如此优秀——丰田推出地表最强3缸发动机

目前，丰田正在全力打造其最新款高性能掀背车GR Yaris。该款车型充分吸收了来自世界拉力锦标赛（WRC）的技术经验。

GR Yaris车型搭载了1款全新的1.6 L涡轮增压3缸机。其最高功率为192 kW，相关技术参数如表1所示。据丰田方面提到，该款型号为G16E-GTS的发动机以动力性及续航性作为重点开发目标，并据此进行了设计。研究人员借鉴了源于赛车的技术，并采用了轻型结构来实现上述目标，并确保整机能满足欧六d排放标准要求。

与缸体的外壁一样，通过制作较薄的缸盖壁厚可以有效减轻整机质量。研究人员对进气道的形状、喷油器喷雾和燃烧室都进行了优化，以改善高滚流（high tumble）过程，并提高进气道效率，同时实现缸内稳定燃烧。研究人员凭借来自赛车领域的研发经验，设计出了性能更优越的气门座圈，并增加了排气门直径。

发动机缸盖采用了两级水套结构。冷却液会流至下水套区域，以增加其对燃烧室的冷却效果。在上水套和下水套之间的分隔壁使气缸能承受更高的压力及热负荷。

丰田方面的研究人员提到，两级水套结构能优化冷却液流速和流量，以此满足发动机的性能要求。冷却液在缸盖内水平流动可以减小冷却系统的压损和容积，同时在发动机暖机阶段，有效改善了加热器性能及燃油经济性。研究人员通过设计该水套，将3个气缸之间的温差降至最低，从而可使发动机采用10.5的高压缩比。

该款发动机首次采用了2个单独的正时链条罩盖（上部和底部）。研究人员通过为每个罩盖采用双面配合的方式，可以显著提升其密封性能，并进一步减小了缸盖的质量。

曲轴箱强制通风系统（PCV）可直接从曲轴箱中抽出活塞漏气量，以此增强通风，并抑制机油恶化。PCV阀安装在发动机上，研究人员通过移除真空管以简化系统布置。迷宫式（labyrinthine）油气分离器（OMS）结构可以显著改善油滴收集效率。

为实现高速燃烧的目标，研究人员为发动机运动件选配了轻量化活塞和耐磨的活塞环。为提升机体强度，研究人员对球形燃烧室进行了抛丸处理（shot peening），并为活塞裙部的主、副推力面进行了更高强度的抛丸处理以减少其与缸孔之间的摩擦。活塞裙部形成的小凹坑利于储油，通过在其表面应用合成树脂涂层（resin coat），可以进一步减少摩擦。

该款发动机的活塞沿用自丰田新全球架构（TNGA）工具库，同时沿用的其他零部件还有高强度连杆、紧凑型液压间隙调节器、凹腹凸轮轴（concaved-radius）及高能点火线圈。

研究人员在活塞第1道环槽中嵌入了高强度、耐腐蚀的高镍铸铁活塞环。根据丰田方面的消息，采用高线性的膨胀剂（SD-1）在暖机阶段可以收紧活塞环端隙，从而减少活塞漏气量。研究人员在第1道气环的圆周上应用了类金刚石（DLC）涂层来减少摩擦，同时还在油环刮片的外圆上采用了不规则桶面形状，以获得更高的可靠性，并减小机油消耗，其外圆面则采用DLC涂层来增加抗磨性。

为实现高功率输出，研究人员为G16E-GTS发动机设计了1个由皮带驱动的大容量水泵。研究人员将机油冷却器安装在水泵出口，以增强冷却器的效率，同时为其配备了1个轻量化的铝冷却器。

研究人员对进气系统进行了优化，使发动机可以输出更高的功率，随后再将电池移到行李箱中，从而为空气滤清器腾出了空间，并相应减小了其压损。考虑到持续优化的目标，研究人员为该款发动机选择了配备有滤纸和精细纤维层的复合型空滤，从而可以有效提高除尘效率。研究人员首次在空气流量计的上游采用了铝箔胶，以此释放在进气系统中累积的电荷。

研究人员将G16E-GTS发动机的涡轮增压系统集成到排气歧管上，减少了整机质量，并在涡轮本体中采用球轴承来降低摩擦水平，同时使其具有更高的响应性。除此以外，压缩机壳体较好的耐磨密封性可以有效增强涡轮增压器的效率。

作者：GRAHAM HEEPS 

整理：王少辉 

编辑：伍赛特