一、立式水冷单缸柴油机的背景

中国是单缸柴油机的最大生产国和使用国和出口国，近10年来一直保持年产销700-1000万台的量。其中卧式水冷单缸柴油机约占70-80%，风冷单缸柴油机20-25%，立式水冷单缸机占5-10% 。形成这种格局是由历史原因。第一中国是农业国，并以单家独户为经营主体，他们需要小型动力；第二农民经济条件较差，他们希望越便宜越好；第三卧式柴油机的生产经营模式的创新，80年代中后期形成了专业化分工，推行了集约式经营模式，以常柴为首的年产量达到150万台，极大地降低了成本和形成规模化生产模式，盈利能力成倍上升其它型式，风冷及立式单缸机没有及时改变经营模式，同时也由于工艺技术要求和生产、技术难度，当时难以确保产品的稳定性和一致性，一直按传统的运作模式经营，使得立式单缸柴油机产销量及发展一直处于滞升的情况。回顾这段历史，有如下启示：

存在就是合理的道理，卧式柴油机进行生产、经营模式的大创新，创造了单缸柴油机的世界之最。而立式水冷单缸机失去了发展机会。当卧式柴油机通过创新大发展后，没有持续创新，并进行有效的模式管理和知识产权的保护。90年代后春笋般卧式单缸柴油机的仿制，产品生产销售及出口的同质化，价格的恶性竞争，造成了卧式柴油机的品质、品牌大倒退。出现一台柴油机只有一包烟的利润。在这种局面下立式柴油机却坚持了技术创新，坚持走品质、品牌之路，以弧军作战的姿态，艰难地前进着，有所发展，所以目前立式柴油机仍顽强地生存着。

二、立式水冷柴油机的优势。

1、原理性优势：相对（缸套活塞水平设计）的卧式柴油机与立式单缸机缸套活塞垂直设计，使得缸套、活塞、活塞环的工作润滑条件均匀可靠，有利于控制润滑油消耗，降低磨损，提高发动机使用可靠性和耐用性。

2、结构优势：目前国内大批量立式水冷单缸机均采取隧道式机体结构，并将齿轮室、曲轴箱、飞轮壳、机体本体四位一体的整体式结构，充分有效地确保了发动机的刚性和强度，同样功率的立式机比卧式机使用寿命和可靠性有数倍提高，其它性能也有明显改善。

3、配套使用优势。立式柴油机与配套机械基本上采用直接传动方式（即轴传动型式），而卧式机主要采取皮带传动型式。据专业机构检测，在不考虑皮带打滑时，直接传动方式较皮带传动方式传动效率提高15% 。考虑到在农村使用中泥水行走时皮带打滑，传动效率将大幅度下降。此外，轴传动提高了配套机械的安全性，防止因打滑产生的上坡困难，甚至翻车情况。

4、节能减排的优势。由于直接传动效率提高15%，直接带来提高10%以上的能量转化率，反映实际使用能源消耗，下降10%以上。按12kw同样功率的卧式机与立式机在每天工作8小时状况燃油消耗（假定台架标定油耗相同），每天省油2.4kg；按全国500万台卧式机全部使用立式机，每天可省油1200吨。一年按280天算省油336000吨，相当可观。节能同时排放也减少10%以上。

5、区域性和水田作业的优势。以立式单缸配套的非道路机械特别适合山区，路面条件差，坡度大的地区也使用安全，特别现在山区发展的一种四轮驱动型式，深受用户欢迎。此外，水田作业也是有独特的优势，只要发动机进、排冷口仍露在外面，就能正常工作，小规模水电机械化非常适合。

6、再制造的优势。由于立式水冷单缸机的机体本体、曲轴箱、齿轮室、飞轮安魂曲经一体的设计。只要用户在使用没有发生人为的破坏，这种发动机机体不会有损坏，我们经常看到80年代初的立式水冷机现在仍在使用中。我们完全可以回收旧发动机进行分解进行再制造，机体一定可以继续使用。大大节约原材料和降低成本。

