第四代普锐斯详解：扒掉混动先驱四层皮

连续扒了三层皮，外观、内饰、骨架大致了解清楚之后，就剩下普锐斯最核心的部分——动力系统了。汽油发动机、电动机、无级变速箱、电池，就如心肝脾肺，每一样都是丰田的精髓。

发动机：

1.8L的2ZR-FXE自然吸气四缸发动机，压缩比为13:1，缸径为80.5mm，冲程为88.3mm，在可变进排气门正时控制之下，成为一副典型的膨胀冲程比压缩冲程长的阿特金森循环发动机。最大输出功率为98马力，峰值扭矩为142牛·米，动力毫不起眼；但是车重较轻、配置较低的“E”版本普锐斯，日本JC08循环工况下达到40km/L，也就相当于2.5L/100km，是很了不起的成绩。

实现2.5L/100km的秘诀在于，2ZR-FXE高达40%的热效率。这比世界上任何一副量产燃油发动机都要高。目前内燃机热效率普遍在30%左右，柴油机热效率比汽油机稍微高一些。和一、二代普锐斯的1NZ-FXE ，三代的5ZR-FXE一样，第四代的2ZR-FXE也逃脱不了被丰田压榨的命运——不是要压榨“动力”，而是要压榨“效率”。

提升效率，第一件事就要改善燃烧。废气再循环（EGR）是将发动机燃烧后的一部分废气，经过冷却，再次由进气管导入气缸，初衷是抑制燃烧温度，减少废气中氮氧化合物的排放量；副作用是削弱了动力性能，但又意外地可以抑制爆震，令汽油得以充分完全地燃烧。为了抑制阿特金森循环高扭区间的爆震，同时榨取每一滴汽油燃烧的热值，丰田把2ZR-FXE发动机的废气循环的极限值提高到过去的2.5倍。

但另一方面，增加了EGR废气的输入量，会导致燃烧速度减慢（简单地理解为，新鲜空气不足）。一旦希望正常地提高发动机转速，就必须想办法提高燃烧速度，因而必须让气缸内形成强烈的滚流。新机型气缸内的滚流比（活塞运动方向的涡流强度与轴向涡流强度之比）是前代机型的3.5倍。为了提高滚流比，进气歧管至进气口的造型由弯曲变直筒，这样一来，进气后就直接形成垂直方向的涡流。据丰田估算，在 2000rpm 转速时的压缩行程中，气缸内部气体的平均湍流速度从2.5米/秒，提高到了3.4米/秒。丰田还把活塞表面的浅坑直径减小了，这样活塞对缸内气体的扰动就更加明显。但是混合气流速过高，副作用是难以点火。为了解决这个问题，丰田的研究团队又提高了火花塞的点火能量，从 35mJ 提高到了 100mJ。

机械损耗也有所减少，2ZR-FXE发动机的总机械损耗，比过去降低了14％。首先，曲轴采用了摩擦系数小、外覆树脂膜的滑动轴承，减少了摩擦阻力；而且，发动机进/排气门采用的螺旋弹簧也不是通常的圆柱形，而是圆锥形，由此降低了运动部件的机械损耗；活塞的滑动部进行了平滑化处理，采用微凹坑处理的方式，在表面形成了用来大量存留发动机油的小凹陷，与表面采用条纹加工的通常活塞相比，降低了滑动部的摩擦阻力；此外，发动机油也使用低粘度类型。

电机：

电机最高总输出功率为53kW，最大扭矩为163N·m，额，实际上，数据比第三代车型还退步了。但是动力系统的损耗减少了20%，而车重有所减轻，因此实际表现并不会比前辈弱。据丰田描述，整套混合动力控制逻辑基本能沿用上一代车型，只是细微地作了调整。例如在发动机停止工作、仅靠电机驱动行驶时，第三代车型的最高车速为70km/h，而新一代车型则可以达到110km/h。

电机主要着手两方面的工作：1.减小尺寸；2.减小损耗。丰田的目的很明确，TNGA平台下的所有新车，发动机舱必须都能塞下一套混动系统；电机的尺寸减小了，连带新的平行轴式变速箱，整个混合动力系统的体积也一并大幅减小。

因此，定子采用了截面积为长方形、整体呈梳齿状的“分段绕组”方式。这种绕组跟普通的绕组不同，不是缠绕，而是将分段绕组插入定子，将突出的对侧拧结起来。由此，将马达的重量比原来减轻了15％以上，体积比原来减小了大约20％。运行电压则从650伏提高到850伏，额定工况下，电压高，电流小，热损耗低，由此，将马达的电热损耗也降低了大约20％。

变速箱：

为了适应TNGA平台上诞生的所有新车，整套动力系统的体积一定要缩小。还想再从紧凑的发动机、电动机身上“拔羊毛”，难度非常高；最好的办法就是，从变速箱的布局入手——这也意味着，表现优异的E-CVT变速箱被平行轴变速箱所取代。

原来的动力系统，把发动机、MG1电机、行星齿轮组、MG2电机一整列“串烧”起来；而新一代的普锐斯，驱动电机的减速机构，转而采用了平行轴齿轮，这就相当于，MG1电机、MG2电机肩并肩横向布置。此举一石三鸟，新型驱动桥的长度为362mm，比原来的409mm缩短了47mm；零件数量也减少了大约80%；最重要的，齿轮及接触面减少，动力系统的损耗也降低不少。

电池和电控PCU：

第四代普锐斯提高了电池的输出功率，辅助行驶时，能提供更强的动力，充电时也能承受更大的电流。新车根据车型等级使用不同的电池。E、A、A  Premium配备的是锂离子电池，S和4轮驱动车型都配备的是镍氢电池。锂离子电池组的重量为24.5kg，而镍氢电池的电池组为40.3kg。

镍氢电池体积为35.5L，比原来削减10％，现在和锂电池一样，配备在后座下方。除了继电器、电池监控单元和线束的小型化，电池组中的空冷风扇也被安装在车身一侧，最终才腾出足够空间，把镍氢电池组从行李厢里掏空出来。从行李厢里一起被掏出来的，还有那块用来控制电机工作的动力控制单元PCU。体积由第三代普锐斯的12.6L，一下子削减至8.2L，已经能够和动力系统一起集成在前轴上方，不必再占用行李厢的空间。