一、項目背景
當今世界正面臨能源供應和環保排放的雙重挑戰,動力系統領域目前以減排降耗為主要應對措施。與汽油機動力相比,柴油機動力有很多優勢,主要表現在,能減少20%-25%的CO2廢氣排放量,平均燃油消耗節省20%-30%。普通柴油機的排放對大氣、人居環境等仍然有一定影響,讓更多的柴油機採用先進燃油噴射技術——高壓共軌技術,在一定程度上能進一步降低排放並節省燃油消耗。
1、高壓共軌技術
高壓共軌柴油機是指在高壓油泵、壓力傳感器和電子控制單元(ECU)組成的閉環系統中,將噴射壓力的產生和噴射過程彼此完全分開的一種供油機器。它是由高壓油泵將高壓燃油輸送到公共供油管, 通過公共供油管內的油壓實現精確控制,共軌系統的噴射壓力完全獨立於發動機的轉速,這樣,有利於改善發動機的低速性能、有利於冷起動、有利於降低噪聲、有利於減少排放。目前的發展趨勢是噴射壓力越來越高(噴射壓力高,噴射更徹底、排放更小、燃油經濟性更好),由150MPa發展到200MPa,未來壓力還會進一步提高。高壓共軌系統的關鍵部件是高壓共軌壓力傳感器。
2、國內市場和供方現狀
高壓共軌系統中的高壓共軌壓力傳感器對原材料、生產工藝及技術有著較高要求。我國部分大學、研究所和企業通過合作或獨立自主研發並取得了一定成果,但總體與國外仍存在差距。國外主要有三大公司在研發和生產柴油機高壓共軌系統,美國福特、德國博世、日本電裝。
松諾盟科技有限公司(以下簡稱松諾盟)投入大量資金,研發高壓共軌壓力傳感器等高端壓力傳感器產品。其中,高壓共軌壓力傳感器擁有完全自主智慧財產權,產品經國家相關部門檢測,整體性能達到世界先進水平。該項技術所生產的壓力傳感器同樣可適用工程機械、建築機械、石油化工、核工業、冶金、能源電力、交通運輸等領域。該產品自主研發、技術可控、原材料可控、100%完全國產、且成本低。
3、產業發展前景
我國是柴油發動機的生產大國。柴油發動機廣泛應用在武器裝備、艦船、工程機械、礦山機械、發電系統、汽車等領域。我國主要的柴油機生產企業有:濰柴重機股份有限公司、玉柴船舶動力股份有限公司、上海柴油機股份有限公司、中國石油集團濟柴動力有限公司、淄柴動力有限公司、河南柴油機重工有限責任公司、廣州柴油機股份有限公司、宜昌船舶柴油機有限公司、陝西柴油機重工有限公司、山西晉柴機械製造有限公司等,全國柴油機企業每年生產各類柴油機超過1000萬臺。
另外,我國每年生產工程機械、建築機械約80萬臺,每臺機械平均需要四隻高性能壓力傳感器產品,每年需要約 400 萬隻(包含維修)高性能壓力傳感器產品。因此,高壓共軌壓力傳感器等高性能壓力傳感器產品在柴油機、工程機械等領域需求量大,市場前景廣闊。
二、技術先進性
1、技術創新性
1.1 創新性地發明耐高低溫,溫度係數極低的新型敏感材料技術
松諾盟創新性地研製新型敏感材料,其溫度係數小於2×10-6/℃, 能保證傳感器在超高、超低溫環境下具有極小的溫度漂移,保證傳感器的長時間工作穩定性。
松諾盟產品經國防科技工業第一計量測試研究中心檢測(該機構是經中國人民解放軍總裝備部認可以及國家國防科技工業局許可的國家法定計量技術機構),產品整體性能達到世界先進水平,個別指標達到世界同類產品的領先水平。
1.2 耐高溫、高壓、抗腐蝕性能強的新型彈性體材料技術
松諾盟採用具有金屬和玻璃的優點,又克服了它們各自缺點的非晶合金材料做彈性體,在400℃高溫下可長期穩定工作(極限溫度可達1000℃),具有耐極高溫、極低溫、耐高壓力、抗腐蝕性能強以及體積小等優點。
1.3 先進的納米薄膜功能材料製備技術
薄膜壓力傳感器,其功能薄膜製備是至關重要的關鍵技術之一。
