1.6升直三引擎爽搾261hp!《Toyota GR Yaris》竟有無法克服的性能盲點(三)

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瞭解三缸引擎的讀者,應該不難體會GR Yaris的動力科技絕對充滿爭議!所以刻意將GR Yaris的動力科技留到最後再來闡述。首先GR Yaris的排氣量只有1.6升,卻要和Golf R 2.0T、Focus RS 2.3T、WRX STi 2.4T競爭相對吃力,幸好GR Yaris車身重量夠輕,最大馬力261hp(日規272hp)面對一干勁敵仍不吃虧。

▲因為是WRC風格,所以Toyota GR Yaris底盤不算低、坐姿也不會很低,視野並非超跑等級,駕馭起來不會有很大壓力。

1.6升引擎壓榨261hp(272hp)最大馬力會不會太緊繃?基本上還算OK,比如說Peugeot RCZ R以1.6升直四渦輪引擎達到270hp的境界為人津津樂道!但別以為Peugeot的動力科技真有如此強悍,事實上Peugeot RCZ R的1.6T引擎只有本體是源自當時的PSA集團,其它周邊科技全部來自BMW(就是赫赫有名的王子引擎),曾多次獲得年度最佳引擎大獎,並大量應用在Mini車款。

原以為Toyota集團會向BMW伸手要這顆引擎,畢竟雙方已有密切合作的經驗並產出GR Supra這款雙門跑車,可惜這是BMW與PSA集團的合作產物,再加上此引擎年事已高(2005年的產物),環保方面已不符合今日的需求,加上Toyota需要一具非常輕、非常窄的特規引擎,好搭配全時四輪驅動系統,所以Toyota最終還是自行研發1.6T三缸高效能引擎,代號G16-GTS,反正Toyota有的是錢,研發費用接近無上限,還有YAMAHA的技術奧援,安啦!

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▲因GR Yaris科技部分難以用影片方式呈現,所以分成「三部曲」設計理念與輕量化、四驅底盤架構、動力科技剖析等逐步剖析,至於駕馭心得部分,就請參閱相關影片,完成後會將超連結放上來。

高壓縮比就是王道

首先這具鋁合金直列三缸引擎真的是竭盡所能地窄,不只是缸徑小(長衝程設計),連汽缸間距都大幅縮減,只能以錙銖必較來形容。當然,直列引擎窄、薄到一定程度,鋼製的汽缸套絕對會被嫌厚,所以Toyota直接或說是被迫採用Nissan GT-R等VQ系列引擎最得意的科技之一,那就是鏡面熔射汽缸壁,這也屬於金屬3D列印的科技範圍,只不過Nissan早在2007年就開始使用。

事隔14年的今日,不用說,此技術絕對是「一點都不機密」!連Skoda及Nissan Sentra等國民車都在使用毫不稀奇,但重點是鏡面熔射汽缸壁不只是堅固耐用壁薄重量輕,更特殊之處在於散熱效果比傳統汽缸套強很多,非常適合高壓縮比增壓引擎,因此G16-GTS引擎縱使馬力高達261~272hp,但是壓縮比依然高達10.5:1。

相信多數讀者都不清楚當年Peugeot RCZ R的270hp王子引擎壓縮比為何?答案是9.2:1。那麼最大馬力達到320hp的Volkswagen Golf R(2.0T)呢?答案是9.3:1。由此不難看出Toyota這具1.6升三缸引擎真的很威!光是「減輕渦輪遲滯現象」這一個關鍵,高達10.5:1的壓縮比就是最佳答案。

▲GR Yaris具備降檔自動補油的iMT系統,預設為關閉需要手動開啟,排檔行程短,1~4檔齒比相當綿密,三個踏板約略等距排列,油門與煞車踏板相距較遠,跟趾動作比較難。原廠其實沒打算讓駕駛者做此動作,因為此引擎存在一些盲點,跟趾動作不容易成功,且看以下分析。

