油机高压共轨系统在众多参赛作品中脱颖而出,获得天使组冠军。项目终于在第三个年头取得阶段性成果,为接下来投产奠定了坚实的基础。

尽管目前项目尚未最终完成,但朱元宪对前景很乐观。他说,“整个系统设计得非常紧凑,初期试验结果表明,喷油器动态反应良好,仅有300微秒,喷油特性的线性度好,加上静态泄露几乎为零,我们完成了一项很困难的任务。”

该技术的应用将使得国产船舶高速大功率柴油机的功率密度、燃油耗和噪音指标有明显改善,满足特种船舶动力要求。同时应用该技术的船舶柴油机可以直接满足国家第二阶段船机排放标准。无论在经济效益还是社会效益上,都具有较高价值。

现在,已经65岁的朱元宪每天仍旧工作9-10个小时。“虽然经过十几年的努力,我们取得了一些成果,但对比像博世公司这样的国外巨头,我们的企业还是一个‘小贝贝’。面对柴油机高压共轨系统领域里国外企业几近垄断的局面,未来我希望我们在汽车发动机领域能达到10%左右的市场份额,而在船舶发动机这一细分领域夺得一个举足轻重的地位。”

十几年里,伴随每一次努力、突破,朱元宪已然为我国柴油机核心零部件技术领域播下了‘火种’,“在未来的舞台,我希望更多年轻人接住‘火种’,青出于蓝,以自己的实力与民族情怀为祖国拾柴添薪。”

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