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    汽车研发从业者带你深度解读:丰田TNGA是什么?为何做?有啥用?

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    动力总成黑科技2021-08-03

    2017年丰田在华推出TNGA首款产品第八代凯美瑞(图片|配置|询价)、紧接着首款SUV CH-R和奕泽IZOA上市,2019年亚洲龙、全新卡罗拉、雷凌上市,2020年TNGA的荣放、威兰达等,再到2021年的亚洲狮、凌尚、汉兰达、陆放等,可以看出在制造更好的汽车的理念(もっといいクルマづくり)贯彻下,丰田全面普及TNGA架构的车型。

    从销量也可以看出,2017年开始,凭借着TNGA架构,丰田产品更新迭代加快,产品技术含量明显提高,终端竞争力加强,品牌力也开始凸显,在中国整体乘用车市场销量趋于稳定的背景下,丰田在中国的销量一路高歌猛进,2017年开始年平均销量增长率达到13%,得到了广大消费者的认可,这和TNGA架构的成功是分不开的。

    图 丰田中国销量趋势图

    TNGA对消费者有啥用?

    丰田的官方介绍中,围绕零部件通用、动力性能、燃油经济性、外观设计个性化、车身结构、底盘重心、以及成本把控七大产品核心进行集中改变。比如TNGA架构下对驾驶操控性有了设计理念的突破,坐进驾驶舱就可以发现这已经不是熟悉的丰田了。在离地间隙没有变小的前提下坐姿更低,座椅的包裹性也更好,内饰设计也更年轻化,方向盘尺寸变小了,以前没有驾驶乐趣的丰田也变得有了驾驶乐趣。

    比如全新的架构下,白车身技术也进行突破,利用激光螺旋焊接打造全新的车身结构,整体刚性提高了30%~65%,白车身抗扭刚度提高,明显带来操控感的飞跃,如今购买TNGA车型的消费者们很少再抱怨驾驶体验差了。

    图 卡罗拉、雷凌白车身

    TNGA架构动力总成也全面提升,动力性能提高15%以上,燃油效率提升20%以上,让汽车更省油更快,传统燃油车可提高20%燃效,混合动力车型也可提高15%燃效。匹配了全球首创的Direct shift-CVT齿轮双传动变速箱,并且中级车全面更新了8AT变速箱。

    图 全新TNGA架构下动力总成

    在看不见的领域对消费者也有利好:

    TNGA架构下,由于设计理念的共通化,因此在设计之初白车身就要承受各个国家不同法规的被动安全标准,且TNGA架构目标就是共通化,因此杜绝了各个市场下针对不同法规的减配行为。也正是如此,在中保研还没有出台的时候,丰田TNGA车型率先全面提高了碰撞标准,在TNGA入门级产品上也率先标配了8安全气囊。

    8安全气囊

    图 丰田TNGA入门级卡罗拉、雷凌的碰撞成绩

    以往丰田给人的印象就是可靠性不错,但是技术应用一般,且能不给的配置一个都不给。很多消费者吐槽说丰田可靠性好是因为没啥可坏的。在TNGA架构下,丰田全系的产品在技术水平和配置上有了极大的提高,甚至部分配置是同级别最高规格。比如入门级TNGA车型也匹配了前后独立悬挂;比如全面普及了L2级别驾驶辅助系统;动力总成更是成为了行业热效率的标杆。这些技术和配置的提升都得益于TNGA设计理念的成本均摊和研发投入整合,最终让利于消费者。

    图 入门级TNGA车型也匹配前后独立悬架

    图 2017年横空出世的TNGA 2.5L发动机采用了一系列领先的技术

    TNGA是什么?

    回过头来,谈一谈TNGA什么,它是Toyota New Global Architecture的缩写,名词解释就是丰田全新全球体系架构,早在2010年,丰田就提出TNGA概念,它不是一个特定的平台,而是丰田一个全新的体系架构,甚至可以说这是丰田生产理念的一种转变。它将提高汽车的基本性能,提升产品竞争力,制造富有魅力的"更好的汽车"。

    刚开始一直以为TNGA只是一个平台,类似于大众MQB或者MLB,但是按照丰田的定义,TNGA更多的被诠释为架构,不仅仅局限于"平台化"开发,更多地上升到"模块化"开发。通过全球范围内进行汽车模块的选择和匹配优化,进一步减少新开发零部件的种类和数量,让零部件通用化程度更高,使企业更加灵活快速地推出新产品。不仅仅局限于直接使用同平台,还同时使用大量的通用化零部件,零部件共通化程度由原来的20%上升到 70%甚至80%。在平台生产上,丰田汽车将会集成从A0级、A级、B级(前置前驱)、电动车、混动等多种车型的生产。在资源节约上,TNGA体系将使得资源浪费减少20%以上,节省下的资源将会再次进一步投入到产品研发中去,形成良性敏捷性开发,最终达到"制造更好的汽车"的目的。

