2020年全球及中國渦輪增壓器行業(yè)市場競爭結果分析及未來發(fā)展戰(zhàn)略研究預測
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內燃機及增壓器：內燃機是一種動力機械，它是通過燃料在機器內部燃燒，并將其放出的熱能直接轉換為動力的熱力發(fā)動機。內燃機主要應用于汽車領域以及工程機械、農業(yè)機械、船舶、發(fā)電機組等非車用領域。增壓器是內燃機的重要配件之一，實質為一種空氣壓縮機，其通過壓縮空氣來增加內燃機進氣量，空氣的壓力和密度增大可以燃燒更多的燃料，相應增加燃料量和調整內燃機的轉速，從而增加內燃機的輸出功率。由于配備增壓器的內燃機具有節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)勢，目前增壓器已被廣泛應用于各類型的內燃機。
增壓器分類：按照工作原理不同，增壓器可分為廢氣渦輪增壓器（簡稱“渦輪增壓器”）、機械增壓器和電子增壓器，具體工作原理如下：渦輪增壓器：利用發(fā)動機排出的廢氣慣性沖力來推動渦輪機內的渦輪，渦輪又帶動同軸的葉輪，葉輪壓送由空氣濾清器管道送來的空氣，使之增壓進入氣缸。當發(fā)動機轉速增快，廢氣排出速度與渦輪轉速也同步增快，葉輪就會壓縮更多的空氣進入氣缸。空氣經(jīng)過壓縮后，可以向同尺寸的自然進氣發(fā)動機注入更多燃油，提升燃燒過程的總效率，從而提高發(fā)動機的功率和扭矩。渦輪增壓器應用較為廣泛，可用于包括汽車、工程機械、農業(yè)機械、船舶、航空等領域的各類型內燃機。機械增壓器：利用發(fā)動機曲軸轉動代替排氣驅動葉輪進行空氣壓縮，從而實現(xiàn)發(fā)動機效率提升，主要用于高端乘用車發(fā)動機和航空發(fā)動機。電子增壓器：利用電機代替排氣驅動葉輪進行空氣壓縮，從而實現(xiàn)發(fā)動機效率提升。由于電子增壓器工作需要電壓支持，現(xiàn)有汽車電壓普遍不足以滿足其需求，目前尚未普及，僅用于少量高端乘用車發(fā)動機。上述增壓器分類中，渦輪增壓器與機械增壓器為目前市場上主流的增壓器類型，其中渦輪增壓器因具有降低內燃機油耗、減少廢氣排放的優(yōu)點，適應了汽車向節(jié)能環(huán)保化發(fā)展的全球趨勢，近幾年在汽車領域的配置率增長較快。
渦輪增壓器與機械增壓器性能對比
項目 | 機械增壓器 | 渦輪增壓器 |
能量 | 由發(fā)動機曲軸通過傳動帶或傳動鏈驅動 | 利用廢棄的動能和熱能，通過葉輪轉化為機械能，再由機械做功轉換為氣體的壓力能 |
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技術 | 壓比 | 不超過2.2 | 單級最高壓比可達4.5 |
增壓器轉速 | 低于3萬轉/分鐘 | 最高可達30萬轉/分鐘 |
空氣流量 | 受空間制約，應用流量小于0.8kg/s | 徑流、混流增壓器最高流量可達2kg/s |
增壓器效率 | 壓氣機最高效率小于65% | 壓氣機最高效率可達82%，增壓器總效率可大于60% |
性能 | 優(yōu)點 | （1）可在低速工況下產(chǎn)生較高增壓效果，解決增壓遲滯問題；（2）較高的充氣效率；（3）對材料及制造工藝要求較低。 | （1）不消耗發(fā)動機額外功率；（2）可有效改善燃燒效率，油耗率可降低10%左右；（3）有效改善缸內燃燒，降低廢氣中顆粒、碳、CO等有害物質含量；（4）較好的高原補償功能。 |
缺點 | （1）高速工況下，發(fā)動機高速無法匹配增壓器；（2）體積較大，傳動結構復雜；（3）存在大量間隙配合，易損壞；（4）成本高，市場保有量低。 | （1）在低速和加速工況下，存在增壓遲滯；（2）要求材料耐高溫、制造工藝要求較高；（3）對大氣溫度和排氣背壓比較敏感，需要經(jīng)過復雜的匹配和試驗；（4）發(fā)動機需定時維修保養(yǎng)。 |
