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渦輪增壓器:從環保“反派”變身環保“王牌”【2】

2013年03月05日08:49    來源:人民網-財經頻道

機械增壓器不會發生響應延遲的特點獲得好評,並被“超小型化”汽車所採用。最具有代表性的就是日產汽車公司全面改進、將排量從1.5升減小至1.2升的“NOTE”。該車配備了裝有機械增壓器的“HR12DDR”新型直噴發動機,每升燃效最高可達到25.2km(JC08模式),比上一代車型提高了四成。

對實現如此高的燃效作出貢獻的是名為“米勒循環”的機制。可為防止吸氣量過多而進行調節,從而成功減少了名為泵氣損失的內部阻力。

另一方面,因限制了吸氣量,輸出功率也會降低,這是米勒循環的缺點。在日產開發HR12DDR的岸一昭強調說:“低轉速區的實際排量與900cc發動機同等。”

如果吸氣時送入壓縮空氣,會產生功率,但估計採用這一實際排量時,渦輪增壓器的渦輪機無法充分轉動。因此,日產採用了美國伊頓(Eaton)公司的機械增壓器。機械增壓器內部設有螺旋狀轉子,轉子旋轉時,會向汽缸推出空氣。日產稱,裝載較重的行李或者爬坡時,可啟動機械增壓器立即增壓,從而輸出與1.5升發動機相當的功率。

因機械增壓器從發動機取出動力,所以工作時燃效效率會降低。因此,日產還准備了不使用時可斷開機械增壓器和發動機動力的機構。

渦輪增壓器和機械增壓器雖同為增壓器,但擅長領域不同。因此,大眾公司還推出了同時配備機械增壓器和渦輪增壓器的汽車。盡管這樣部件重量會增大,但可在低速區使用機械增壓器,在高速區使用渦輪增壓器,同時發揮二者的優勢。

三菱重工及IHI等打算通過在新一代渦輪增壓器上安裝電動壓縮機,來消除渦輪遲滯現象。不僅可產生與大眾配備兩種增壓器的汽車相同的效果,而且能夠減輕部件重量。

日本企業緊追美國廠商

渦輪增壓器的全球市場一直由排名前四的企業壟斷。第一位是美國霍尼韋爾公司,第二位是美國博格華納公司。日本的IHI和三菱重工均認為自己排名第三,兩公司進行著激烈的競爭。近年來,德國博世公司與德國瑪勒(Mahle公司)的聯合出資企業及德國大陸公司兩家部件廠商也涉足了該市場,但尚無法發揮很大的影響力,日美四家公司的核心地位仍然不可動搖。

IHI部長武井稱:“需要在1000度高熱環境下每分鐘轉速最大達到20萬。而且要求具備行駛20萬km也不會損壞的耐久性。”較高的流體分析技術、具備較高耐久性和耐熱性的材料與構造設計、降低噪聲的技術、用來驗証與發動機的匹配情況的模擬技術,隨便拿出其中一項技術,也不可能在朝夕之間掌握,目前的渦輪增壓器正是這些技術的結晶。正因為四家公司在船舶渦輪機、飛機的噴氣發動機用渦輪增壓器等方面積累了技術經驗,才能夠參與技術競爭。

而且,因為渦輪增壓器與汽車的心臟部位——發動機的開發密切相關,所以還需要與汽車廠商開展長期合作。雖為模擬機械部件,但新興市場國家的廠商卻難以效仿,其原因也正在於此。

三菱重工還改進了制造技術,並開始在相模原制作所採用切削鋁材料的方式生產壓縮機用葉輪。通用機車與坦克事業本部渦輪事業部事業部長?野武表示:“可以實現以前鑄造工藝無法制造的復雜葉片形狀,有望提高空氣壓縮性能。”該公司還在研究渦輪機使用的、更硬的鎳合金材料的切削生產技術。

三菱重工2011年底在美國印第安納州設立了渦輪增壓器生產基地,並宣布2014年秋季開始量產。IHI打算在2013年2月底之前從德國戴姆勒公司手中收購渦輪增壓器合資公司的49%股份,使其變成自己的全資子公司。還打算向戴姆勒繼續供應渦輪增壓器,並擴大與其他大型汽車公司的業務。

IHI表示,“目標是2015年獲得25%以上的世界份額,之后獲得30%的份額”。三菱重工則表示,“目標是2016年獲得30%的份額”。盡管日本企業在混合動力車等環保車技術方面處於全球領先高水平,但在渦輪增壓器等增壓器領域還只是挑戰者。因為環保性能是日本車的競爭力核心,所以日本企業也要力爭在備受關注的增壓器領域達到全球一流水平。(日經技術在線! 供稿) 

(責任編輯:值班編輯、庄紅韜)

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