Toyota G16E-GTS: Turbovoimala 5.01.2021 Juha Kiiskinen

Toyotan mukaan GR Yariksen G16E-GTS-tunnuksella merkitty voimalaite on planeetan tehokkain kolmesylinterinen moottori.

Uudessa Toyota Yariksessa käytetään vain kolmesylinterisiä polttomoottoreita. Tämä koskee myös huippumallia GR Yaris, jossa lienee paljon aineksia seuraavan sukupolven Toyota WRC-ralliauton aihioksi.

Toyotan 1,5 litraisesta vapaasti hengittävästä M15A-moottorista (Suomen Autolehti 1/2021) poiketen GR Yariksen voimalaite on ahdettu. Iskutilavuudeltaan turbomoottori on hieman suurempi 1618 kuutiosenttimetrillään.

Sylinterin halkaisija on 87,5 mm iskun pituuden ollessa 89,7 mm. Iskusuhde on 1,025, eli selvästi pienempi kuin Yariksen 1,5 litran tavallisessa kolmesylinterisessä. Klassisen viritysopin mukaan lyhytiskuisempi moottori sopii paremmin vaativaan autourheilukäyttöön, koska keskimääräinen männännopeus jää vielä jollain tapaa järjelliseen lukemaan huippukorkeillakin pyörintänopeuksilla.

Täysin uusi konstruktio

Toyotan mukaan kolmesylinterinen turbovoimala, tunnuskoodiltaan G16E-GTS, on täysin uusi konstruktio. Liikkuvista osista on tehty mahdollisimman kevyitä. Palamisen hallintaan on panostettu, sillä palamistapahtumasta on haluttu tehdä nopea ja äärimmäisen tehokas.

Sekä sylinterilohko että -kansi on valmistettu kevytmetallista. Jäähdytysnesteen kierron nopeuttamiseksi sylinterilohkossa on kaksi nestetilanjakajaa eri tasoihin porrastettuina. Sylinterilohkon alapuolella on valuosana valmistettu runkolaakerikansien kasetti, joka tukevoittaa moottorin alaosan rakennetta.

Moottorissa on kampiakselin alapuolelle asennettu tasapainotusakseli kolmesylinteriselle ominaisesti järjesteltynä. Toisin ilmaistuna tasapainottava akseli pyörii samaan tahtiin kuin kampiakseli, mutta vastakkaiseen suuntaan.

Yariksen perusmoottorista poiketen turbovoimalassa on mekaaninen vesipumppu, jota käytetään moniurahihnalla. Hihnakierto on pyritty tekemään mahdollisimman yksinkertaiseksi. Moniurahihnan kiristinyksiköllä on jämäkkä värinänvaimennin.

Kuulalaakeroitu turboahdin

Herkän pyörimisen varmistamiseksi turboahtimen akseli on kuulalaakeroitu. Ahdin on yksikanavainen turbo edustaen yleistä rakennetyyppiä single scroll. Ahdin on integroitu pakosarjaan. Ahtimen hukkaporttia ohjataan pneumaatiikkaventtiilin välityksellä. Matala, mutta leveä ahtoilman välijäähdytin on ilmasta/ilmaan-tyyppinen lämmönvaihdin sijoitettuna auton keulalle.

Moottorin geometrinen puristussuhde on säädetty tasolle 10,5. Kaasunvaihdon tehostamiseksi imukanavat on muotoiltu varsin avariksi. Pakoventtiilien lautaset on tarkoituksella valittu kohtalaisen suuriksi.

Polttoaineensyöttö yhdistää sekä suorasuihkutuksen (GDI) että imusarjasuihkutuksen (MPI), jolloin lopputulemana on Toyota D-4S -järjestelmä. Yhteensä suihkutussuuttimia on kuusi kappaletta.

Karkeasti ottaen pienillä kuormituksilla ja matalilla pyörintänopeuksilla polttoaineensyötöstä vastaa yksin imusarjasuihkutus. Kuormituksen ja pyörintänopeuden kasvaessa syötöstä vastaavat molemmat, sillä tasavahva, homogeeninen seos vahvistaa palamisen stabiliteettia. Samalla pakokaasupäästöt pysyvät paremmin hallinnassa.

Suuremmilla rasitusasteilla ja pyörintänopeuksilla polttoaineensyöttö siirtyy yksinomaan suorasuihkutuksen vastuulle, koska tällä tavoin bensiini saadaan höyrystymään tehokkaasti. Tämä heikentää nakuttavan palamisen vaaraa. Ottomoottorin GPF-hiukkassuodatin kuuluu päästöjen hallinnan kokoonpanoon.

Vaikuttavat suoritusarvot

Yariksen huippumalli on varustettu GR Four-nelivedolla, jossa on elektronisesti ohjattu lamellikytkin kolmella (normal/sport/track) valittavalla esiasetuksella. Nelivetokokonaisuuteen on saatavilla lukittuva Torsen-tasauspyörästö sekä eteen että taakse.

GR on muuten lyhenne sanoista Gazoo Racing, mikä tarkoittaa Toyotan tehdastason WRC-tallia ja ennakkoluulotonta omistautumista jatkuvaan kehittymiseen.

Moottorin ja nelivedon välissä on tavanomainen kytkin ja 6-portainen, tätä mallia varten kehitetty iMT-käsivaihteisto.1,6 litrainen turbomoottori kehittää EU-regulaation mukaisissa säädöissä 192 kW (6500 rpm) tehon. Vääntömomentti on 360 Nm (3000-4600 rpm), mikä tarkoittaa 28 barin tehollista sylinterikeskipainetta.

Nollasta sataan GR Yaris kiihtyy 5,5 sekunnissa. Auton omapaino on noin 1300 kg. WLTP-mittaustavan mukaiseksi CO₂-päästöksi ilmoitetaan 186 g/km. Litroina ilmaistuna polttoaineen kulutuslukema on 8,2 l/100 km. Bensiiniksi kelpaa tavallinen 95E-laatu.

G16E-GTS -turbomoottorit kootaan Japanissa käsityönä Toyotan kokeneiden työntekijöiden toimesta.

Kiinnostaako GR Yariksessakin hyödynnetty nelivetotekniikka? Rekisteröidy uutuuskirjamme “Nykyaikaiset nelijvetojärjestelmät” -kirjamme 19.1.2021 klo 10 alkavaan lanseerauswebinaariin TÄSTÄ!

Voit ennakkotilata kirjan klikkaamalla alla olevaa kansikuvaa: