Bemutatkozik a Toyota GR Yaris szíve, a világ legerősebb háromhengeres motorja

A Toyota GR Yaris szíve a különleges, megdöbbentően erős és szuperhatékony hajtáslánc. A vadonatúj, 1,6 literes, turbós háromhengeres benzines 261 lóerős (192 kW) erőforrás forgatónyomatéki csúcsa 360 Nm, ezzel a GR Yaris motorja a világ legerősebb háromhengerese, és a legkönnyebb, legkisebb 1.6-os turbós erőforrás is egyben. Hála a szuperhatékony erőforrásnak (és néhány egyéb tényezőnek, mint a könnyűszerkezetes karosszéria vagy épp a négykerékhajtás) a GR Yaris 5,5 másodperc alatt gyorsul 0-ról 100 km/órára, 230 km/órás végsebességét pedig elektronika korlátozza. Az erőforrásban rengeteg a versenytechnika: turbója golyóscsapágyakon forog, és nagyméretű kipufogószelepei, valamint olajfecskendős dugattyúhűtése is a pályaversenyzés világából származik, míg a sebességváltó hatfokozatú, kézi kapcsolású.

A GR Yaris alapvető fontosságú eleme a motor, hiszen jelentős részben ennek révén érdemli ki a GR típusjelölést. A fejlesztőgárda által megalkotott turbós háromhengeres igazi sokoldalú egyéniség, ami nem csak a pályákon állja meg a helyét, hanem a mindennapi közúti forgalomban is kiválóan teljesít. Az 1.618 köbcentis, 12 szelepes erőforrás minden szempontból megfelel a WRC Rally 2-es (korábban R5) előírásainak, hiszen a Toyota hosszadalmas egyeztetéseket folytatott a sportági vezetőkkel, hogy a szabályok háromhengeres motorok használatát is lehetővé tegyék.

“Elsősorban kis tömege és kompakt méretei miatt választottuk ezt az erőforrást. Ugyanakkor a háromhengeres építésmódból eredően a kipufogógázok lengési interferenciája sem okoz gondot, ami komoly segítséget jelent a nagy teljesítmény eléréséhez.” – fogalmaz Atsunori Kumagaya vezető fejlesztő.

Ez a motor jelenleg a világ legnagyobb hengerűrtartalmú és legerősebb háromhengerese, ugyanakkor a legkisebb és a legkönnyebb 1.6-os turbómotor is egyben. Csúcsteljesítménye 261 lóerő (192 kW) 6.500/percnél, maximális forgatónyomatéka pedig 360 Nm 3.000 és 4.600/perc között, vagyis azt tudja, amit egy hasonló kialakítású 2,0 literes géptől várnánk. A GR Yaris olyan könnyű, mint a B kategóriás sportos kisautók (menetkész tömege 1.280 kg), ugyanakkor teljesítménye az egy kategóriával magasabb sportgépekével is vetekszik. Mindössze 5,5 másodperc alatt gyorsul álló helyzetből 100 km/órára, végsebessége pedig 230 km/óra (elektronikus korlátozással). Könnyűszerkezetes felépítésével és nagy teljesítményű motorjával a GR Yaris fajlagos teljesítménymutatója különösen látványos: mindössze 4,9 kilogramm jut benne minden egyes lóerőre. Nyers karosszériája 12 százalékkal könnyebb a sorozatgyártású Yarisénál, jelentős részben ultrakönnyű építésmódjának köszönhetően. A motorháztető és az ajtók anyaga alumínium, a tető pedig szénszálas kompozit (lásd feljebb). A sorozatmodellekhez képest az erőforrás 21 mm-rel hátrébb forog a motortérben, ezzel is hozzájárulva a tengelyek közötti tökéletes tömegeloszláshoz, az alacsony súlyponthoz és ebből adódóan a kiváló dinamikus jellemzőkhöz. A fejlesztőgárda a TOYOTA GAZOO Racing munkatársainak szaktudásával is felvértezve több, közvetlenül a motorsportból származó műszaki megoldást is alkalmazott az erőforrás képességeinek maximalizálására. Ezek közé tartozik a turbó tengelyének golyóscsapágyas kialakítása, a nagy átmérőjű kipufogószelep-sor és a dugattyúk motorolajos hűtőrendszere is.

