[汽車之家 技術(shù)]  廣汽豐田全新凱美瑞將會(huì)在今年11月份上市，它也是首款國產(chǎn)的豐田TNGA（Toyota New Global Architecture，豐田新全球架構(gòu)）車型。除了煥然一新的外觀內(nèi)飾外，另一大看點(diǎn)便是源自TNGA架構(gòu)的全新動(dòng)力總成，這其中包括了目前量產(chǎn)車中最高燃效的全新2.5L自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)，以及8AT自動(dòng)變速箱、全新結(jié)構(gòu)的E-CVT自動(dòng)變速箱。好了，現(xiàn)在讓我們坐下來，看看豐田為這次從“芯”出發(fā)做了哪些準(zhǔn)備。

● 豐田TNGA架構(gòu)旗下已有多款量產(chǎn)車型產(chǎn)品

　　豐田TNGA架構(gòu)的首款車型是2015年12月在日本率先上市的第四代普銳斯。去年在海外上市的C-HR和今年在海外上市的新凱美瑞同樣源自與TNGA架構(gòu)。豐田預(yù)計(jì)，在2021年之前，豐田品牌車型銷量的60%以上將會(huì)是TNGA架構(gòu)衍生出來的產(chǎn)品。

　　根據(jù)目前的消息，率先國產(chǎn)的TNGA架構(gòu)車型為全新凱美瑞和C-HR。這兩款車型將落戶廣汽豐田，由廣汽豐田位于廣州南沙的全新第三工廠生產(chǎn)，該工廠設(shè)計(jì)產(chǎn)能為22萬臺(tái)/年。而C-HR的“姐妹車型”（就像雷凌和卡羅拉之間的關(guān)系）將會(huì)由一汽豐田位于天津的全新工廠生產(chǎn)，該工廠設(shè)計(jì)產(chǎn)能為20萬臺(tái)/年。未來一段時(shí)間，豐田在中國推出的TNGA架構(gòu)車型都會(huì)由這兩個(gè)工廠生產(chǎn)。

　　豐田TNGA架構(gòu)的理念與其他廠商采用的模塊化平臺(tái)略有區(qū)別，除了模塊化生產(chǎn)外，其在項(xiàng)目規(guī)劃、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、研發(fā)階段形成了更為統(tǒng)一的整體。相比早年間單一車型單一平臺(tái)的做法而言，車輛零部件通用率更高。因此，TNGA架構(gòu)的使用無疑對(duì)豐田降低產(chǎn)品研發(fā)、制造不同環(huán)節(jié)的周期、成本都大有裨益。

　　豐田TNGA架構(gòu)的應(yīng)用是的其產(chǎn)品在動(dòng)力系統(tǒng)、車身結(jié)構(gòu)、制造工藝、懸架系統(tǒng)、空氣動(dòng)力學(xué)、NVH性能以及人體工程學(xué)上都作出了優(yōu)化來實(shí)現(xiàn)整車性能的進(jìn)一步提升，其中又以動(dòng)力系統(tǒng)的改進(jìn)最為明顯，這也是下文將要展開講解的內(nèi)容。

● 進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)節(jié)能、減排和電動(dòng)化是TNGA架構(gòu)動(dòng)力系統(tǒng)的目標(biāo)

　　歐盟排放法規(guī)一直倒逼著汽車制造廠商進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)，以降低車輛二氧化碳及有害氣體的排放量。2008年，歐盟確立了2020年歐盟境內(nèi)銷售的新車二氧化碳排放量要降低至95g/km的目標(biāo)。作為一個(gè)全球性車企，豐田必須在“大限”到來之前把旗下車型產(chǎn)品的排放指標(biāo)提升至歐盟標(biāo)準(zhǔn)以上，以保持其產(chǎn)品競爭力。按照豐田的計(jì)劃，在2021年之前，豐田旗下車型產(chǎn)品的二氧化碳排放量將降低15%以上（相比2015年的產(chǎn)品）。

