连坚守自吸的日系都开始用!涡轮增压还要火热好多年

曾经饱受争议的涡轮增压,如今已经渐渐发展为市场主流。据盖世汽车研究院数据, 2017 年全球涡轮增压车型市场占比已达到41.8%。分区域来看,除了涡轮增压器发展较早的欧洲地区,中国、印度、南美涡轮增压车型占比也较高。就连前些年并不“待见”涡轮增压的日本地区,涡轮增压车型的市场占比也达到了15%,丰田、本田、日产等日系品牌近几年都开始使用涡轮增压发动机。

东风日产第七代天籁搭载涡轮增压发动机 VC-Turbo

涡轮增压的主要作用是提高发动机进气量,从而提高发动机的功率和扭矩。中汽协发动机分会秘书长唐章华表示,涡轮增压可以充分利用废气能量实现发动机高进气密度的燃烧过程控制,提高发动机升功率、升扭矩,降低发动机燃油耗,也是实现发动机小型化和低速化,进一步降低发动机油耗和废气排放量的重要技术。

据了解,一台发动机装上涡轮增压器后,其最大功率与未装增压器的时候相比可以增加40%甚至更高。与此同时,它还拥有更好的油耗表现,能够减少10%-20%的尾气排放。正因如此,随着燃油排放法规的日趋严格,众多车企将目光转向了涡轮增压。

中国地区配置率增速超全球

连曾经坚守自吸的日系品牌地先后沦陷,涡轮增压的发展势头可见一斑。不难想象,为优化汽车的尾气排放,有效控制环境污染的恶化,美国、欧洲等成熟汽车市场以及中国、印度等地区将会越来越多的应用涡轮增压器。

据盖世汽车研究院预测,汽车涡轮增压器整机行业发展迅速,全球主要地区涡轮增压器装配率均将有所提升,全球年2021年预计将达5,200万,复合增长率为6.47%,而中国2021年预计为1350万台,复合增长率为12.47%。

资料来源:智研咨询;盖世汽车研究院分析

可以看到,中国将继续成为涡轮增压配置率高增长地区之一,这从当前国内涡轮增压车型迅猛增长的势头中便可见一二。据了解,国内排名靠前的热门车型中有很大一部分都是涡轮增压车型,车企新推车型中涡轮增压车型占比也越来越高。据盖世汽车统计,12月份国内有超过30款新车上市,其中超过25款车型都配置有涡轮增压版本。

而从2017年国内涡轮增压车型占比来看, 1.5T、2.0T、1.4T排量的涡轮增压车型为主流,据盖世汽车研究院数据,1.5T与2.0T排量的车型占据了超过一半的市场份额,1.4T-2.0T排量的涡轮增压车型占据了91.2%的份额,1.4T以下、2.0T以上的车型市场份额较少。这从笔者近日所整理的《涡轮增压车型越来越常见 卖得最好的有哪些?》一文亦可得出相似的结论,10月最高的十款涡轮增压车型中,便以1.5T排量居多,其它排量车型则相对较少。

未来还需电子增压等技术助推

万事有长必有短,涡轮增压亦是如此。由于涡轮增压器的工作特性,其具有动力输出反应滞后,启动机会少以及成本、养护费用相对较高等缺点。不过好在随着技术的发展,尤其是可变截面涡轮增压技术、电子增压技术等等的发展,涡轮增压的弊端已经得到了有效的解决。

举例来说,可变截面涡轮增压是发动机废气通过喷嘴环时,根据外界负荷的变化来改变喷嘴环叶片的角度,使流入涡轮叶片的气流参数改变,使得发动机与增压器在各工况下均有良好的匹配。先进的VTG技术能带来出色的油门响应和平稳的动力输送,同时提高发动机的燃油效率,降低排放。

电子增压技术也是未来涡轮增压发展趋势之一,电子增压采用电机代替排气来推动涡轮旋转,由于电机的控制更精准,因此可以消除涡轮增压普遍存在的涡轮迟滞现象。长期以来,电子增压器没有普及,原因在于电子增压器的工作需要电压支持,但是汽车上12V电压是不足以满足电子增压器需求,不过随着48V应用的增加,电子增压也有望更快的发展。

盖瑞特电动涡轮增压器

唐章华表示,涡轮增压技术是推动发动机实现节能环保的关键技术,随着节能减排政策的推进,涡轮增压技术(电控放气阀式、可变喷嘴截面式、两级甚至三级增压、非对称增压等)不断进步,增压器效率不断提升,增压技术将更加广泛的应用到内燃机领域。涡轮增压器的使用预计将越来越普遍,市场越来越大。

与此同时,唐章华也指出,涡轮增压还需要作进一步的改进,例如进一步提高压气机和涡轮机的工作效率、压气机密封特性、极限工作转速、高低周疲劳寿命、增压压力、增压器一致性等等。

国内外技术水平差距明显

全球涡轮增压器市场已经形成寡头竞争的市场格局,年产量排名前五的涡轮增压器制造商均为外资企业,占据全球90%以上的市场份额,竞争优势明显。

在中国汽车市场,核心零部件开发起步相对较晚,涡轮增压等核心零部件还主要依赖国外零部件企业。国内企业在产能规模、研发实力、管理等方面与上述国际巨头还存在明显差异。

据了解,除了少数主机厂,比如奇瑞、上汽等在2008年前后就开始批量生产汽油涡轮增压发动机以外,绝大多数是在2011年甚至2012年才启动汽油涡轮增压发动机开发项目。

从技术上来说,自主涡轮增压与国外先进涡轮增压技术的差距主要是增压器的性能一致性控制、增压器寿命、增压器效率等。唐章华建议,国内涡轮增压企业要采用先进的轴承设计技术,提高增压器效率和增压压力;改进增压器叶片设计和材料特性,提高增压器效率和极限转速;改善增压器润滑技术,提高增压器寿命;提高生产工艺控制水平,改进增压器一致性控制和极限转速。

可喜的是,宁波丰沃、康跃科技、湖南天雁、潍坊富源、奕森科技等国内品牌企业,正在努力提升自己的研发实力,打破国际巨头对国内高端增压器市场及汽油机增压器市场的垄断,如今也是取得了一定的成果。

举例来说,2017年11月份,奕森科技新基地正式启用。奕森科技对自身的发展前景充满信心,预计到 2025 年,公司可以达到年产 500 万台涡轮增压器的规模,成为全球六强之一。在接下来的12月份,宁波丰沃百万台汽油机增压器也正式下线,经过前几年的积累,公司在2015年涡轮增压器产量做到了8万台,2016年28万台,2017年数量可达到80万台,并且根据其预计,相应的产量将在2018年达到130万台,2020年达到300万台。


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