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連堅守自吸的日系都開始用!渦輪增壓還要火熱好多年

曾經飽受爭議的渦輪增壓,如今已經漸漸發展為市場主流。據蓋世汽車研究院數據, 2017 年全球渦輪增壓車型市場佔比已達到41.8%。分區域來看,除了渦輪增壓器發展較早的歐洲地區,中國、印度、南美渦輪增壓車型佔比也較高。就連前些年並不“待見”渦輪增壓的日本地區,渦輪增壓車型的市場佔比也達到了15%,豐田、本田、日產等日系品牌近幾年都開始使用渦輪增壓發動機。

渦輪增壓的主要作用是提高發動機進氣量,從而提高發動機的功率和扭矩。中汽協發動機分會秘書長唐章華表示,渦輪增壓可以充分利用廢氣能量實現發動機高進氣密度的燃燒過程控制,提高發動機升功率、升扭矩,降低發動機燃油耗,也是實現發動機小型化和低速化,進一步降低發動機油耗和廢氣排放量的重要技術。

據了解,一台發動機裝上渦輪增壓器後,其最大功率與未裝增壓器的時候相比可以增加40%甚至更高。與此同時,它還擁有更好的油耗表現,能夠減少10%-20%的尾氣排放。正因如此,隨著燃油排放法規的日趨嚴格,眾多車企將目光轉向了渦輪增壓。

中國地區配置率增速超全球

連曾經堅守自吸的日系品牌地先後淪陷,渦輪增壓的發展勢頭可見一斑。不難想象,為優化汽車的尾氣排放,有效控制環境汙染的惡化,美國、歐洲等成熟汽車市場以及中國、印度等地區將會越來越多的應用渦輪增壓器。

據蓋世汽車研究院預測,汽車渦輪增壓器整機行業發展迅速,全球主要地區渦輪增壓器裝配率均將有所提升,全球年銷量2021年預計將達5,200萬,複合增長率為6.47%,而中國2021年銷量預計為1350萬台,複合增長率為12.47%。

可以看到,中國將繼續成為渦輪增壓配置率高增長地區之一,這從當前國內渦輪增壓車型迅猛增長的勢頭中便可見一二。據了解,國內銷量排名靠前的熱門車型中有很大一部分都是渦輪增壓車型,車企新推車型中渦輪增壓車型佔比也越來越高。據蓋世汽車統計,12月份國內有超過30款新車上市,其中超過25款車型都配置有渦輪增壓版本。

而從2017年國內渦輪增壓車型佔比來看, 1.5T、2.0T、1.4T排量的渦輪增壓車型為主流,據蓋世汽車研究院數據,1.5T與2.0T排量的車型佔據了超過一半的市場份額,1.4T-2.0T排量的渦輪增壓車型佔據了91.2%的份額,1.4T以下、2.0T以上的車型市場份額較少。這從筆者近日所整理的

《渦輪增壓車型越來越常見 賣得最好的有哪些?》

一文亦可得出相似的結論,10月銷量最高的十款渦輪增壓車型中,便以1.5T排量居多,其它排量車型則相對較少。

未來還需電子增壓等技術助推

萬事有長必有短,渦輪增壓亦是如此。由於渦輪增壓器的工作特性,其具有動力輸出反應滯後,啟動機會少以及成本、養護費用相對較高等缺點。不過好在隨著技術的發展,尤其是可變截面渦輪增壓技術、電子增壓技術等等的發展,渦輪增壓的弊端已經得到了有效的解決。

舉例來說,可變截面渦輪增壓是發動機廢氣通過噴嘴環時,根據外界負荷的變化來改變噴嘴環葉片的角度,使流入渦輪葉片的氣流參數改變,使得發動機與增壓器在各工況下均有良好的匹配。先進的VTG技術能帶來出色的油門響應和平穩的動力輸送,同時提高發動機的燃油效率,降低排放。

電子增壓技術也是未來渦輪增壓發展趨勢之一,電子增壓採用電機代替排氣來推動渦輪旋轉,由於電機的控制更精準,因此可以消除渦輪增壓普遍存在的渦輪遲滯現象。長期以來,電子增壓器沒有普及,原因在於電子增壓器的工作需要電壓支持,但是汽車上12V電壓是不足以滿足電子增壓器需求,不過隨著48V應用的增加,電子增壓也有望更快的發展。

唐章華表示,渦輪增壓技術是推動發動機實現節能環保的關鍵技術,隨著節能減排政策的推進,渦輪增壓技術(電控放氣閥式、可變噴嘴截面式、兩級甚至三級增壓、非對稱增壓等)不斷進步,增壓器效率不斷提升,增壓技術將更加廣泛的應用到內燃機領域。渦輪增壓器的使用預計將越來越普遍,市場越來越大。

與此同時,唐章華也指出,渦輪增壓還需要作進一步的改進,例如進一步提高壓氣機和渦輪機的工作效率、壓氣機密封特性、極限工作轉速、高低周疲勞壽命、增壓壓力、增壓器一致性等等。

國內外技術水準差距明顯

全球渦輪增壓器市場已經形成寡頭競爭的市場格局,年產量排名前五的渦輪增壓器製造商均為外資企業,佔據全球90%以上的市場份額,競爭優勢明顯。

在中國汽車市場,核心零組件開發起步相對較晚,渦輪增壓等核心零組件還主要依賴國外零組件企業。國內企業在產能規模、研發實力、管理等方面與上述國際巨頭還存在明顯差異。

據了解,除了少數主機廠,比如奇瑞、上汽等在2008年前後就開始批量生產汽油渦輪增壓發動機以外,絕大多數自主品牌是在2011年甚至2012年才啟動汽油渦輪增壓發動機開發項目。

從技術上來說,自主渦輪增壓與國外先進渦輪增壓技術的差距主要是增壓器的性能一致性控制、增壓器壽命、增壓器效率等。唐章華建議,國內渦輪增壓企業要採用先進的軸承設計技術,提高增壓器效率和增壓壓力;改進增壓器葉片設計和材料特性,提高增壓器效率和極限轉速;改善增壓器潤滑技術,提高增壓器壽命;提高生產工藝控制水準,改進增壓器一致性控制和極限轉速。

可喜的是,寧波豐沃、康躍科技、湖南天雁、濰坊富源、奕森科技等國內品牌企業,正在努力提升自己的研發實力,打破國際巨頭對國內高端增壓器市場及汽油機增壓器市場的壟斷,如今也是取得了一定的成果。

舉例來說,2017年11月份,奕森科技新基地正式啟用。奕森科技對自身的發展前景充滿信心,預計到 2025 年,公司可以達到年產 500 萬台渦輪增壓器的規模,成為全球六強之一。在接下來的12月份,寧波豐沃百萬台汽油機增壓器也正式下線,經過前幾年的積累,公司在2015年渦輪增壓器產量做到了8萬台,2016年28萬台,2017年數量可達到80萬台,並且根據其預計,相應的產量將在2018年達到130萬台,2020年達到300萬台。

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