細數Gr Yaris動力科技所有好料

因G16-GTS引擎科技確實不少,所以以下就用條列方式快速帶過,以免讀者看到密密麻麻的文字敘述後,出現空虛寂寞覺得冷的症狀:

*強化冷卻效能,如使用開放式水道,增加斜向冷卻液通道

*縮減油底殼厚度,降低引擎重心,採鋁合金油冷器強化散熱

*採用偏置式曲軸,與汽缸中心軸線偏移10mm,能增進爆發過程的扭矩,這是Ferrari高性能引擎愛用的設計

*採用高剛性輕量化曲軸,曲軸固定座直接設計在引擎下座「一體成形」強化剛性。

*曲軸的軸承具有特殊低摩擦係數塗層處理,搭配鍛造連桿、輕量化活塞、活塞裙經過低摩擦塗層處理

*活塞環經過特殊的高硬度金剛砂表面加工處理強化耐磨性與密合度

*反向平衡軸隱藏在正下方油底殼部位縮減體積,具有獨立的固定座便於維修

*底部機油潤滑噴油嘴數量增加3倍,強化活塞與汽缸壁間的潤滑效果

*引擎上座的加大排氣閥門為中空設計,內有液態鈉金屬幫助散熱

*採用前置式大型Intercooler強化進氣冷卻效果,兼具水冷設計(日規版)

*可變進氣歧管與「缸內直噴+傳統多點」雙供油系統

*導入Toyotay自家Dynamic Force引擎的強烈滾流燃燒室設計

*採用低阻力的滾珠軸承渦輪降低增壓遲滯現象

*引擎乾燥重量僅有109kg,相較一般的1.6T引擎減輕約20kg以上,比起2.0T引擎減少約35kg以上,但別忘了,G16-GTS乃是一具大渦輪粗管線的高性能引擎

看完以上敘述,懂不懂未必重要,但必須瞭解一件事,那就是Toyota已竭盡所能將各種可供應用的技術都放在這具引擎身上,就只差乾式油底殼,然而這具三缸引擎的反向平衡軸在曲軸正下方,機械空間有疑慮,引擎不能再往下沉,所以採用乾式油底殼並不會比較優異,最終只會比較昂貴而已。

「全新研發」絕對是難能可貴的事蹟,Toyota對GR Yaris的付出絕對是滿滿的愛,其它像是Ford Focus ST/RS、Volkswagen Golf GTI/R、Subaru WRX STi這些性能車款,基本上都是靠Focus、Golf、Impreza等市售車之銷售利潤支撐高性能車款的研發,原廠何時曾為這些性能車款研發全新專屬引擎?

但Toyota乃是專為奪冠與純性能理由,重新打造無邊框的三門Yaris,再為此車設計全新的全時四輪驅動系統,目前只有GR Yaris獨享;然後再替GR Yaris全新開發特規1.6T高性能引擎,目前也是GR Yaris專屬。光是這個理由,GR Yaris就真的值得擁有,因為一切都是針對性能全新開發,駕馭感受絕對不一樣,更何況GR Yaris僅開出179萬的價格,以全新研發的性能車款來說,真的不貴,而且造型設計絕對特殊不容錯認。

▲G16-GTS引擎已將所有好料吞入腹中,然而因反向平衡軸在引擎正下方,就算使用乾式油底殼,也很難再降低引擎重心,否則以此回T家的企圖心來說,可能真的會採用乾式油底殼!

三缸引擎的性能罩門

以上算是歌功頌德,但以下就難以給直三引擎好臉色!為何BMW、M-Benz、Ford、VW、Renault、Honda…等多數車廠都選擇直四引擎做高性能調校?因為四缸引擎的點火間隔為180度,至少還會有排氣閥門開啟重疊時間,廢氣排放量相對充裕無間斷;但是三缸引擎的點火間隔為240度,三缸之間完全沒有排氣重疊時間,廢氣排放壓力會有「空窗期」不利渦輪轉速發揮,此問題不小。