Szerkezeti felépítés
Az új erőforrás nem csak nagy teljesítményű és könnyűszerkezetes felépítésű; tervezésekor kiemelt szempontként szerepelt az égésfolyamatok felgyorsítása, a mindennapokban is jól használható teljesítménykarakterisztika kialakítása, a nagy teljesítményű hűtőrendszer, valamint a kiváló hatásfokú működés mellett a takarékosság is. A szívórendszer hatásfokának javításához komolyan hozzájárul a szelepszárak beépítési szögének megnövelése, a szelepülékek excentrikus kialakítása és az egyenesen a motorsportból átvett nagy átmérőjű kipufogószelep-sor. A tömeg csökkentése érdekében a vékony külső falú, de merev szerkezetű motorblokkot és a különösen pontosan kiegyensúlyozott főtengelyt is körültekintően, a tömegfeleslegek lefaragásával szerkesztették meg. A tömeget tovább csökkenti a különálló (alsó és felső) vezérműlánc-fedelek alkalmazása, és a motorblokk vízköpeny-járatainak méretcsökkentése. A belső súrlódást, és ezzel a fogyasztást csökkentendő, a dugattyúk szoknyája kis ellenállású bevonatot kapott, és a csapágyak olajáramlását is gondosan megtervezték. Az új erőforrás egy sor Toyota TNGA alkatrészt és műszaki megoldást alkalmaz. Ilyenek a megerősített hajtókarok, a hidraulikus szelephézag-kiegyenlítés, a könnyített dugattyúkészlet, a vezérműtengelyek és a nagy teljesítményű gyújtótrafó.

A turbó
A motor egyszeres megfúvású turbójának elég erős szerkezetűnek kell lennie, hogy megbirkózzon a nagy teljesítményből adódó igénybevételekkel, ugyanakkor egy nagyméretű feltöltő beépítésével romlana a teljesítménykarakterisztika, hiszen megnőne a feltöltő késése (azaz a turbólyuk). A megoldást a turbó kompresszorházába beépített légrés-csökkentő, koptatható tömítések beépítése és a járókerekek (turbina és kompresszor) tengelyének golyóscsapágyas kialakítása jelentette. A lefúvatószelep szabályozó és működtető rendszerét a turbinaoldalhoz a lehető legközelebb telepítették, így a gázpedált hirtelen lenyomva is gyors a reakció, amitől jelentősen csökken a turbólyuk. A turbó háza és a kipufogó gyűjtőcsöve közös alkatrész, ez önmagában is tömegcsökkentő hatású, ugyanakkor a lefúvatószelepen elvezetett kipufogógázok a katalizátor gyors felmelegedését is segítik. A feltöltő szabályozórendszere is új, így kis légtömegáramnál is magas a hatásfok, ami végső soron a gyorsulásnak, a gázreakciónak, és ez által a rugalmasságnak tesz jót. A turbó kompresszoroldalán elektronikus szabályozású megkerülőszelep akadályozza meg, hogy a felesleges nyomásingadozásokból hatásfokveszteségek keletkezzenek. A nagyméretű, keresztáramú közteshűtő belső bordáit a lehető legkisebb nyomásveszteség szem előtt tartásával alakították ki, ettől jelentősen nő a töltési hatásfok, hiszen javul a hűtés.

Kenés és hűtés
A motor vízhűtéses olajhűtőjének anyaga könnyűfém, amivel nemcsak tömeg spórolható meg, de a hűtés hatásfoka is javul. A hűtő a kenőrendszer nyomó oldalán, az olajszűrő előtt dolgozik, így kisebb az esetleges szennyeződésből adódó károsodások kockázata. A nagy teljesítményhez illeszkedő megfelelő hűtési kapacitás érdekében a motor hűtőkörében szíjhajtású, nagy teljesítményű vízpumpa dolgozik. Az olajhűtőt közvetlenül a vízpumpa nyomó oldalán helyezték el, ami eleve jót tesz a hűtés hatásfokának.

