بررسی پیشرانه 3 سیلندر G16E-GTS تویوتا؛ شاهکار عصر مدرن!

یکی از بهترین پیشرانه های چند سال اخیر دنیای خودرو را می‌توان نمونه ۳ سیلندر G16E-GTS تویوتا دانست. در این مطلب می‌خواهیم نگاهی دقیق به این نیروگاه آهنین بیندازیم.

فرقی نمی‌کند که پیشرانه مدنظر تویوتا از نوع ۸ سیلندر خورجینی باشد یا ۳ سیلندر کوچک چراکه ژاپنی‌ها از مدت‌ها پیش حالت تنفس طبیعی را به سیستم‌های پرخوران ترجیح داده‌اند. این موضوع به ویژه درباره پیشرانه‌های توربو صدق می‌کند چراکه سال‌های زیادی شاهد غیبت پیشرانه‌های توربوی تویوتا در بازار آمریکا بوده‌ایم. اگرچه پیشرانه‌های مشهور ۲JZ و ۱JZ سوپرا توجه افراد زیادی را به خود جلب کرده‌اند اما این موضوع خیلی درباره نمونه‌های توربو صدق نمی‌کند. قطعاً در سال‌های اخیر برخی محصولات تویوتا با پیشرانه‌های توربو تولید شده و شاید MR2 توربو پس از سوپرا GT بارزترین مثال این موضوع باشد؛ اما جدای از چند استثنا همچون پیکاپ های ۴ سیلندر توربوی اواسط دهه ۸۰ میلادی، اکثر محصولات تویوتا با پیشرانه‌های تنفس طبیعی تولید شده‌اند.

اما در ششم جولای ۲۰۱۴ یعنی ۱۲ سال پس از بازنشستگی سوپرا نسل چهارم تویوتا اعلام کرد پیشرانه توربوی جدیدی را برای بازار آمریکای شمالی تدارک می‌بیند. خودرویی که از این پیشرانه استفاده می‌کرد لکسوس NX 200t مدل ۲۰۱۵ بود؛ بنابراین زمانی که تویوتا اعلام کرد به رالی قهرمانی جهان بازمی‌گردد کارشناسان امیدهای زیادی داشتند که سال ۲۰۱۵ سال بازگشت سیستم All-Trac یا چیزی شبیه آن باشد. متأسفانه برای دیدن چنین چیزهایی باید بیشتر صبر می‌کردیم. خودروی توربویی که از دل بیانیه‌های تویوتا بیرون آمد GR یاریس بود که از تمامی دانش به دست آمده در مسابقات رالی آن سال‌ها از جمله قهرمانی تیمی سال ۲۰۱۸ استفاده کرده بود. این آموخته‌ها روی پلتفرمی بکار رفتند که ژاپنی‌ها درباره‌اش این‌گونه می‌گفتند:

یک خودروی جاده‌ای جدید که برای مسابقات نیز مناسب است و درعین‌حال قیمت مناسبی برای مشتریان دارد.

GR یاریس همانند سایر محصولات اسپرت تویوتا از صفر توسعه یافت و هدف از تولیدش نیز رقابت در بالاترین سطوح موتور اسپرت بود. مهندسان ژاپنی همکاری نزدیکی با فرناندو آلونسو قهرمان فرمول یک جهان و تامی ماکینن قهرمانی رالی قهرمانی دنیا داشتند تا نسخه‌های پروتوتایپ GR یاریس کاملاً بر اساس نظرات آن‌ها توسعه یابند. آتسونوری کوماگایا مدیر پروژه GR یاریس می‌گوید:

ما این پیشرانه را به خاطر وزن کم و ابعاد جمع‌وجور که نصبش را راحت می‌کرد ترجیح دادیم. همچنین فقدان تداخل گازهای اگزوز باعث شده بود دستیابی به قدرت بالاتر میسر شود.

البته نکته‌ای جالب وجود داشت و آن اینکه تویوتا هاچبک داغ و ۳ سیلندر یاد شده را فقط برای تفریح نساخت. در واقع ژاپنی‌ها نیازمند چیزی اسپرت و درعین‌حال ارزان‌قیمت بودند. تویوتا به عنوان خودروسازی ژاپنی نیاز داشت پلتفرمی را برای خریداران در بازار داخلی تولید کند و این محصول نیز از نظر آن‌ها قابل توجیه باشد. ژاپنی کشوری است که شما نه تنها باید بر اساس ابعاد و وزن خودرو بلکه بر اساس حجم پیشرانه نیز مالیات پرداخت کنید. در واقع برای ژاپنی‌ها بزرگ‌ترین مشکل رانندگی خود این کار نیست بلکه مالکیت خودروست.

