過去，臺灣廠商忙著搶生產、搶製造，在專精代工的產業模式下，往往無心於工業基礎技術的能量累積，讓產業發展形同「失了根」；本屆拿下工業基礎技術深耕獎的「先進潔淨節能引擎研發與測試服務中心」，即是從燃燒科學出發，擴大其應用層面，汽車引擎是第一步，要讓國內工業發展更往下紮根。

活用燃燒科學 深植臺灣工業根基

工業基礎技術深耕獎－主導團隊：高苑科技大學先進潔淨節能引擎研發與測試服務中心《先進潔淨節能汽車引擎動力系統技術》

文/ 李惠琳

「過去臺灣沒有人在做引擎，有也是拿別人的來拆解、仿造的，沒有真正去研究汽缸內的油氣混合燃燒現象，」高苑科技大學機電學院院長張學斌直接點出國內在基礎工業技術上的弱點。

全球面臨石油逐漸耗竭的危機， 許多產業開始尋求替代能源，汽車產業更是首當其衝，寄託於電動車時代的到來。但在各種技術及配套都尚未成熟的情況下，「電動車要普及不是這幾年就能辦到的。」張學斌這樣說，他同時也是經濟部智慧電動車發展推動小組的委員。

既然內燃機引擎短時間無法被完全取代，「怎麼樣讓引擎的效能提高、減少油耗才是當務之急。」

「如果沒有自己培養引擎的研發能量，車種就不可能多，」張學斌指出，雖然國內日前已推出第一輛自主品牌的汽車Luxgen（納智捷），但在引擎研發方面，長久仍是一片空白，這對想要將自有品牌推向國際市場的汽車產業來說，是不得不重視的問題。

他回憶，過去政府看到國內汽車業產值龐大，卻僅集中在零組件，沒有自己的汽車品牌，因此在2006年決定發展自有品牌汽車，推動「整車自主」計畫。不過國內汽車產業並沒有引擎工業基礎，加上當時全球吹起一陣電動車風潮，因此不管是學術界或研究機關，全都把研究焦點轉向電動車，「燃油引擎的研究可以說是完全沒有。」

也是因為如此，長年關注傳統產業升級及產學合作的張學斌，才帶頭籌組「先進潔淨節能引擎研發與測試服務中心」。

聚集三大研究範疇 開創先例

「先進潔淨節能引擎研發與測試服務中心」的主要任務是建立引擎燃燒科學應用研究之模擬試驗平台及工具，掌握潔淨節能引擎的基本測試能力，組成陣容罕見地以跨國、跨校、跨領域的9位教授擔任顧問、分項計畫主持人及協同主持人。

除了張學斌為計畫主持人，美國加州大學柏克萊分校機械系教授陳志源、成功大學航太系教授趙怡欽也為團隊班底，其他還包括成功大學航太系副教授袁曉峰、高苑科技大學電子系助理教授蔡欣倫、高苑科大光電系助理教授吳志勇、高苑科大機械與自動化工程系講師李怡銘、虎尾科技大學動力機械系助理教授楊授印、中州科技大學電機與能源科技系助理教授劉昭忠等人，都是該計畫成員。

不同於以往，該團隊整合了燃燒科學中「模擬分析」、「實驗量測」及「控制測試」三大範疇的研究人才，由位於美國的陳志源教授負責「模擬分析」，臺灣團隊則專注「實驗量測」及「控制測試」；而能夠將三大領域整合在同一個團隊當中，「這絕對是國內第一個。」張學斌自信地說。

他說，過去學界在燃燒科學的研究績效雖然不錯，卻是模擬分析、實驗量測或控制測試各做各的，「沒有人把他們整合在一起」；也因為如此，國內在燃燒科學領域並沒有整合性的應用研究中心，造成學術界研究與業界產品開發無法產生相輔相成的效用，「因為沒有整合，就沒辦法實際觀察燃燒的應用產品內部是怎麼燃燒的，也就很難思考改進的方式。」

總工程師制 整合產業能量

碰了三十幾年的引擎，從飛機、機車再到汽車， 張學斌認為，要談引擎研發，不是只拿別人的引擎來依樣畫葫蘆就可以，重點是做出來的引擎性能如何，而要講究性能跟效能，就必須回到根基性的理論基礎，像是引擎控制、燃燒科學等，尤其是藉由對燃燒科學的瞭解，才有辦法提升引擎效率、減少油耗，「這就是所謂的工業基礎技術。」

張學斌指出，講到工業基礎技術，很多人還搞不清楚是什麼？「因為過去很少人注意到這些基礎技術，所以國內像是捷運、高鐵…等，都必須仰賴國外技術」，但這些基礎技術就像是產業發展的根，根紮得深，樹才能長得健康、茂密。