Befecskendezés
A nagy nyomású (22 MPa) D4-S jelű közvetlen benzinbefecskendező rendszer üzemi nyomásának megemelésével a lehető legfinomabb benzinpermet és a tökéletes porlasztási kép elérése volt a fő cél. A hengerekbe beáramló levegőtöltet örvénylése komolyan hozzájárul a benzin-levegő keverék tökéletes eloszlásához az égésterekben. A hatlyukú befecskendező fúvókák porlasztási képe olyan, hogy az üzemanyagfelhő sohasem éri el a szelepeket – ez önmagában is hatásosan csökkenti a károsanyag-kibocsátást, és javítja a motor gázreakcióját. A kettős befecskendező rendszer kisnyomású fúvókasora tízlyukú befecskendezőkön át porlaszt a szívócsőbe. A szívósor áramlástani kialakítása olyan, hogy a benzinpermet ne csapódjon le a falain, ez emissziós és fogyasztási szempontból is jót tesz. A fúvókasor mozgó elemeinek és elektromágneseinek optimalizálásával sikerült elérni, hogy a rendszer magas hőmérsékleten is jó hatásfokkal működjön; ez szintén hozzájárul a károsanyag-kibocsátás és a fogyasztás csökkenéséhez.

Új szívórendszer
Az új motor szívósora is alapvetően friss fejlesztésű, tervezésekor nemcsak a nagy teljesítmény, hanem a megfelelő sportos hanghatás elérése is fontos cél volt. Mivel az akkumulátort a csomagtartóba szerelték, a motortérben bőven maradt hely a nagyméretű légszűrőnek, ami a nyomásveszteségek csökkentésének egyik hatásos módja. A GR Yaris légszűrőjének térfogata 10,8 liter, és a szívászajt csökkentő szálas anyagból épül fel. A szűrőbetét anyaga papír és szövet, aminek nemcsak a szűrési hatásfoka kiváló, de az ellenállása is kellemesen alacsony. A légszűrőbe épített vízleválasztó rendszer hatékonyan akadályozza meg, hogy a motorba víz, vagy esetleg hó jusson.

Stop-start rendszer
A GR Yaris erőforrását az emissziót és a fogyasztást is csökkentő stop-start rendszerrel is felszerelték, így ha az autó áll, és a sebességváltója üresben van, a motorja sem forog. Az újraindulás finom és gyors, amint a vezető kinyomja a kuplungpedált.

Motortartók
A GR Yaris vibrációkat és zajt csökkentő motortartó rendszere szintén alapjaiban új konstrukció. A jobb oldali bak - főleg az alapjárati vibrációt csökkentendő - hidraulikus csillapítású (folyadéktöltésű), anyagát és beépítési módját is a lehető leghatásosabb működést szem előtt tartva határozták meg. A két motorkitámasztó nyomatékrúd anyaga könnyű alumínium ötvözet. A motortartó bakok gumijának rugalmassági jellemzői a gyorsulásra, és jelentős mértékben annak érzetére is hatással vannak, hiszen az érzet annál kellemesebb, minél kisebb az erőforrás menetirányú elmozdulása a terhelésváltozás hatására menet közben. Hasonlóképpen, az oldalirányú merevség megnövelésével javulnak a kormányzási reakciók, és kellemesebbé válik a kormányérzet is.

Motorhang
A sportos motorhang a GR vezetési élmény fontos eleme. A hangzást a GR Yaris utastéri hangrendszere is támogatja egyfajta, a hangszórókból hallható alaphanggal, ami tökéletesen egészíti ki az erőforrás orgánumát. Ugyanakkor a nemkívánatos hangokat az aktív zajvezérlési rendszer egy mikrofonon keresztül érzékelve ellenfázisú hanggal nyomja el a hangszórókon keresztül.