博格华纳双轨发展高效内燃机应用和新能源汽车应用

导语：“十三五”期间，随着中国汽车节能减排标准及贯彻落实进入新一轮升级，新能源汽车发展如火如荼。国务院印发的《节能与新能源汽车产业发展规划(2012―2020年)》指出，当前的重点是推进纯电动汽车和插电式混合动力汽车产业化，以纯电驱动为新能源汽车发展和汽车工业转型的主要战略取向，推广普及非插电式混合动力汽车、节能内燃机汽车，提升我国汽车产业整体技术水平，到2020年，纯电动汽车和插电式混合动力汽车生产能力达200万辆、累计产销量超过500万辆。轻型汽车国Ⅵ标准已于2016年12月发布，并确定2020、2023年分步实施a、b阶段(销售上牌)；重型汽车国Ⅵ标准预计不久发布。

在节能减排以及安全、效率、舒适、高性价比等多重期待和转型升级要求下，以及中国以纯电动汽车为代表的新能源汽车产业与推广获得快速推进的情况下，引领世界技术潮流的跨国零部件企业美国博格华纳(BorgWarner)积极应对，不仅对自己的传统阵地发起了挑战，而且向新能源汽车发起了冲锋，在燃料供给、进气、排气等方面对内燃机技术进行了卓越的升级和改造，从而进一步提升了内燃机的节能减排水平和生命力；同时向新能源汽车技术与产业进行了积极布局和实质性拓展。

1.博格华纳公司定位之变：全面进军内燃机、混动、纯电动3大技术领域

博格华纳创立于1880年，致力于内燃机与动力传动系统零部件研发的世界级专业化零部件生产。2016年博格华纳对外宣布了自己新的战略定位，即：为内燃机、混合动力和电动汽车提供清洁、高效动力与驱动系统解决方案的全球技术领导者。

据华纳圣龙(宁波)有限公司总经理宁伟介绍，2016年至2017上半年，博格华纳取得了不错的市场业绩，而且近年在混合动力、电动汽车等动力驱动系统产业布局方面取得了重大进展，从而形成了内燃机、混合动力、电动汽车3大动力驱动系统产品，并强化了在行业的地位。可以看出，博格华纳已为中国乃至全球汽车工业新的转型和未来发展作好了充分准备。

图1  博格华纳排放与热能系统亚洲区副总裁兼总经理Chris Lanker先生(中)，华纳圣龙(宁波)有限公司总经理宁伟先生(左)，博格华纳排放和热能系统技术顾问Gerard Light在华纳圣龙产品展台前，对未来发展充满信心

博格华纳的上述转型和重大进展，得益于它对形势的前瞻性判断、自身的实力和积极的产业布局。据介绍，随着对雷米国际公司(Remy International, Inc.)以及Sevcon公司收购工作的完成，截至目前，针对电动汽车的“三电”，除动力电池外，其他关键部件包括电机、(电机)控制器、热管理系统(电池与电机的冷却用电子水泵等)，博格华纳均实现了产业化，而且在国际上均处于领先水平。

图2  华纳圣龙的产品系列包括：冷却水泵(机械、电子)、风扇、风扇离合器(普通硅油、电控硅油)，均属于热管理产品，广泛应用于内燃机汽车、混合动力汽车和电动汽车

2.热管理系统之功：高效内燃机不断升级、新能源汽车不可或缺

当前许多汽车行业人士都认为，尽管面临着新能源汽车的激烈挑战，内燃机汽车工业仍会在未来相当长的时期内占有主导地位。博格华纳认为，通过升级热管理系统将会从根本上和很大程度上解决节能、排放、舒适性、可靠性、轻量化等方面的问题，不仅可以提升燃烧效率，节省燃料，而且可以减少排放，避免过多尾气处理系统带来的功率损失；同时，对于新能源汽车来讲，电机、电池的正常运转同样需要热管理系统对有关部件起到冷却和热管理的作用，从而达到提高工作效率、降低功率损失、降低油耗、降低噪声、减少排放、改善舒适性、延长寿命等目的。

宁伟先生表示，作为博格华纳排放和热能系统在中国的合资企业，成立于1998年的华纳圣龙(宁波)有限公司为国内外传统内燃机、混合动力汽车和电动汽车提供全球领先的热管理系统。它的热管理系统产品系列之一：风扇、风扇离合器(包括硅油、电控硅油，目前销售上以电控为主)，主要应用于商用车；之二是水泵系列(包括电子水泵和机械水泵，目前销售上机械水泵及电子水泵齐头并进，其中电子水泵的用途非常广泛，增长潜力无限，在传统内燃机及混动车型上可以用于中冷器冷却及涡轮增压的延时冷却;在新能源车型上可用于电池包、电机、充电器,逆变器等电器部件的冷却。电控硅油风扇离合器于2009年在华纳圣龙量产；电子水泵生产线于2013年在华纳圣龙投入使用。目前华纳圣龙的销售收入约80%来自于风扇和离合器，20%来自于水泵类产品。

3.电控硅油风扇离合器：国Ⅴ普及快，国Ⅵ或将成标配

2017年，可以说是华纳圣龙历史上最好的一年，年销售收入或可实现50%以上的增长，年销售额创下该公司成立以来的最高水平，宁伟先生认为，其主要原因在于两方面：

一是市场方面的，包括实施GB 1589-2016和国Ⅴ标准以及消费升级换代。2016年9月以来，GB 1589-2006实施，带来了物流车辆的更新换代和增置；同时，全国机动车销售分阶段实施国Ⅴ标准在2017年带来了很多车辆的更新换代。所以，自2016年第4季度以来，中国商用车市场又出现了恢复式增长(而之前5年基本处在低谷之中)。

