在國內小排量發(fā)動機趨勢越發(fā)明顯的今天,渦輪增壓正成為各大主機廠不得不采用的技術,即使是堅持自然吸氣的日本企業(yè),如今也全面布局小排量渦輪增壓發(fā)動機。那么,我們常說的渦輪增壓是如何使小排量發(fā)動機有著接近甚至超過大排量發(fā)動機的表現呢,蓋世汽車研究院特此全面分析。
首先,渦輪增壓器位于發(fā)動機進排氣系統(tǒng),通過壓縮空氣來增加進氣量。在工作的時候,其利用發(fā)動機排出的廢氣慣性沖力來推動渦輪室內的渦輪,從而帶動同軸的葉輪,葉輪再壓送空氣,使之增壓進入氣缸。
在國家要求2020年國產乘用車平均油耗5.0L/100km的背景下,節(jié)能技術的研發(fā)和成本對于車企是一大難點。目前的趨勢是,主力車型裝載渦輪增壓器強調低排放,高動力的優(yōu)勢。外部環(huán)境下,嚴格的排放和油耗標準則是促進渦輪增壓發(fā)展的重要因素。
渦輪增壓的主要作用就是提高發(fā)動機進氣量,從而提高發(fā)動機的功率和扭矩。蓋世汽車發(fā)現,渦輪增壓技術可提高近20%的燃油效率并且可在功率不變的前提下,降低發(fā)動機的整體尺寸,從而降低質量,減小成本。
上圖我們列出了渦輪增壓器的主要零部件,其主要的生產工藝為鑄造、數控加工等,在關鍵零部件的生產及檢測設備上我國與國外還存在著明顯差距,這就制約了我國渦輪增壓器的發(fā)展。蓋世汽車研究院對我國的渦輪增壓器企業(yè)的建議是,在渦輪葉輪方面,我國應采用國外金屬注射成型和電磁鑄造兩大先進工藝;在轉子方面,進一步加強機床穩(wěn)定性研究;在檢測設備方面,應提高自動化水平及測試技術創(chuàng)新。因此,提升制造裝備水平成為國內企業(yè)提升競爭力的重要舉措。
在先進材料方面,由于渦輪轉速高、工作溫度高,因此對于軸承要求很高,用滾珠軸承代替浮動軸承,增壓器總效率可以提高5%-7%。渦輪增壓器新材料主要是鈦合金和陶瓷材料,它們具有良好的耐熱性,能夠顯著提升發(fā)動機的性能。
值得一提的是,渦輪增壓器未來的發(fā)展趨勢是電子增壓技術,電子增壓是用電機代替排氣來推動渦輪旋轉,可以消除渦輪增壓普遍存在的渦輪遲滯現象,因為電機的控制更精準。電子增壓器目前還沒有普及,因為電子增壓器的工作需要電壓支持,但是現在汽車上12V電壓是不足以滿足電子增壓器需求的。
據了解,奧迪SQ7裝配的是來自法雷奧Valeo的電動渦輪增壓器,目前已經開始量產,并且搭配48V系統(tǒng) 。SQ7配備的V8發(fā)動機在低轉速依靠電動渦輪增壓,高轉速依靠傳統(tǒng)廢氣渦輪增壓,基本解決了渦輪遲滯問題。
在市場格局方面,全球增壓器市場的主要有霍尼韋爾、博格華納、三菱重工、IHI,他們都已經在中國境內設立了獨資或合資企業(yè),占據了中國乘用車市場大約95%市場份額。
相比而言,國內企業(yè)在產能規(guī)模、研發(fā)實力、管理等方面與上述國際巨頭還存在明顯差異。目前寧波豐沃、康躍科技、湖南天雁、濰坊富源、奕森科技等國內品牌企業(yè),也正在努力提升自己的研發(fā)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。
根據蓋世汽車研究院整理,隨著近年市場規(guī)模的增長,中國乘用車渦輪增壓器滲透率從2013年的22%增長到2016年的32%,達到765萬臺。蓋世汽車研究院預測,基于國家要求2020年國產乘用車平均油耗5.0L/100km的背景下,2020年渦輪增壓滲透率將達到48%。
渦輪增壓器供應商諸如霍尼韋爾,主要配套客戶有奧迪、寶馬、戴姆勒、福特、標致、雷諾、日產等;博格華納主要配套客戶有阿爾法羅密歐、奧迪、賓利、寶馬、標致、日產、雷諾、福特等;國內供應商諸如奕森科技主要配套客戶有上汽,奇瑞等;如需獲取更多上中下游供應鏈配套篇請掃描下方二維碼。