　　豐田的節(jié)能減排思路在大方向上和各大廠商保持一致，通過提升發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率、降低發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)損耗以及增強(qiáng)動(dòng)力系統(tǒng)電動(dòng)化程度來實(shí)現(xiàn)。技術(shù)升級(jí)的難點(diǎn)在于，在節(jié)能減排的同時(shí)不能降低動(dòng)力輸出性能，最好還能夠在輕量化和小型化方面有所建樹。

　　豐田在過去的日子里都堅(jiān)持自主研發(fā)和精益生產(chǎn)，對(duì)技術(shù)的專注孕育了全球首款量產(chǎn)混合動(dòng)力車型普銳斯和全球首款量產(chǎn)氫燃料電池汽車Mirai。但在汽車產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品迭代提速的今天，為了實(shí)現(xiàn)新車型產(chǎn)品的開發(fā)及緊跟技術(shù)的發(fā)展，豐田不得不通過聯(lián)合開發(fā)和技術(shù)共享來緊跟時(shí)代發(fā)展。豐田經(jīng)營方式的改變正是為了應(yīng)對(duì)上面提到的技術(shù)升級(jí)難點(diǎn)眾多與較短開發(fā)周期的沖突。從某個(gè)程度上來說，TNGA架構(gòu)帶來的開發(fā)周期縮短優(yōu)勢也是應(yīng)對(duì)產(chǎn)品迭代提速的產(chǎn)物。

　　電動(dòng)化是汽車行業(yè)未來的重要發(fā)展趨勢，而電池、電機(jī)、電控這“三電系統(tǒng)”則是成就電動(dòng)/混動(dòng)汽車的關(guān)鍵因素。有鑒于此，豐田將在2021年前增加電動(dòng)化技術(shù)開發(fā)人員30%以滿足電動(dòng)化技術(shù)開發(fā)的人員需求。從TNGA架構(gòu)混合動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上的重大改變（具體變化我們在下文詳細(xì)講解），我們可以看到豐田在電動(dòng)化領(lǐng)域“招兵買馬”后成果初顯。

● 發(fā)動(dòng)機(jī)模塊化設(shè)計(jì)和柔性化生產(chǎn)

　　在過去，豐田不同系列的發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品會(huì)采用不同的設(shè)計(jì)，零部件通用性不高。而到了TNGA架構(gòu)，豐田將更多地采用統(tǒng)一的設(shè)計(jì)以提升零部件通用化率。TNGA架構(gòu)發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸容積和氣缸數(shù)實(shí)現(xiàn)了模塊化，規(guī)格數(shù)量相較過去有所減小。工程師通過選取特定的氣缸容積規(guī)格以及氣缸數(shù)來設(shè)計(jì)出新的發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品。

　　發(fā)動(dòng)機(jī)的模塊化設(shè)計(jì)使得在工廠可以采用統(tǒng)一的加工設(shè)備和工裝來實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)零部件的加工及整機(jī)組裝工作，提升生產(chǎn)線生產(chǎn)效率和柔性化程度（同一條生產(chǎn)線能共線生產(chǎn)更多種類的發(fā)動(dòng)機(jī)）。

● 長沖程、高壓縮比的全新2.5L自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)

　　新凱美瑞上搭載的2.5L自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)是首款誕生自TNGA架構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品，其代號(hào)為“A25A-FXS”。這款發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)過不同的調(diào)校后會(huì)搭載在傳統(tǒng)燃油車型以及混合動(dòng)力車型之上。

　　A25A-FXS發(fā)動(dòng)機(jī)采用的是長沖程設(shè)計(jì)，活塞行程與氣缸直徑的比值為1.2。長沖程設(shè)計(jì)配合大調(diào)整范圍、電機(jī)控制的進(jìn)氣門正時(shí)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，可在部分負(fù)載區(qū)間實(shí)現(xiàn)膨脹比大于壓縮比的阿特金森工作循環(huán)以提升發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性。