松諾盟製備的納米膜具有膜雜質汙染小、與基體粘附好、膜緻密、均勻、針孔少、內應力小、機械強度好、電特性好等優點,使得由此類功能納米薄膜製造的壓力傳感器同時具有高精度、高穩定性、適應超高(低)工作溫度和耐惡劣環境的優良性能。
因此,納米薄膜壓力傳感器是目前世界上真正做到零點漂移極小,溫度影響極小的高穩定性、高可靠性、高精確度以及耐極高(低)溫、高壓力的新一代壓力傳感器。
1.4 攻克一體化高壓結構設計等難題,實現超高壓產品智能化製造
高壓共軌壓力傳感器結構緊湊、體積小、壓力大,這就要求在有效的體積範圍內,進行合理的結構設計,既滿足體積小的要求,又滿足耐高壓以及抗震動、抗電磁幹擾等要求。公司通過多年的攻關研發,成功地解決了一體化壓力傳感器性能實驗與檢測方法,以及超高壓傳感器的測試和標定等技術難題。
另外,壓力傳感器的測試和標定核心是高精度的超高壓壓力源。目前全世界主要有GE、DHI等企業生產高精度的超高壓壓力源。我公司通過自主設計,可使高壓共軌壓力傳感器的測試與標定實現智能化製造、全自動運行(國內首創),大大提高傳感器的測試精度,減小勞動強度,提高生產效率。
2、國內外同類技術對比
世界上主要有美國福特、德國博世、日本電裝三大公司生產柴油機高壓共軌系統,它們約佔有全球90%以上市場份額,而高壓共軌系統中的高壓共軌壓力傳感器也主要由德國博世、日本電裝公司生產。
松諾盟投入巨資研究高壓共軌壓力傳感器,突破了該產品的多項關鍵技術,產品整體性能處於世界先進水平,產品與世界先進產品對比表如下表所示。從表中可以看出,六項主要性能對比,有綜合精度、零點溫度漂移、長時間穩定性三項指標具有優越性,其他三項指標持平。
表 高壓共軌壓力傳感器國內外同類產品性能對比表
三、產業化規劃及社會經濟效益
1、企業簡介
松諾盟科技有限公司是致力於自主智慧財產權(獲得國家專利58項,其中擁有高壓共軌傳感器核心發明專利12項)的高性能納米薄膜壓力傳感器、變送器及精密儀器儀表研發、生產和銷售的高新技術企業,公司總部位於國家級瀏陽經濟技術開發區,註冊資金12000萬元。
公司目前擁有高級研發工程技術人員33人,其中博士5人,碩士13人,研究員和高級工程師25人。公司是「長沙市智能製造試點企業」。
2、產業化規劃及社會經濟效益
傳感技術是一項現代科技正在迅猛發展的前沿技術,其水平高低是衡量一個國家科技發展的重要標誌之一,它與通信技術、計算機技術一起構成現代信息產業的三大支柱。
目前,雖然我國傳感器(含二次儀器儀表)市場規模已經超過7000億元,但高精尖傳感器產品絕大部分是利用國外核心元件組裝而成,具有我國完全自主智慧財產權的傳感器產品仍在少數,傳感器產業整體水平有較大提升空間。
松諾盟於2019年正式落戶國家級瀏陽經濟技術開發區,傳承北京中航興盛測控技術有限公司多年深厚的納米薄膜壓力傳感器開發技術,與北京大學、復旦大學、北京科技大學、中科院微電子所、中南大學、國防科技大學等單位開展傳感器技術深度合作,研發生產的高性能納米薄膜壓力傳感器、高壓共軌壓力傳感器等產品廣泛應用在軍工、石化、冶金、交通、機械、物聯網等領域,受到用戶的一致好評。
松諾盟擬通過三年努力,建設我國軍民兩用高性能智能傳感器產業園,打造中國高壓共軌傳感器湖南產業基地。實現年產500萬隻高壓共軌壓力傳感器和200萬隻高性能納米薄膜壓力變送器、年產值100億元、年利稅55億元的生產規模,同時帶動相關配套產業300億元的產業規模,為湖南經濟建設和高科技產業發展做出積極貢獻;為我國國防建設、經濟建設以及我國高性能壓力傳感器替代進口、實現完全國產、並躋身世界先進行列做出積極貢獻。