雖然說直四引擎會有明顯的排氣干涉現象,導致渦輪遲滯問題更嚴重,但此問題可以用排氣頭段設計,如特殊的彎曲角度來克服,使用雙渦流增壓器也是好方法,而且相關技術與經驗不但豐富且純熟可靠,能大幅降低高性能引擎的研發費用。總之,用四缸引擎來調就,就是能達到低成本、高效益的目的,但三缸引擎就不是這麼一回事!目前相關經驗、配套、支援、協力都相對缺乏,事倍功半。

回到正題,既然G16-GTS引擎排氣量不大、而且又是三缸,後果為何?渦輪遲滯嚴重嗎?其實不然!此引擎雖然是大渦輪高增壓設定,理論上渦輪遲滯會很明顯,但前面說到G16-GRS壓縮比高達10.5:1,比其它高性能渦輪引擎都高很多,所以渦輪遲滯並不嚴重,扭力輸出相當線性,最大扭力36.7kgm/3000~4600rpm依然呈現優異的高原式輸出,起步後可以輕鬆將轉速直接拉到七千轉一氣呵成,動力輸出還算線性,低轉速扭力還算充沛,當然,車身重量輕也有很大的助益。

然而G16-GTS引擎第一個盲點,就是中低轉速油門反應不夠靈敏。轉速在4500rpm以下,踩下油門瞬間,引擎轉速攀升情況有點虛,就算是「全油門」還是嫌弱,影響再加速瞬間的爆發力,應該說GR Yaris就是缺乏Honda Civic Type-R那種敏銳且帶有癲狂的加速反應,這將會影響玩味樂趣,此乃三缸渦輪引擎的一大罩門,各汽缸點火角度相差過大、動力輸出缺乏連慣性,唯有將引擎轉速拉高,最好是5000rpm以上,才能得到線性的油門反應,但依然是線性而非趨於暴力。

因此Honda Civic Type-R就是有那個本錢,屢屢在紐柏林北賽道締造佳績,基本上想要在此飆車聖地出頭,沒有一具癲瘋傾向的強悍引擎很難辦到,可惜GR Yaris的測試數據雖然優異,但實際表現尚未達到狂暴境界。

因為GR Yaris的油門反應不夠敏銳,所以當轉速只有3000~4000rpm時,做跟趾動作或是催油門提速降檔衝刺等性能控制「都沒有意義」,因為中低轉速油門反應偏遲鈍做不出來!必須在5000rpm以上才能做這些動作,說實在有難度,可用轉速區間不夠大。不過GR Yaris有iMT降檔自動補油功能,所以也不用刻意做跟趾動作,因此GR Yaris的油門與煞車踏板並沒有設計得很靠近,以利駕駛者便於做出跟趾動作,用到的機會不高。

G16-GTS引擎第二個盲點,就是排氣聲浪雖然明亮,但是不夠渾厚與悅耳。此點應該不難理解,論及排氣聲浪的震撼與豐富程度,汽缸數越多越有利,三缸真的很吃虧,畢竟這是一具轉速僅能達到7000rpm的汽車引擎,不是轉速可以達到一萬轉的機車引擎。

G16-GTS引擎第三個盲點,就是反向平衡軸乃是對應中高轉速區域的性能需求,忍痛放棄低轉速的平衡與舒適。這也不難理解,畢竟三缸引擎先天就不平衡,而且比四缸引擎更容易震動,即便G16-GTS引擎具備反向平衡軸設計,但也只能抑制而非抵銷,而且G16-GTS引擎本來就是針對高性能所研發,平衡區域設定當然偏向中高轉速,因此怠速狀態將發現這顆引擎真的很會扭!(註:平衡與穩定性最好的引擎為水平對臥、L6、V8、V12,最麻煩的就是積數缸引擎,尤其是單缸與三缸)

▲如果覺得GR Yaris不夠強悍,其實還可以用改裝方式彌補,而且看起來真的不好惹!