　　應(yīng)用在傳統(tǒng)燃油車型上的A25A-FXS發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比為13:1，而應(yīng)用在混合動(dòng)力車型上的A25A-FXS發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比為14:1。在目前的中國市場上，只有馬自達(dá)創(chuàng)馳藍(lán)天系列發(fā)動(dòng)機(jī)（排量為1.5L、2.0L、2.5L）采用了高達(dá)13:1的壓縮比。采用更高的壓縮比能夠提升發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率，從而實(shí)現(xiàn)燃油經(jīng)濟(jì)性的提升，這也是未來發(fā)動(dòng)機(jī)的重要發(fā)展方向之一。

　　一般的發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋氣門座位置會(huì)安裝一個(gè)氣門座圈，安裝座圈后，氣門工作時(shí)會(huì)直接與座圈接觸而不是氣缸蓋氣門座位置。這個(gè)氣門座圈由合金鑄鐵或粉末冶金或奧氏體鋼材料制成，耐高溫和沖擊載荷的能力比普通鑄鐵或鋁合金強(qiáng)。氣門座圈的存在可以延長氣缸蓋的使用壽命。A25A-FXS發(fā)動(dòng)機(jī)利用激光熔覆工藝在氣缸蓋進(jìn)氣門氣門座位置焊接上一層高強(qiáng)度的合金來充當(dāng)氣門座圈（熔覆合金后還需要進(jìn)行后續(xù)的機(jī)加工，排氣門依然采用傳統(tǒng)的氣門座圈實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)耐久性的目的）。

　　在冷卻系統(tǒng)方面，A25A-FXS發(fā)動(dòng)機(jī)采用了電動(dòng)水泵、水套墊片，并在氣缸蓋上集成了EGR廢氣再循環(huán)冷卻管路。電子水泵工作時(shí)不直接消耗發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力，降低了發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)載；水套墊片對(duì)冷卻液起到導(dǎo)流作用，能夠在高負(fù)載工況時(shí)降低排氣門附近的溫度，降低爆震發(fā)生的幾率，為發(fā)動(dòng)機(jī)工作在高壓縮比提供保證；EGR廢氣再循環(huán)冷卻管路集成化對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)小型化有一定的貢獻(xiàn)。

　　4-2-1排氣系統(tǒng)由于排氣管路比普通的4-1排氣系統(tǒng)更長，所以會(huì)導(dǎo)致三元催化器升溫更慢。為解決這個(gè)問題，豐田在避免排氣干涉的前提下縮短了4-2-1排氣系統(tǒng)的管路長度，讓發(fā)動(dòng)機(jī)排氣口更接近三元催化器；同時(shí)通過采用升溫更快的三元催化器來滿足暖機(jī)工況的排放指標(biāo)。如果我們對(duì)比馬自達(dá)的4-2-1排氣系統(tǒng)以及該豐田發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣系統(tǒng)，我們可以看出豐田的這套4-2-1排氣系統(tǒng)管路更短、更直，這都是為了加速三元催化器升溫的針對(duì)性設(shè)計(jì)。（點(diǎn)擊查看馬自達(dá)4-2-1排氣系統(tǒng)解析）

　　相比現(xiàn)款凱美瑞上搭載的2.5L 5AR-FE發(fā)動(dòng)機(jī)，應(yīng)用在傳統(tǒng)燃油車型上的A25A-FXS發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率由5AR-FE發(fā)動(dòng)機(jī)的35%提升至40%，最大馬力提升了21馬力，達(dá)到205馬力，最大扭矩提升了15牛·米，達(dá)到250牛·米。A25A-FXS發(fā)動(dòng)機(jī)相比舊款發(fā)動(dòng)機(jī)，在動(dòng)力性能和燃油經(jīng)濟(jì)性上有了全面的提升。這款發(fā)動(dòng)機(jī)目前是世界上熱效率最高的量產(chǎn)2.5L汽油發(fā)動(dòng)機(jī)。

● 優(yōu)化液力變矩器后的8AT變速箱

　　TNGA架構(gòu)下的這款應(yīng)用在前置前驅(qū)車型上的8AT變速箱出自愛信（豐田是愛信的其中一個(gè)大股東）之手，國產(chǎn)全新凱美瑞即將搭載的就是這款變速箱。TNGA架構(gòu)下的這款8AT變速箱（下稱“豐田全新8AT變速箱”）在液力變矩器總成上有較大的優(yōu)化。

