夯实基础 放宽视野 心无旁骛

——苏万华院士谈创新

□ 本报记者 赵晖/文 陈晓金/图

苏万华

苏万华 1941年11月21日出生于黑龙江省佳木斯市，汉族，山东宁津人；内燃动力工程专家，中共党员；1965年毕业于天津大学动力与自动化系，后在天津大学攻读内燃机专业研究生。他长期从事内燃动力工程的研究和研究生培养工作，上世纪80年代后期，在国内最早提出柴油机电子控制的技术方向，先后开发成功无后处理器满足国四法规的新型柴油机和可变压缩比高热效率国六柴油机；1996年获中国自然基金会和GM联合颁发的首届GM-CHINA Kettering Outstanding Achievement Award；2005年获中国内燃机学会颁发的首届“中国内燃机杰出科技成就奖”;2010年作为第一完成人获国家技术发明二等奖；2011年当选中国工程院院士。

北洋园里的天津大学教授、苏万华院士，是一位满头银发，周身散发着艺术气息的学者。如果他不开口谈发动机原理，如果你没见过他逐一核对实验数据时的犀利目光，一定会觉得这是一位崇尚“存在即合理，万事不强求”,洒脱随性的文学院老先生。但事实上，苏万华院士是一位把毕生所学都贡献给“追求极致”的工程科学家。他的科研目标是让有害排放低一些，再低一些；让燃烧效率高一些，再高一些；让相应速度快一些，再快一些……

他在追求极致中不断创新。上世纪80年代后期，他在国内最早提出柴油机电子控制的技术方向，“九五”期间完成了电控高压共轨燃油系统研发；开发了高混合率燃烧室技术，率先独立研发了重型柴油机用高压共轨智能控制燃油系统，在国际上最早提出并开发成功共轨系统液力平衡快速响应电磁阀；研发成功中国第一台32位发动机复杂功能智能控制单元（ECU）；先后研发成功无后处理器满足国四的新型柴油机和可变压缩比高热效率国六柴油机；开发了天然气稀燃、压燃、柴油微引燃智能双燃料发动机，与引进的国外机型相比节能43%；2000年与美国学者同步进行“新一代内燃机燃烧理论与技术的基础研究”，2001-2011年作为首席科学家带领我国团队，提出柴油机混合率与化学反应率协同控制理论，在柴油机研制上先后提出了预混压燃燃烧（PCCI）、低温燃烧（LTC）和高充量密度低温燃烧（HD-LTC）理论和技术，2014年开发成功我国第一台满足欧六排放标准的柴油机，热效率提高7%。2010年以来，他聚焦超高热效率内燃机研究，提出热力学活性控制的燃烧过程理论……

矢志创新、奋斗不懈，满头银发的苏万华院士已近耄耋之年，依然工作在科研教学一线，带领着一代又一代的年轻学子为研发下一代绿色发动机而努力。

创新首先要夯实基础

记者：苏院士您好，谢谢您接受“北洋下午茶”栏目采访。在众多话题中您选择谈“创新”，请问您为什么对这个话题特别感兴趣？您怎样理解创新？

苏万华：习总书记提到，创新始终是推动一个国家、一个民族向前发展的重要力量。我国的发展已经到了从要素驱动转向创新驱动的阶段。未来的竞争是创新力的竞争。实施创新驱动发展战略，就是要推动以科技创新为核心的全面创新。所以创新是一个非常重要的话题，只有通过创新才能产生新的产品、新的技术、新的业态，改变人民群众的生活状态，让生活更美好。作为科技工作者和高校教师，创新应该是我们的天职。我们常说科技报国，为国家富强服务，实际上就体现在工作中不断地进行创新。创新是一个逐步积累的过程，是一个在问题导向下，逐步积累、逐步发展，最后形成一种新技术、新产品，甚至可以更大，比如，新的业态。

记者：回溯科研之路，您是怎样开启创新之旅的？

苏万华：我1960年考入天津大学，1968年研究生毕业。毕业分配时去了天津动力机厂。“天动”是农机部的大厂，5000多人，出产过华夏第一机。我还非常清楚地记得，我的技术员工作证是354号。说明“天动”的技术员应该有350多名，这个比例在当时还是相当高的。我进厂的第二天就下了车间。领导派我进了一个精密电源调速器的项目研发组。我去时，技术组正好碰到了一个难题——调速器灵敏度达标甚至超标，但稳定性不够，也就是师傅们常说的“稳不住车”。那时这个问题已经有2年了。负反馈系统不强可以是两种原因，一是不够灵敏，二是过于灵敏。按照惯性思维，技术人员认为灵敏度不够的比较多。但我觉得既然灵敏度已经够高的情况下出现稳定问题，也许是过于灵敏。我把这个想法跟老师傅说了，并着手进行了一系列改进，设计了一套新的负反馈弹簧片的系统，其中包括一个液压机构的负反馈弹簧片。这样负反馈系统稳定性一下子就提高了。