如何填補三缸引擎的性能罩門

光批評不僅不厚道且令人討厭!因此上述問題有沒有解決方式?其實是有的,而且Toyota也有做出極大的努力,那就是竭力朝向高轉速方向發展,因為轉速越高、各汽缸之間的點火間隔會變得非常短、非常密集,此時許多問題都能迎刃而解。至於原廠的努力乃是將G16-GTS引擎斷油轉速提升至7000rpm,比一般引擎的6000~6500rpm更高,別小看這區區一千轉,在山路上奔馳之際真的差很多,少這一千轉將會變得很難駕馭,畢竟GR Yaris的引擎必須將轉速提升至4000rpm以上才夠力,3000rpm絕對不夠爽快,因此動不動就會使用到5000~7000rpm這個區間。

再者,原廠刻意將GR Yaris的1~4檔齒比調整得非常綿密,目的就是要駕駛者「頻頻拉轉速」不要客氣,裝客氣的沒糖吃喔!

至於要徹底解決上述盲點,有二個方向可以前進,其一就是再將斷油轉速推進至7500~8000rpm更高的境界,性能表現會更好,但成本與耐用度都是問題,畢竟GR Yaris是市售車不是賽車!其二則是採用電動渦輪增壓器,因電動馬達的推力不及引擎廢氣壓力,所以對於最大馬力並不會有太大的影響力,但是電動馬達能有效維持渦輪轉速,對於提升油門靈敏度會有幫助,但「成本」又是一個需要考量的問題。至於平衡問題則是無解,反正十年後就是電動車的天下,誰還管它三缸或四缸!

而且話說回來,目前會開且願意開手排車的人越來越少,加上電動車世代步步逼近,Toyota此時如果還一頭熱砸大錢鑽研手排性能車,效益想也知道不高,因此GR Yaris大概就到此為止不會再進化了,此時應該想想這具引擎、這套全時四輪傳動系統,還可以應用在哪些車款身上?如GR C-HR!反正此車本來就不是很注重後座品質,但是外型絕對夠殺,不如就狠狠地朝高性能方向飛去吧!但沒有自排可能不行…

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Toyota GR Yaris 規格表

汽油引擎:1618cc直三DOHC直噴渦輪6MT

怠速自動啟閉、雙可變汽門正時、全時四驅、密齒比

最大馬力:261hp/6500rpm

最大扭力:36.7kgm/3000~4600rpm

壓縮比:10.5:1 / 最高轉速:7000rpm

缸徑×衝程:87.5×89.7mm

車身尺碼:3995×1805×1455mm

軸距:2560mm / 重量:1300kg

前輪距:1536mm / 後輪距:1572mm

底盤離地高度:124mm / 風阻:0.35Cd

行李廂:141~174公升 / 迴轉半徑:5.3m

懸吊系統:前麥佛遜、後雙A臂

輪胎尺碼:225/40R18 / 售價:179萬

原廠0~100km/h:5.5秒 / 電子限速:230km/h

能源局平均油耗:12.7km/L

油箱:50公升 / 產地:日本

Toyota GR Yaris配備表

◎外觀

18吋BBS鍛造鋁圈

全LED頭燈組

LED前霧燈

碳纖維車頂

空力套件

◎內裝

麂皮跑車座椅

鋁合金踏板

全彩抬頭顯示器

防眩光後視鏡

雙區恆溫空調

旅程電腦

Keyless

多功能方向盤

自動頭燈

藍芽通訊、音樂

安卓、蘋果手機連結

7吋觸控螢幕

6隻揚聲器

◎安全

動態穩定系統

ACC主動跟車

撞擊警示+主動煞車

車道循跡輔助

上坡起步輔助

自動遠近光燈

倒車雷達

六氣囊

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共3則回應
櫻桃蝦
2021-09-10 13:52:13

雖然說是不貴,但是要消費者花近180萬元買一輛Toyota小三門掀背,而且還是手排車,聽起來很難!

引用
扁嗽岡武狼
2021-09-10 12:24:20

買那麼小台的車太座會不開心= =

引用
櫻桃蝦
2021-09-10 09:47:20

看完後,好像覺得喜美Type-R或是WRX STi比較優,反正都要開手排車,何不選擇最好玩的?

引用

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