در این کشور مالیات‌های خودرویی به‌صورت سالانه محاسبه می‌شوند و زمانی که سن خودرو به ۱۳ سال برسد ۲۰ درصد افزایش یابد و در صورت گذشتن سال ساخت خودرو از ۱۸ سال مالیات‌ها ۵۰ درصد افزایش خواهد یافت. به همین خاطر ژاپنی‌ها زودتر از آمریکایی‌ها خودروی خود را تعویض می‌کنند؛ اما مالیات مربوط به پیشرانه‌ها بیش از همه ماشین بازهای ژاپنی را ناراحت می‌کند. این مالیات بر اساس حجم پیشرانه اعمال می‌شود و بنابراین هر خودرویی با پیشرانه بزرگ‌تر از ۴ سیلندر هزینه‌های زیادی خواهد داشت. به همین خاطر است که بسیاری از ژاپنی‌ها پشت فرمان خودروهای کوچک با وزن پایین می‌نشینند.

تویوتا می‌دانست که ساخت پیشرانه توربوی پرقدرت بر اساس نمونه ۲ لیتری موجود هزینه‌های مالیاتی مشتریان ژاپنی را بسیار بیشتر خواهد کرد و از نظر وزن روی شاسی یاریس هم مشکلاتی به وجود خواهد آورد بنابراین تیم مهندسی شرکت تصمیم گرفتند کوچک‌ترین پیشرانه خود را بسازند. این پیشرانه ۳ سیلندر ۱.۶ لیتری توربو با کد G16E شناخته می‌شود و در روی کاغذ توانایی‌های زیادی دارد. پیشرانه G16E-GTS با معرفی در سال ۲۰۲۰ عنوان قوی‌ترین پیشرانه ۳ سیلندر دنیا و کوچک‌ترین و سبک‌ترین پیشرانه ۱.۶ لیتری توربو را به خود اختصاص داد. قدرت و گشتاور نیروگاه آهنین تویوتا به ۲۵۷ اسب بخار و ۳۶۰ نیوتون متر می‌رسد و GR یاریس را در عرض ۵.۵ ثانیه از سکون به سرعت ۱۰۰ کیلومتر در ساعت می‌رساند.

از نظر مالیات این پیشرانه کاملاً جذاب است زیرا درست در نقطه‌ای قرار می‌گیرد که طرفداران پرفورمنس می‌توانند آن را انتخاب نمایند. زمان خرید یک خودروی صفرکیلومتر در ژاپن باید مالیات‌های سه‌ساله را یکجا پرداخت کرد و به همین خاطر حتی ۱ سی‌سی حجم پیشرانه نیز روی مبلغ نهایی تأثیرگذار خواهد بود. GR یاریس در زمان عرضه به قوی‌ترین پیشرانه ۳ سیلندر تولیدی دنیا و سبک‌ترین و کوچک‌ترین پیشرانه ۱.۶ لیتری توربوی دنیا مجهز بود هرچند این رکوردها در نهایت توسط برادر بزرگ‌تر یعنی GR کرولا شکسته شدند.

برای دستیابی به همه ۲۵۷ اسب بخار تولیدی باید دور موتور را به ۶۵۰۰ برسانید و حداکثر گشتاور هم در دورهای ۳۰۰۰ تا ۴۶۰۰ در دسترس خواهد بود. مهندسان تویوتا برای دستیابی به چنین اهدافی از تکنولوژی‌های موتور اسپرت زیادی بهره گرفتند. ژاپنی‌ها باید پیشرانه‌ای بادوام و قوی و درعین‌حال بسیار سبک‌وزن می‌ساختند و به همین خاطر بلوک سه‌تکه‌ای توسعه یافت. ضخامت بخش دیواره بیرونی بلوک پیشرانه کمتر شد و میل‌لنگ فولادی فورج کاری شده نیز برای جرم چرخشی کمتر و استحکام بالاتر بازنگری شد. همچنین زاویه میل‌لنگ و سیلندرها نیز ۱۰ درجه تغییر کرد. به منظور کاهش لرزش‌ها نیز شفت‌های بالانس روی پیشرانه نصب شدند.