　　液力變矩器總成主要由鎖止離合器、扭轉(zhuǎn)減振器和液力變矩器這三部分組成。豐田全新8AT變速箱采用了多片式鎖止離合器，并擴(kuò)大了鎖止離合器的鎖止范圍（即在更低的車速下，鎖止離合器就會(huì)結(jié)合，使發(fā)動(dòng)機(jī)與變速箱之間實(shí)現(xiàn)剛性連接），讓車輛給人以更好的直接驅(qū)動(dòng)感，提升了變速箱的傳動(dòng)效率和燃油經(jīng)濟(jì)性。

　　由于鎖止離合器鎖止范圍的提升，液力變矩器不再需要傳遞非常大的扭矩，僅僅在起步時(shí)實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)與變速箱之間的傳動(dòng)工作，所以其尺寸可以設(shè)計(jì)得更小。同樣的設(shè)計(jì)思路，我們在馬自達(dá)創(chuàng)馳藍(lán)天6AT變速箱上也能看到（點(diǎn)擊查看創(chuàng)馳藍(lán)天6AT變速箱拆解內(nèi)容）。為了在鎖止離合器結(jié)合后，有效抑制發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)、沖擊傳遞至變速箱，液力變矩器內(nèi)部帶有一個(gè)高阻尼扭轉(zhuǎn)減振器。這個(gè)高阻尼減振器內(nèi)部帶有彈簧元件，可對(duì)振動(dòng)和沖擊起到緩沖作用。

　　相比舊款的6AT變速箱，豐田全新8AT變速箱的總長度縮小了5mm，齒輪箱的長度縮小了15mm。由于擋位數(shù)的增多，豐田全新8AT變速箱的齒比范圍更寬廣，有利于增強(qiáng)起步時(shí)的提速性能及高速巡航時(shí)的燃油經(jīng)濟(jì)性。

● 應(yīng)用在后驅(qū)車型上的10AT變速箱

　　除了上面介紹到的8AT變速箱外，TNGA架構(gòu)下還有專為前置后驅(qū)車型而設(shè)計(jì)的10AT變速箱。這款全新的10AT變速箱同樣由愛信打造。雷克薩斯LC500車型便采用了這款全新的10AT變速箱。豐田下一代皇冠也有可能會(huì)采用這款變速箱。

　　與上文介紹的用于橫置發(fā)動(dòng)機(jī)平臺(tái)的8AT變速箱一樣，這款全新10AT變速箱采用了多片式鎖止離合器，同時(shí)增大了鎖止離合器的鎖止范圍，讓車輛給人以更好的直接驅(qū)動(dòng)感，提升了變速箱的傳動(dòng)效率和燃油經(jīng)濟(jì)性。

　　該10AT變速箱主要是為高端車型或注重運(yùn)動(dòng)性能的車型配置的，所以其換擋速度至關(guān)重要。官方公布該變速箱的換擋時(shí)間為220毫秒。這與一直以換擋速度見長的雙離合變速箱200毫秒（大眾的數(shù)據(jù)）的換擋時(shí)間已非常接近了。

● 與2.5L A25A-FXS發(fā)動(dòng)機(jī)匹配的混合動(dòng)力系統(tǒng)

　　與2.5L A25A-FXS發(fā)動(dòng)機(jī)匹配的混合動(dòng)力系統(tǒng)實(shí)際上就是應(yīng)用在第四代普銳斯上的第四代THS（Toyota Hybrid System）混合動(dòng)力系統(tǒng)（下稱“THS-IV”）。

　　相比現(xiàn)款凱美瑞混合動(dòng)力車型，采用2.5L A25A-FXS發(fā)動(dòng)機(jī)+THS-IV的全新凱美瑞混合動(dòng)力車型在油耗上有20%的提升（JC08標(biāo)準(zhǔn)），加速時(shí)間縮短10%（40-70km/h中間加速時(shí)間）。

　　從參數(shù)上來看，鎳氫電池的容量要大于鋰電池，該電池或?qū)��?yīng)用在配備E-Four電動(dòng)四驅(qū)系統(tǒng)（后橋安裝一個(gè)電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)四驅(qū)功能）的車型之上。中國市場全新凱美瑞混合動(dòng)力車型應(yīng)該只有兩驅(qū)版本，所以預(yù)計(jì)會(huì)配置鋰電池作為動(dòng)力電池。

　　豐田以往的混合動(dòng)力系統(tǒng)的電池都布置在后備箱內(nèi)。由于新的動(dòng)力電池體積更小，因此能布置在后排座椅下方（與油箱布置在一起），不再占用后備廂空間。

● 與1.8L 2ZR-FXZ發(fā)動(dòng)機(jī)匹配的插電式混合動(dòng)力系統(tǒng)

　　與1.8L 2ZR-FXZ發(fā)動(dòng)機(jī)匹配的混合動(dòng)力系統(tǒng)目前已經(jīng)搭載在第四代普銳斯之上，也就是上文提到的THS-IV。而豐田普銳斯有混合動(dòng)力版和插電式混合動(dòng)力版之分，其中混合動(dòng)力版車型稱為普銳斯，而插電式混合動(dòng)力版車型稱為普銳斯Prime。

　　雙電機(jī)同時(shí)輸出使得普銳斯Prime能夠以135km/h（上一代普銳斯插電混動(dòng)版車型純電動(dòng)行駛最高時(shí)速為100km/h）的車速進(jìn)行純電動(dòng)行駛，也提升了車輛的加速性能。普銳斯和普銳斯Prime動(dòng)力總成的主要差別就只有上文提到的單向離合器，零部件通用率極高，也體現(xiàn)出TNGA架構(gòu)混合動(dòng)力系統(tǒng)的優(yōu)勢所在。

　　普銳斯Prime延長了純電動(dòng)續(xù)航里程至40km（上一代普銳斯插電混動(dòng)版車型為26.4km），并提升了充電效率，采用快充的話，能夠在短時(shí)間（20分鐘）內(nèi)充滿80%的電量。

　　普銳斯Prime的動(dòng)力電池采用了鋰離子電池，布置在后備廂內(nèi)，與普銳斯一樣帶有輔助電池升溫的系統(tǒng)，能夠避免電池在冬季出現(xiàn)容量下降的情況。應(yīng)用在普銳斯Prime上的這套插電式混合動(dòng)力系統(tǒng)未來或?qū)⑼ㄟ^與不同排量的發(fā)動(dòng)機(jī)搭配，推廣至TNGA架構(gòu)下不同級(jí)別的插電式混合動(dòng)力車型之上。

● 全文總結(jié)：

　　同為日本廠商，豐田相比本田和馬自達(dá)，算是一個(gè)比較低調(diào)的廠商，一貫以來不熱衷于宣揚(yáng)自己的技術(shù)。從TNGA架構(gòu)的動(dòng)力總成技術(shù)來看，豐田依然擁有領(lǐng)跑世界的實(shí)力。在混合動(dòng)力技術(shù)領(lǐng)域超過20年的積累使得豐田擁有更雄厚的技術(shù)資本來適應(yīng)新能源汽車時(shí)代的市場變化。本文中提到的TNGA架構(gòu)動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)均已經(jīng)落實(shí)到量產(chǎn)車型之上。對(duì)于中國市場而言，最快落地的TNGA架構(gòu)車型的將會(huì)是今年11月份即將上市的全新凱美瑞，而C-HR也預(yù)計(jì)會(huì)在明年上市。隨著TNGA架構(gòu)車型相繼落地，豐田全系車型都將迎來一個(gè)技術(shù)升級(jí)期。對(duì)于消費(fèi)者而言，我們未來幾年里將能買到更省油、更環(huán)保的豐田汽車。（圖/文/汽車之家 常慶林）