这台调速器很快就用上了。尼克松访华时，他的专机在地面充电需要精密电源，我们制造的这台精密电源车很好地完成了给尼克松大飞机提供电源的任务。

记者：那个项目已经卡壳了2年，难住了大多数工程师，您是怎样一眼就看出问题所在的？

苏万华：基础理论知识非常关键。我们那一代大学生，国家、学校对我们的基础课要求特别严格。很多基础原理是刻在脑子里的。所以当了解了情况后，我立刻就反应出应该是负反馈系统出了问题。

科技必须先传承后创新。基础不但是要学好，而且要熟练。

先掌握基础理论，用基础理论指导实践，实践时验证基础理论，发展基础理论。打个可能不太恰当的比方，你做一个生物实验，需要有一定的基础理论并会操作电子显微镜，才能正确地观察细胞变化，观察到普通人观察不到的信息，透过现象看本质，做出有价值的实验报告或论文。这不是仅仅会使用电子显微镜就能做到的。这也是科学家和实验员的不同。我觉得实践能力和动手能力的基础是基础理论，所以我们要先打好学生的理论基础。我们培养的是工程师、工程科学家，他们以后经常做的往往是探索创新的实践，而不是简单地重复。面对这样的创新实践只有拥有深入、扎实的基础理论功底，才能知道下一步怎么进行。

创新需要放宽视野

记者：1977年您回到天大，做史绍熙先生的助手，您做的第一个项目是什么？

苏万华：一开始我做的项目还是比较杂的，比如燃烧过程的计算机模拟，还做了一些光学实验。我做的第一个比较系统的研究、国家重点支持的项目是高压喷射柴油机燃烧过程研究。在那个样机的研究过程中我们已经开始尝试做电控高压喷油系统，也就是现在高压共轨智能控制燃油系统的一个雏形。

记者：电子控制在当时可以说是个全新的方向，您为什么要确立这个方向？

苏万华：1987年才有关于柴油机的电控系统的报道。所以1985年我们开始着手研发柴油机电控系统的时候，在世界上也是早的。很多业内人士说我们的研究太超前了，也有人说这样的研究不切合实际。但我坚信这样能够控制的燃油系统是发展方向。那时候也不知道什么ECU，一边学一边做，我们用z80做了中央处理器，加上定时器、驱动装置等很多组件，设计了一个原始的ECU控制系统，相当于在一块大图板上做了个集成电路，虽然很粗糙，但ECU该具备的基本功能都具备了。后来一届又一届的学生跟着我们一直做，板子越做越小，功能越来越强。2000年我们做成了比A4纸小的32位的单片机，也通过了国家电控单元的各项检测，能抗电磁干扰、还能抗震动。那时的摩托罗拉的芯片也就到32位，而且还不能做浮点运算。就这样，2000年我们第一台装载高压共轨智能控制燃油系统的柴油机样机就做出来了。

所以说，工程科学家要把眼光放得远一些，找准方向，超前开发下一代技术。我们国家开发高压共轨智能控制燃油系统的柴油机在世界上并不晚，起码是与世界领先保持同步，但遗憾的是我们自主研发的发动机没有得到推广。

记者：听说您现在致力于研发下一代绿色发动机技术？

苏万华：我们现在执行的欧六排放标准，主要排放物和30年前刚开始进行排放物限制的时候相比，主要排放物降低了1000倍。比如，乘用车颗粒物的排放每百公里不到5毫克，刹车片每百公里产生的颗粒物是50毫克，排放已经接近于零。从这个角度看，内燃机排放对环境的影响已经进入零影响范围，不再是大气的主要污染源。

内燃机有很多优点，在能量密度、热效率、燃料灵活度、市场占有率及加工技术等方面均具有绝对优势。新一代先进燃烧技术层出不穷，内燃机智能化控制技术也在快速发展。现在内燃机的研究与开发目标主要有以下五点：改进燃烧技术、建立混合动力系统、实现智能控制、减少寄生损失及变革石油燃料。