    举个简单的例子,TNGA架构中涵盖了底盘、发动机、变速箱,白车身、核心零部件的通用。其他品牌往往追求一个零件的通用,就像一个"积木"一样,可以搬到不同的车型上,但是这个"积木"本体是不会变的。而丰田TNGA全新架构模式则是变与不变的共存。比如下图所示,在基本部分,底盘结构、发动机、发动机附件、变速箱、悬架、部分白车身都是以全球最高标准的要求进行设计,然后通过不同组合实现整体最佳。比如碰撞安全,TNGA架构下可以实现全球统一;比如可靠性,一般会遵循主要市场中最严苛标准设计,这样一套设计方案可以应用于各个市场;于此同时,根据不同的地区进行针对性优化,比如北美地区喜欢大排量,那么就提供2.5L/3.5L+AT组合;中国、日本对平顺性和燃油经济性要求更高,那么就主小排量+D-CVT组合和混动;欧洲的碳排放要求严苛,那么就主推混动。

    图 TNGA理念

    为何要提出TNGA概念?

    说这个之前,我举一个消费端的案例,15年前手机市场可谓是风生水起,群龙共舞,几乎每一款手机都有着个性的外观、别致的设计、独特的人机工程学,其内部芯片,按键布局,应用系统也是五花八门,各领风骚,如下图。

    但是到如今,各大品牌的手机外观几乎一样,其系统也高度统一,电池、屏幕、芯片、主板、摄像头、传感器的供应商也趋于一致,各个品牌的产品质量都有了提高,产品更新迭代明显加快,价格也更加亲民,这就是模块化,高度集成化所带来的成果。

    汽车行业也是如此,经历了单车型开发、平台开发、平台精益化和模块化进程。在诞生初期,生产流程以买主定制为主,产品质量依靠技巧娴熟工匠的手工装配,价格也不是中产阶级能够承受的;随着福特推出流水线,汽车开始进入车型开发的概念;20世纪80年代平台概念的诞生,至2010年全球九大跨国车企(通用、大众、福特、丰田、雷诺日产、PSA、本田、菲亚特和戴姆勒)己拥有了175个平台,数以千计的车型,对利润带来极大挑战;各大车企开始意识到削减平台数量,扩大单个平台的车型覆盖率,提高平台规模效益才是正确的技术路线。

    图 福特流水线

    丰田作为全球最大的车企之一,也经历了这个过程。在TNGA诞生之前,丰田拥有约100个平台,发动机约800种,在传统的研发中,针对不同市场不同标准不同需求,每个产品都需要进行标定与验证。如此多的开发机型让丰田也疲于应对,大大延缓了丰田前进的脚步。为了将各种各样的先进技术快速普及,缩短研发周期,提高研发效率,降低制造成本,造更好的汽车,TNGA应运而生。

    如图所示,在以往丰田的项目上,发动机根据定位于排量不同,分为NR、ZR、AR等系列,比如卡罗拉用NR,上一代凯美瑞用ZR,皇冠汉兰达用AR等,他们的设计是无法通用的,为了省油,有的发动机从空气侧入手,利用EGR和VVT来实现;有的发动机从喷射入手,利用D-4S双喷射系统来实现。虽然这些手段都能实现设计指标,但是相互间经验无法借鉴,造成成本和工时的浪费。

    图TNGA概念下发动机的开发模式

    在TNGA概念下,丰田希望对燃烧模型进行统一化,保持发动机关键零部件不变,单纯改变气缸体积和气缸数量,形成不同的排量组合,扩展至丰田整个产品族。根据丰田内部的推测,这样做的化发动机的种类可以减少40%,开发工时可以节约的更多。如下图所示,对发动机进行模块化,单个气缸的设计思路保持一致,只对气缸容积和气缸数量进行各种组合,从而实现不同的动力水平。

    图 丰田产品规划,目前中国已经全面普及TNGA技术

    总而言之,TNGA概念就是丰田全新的造车理念和方法论,指一个涉及汽车研发、设计、生产、采购等全产业链价值在内的创新体系,立足于以更高效的方式制造更好的汽车,从零起步改善进化每一个决定汽车基本性能的部件,从根本上实现汽车生产机制的全面革新。

    小结

    对于车企而言,设计、研发、生产、运营也是核心竞争力。TNGA给中国车企打开了新的思路,众多国内整车厂也学习TNGA概念,从设计资源共用、生产成本分摊等角度思考,通过自由度非常高的共用化设计、模块化设计,帮助缩短开发验证周期,提高推陈出新速度,分摊物料成本,提高整车可靠性。比如吉利的CMA母体、奇瑞的M3X火星架构等等。

    TNGA架构对动力系统高效性的追求也给行业带来了内燃机的第二春。丰田率先将发动机热效率突破至40%和41%,打破了教科书对于汽油内燃机热效率的定义。在此之后,国内高效率发动机如雨后春笋不断推出,促进了行业的进步。

    每一个车企都有自己的独门绝技,丰田从精益生产到TNGA,又一次将丰田产品哲学带到新的高度。丰田也凭借着TNGA,时隔五年后重夺2020年全球汽车销量冠军!

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