در سطح خارجی پیستون‌های پیشرانه ۳ سیلندر G16E-GTS از موادی با اصطکاک کمتر استفاده شد و بیرینگ های اصلی نیز به منظور کاهش ریسک داغی و عبور روغن بهینه شدند. به همین منوال یاتاقان‌های بهتری روی پیشرانه استفاده شد و پیستون‌هایی سبک‌وزن با نسبت تراکم ۱۰.۵ به ۱ روی آن نصب شدند. شاید توربوشارژر تک اسکرول پیشرانه در دورهای بالاتر بهترین عملکرد را داشته باشد اما در دورهای پایین نیز کمبودی ندارد. همانند بسیاری از خودروهای توربوی مدرن، بخشی از توربو درون منیفولد اگزوز ادغام شد تا هم وزن کاهش یافته و هم گازهای خروجی بهتر کنترل شوند.

برای بهبود راندمان کمپرسور و کاهش اصطکاک نیز از چیزی که تویوتا آب‌بندی مقاوم به استهلاک خوانده می‌شود استفاده شد. از آنجایی‌ که شاهد منیفولد اگزوز یکپارچه با توربو هستیم بنابراین تویوتا فهمید که نصب سوپاپ کنترل دریچه در نزدیکی این قطعه می‌تواند تأخیر توربو را از بین ببرد. برای بخش تزریق سوخت نیز از سیستم‌های مستقیم و پورت با فشار بالا استفاده شد. تزریق پورت از طریق انژکتورهایی با سوزن طویل و ۱۰ حفره‌ای صورت می‌گیرد و هر پورت ورودی به‌صورت ویژه‌ای طراحی شده تا چسبندگی سوخت در دیواره‌ها را کاهش دهد. تویوتا ادعا می‌کند هر قطعه متحرک و مغناطیسی موجود در بخش بالای پیشرانه با در نظر گرفتن کاربری‌های مسابقه‌ای و دماهای بسیار بالا طراحی شده است. به همین خاطر GR یاریس در جاده کم‌مصرف‌تر و پاک‌تر از هر زمان دیگری خواهد بود.

از طرف دیگر انتقال باتری به بخش عقب خودرو باعث شد سیستم ورودی هوای بزرگ‌تری در نظر گرفته شود تا به این ترتیب هدر رفت هوای کم فشار کمتر شده و به حداکثر ظرفیت ۱۰.۸ لیتر هوا برسد. فیلتر هوا نیز از متریال جاذب صدا، چندین صفحه کاغذ و ساختار فیبر ویژه تولید شده است تا از ورود هرگونه ذرات گردوغبار به پیشرانه جلوگیری کند. فیلتر هیدرولاک این خودروی الهام گرفته از رالی نیز به عنوان یک چک ایمنی جداگانه عمل می‌کند. اما زمانی که تویوتا پیشرانه ۳ سیلندر G16E-GTS خود را روی شاسی تقویت شده یاریس نصب کرد از دسته‌موتورهای کاملاً متفاوتی سود برد. دسته‌موتور سمت راست از نوع هیدرولیکی است که میزان لرزش و ناهنجاری را در تخت گاز کاهش می‌دهد. مهندسان تویوتا با تعویض میزان بازی لاستیک دسته‌موتور فهمیدند میزان پاسخگویی خودرو و احساس آن را می‌توانند بدون لرزش زیاد بهبود بخشند و درعین‌حال ریسک تکان‌های شدید پیشرانه در زمان چسباندن پدال گاز به کف خودرو کمتر شود.

اگرچه به نظر می‌رسد شانس کمی برای حضور GR یاریس در آمریکا وجود داشته باشد اما GR کرولا در دسترس مشتریان است و اگرچه مهندسی بکار رفته در ساخت این خودرو به اندازه GR یاریس شفاف نیست اما بسیاری از ویژگی‌های آن را می‌توان به کرولا تعمیم داد. شایعاتی وجود دارد که قدرت GR یاریس در مدل سال جدید افزایش خواهد یافت تا به میزان خروجی GR کرولا برسد. به این ترتیب احتمال دارد این هاچبک اسپرت قدرت ۳۰۰ اسب بخار را ارائه کند که به معنی تولید ۱۸۵.۴ اسب بخار در هر لیتر است.