應用領域 | 用于高端內燃機，大部分作為二級增壓的低速匹配部分與渦輪增壓器共存。 | 占據(jù)市場主導地位，普遍用于各類型內燃機。 |
（3）渦輪增壓器零部件：渦輪增壓器型號眾多，但不同類型的渦輪增壓器基本由以下部件組成：
渦輪增壓器不同零部件功能
序號 | 術語名稱 | 具體解釋 |
1 | 壓氣機 | 由壓氣機葉輪、壓氣機殼、擴壓器后板、無葉擴壓器（由壓氣機殼和擴壓器后板形成的縫隙構成）組成。壓氣機葉輪的作用是把渦輪的熱膨脹功能轉變?yōu)榭諝獾膭幽芎蛪毫δ埽俳?jīng)過無葉擴壓器和壓氣機殼的擴壓作用，把空氣的動能轉變?yōu)閴毫δ埽箍諝鈮毫M一步提高進入發(fā)動機的進氣管。 |
1.1 | 壓氣機殼 | 作為壓氣機的殼體，與汽車發(fā)動機進氣管相連，直接影響渦輪增壓器的工作效率，要求殼體流道表面光潔度小于Ra6.3，截面輪廓度小于0.15毫米，工作溫度一般小于120℃。 |
2 | 渦輪機 | 由渦輪（在小型渦輪增壓器中，渦輪和渦輪軸焊接成一體，組成渦輪與軸總成）、渦輪殼、無葉噴嘴環(huán)（由渦輪殼內徑環(huán)通道構成）組成。它是驅動壓氣機葉輪的原動機。發(fā)動機排出的氣體進入渦輪殼，再經(jīng)由噴嘴環(huán)以一定的速度和方向進入渦輪，廢氣在渦輪中絕熱膨脹做功，由渦輪軸輸出帶動壓氣機葉輪高速旋轉。 |
2.1 | 渦輪殼 | 作為渦輪機的殼體，與汽車排氣管歧管直接相連，由于工作環(huán)境惡劣，對材料性能要求高，要求材料的金相組織均勻，在高溫工作狀況下的穩(wěn)定性高，工作溫度一般在700℃-1,050℃之間。 |
3 | 轉子總成 | 由渦輪與軸總成、止推環(huán)、密封環(huán)支承、壓氣機葉輪、鎖緊螺母組成。它是渦輪增壓器中有動平衡要求的部件。 |
4 | 中間體 | 中間體是渦輪增壓器的支承機構，用螺釘和螺釘分別把擴壓器后板和渦輪殼固定在中間體上，轉子的徑向載荷和軸向載荷分別經(jīng)浮動軸承和止推軸承最終傳遞給中間體；中間體又是渦輪增壓器的潤滑冷卻裝置，它的進油孔連接發(fā)動機潤滑系主油道。潤滑油除了對浮動軸承、止推軸承進行潤滑外，也將被廢氣加熱的渦輪傳遞過來的熱量帶走，保證渦輪增壓器可靠地運轉。在中間體內孔安裝有4個孔用彈性擋圈，它對浮動軸承起到軸向定位作用。 |
5 | 軸承機構 | 渦輪增壓器轉子軸上裝有浮動軸承，它的內孔與軸、外圓與中間體內孔具有規(guī)定的間隙，浮動軸承承受轉子的徑向載荷；中間體上裝有止推軸承，它承受轉子的軸向載荷。 |
6 | 密封裝置 | 在轉子軸和密封環(huán)支承的密封環(huán)槽上裝有密封環(huán)，它起油封和氣封的雙重作用。在與中間體接觸面的擴壓器后板外圓的環(huán)形槽內裝有O型橡膠密封圈，起油封作用；在擴壓器后板的環(huán)形槽內裝有O型密封圈，起氣封作用。 |
全球渦輪增壓器行業(yè)現(xiàn)狀：
--汽車市場為渦輪增壓器主要下游市場：渦輪增壓器的市場規(guī)模直接取決于內燃機產(chǎn)量以及渦輪增壓器在內燃機中的配置率水平。根據(jù)內燃機應用領域的不同，內燃機下游市場可分為汽車、工程機械、農業(yè)機械、船舶、發(fā)電機組等。目前，汽車市場因其產(chǎn)銷規(guī)模最大，是內燃機的主要應用市場，也是渦輪增壓器的主要下游市場。以中國市場為例，2016年，我國汽車用內燃機占整個內燃機市場的比例為81.56%。