内燃机奥秘无穷，我研究了一辈子。我们期待颠覆性的、引领性的技术在中国出现，那个时候我们就可以说：中国是一个汽车强国。

创新需要心无旁骛

记者：人都是有惯性的，创新就是求新、求变，怎样才能使自己摆脱舒适区，有内生动力去创新？

苏万华：以内燃机为例，实际上我们现在巨大的进步，来源于我们燃烧模式的改变，而不是那些细节的改变。

在我做共轨技术之前，内燃机燃烧学主流研发重点是进行激光诊断的研究。美国的圣地亚国家实验室、威斯康星大学等，都把内燃机燃烧研究的希望放在了激光诊断和计算机模拟上面。但是，当时我的感觉是这样的研究和需求有很大的差距。因为这些精密的光学诊断都不能用在实际的发动机上，因为发动机工作的环境是很复杂的，存在包括震动等各种干扰，在污染的环境中这些光学诊断是不可用的。这种研究方法很难破解燃烧过程，即使破解了燃烧的机理与细节，距离改造燃烧过程还有很长一段路。怎么办？实际上我们对燃烧的基本过程已经有了初步的理解，可以利用这些初步的研究成果进行计算机模拟研究，找到新的组织燃烧的办法。我们提出热力学活性控制的燃烧过程理论就走了另外一条路。

对于工程科技来说，达到的工程结果很重要，重点不仅仅在“发现”，而是在“改变”。

记者：未来的竞争将是创新能力的竞争，您觉得应该如何培养学生的创新思维？如何引导学生的创新行为。

苏万华：我给研究生开了门关于哲学的讲座课，学习内燃机要学点哲学。哲学是关于“认识”与“发现”的科学，是研究“规律”与“方法”的科学。内燃机研究的是工程科学，工程科学有它的基本规律，与纯理论研究有很大的不同。要研究内燃机，做好内燃机的创新工作，需要掌握一定的哲学思维。

以内燃机为例，要研究一种现象，理解一个事物，就要了解他的本身与边界，了解它与周围的事物的关系与关联性。所以忽略客观条件，孤立地研究燃烧过程是不存在的。涡轮增压，以前我们怕气缸爆震毁掉发动机，会控制气缸的压缩比，但现在我们用涡轮增压技术迅速增压增温，不仅不会爆震还能提高燃烧效率，可以节油。这是典型的矛盾双方的相互转化的结果，当然这种转化是通过创造外部条件而实现的。如果学生有一定的哲学思维，懂一点辩证法，那他在学专业、搞科研、搞创新时就不会死板，能够坦然地接受变化，并在变化中创造条件，推动它向有利的方向发展。

在这门课上，我会结合内燃机的很多例子，从发动机发展的历史来讲一些哲学原理，同时渗透一些研究方法。

记者：您是发动机领域首屈一指的工程师，毕生的研究都在致力于如何提高“效率”。那如何提高创新的效率？

苏万华：提高创新效率的方法与途径有很多，咱们今天是从上个世纪60年代聊起的，我觉得那时的创新组织形式值得思考。

那时候讲三结合——工人领导下的工人、技术人员和管理干部三结合。是不是该由工人师傅领导，我不敢肯定，但三结合肯定是好的，而且工人师傅实际上也起到了沟通、组织、服务等重要作用。一个工程科研团队，应该包括科研人员、有实际工作经验的工人师傅，同时也应该吸收领导干部参与一定的工作，在协调资源上发挥作用。

当时很多既有的科室已被打破，技术人员都下沉到车间进行“三结合”，科研小组都是自发组织的，可以是你愿意参加，或是领导建议你参加。团队也设有生产指挥部，主要起组织协调作用。

这样的组织有时效率很高，比如我们研制的那台调速器，设计方案出来后，生产试制组织得很快，从原材料采购到粗加工、冲压、热处理，各个科室、车间配合度很高，很快就拿到了粗加工的部件。那时不用打什么申请、报告，很多时候是师傅的口头沟通，其他部门一听是重点项目，立即配合。

创新想要提高效率需要科学的机制保障，科研的组织机制也需要创新。

记者：天大正在为跻身世界一流名校而努力，您认为天大应当如何提升自己的国际竞争力呢？您觉得世界一流大学的标准是什么？天大离这个目标还有多远？您现在最大的心愿是什么？

苏万华：我先说我的心愿吧，我有两个具体的小心愿：一个就是把应用热力学活性控制的燃烧过程（HCCI）的发动机，也就是高辛烷值的发动机做到产业化；再一个也可以说是研究目标，就是带着学生一起攻关，让喷射型发动机，包括柴油机、汽油机，实现均匀化燃烧，向均匀化逼近。如果这两个心愿做成了，我们颠覆性技术也就做成了。

天大的发展目标当然是世界一流大学。要成为一流大学，必须有一流的老师和一流的学生。有了一流的老师，培养出一流的学生，天大才是世界一流。总之就是应该提高我们自身的水平。

（学生编辑 丁怡丹）