丰田-TRD RI4AG GT500发动机简介

文：世良耕太

翻译：小黎

从2014年开始，Super GT GT500与Super Formula开始使用一种名字叫“NRE (Nippon Racing Engine)”的发动机。在此之前，两个比赛是用3.4L V8自吸发动机，并使用空气限流器对动力进行限制，而新的NRE，则为2.0L 直列四缸涡轮增压发动机，并从空气限流转为燃油限流。

早在2011年4月，丰田东富士研究所就把用在Formula Nippon（SF的前身）上的RV8K切开两半，把左边一半拿出来，进行燃油直喷以及涡轮增压改造，并装在当时的Swift车架上进行实车测试。RI4A发动机，从这时起开始诞生。

 

后来TRD承担了发动机的研发，RI4AG，为GT500发动机；RI4A，则是SF发动机。两者虽然在基本规格上大致相同，但在细节上存在诸多不同，比如前者使用的是独立节气门，而后者使用单节气门。一开始，丰田想使用右边进气，左边排气的布局，但考虑到与DTM统规，驾驶舱在左边，因此使用了左边进气，右边排气的布局。

现TRD发动机部门总监佐々木孝博，从一开始便参与到NRE项目当中，他回想起时任发动机总监永井洋治的话：“这台发动机至少要用十年。”事实上，确实如此。

 

作为丰田第一台直喷的赛车发动机，如何选择喷油器的位置，是非常关键的问题，一般来说喷油器可以放在燃烧室的顶部，或者侧边，可以是排气侧，也可以是进气侧，RI4A（G）使用的是排气侧放置喷油嘴，与当时进气侧放置主流相反。佐々木表示：“大家都知道排气侧放置会更好，因为燃烧会更迅速充分，空燃比更低，而且增压值更高。但由于所处位置温度较高，比较难控制，容易出现爆震，所以其他厂商为了保险起见，并无使用。”

第二个关键点是振动，直列四缸发动机的特点之一是有二阶振动，在赛车领域，这种振动会被放大，从而导致稳定性问题。在围场的三家厂商里，唯一在GT500曾使用过四缸发动机的，就是丰田，项目负责人永井，曾经参与过3S-GTE GT500发动机的研发。所以振动对于他们来说，像是再次重逢的老对手。

尽管发动机本体的研发进展顺利，但真正整合到赛车当中，又是另外一回事。在2014年赛季开始后，RC-F GT500存在刹车问题，车队不得不牺牲发动机的冷却（中冷以及散热），为刹车通风口让路。该问题，困扰着RC-F时期。发动机冷却妥协，意味着进入到燃烧室的温度很高，特别是在武里南赛道的比赛，进入到燃烧室的空气温度会高达60度，这让车队不得不调低功率。所幸，2016年赛季最后两场比赛茂木都在11月举行，这为39号车组拿下总冠军提供了客观条件。

佐々木回忆起当时的情景：“在WOT（Wide open throttle），我们是这样处理的。每当1-2或者2-3升挡的时，发动机会有十分短暂的冷却期，我们于是抓住这个机会，把点火角提前，从数据上显示，性能确实有提升，车手也反馈，开起来完全不同了。”

 当然，你也可以认为这是特别版发动机，佐々木说，比赛结束后，发动机就基本报废了。

 

2017年的LC500，为散热系统的重新设计提供了条件，尽管发动机的本体变化不大，但由于冷却的提升，发动机得以用尽其所能，动力提升了20-30匹马力。2016年9月LC500正在测试的时候，副燃烧室技术（PCI）开始研发。该技术将会用于丰田LMP1与GT500发动机（有意思的是，三年前同样是世良写的关于LMP1发动机的文章，并无提到PCI）。

PCI其实是在火花塞前放置一个很小的空腔，空腔里会留存很少量的燃油，当点燃时，火焰会从空腔底部的小孔喷出，这些高温喷流会使燃烧室里的油气混合物更快速，充分燃烧，并且可以允许更低的空燃比。

PCI发动机在2017年（估计是年中）开始测试，一开始，副燃烧室是固定在燃烧室上的，当时担心存在过早点火的现象。经过一年多的测试后，2018年赛季正式开始使用，这时，副燃烧室是套在火花塞上的。

佐々木说，在高负荷的时候，喷流的能量是十分大的，但当低负荷时，就有可能导致燃烧不正常，特别是anti-lag system（ALS-防涡轮迟滞系统）工作的时候，因此需要在高负荷与低负荷之间找到平衡点。

 

当然，模拟分析技术在整个研发过程中起到非常大作用，特别是对喷流的模拟，加速了PCI的研发速度，减少了其中的成本。

2018 PCI版发动机与2017版发动机对比，性能提升了2.4%，换算成动力大概为23PS。

 

进入2020年Class-1时代后，丰田更多是在细节上精雕细琢，特别是在ECU从Cosworth换成博世的大背景下。

 

2020年赛季最后一站的失利，揭露出了RI4AG油耗上的不足，原因之一，是该发动机更加依赖ALS。为此，丰田对发动机的特性进行优化，尽量减少ALS关闭所带来的影响。同时，在2022年之前，丰田是在排位赛使用一个P-MAX（最大燃烧压力）值，正赛使用另外一个P-MAX值。从2022年开始，无论正赛还是排位赛，都使用同一个P-MAX，可以看出，发动机的适用性有了显著的提升。