--車用渦輪增壓器配置率逐年提高：車用內燃機雖為渦輪增壓器主要應用領域，但目前配置率仍較低。隨著汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，全球汽車保有量繼續(xù)增加導致的石化能源消耗增加及汽車尾氣排放導致的空氣質量下降、溫室效應等問題，在全球范圍內引起了普遍關注。近年來，全球主要汽車生產(chǎn)消費國家和地區(qū)制定了越來越嚴格的汽車“節(jié)能減排”政策。日本已經(jīng)提出至2020年的輕型汽車燃料經(jīng)濟性標準，預計到2020年，乘用車平均燃料經(jīng)濟性水平達到20.3km/L，與2009年的16.3km/L相比，燃料消耗量下降約20.3%；歐盟于2009年通過強制性的法律手段取代自愿性的CO2減排協(xié)議，在歐盟范圍內推行汽車燃料消耗量和CO2限值要求和標示制度，要求2020年乘用車CO2排放達到95g/km的目標；美國于2012年8月發(fā)布了2017-2025（第二階段）的輕型汽車燃料經(jīng)濟性及溫室氣體排放規(guī)定，要求2025年美國輕型汽車的平均燃料經(jīng)濟性達到54.5mpg。
由于裝載渦輪增壓器的汽車具有燃油效率高、低排放等優(yōu)勢，美國等成熟汽車市場以及中國和印度等汽車銷量增長較快的地區(qū)正在越來越多地應用渦輪增壓器。據(jù)中金企信國際咨詢公布的《2020-2026年中國渦輪增壓器行業(yè)市場發(fā)展戰(zhàn)略分析及投資前景專項預測報告》統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示：隨著各國政府對汽車節(jié)能減排考核時間節(jié)點的到來，車用渦輪增壓器的增長空間較大，到2021年，全球新銷售車輛中將有48%采用渦輪增壓技術，比2016年增長9個百分點，其中：配置渦輪增壓器的車輛不僅包含傳統(tǒng)汽車，還包括混合動力汽車，估計到2021年，約70%的輕度混合動力汽車將配置單個或多個增壓系統(tǒng)。未來，汽車市場仍將是渦輪增壓器的主要下游市場。
--“節(jié)能減排”的基本國策是促進渦輪增壓器發(fā)展的重要因素：近年來，國家針對汽車行業(yè)的產(chǎn)業(yè)政策始終圍繞“節(jié)能減排”展開。2012年6月，國務院發(fā)布《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2012-2020年）》，到2020年，當年生產(chǎn)的乘用車平均燃料消耗量降至5.0升/百公里，節(jié)能型乘用車燃料消耗量降至4.5升/百公里以下，商用車新車燃料消耗量接近國際先進水平。2015年國產(chǎn)乘用車平均燃料消耗量約為7.66升/百公里，與2020年的目標值5.0升/百公里相比存在一定差距。目前汽車企業(yè)所采用“節(jié)能減排”技術主要包括整車輕量化、高效內燃機、渦輪增壓技術和自動變速器、混合動力、電子控制技術等，其中渦輪增壓技術被普遍認為是更經(jīng)濟有效的“節(jié)能減排”技術。渦輪增壓主要作用為提高發(fā)動機進氣量，從而提高發(fā)動機功率和扭矩，渦輪增壓技術可提高汽油發(fā)動機近20%的燃油效率、提高柴油發(fā)動機近40%的燃油效率。受國家“節(jié)能減排”政策的強力推動，未來渦輪增壓器在中國新銷售車輛中的配置率將繼續(xù)提高，從而促進國內渦輪增壓器市場進一步發(fā)展。
--在全球經(jīng)濟一體化的背景下，為降低生產(chǎn)成本，國際渦輪增壓器制造商采取全球化生產(chǎn)戰(zhàn)略，在歐洲、亞太、北美等地區(qū)設立生產(chǎn)基地。目前，霍尼韋爾、博格華納、三菱重工、石川島播磨等制造商均已在我國建立獨資或合資公司，如：霍尼韋爾汽車零部件服務（上海）有限公司、博格華納汽車零部件（寧波）有限公司、上海菱重增壓器有限公司、無錫石播增壓器有限公司等。憑借研發(fā)能力和產(chǎn)品創(chuàng)新優(yōu)勢，上述國際渦輪增壓器制造商在國內車用渦輪增壓器市場中占據(jù)主導地位，并基本壟斷乘用車及高端商用車渦輪增壓器市場。與國際巨頭相比，我國民族渦輪增壓器生產(chǎn)企業(yè)在產(chǎn)能規(guī)模、研發(fā)實力、管理水平等方面還存在明顯差異。部分領先民族企業(yè)如寧波豐沃、湖南天雁、康躍科技、濰坊富源、寧波威孚等憑借性價比優(yōu)勢在中低端車用渦輪增壓器和非車用渦輪增壓器市場上與國際巨頭展開競爭，但現(xiàn)階段仍無法打破國際巨頭對高端渦輪增壓器市場的壟斷。未來，國際渦輪增壓器制造商在國內市場仍將占據(jù)主導地位。