二是技术方面的，博格华纳在诸多领域拥有全球领先的技术优势，顺应了市场需求。由于博格华纳的提前布局，其电控硅油风扇离合器产品在降低油耗、噪声、排放和改善舒适性等方面的突出表现，促进了商用车的消费升级，尤其在重卡方面。在国外，尤其在欧洲，电控硅油风扇离合器几乎是标配；而在中国，甚至过去几年里，普及率还不到10%。而2017年，博格华纳的电控硅油风扇离合器的增长率可以达到300%，博格华纳的许多客户认为，从国Ⅴ到Ⅵ，电控硅油风扇离合器将会成为标配。

电控硅油风扇离合器何以有如此的魅力？据宁伟先生介绍，电控硅油风扇离合器相较于普通硅油风扇离合器及固定风扇(没有离合器)更降能耗及噪音；此外，电控硅油风扇离合器，除了利用硅油的高粘度特性传递扭矩，还通过电子控制实现其分离与耦合，从而实现了更加精准的控制，使得功耗、风扇噪声均进一步降低。从普通硅油离合器进化到电控硅油离合器，主要是实现了从80%到100%的效率提升，同时实现了精准控制和无级调速，能够根据环境温度的变化随时进行转速调控。

新形势下，限载成为商用车的常态，故节油成为商用车新的卖点。根据近 5 年来的使用情况，并结合中国商用车技术的发展状态，进一步节省油耗和降低排放成为了更加明确的主题，BorgWarner 适时研发推出了第2代(商用车)电控硅油离合器(相当于第3代硅油风扇离合器)。和目前市场上的产品相比，其具有体积小、重量轻(重量的同等驱动能力下降低了 10%)、驱动能力更强(在同等规格下驱动扭矩和滑差热提高了15%)、调制性能更好(低输入转速状态下的风扇转速更加稳定)、分离转速更低(可以低至 200 r/min 以内)的优点，实现 CAN 线通讯(J1939 协议)数据传输速递更快、离合器响应时间缩短，更是可以脱离发动机 ECU 的束缚，实现自我控制，为整车节省了空间和成本。BorgWarner提前投入大量精力研发出了一系列的高效大风量风扇来匹配新的离合器产品，例如 SD11RF、XD11RF 系列等，效率最高可达 50%以上。作为一个划时代的产品，第3代硅油风扇离合器将特别迎合欧Ⅵ、国Ⅵ的到来，对国Ⅵ起到一个强力支持。

(1)电控离合器

(2)普通离合器

图3  从外观上，可以看出普通硅油风扇离合器(2)与电控硅油风扇离合器(1)的区别

5.电子水泵：应用于内燃机汽车、混动汽车和电动汽车

电子水泵作为整车热管理模块中关键零部件的强制水冷方案的核心零部件，正成为传统内燃机汽车、混合动力汽车以及纯电动汽车上必备的产品之一。

宁伟先生介绍，在结构上，电子水泵(ATCP)与传统水泵(机械水泵)的最大区别，在于前者取消了传统的机械水封，实现了无泄漏设计，不再成为易损件；采用永磁无刷直流电机，噪声低、效率高；内部集成微控制器，即使在发动机关闭时仍能通过辅助循环系统提供稳定的冷却液环流，从而帮助辅助系统维持最优的工作温度，延长系统寿命、提高燃油效率并降低排放；无级调速模式的电子水泵能够提供连续可变流量，按照实际冷却需求智能调节冷却量的大小。总之，它无泄漏，功耗低，有效降低发动机油耗，延长增压器寿命，节能高效。

博格华纳对电子水泵的寿命按照整车寿命来设计的，所以必须做到——它不是一个易损件。所以，博格华纳对水泵做了一些结构上的优化，例如，使用一些很先进的材料，避免和减少磨损；设计了防卡死、防杂质的结构，让它能够防范目前很多冷却液和循环系统里面的杂质，从而延长了寿命。

另据介绍，博格华纳生产的电子水泵，可提供不同功率的产品，适合工作环境温度-40～135℃；可用于 12V、24V 以及 48V 系统；能提供 PWM/LIN/SWITCH 等多种与 ECU 之间通讯的控制模式，并提供多种故障诊断与反馈功能，可以实现自诊断、自保护等功能。在传统内燃机以及混动车型上，它能够用于涡轮增压器的延时冷却和中冷器的进气冷却；在纯电动汽车以及燃料电池汽车等车型上，可用于电池包、电机、充电器以及逆变器等部件的冷却。 

宁伟先生透露，博格华纳的电子水泵在未来还会进一步发展，从辅助水泵发展到主水泵，从而扩展到商用车上。在乘用车上使用的，目前叫辅助水泵(辅助热冷却泵，英文ATCP)；还不能替代(做)主水泵，涉及到成本问题。针对商用车开发的叫可变流量水泵，将作为主水泵，这种水泵无级调节，能够根据需求调整流量，从而避免了不必要的浪费。可变流量水泵可根据工况工作，达到完全智能控制，提升效率、降低功耗，大提升节能减排效果，也是博格华纳对满足国Ⅴ、国Ⅵ做出的贡献。