7、打开国际市场的优势，目前立式水冷单缸机在前苏联、、东欧、东欧亚以其优势出口量在逐步增加。让用户得到价值的实现，前景不错。

8、立式水冷单缸机的缺点也很明显，上述优点同时也是其缺点：工艺复杂、成本高、配套方式少、振动大等不少缺点，但不妨碍它的优势发挥，在节能减排，资源节约的今天，大力推广和发展立式水冷单缸柴油机是十分必要和大有可为的。

三、发展趋势和努力方面探讨。

前面两部分充分发展示了立式水冷单缸机在我国单缸机市场中的优势和特点，我们怎样时势利导，从根本上推优汰劣，改变我国单缸柴油机行业的落后粗放，低附加价的现状。

1、国际上节能、降排的发展趋势和对中国对能源短缺的压力，单缸柴油机节能、降排、节材，再制造等创新和发展是势不可档的潮流。我们必须认真应对，用只争朝夕的态度，千方百计在2-3年内做出重大的突破。而目前最可能和证实最有效的方法是大力推广立式单缸机，逐步在3年内达到立式机达25%，5年达40%，可以起到立竿见影效果。

2、充分利用《十二五内燃机发展规划》中提到立式单缸机逐步取代卧式单缸机的措施，组织行业市场调研和发展模式的创新研究，找出阻碍立式单缸机发展的瓶颈，向政府报告，并建议采取的政策支持方案。真正逐年扩大成果。

3、建议政府大力支持现有的立式单缸机生产企业牵头带动一批有基础、技术能力强的企业进行技术改造和产品创新，对立式单缸机的一些不足部分展开科研高校、企业联合、攻关克服。大力提升立式单缸机和企业的技术创新能力和生产制造水平。

4、加大知识产权的保护，避免卧式单缸机同质化，化低价竞争，在立式单缸机上重演。政府设立知识产权保护基金，从软、硬件上帮助保护知识产权和技术创新。

5、大力支持使用立式单缸柴油机的主机厂（拖拉机、农用车、微耕机等），发展规模经济、扩大出口市场。特别扩大欧洲及北美洲市场，据初步调查，立式单缸直接传动机型在上述地区很受欢迎。政府组织相关企业参加国际展览会，扩大宣传和市场开拓。

6、按细分市场，满足不同客户的需求，发展高端立式单缸柴油机，一是走高速化、轻量化、节能型产品，此为广东德力的3000r/min立式单缸机；二是大力开展电喷技术研究，使电喷技术应用到高端立式单缸机上。目前德力与鑫亚等研发的电喷系统单台成本增加1000元左右，批量可以降到600元/套，这种电喷立式单缸机技术指标有明显的提高。建议政府采取补贴电喷立式单缸机，使企业和用户真正用得起，政府推动节能减排，目前试验电喷机可能达到国Ⅲ水平，油耗降低2-5%左右。

7、加大对蚌线技术在立式单缸机上的应用研究，蚌线技术最大的特点是将曲柄连杆运动规律分解成直线和旋转运动，减少了缸塑的侧压力，降低摩擦损失，同时可以做到往复惯性力的全平衡，较好地改进了立式单缸机的平衡状况，进一步发展立式单缸机的使用范围和功率等级。

8、政府制订政策，支持立式单缸机发展。首先在立式单缸机上采用采用准入制度，制订严格的准入制度。行业制订自律守则，保护知识产权和惩罚不正当竞争，使立式单缸机企业健康成长。

9、加大政府对立式单缸机的专项补贴，大力支持一批立式单缸机的骨干生产企业，加大技改力量、市场宣传、推广力度。

总之，立式单缸机作为卧式单缸机的阶段性替代品，其作用和效果是明显的，是可行的，是现阶段切实可以推广的。只要政府、行业企业、市场共同作为，齐心合力，一定可以探讨出一条逐步替代的路，让我们共同努力和期待。

（本文是张火青先生在2012-4-16中国内燃机学会能源专题发展论坛上的演讲稿）