渦輪增壓器零部件行業(yè)概況：
（1）產(chǎn)品需求快速增長，市場空間巨大：渦輪增壓器型號眾多，但不同類型渦輪增壓器基本由相同類型部件組成，其中壓氣機殼、渦輪殼與渦輪增壓器為1:1的配套關系。因此，渦輪增壓器零部件的市場容量與增壓器整機的市場容量具有同比例變化的關系。渦輪增壓器零部件的需求將隨渦輪增壓器整機銷量的增長而增長，市場空間巨大。
（2）全球化采購趨勢已經(jīng)形成：全球化采購是指利用全球資源，在全世界范圍內尋找供應商。隨著市場競爭加劇，國際渦輪增壓器龍頭企業(yè)紛紛通過改革供應商體制，降低零部件自制率，實行全球化生產(chǎn)和采購策略，以達到優(yōu)化產(chǎn)業(yè)鏈、控制生產(chǎn)成本的目的。主要渦輪增壓器制造商在全球范圍內尋找質量最好、價格合理的供應商，并將各國專業(yè)化的零部件生產(chǎn)商納入其長期合作的全球供應鏈管理體系中，統(tǒng)一供應其分布全球的生產(chǎn)基地。在國際渦輪增壓器制造商上述全球配置過程中，中國、印度等新興國家的渦輪增壓器零部件供應商受益于生產(chǎn)成本優(yōu)勢和位于重要下游市場的地理優(yōu)勢，吸引了大量的海外需求。
（3）重要零部件供應商與渦輪增壓器制造商合作關系穩(wěn)定：隨著專業(yè)化分工和精益生產(chǎn)模式的推廣，渦輪增壓器整機制造商與重要零部件供應商之間的專業(yè)化分工趨勢日益顯著，并逐漸形成穩(wěn)定的供應鏈合作關系。主要體現(xiàn)在以下方面：A、渦輪增壓器制造商在挑選零部件供應商方面遵循嚴格的程序。第一，潛在供應商需要首先擁有ISO/TS16949質量體系認證資質；第二，增壓器制造商對潛在供應商進行質量、過程控制和技術能力等方面評審，通過之后才能成為合格供應商；第三，合格供應商通過競價、投標等方式取得產(chǎn)品的供應資格，完成相關產(chǎn)品的性能測試、可靠性測試、小批量試裝等過程，才能開始該產(chǎn)品的批量化生產(chǎn)；第四，渦輪增壓器制造商定期對其供應商的產(chǎn)品質量、價格、交付及時性、服務等進行綜合考核，對供應商的整體能力進行評比，以調整其合格供應商名錄。由于渦輪增壓器制造商確定合格供應商的程序較為嚴格，因此，供應商確定之后，即形成長期穩(wěn)定的合作關系；B、下游汽車生產(chǎn)商在整車生產(chǎn)過程中，出于降低制造成本的目的，已廣泛采用平臺化和模塊化生產(chǎn)模式替換傳統(tǒng)的流水線生產(chǎn)，即大量采用通用化的零部件構成平臺，并由一種平臺承載不同車型的開發(fā)和制造。在這種模式下，同一型號的渦輪增壓器可廣泛應用于多種車型，具有產(chǎn)品生命周期長、需求量大的特點。為維持產(chǎn)品質量穩(wěn)定、降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率，渦輪增壓器廠商與增壓器零部件供應商通常會維持穩(wěn)定的合作關系；C、渦輪增壓器制造商在開發(fā)新產(chǎn)品時，為縮短研發(fā)周期，會邀請專業(yè)化的零部件供應商介入研發(fā)過程進行同步開發(fā)。同步開發(fā)要求零部件供應商在充分理解渦輪增壓器制造商的設計理念基礎上，將新工藝、新技術和新材料迅速運用到產(chǎn)品開發(fā)中，并在較短時間內完成過程設計、工裝模具設計、樣件制造，使零部件產(chǎn)品在客戶推出新項目、新平臺時可以迅速匹配客戶需求。同步開發(fā)對供應商的產(chǎn)品定制開發(fā)能力提出了更高要求，使得渦輪增壓器制造商與核心供應商的合作關系更加全面、緊密。