走過產官學研，張學斌的歷練讓他十分瞭解產業和學界的「斷層」在哪裡，要為產業紮根，第一步就是必須整合學術界的研發能量，才能進一步讓產業界發展出好的應用。

然而，「整合」並非一路待在學術界的教授所關注或擅長的；這時，張學斌長達16年IDF經國號戰機引擎「總工程師」的經驗，就成了最佳利器。

「總工程師最大的任務就是整合各種不同的『技術』、『人員』及『資源』」張學斌解釋，舉凡規模較大的系統，或者牽涉許多各種複雜技術的工程，都會有總工程師的編制；運用總工程師制，才能成功地將「模擬分析」、「實驗量測」及「控制測試」三大範疇進行整合。

該團隊的實驗室地點位於高苑科大，佔地約210坪，相當於8間研究室，是國內學界在燃燒科學應用研究中，唯一具有燃燒流場計算模擬分析、透明引擎汽缸燃燒流場雷射量測及引擎實車控制測試的研究中心，包括經濟部次長黃重球、高苑科大校長曾燦燈等人都蒞臨參觀，而他們的第一個反應都是，「怎麼可能做到這個程度」，因為要整合的事實在太多了。

張學斌戲稱，這裡比較不像學校實驗室，反而像公司、像工廠。因為這個實驗室裡的測試、控制、製造、車床...等，都是要自己動手，因此現場會有很多機械加工的相關硬體，「就像個機械加工廠」；而和華擎的合作，更必須嚴守時程的掌控，曾經為了配合車種推出時程，連續3個月加班趕工，「這些都是一般學校實驗室很難看到的。」該團隊與華擎共同研發1,800cc引擎，協助全新引擎量產前的歧管流道構型驗證。

也因為講究時程與品質，實驗室必須聘請全職研發人員，一來解決學界人力不足的問題，二來在反應速度上也能要求提升；但「先進潔淨節能引擎研發與測試服務中心」和其他學術研發單位一樣，同樣面臨人才難留的窘境。

張學斌說，因為家長聽到孩子要待在學校作研究人員，多數會擔心未來沒發展性而持反對意見，他很瞭解家長心中的疑慮，「換作是我也會這樣」；但站在經營的角度，好不容易訓練出來的人若是來來去去，不管是在傳承或是工作效率上，都是種損失。

因此在團隊成立2年之後，張學斌找上華擎商議、請託，希望由對方聘用這些研發人員，然後再以借調名義轉到實驗室，計畫期間由實驗室支付薪資，等計畫結束後便可以到華擎上班，「在獲得華擎同意後，才解決了學生與家長的疑慮。」

燃燒效能提升 強化競爭力

經過3年的努力， 該團隊已與光陽機車合作開發500c c 缸內直噴引擎，也完成與華擎在納智捷1,800cc四缸全新量產引擎的合作研發，並在國內外申請12件專利（至2011年底已有5件獲得專利），在國內外期刊及會議也累積發表80篇論文，並有新臺幣380萬元的創新成果移轉收入。

下一步， 張學斌將率領團隊繼續研發多缸引擎缸內直噴技術、電動車增程燃油引擎效能、生質燃料內燃引擎技術、燃油噴射開發技術等，其中電動車增程燃油引擎效能的提升，將配合華擎，協助複合動力系統的開發，於3年內完成新引擎量產。

張學斌於日前更進一步將該實驗室轉型成「燃燒科學應用產品研究中心」，他表示，燃燒科學的應用範圍非常大，「汽車引擎只是第一步」，其他像是瓦斯爐具、垃圾焚化爐等等，都可以藉由燃燒效率的改善，來減少能源的消耗及廢氣的排放。未來，「燃燒科學應用產品研究中心」將繼續深化燃燒科學的前瞻性研究，並透過產學合作的方式，增加國內業者的市場競爭力，同時強化國家產業的發展根本。

感言：高苑科技大學機電學院院長　張學斌

能夠榮膺此獎，首先要感謝經濟部技術處學界科專的支持，讓我們團隊有機會奉獻心力。研究團隊三年多來，經過所有參與研究人員無私的奉獻與努力，終於有了階段性的成果，建立國內學界在燃燒熱流科學應用研究中，「唯一」具有燃燒流場計算模擬分析、透明引擎雷射實驗量測驗及引擎實車控制測試等能量之整合型研究中心。期盼能夠藉此機會，讓我們能正視全球能源以及環境保護的需求，不好高騖遠、實事求事地為產業解決真正的問題。

近年來，國內學術界以及研究機關仍從事燃燒科學應用研究者已日趨減少，本團隊運用經濟部學界科專計畫之經費補助，堅持在燃燒與熱流科學應用研究領域中發展。在地球暖化日漸嚴重的情況下，全球均設法避免各種形式的燃燒，然而短中期之內，人類的文明仍需要仰賴燃燒科學與技術，因此潔淨燃燒科學應用研究屬於工業基礎技術研究範圍，不但不能放棄，更需要被強化。

此次獲獎高興光榮之餘，更是我們擔起重責大任的開始，本研究團隊堅信此理念，將持續努力，繼續奉獻。

• 發布日期：2022/01/22
• 最後更新時間： 2024/05/06
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