（4）產(chǎn)品開發(fā)和制造能力是行業(yè)競爭優(yōu)勢的體現(xiàn)：由于渦輪增壓新技術、新材料、新工藝的不斷開發(fā)和應用，渦輪增壓器生產(chǎn)企業(yè)對零部件供應商的定制開發(fā)和制造能力、過程控制的穩(wěn)定性以及零部件產(chǎn)品質量和使用壽命的要求越來越高，世界知名的渦輪增壓器制造商對采購的零部件均建立了嚴格質量標準和考核制度，零部件生產(chǎn)企業(yè)必須依靠不斷提高產(chǎn)品開發(fā)和制造能力以保證產(chǎn)品質量的穩(wěn)定性，使其持續(xù)符合采購商的標準，才能在競爭中占據(jù)優(yōu)勢地位。
產(chǎn)業(yè)前景：
①發(fā)動機小型化促進生產(chǎn)工藝水平提高：面對日益嚴格的全球排放及油耗標準，汽車產(chǎn)業(yè)除積極開發(fā)應用新能源技術外，著重于最大化地利用發(fā)動機的性能和效率，從而提供更好的駕駛性能并滿足節(jié)能環(huán)保要求。相比混合動力、燃料電池、氫動力等技術，小型化發(fā)動機有著成本更低、更易商業(yè)化的優(yōu)點，而減小發(fā)動機排量并采用渦輪增壓技術實現(xiàn)發(fā)動機小型化是現(xiàn)代汽車發(fā)動機的一個重要發(fā)展方向。隨著發(fā)動機小型化趨勢的加強，越來越多車企在1.0L以下的小排量發(fā)動機上采用渦輪增壓技術，在增加渦輪增壓器需求的同時，對渦輪增壓器的大小、空間布局等提出更加苛刻的要求，倒逼零部件供應商不斷提高零部件的制造工藝水平。
②生產(chǎn)自動化趨勢明顯：隨著整車制造企業(yè)競爭的加劇，整車制造商對其上游增壓器等零部件供應商的及時交付能力和產(chǎn)品質量穩(wěn)定性提出更高的要求，而下游渦輪增壓器制造商普遍采用“零庫存”的管理模式，增壓器制造商將下游整車制造商的要求直接傳導至其上游增壓器零部件供應商。在此背景下，零部件供應商需對產(chǎn)品制造過程進行加工數(shù)控化、生產(chǎn)自動化、設備柔性化的技術改造，提升其針對非標準定制產(chǎn)品的批量化生產(chǎn)能力；此外，勞動力成本上升使得人工加工占比較高的企業(yè)成本上升，在競爭中處于劣勢地位。因此，提高生產(chǎn)環(huán)節(jié)的自動化率，將有助于企業(yè)提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本、保持產(chǎn)品質量的穩(wěn)定性和可靠性，維持核心競爭力。
③輕量化技術有望成為未來市場競爭重點：汽車約70%的油耗用在車身重量上，降低車身重量可顯著改善燃油經(jīng)濟性和廢氣排放水平，對實現(xiàn)節(jié)能減排有著重要意義。整車輕量化要求增壓器零部件供應商在滿足性能指標的前提下盡量降低產(chǎn)品重量，實現(xiàn)該目標的主要途徑包括以鋁合金等輕量化材料取代傳統(tǒng)材料以及通過優(yōu)化澆注工藝降低零部件重量等，率先掌握該類技術批量化生產(chǎn)能力的企業(yè)將可在未來市場競爭中脫穎而出。
④行業(yè)整合速度加快：隨著增壓器零部件龍頭企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大，行業(yè)內企業(yè)將進行深度的整合和重組，通過優(yōu)化資源配置等使得規(guī)模效應不斷體現(xiàn)。未來，獲得下游行業(yè)主要客戶的供應商認證、生產(chǎn)自動化水平高且能形成規(guī)模效應的零部件生產(chǎn)企業(yè)將在激烈的競爭和整合中生存壯大，其他處于弱勢地位的企業(yè)將面臨被吞并或破產(chǎn)的命運，逐步淡出市場。