เมื่อมีโอกาสได้สัมผัสตัวเป็นๆ อย่างใกล้ชิดกับเครื่องยนต์บล็อก G16E-GTS ขุมพลังที่ประจำการใน Toyota GR Yaris และ GR Corolla ณ ศูนย์การศึกษาและฝึกอบรมโตโยต้า ในฐานะ “อาจารย์ใหญ่” ใจคนที่เห็นมันอดที่จะฟูไม่ได้ โดยความสุดยอดของเครื่องยนต์บล็อกนี้ คือ การได้รับการขนานนามว่าเป็นบล็อก 3 สูบ 1.6 ลิตร เทอร์โบ ที่ทรงพลังที่สุดในโลก ณ ปัจจุบัน ซึ่งเชื่อว่า นี่อาจเป็นตัวตายตัวแทนระดับตำนาน ของบล็อกสร้างชื่ออย่าง JZ ในอนาคต ก็เป็นได้
หนึ่งใน “อาจารย์ใหญ่” ณ ศูนย์การศึกษาและฝึกอบรมโตโยต้า ที่เห็นแล้ว…อดเอามาพูดถึงไม่ได้จริงๆ
หัวใจที่หล่อหลอมให้เครื่องยนต์บล็อก G16E-GTS ขึ้นทำเนียบเรือธงในเวลาอันสั้น เริ่มตั้งแต่พื้นฐานที่ได้รับการออกแบบอย่างเหมาะสม โดยเสื้อสูบเครื่องยนต์บล็อก G16E-GTS สร้างขึ้นจากอลูมินัมอัลลอย โดยมาในรูปแบบ Open Deck วางทางเดินน้ำรอบกระบอกสูบ เพื่อประสิทธิภาพในการระบายความร้อนที่ดีเยี่ยม พร้อมเสริมปลอกเหล็กบางๆ ติดกับตัวเสื้อด้วยพื้นผิวที่ถูกขัดหยาบเพื่อสร้างแรงยึดเกาะ ช่วยเพิ่มความแข็งแรง ทนทานต่อการใช้งานในสภาวะโหลดสูงๆ ช่องทางเดินน้ำหล่อเย็นของเครื่องยนต์บล็อก G16E-GTS ถูกเจาะในลักษณะเฉียงลง เพื่อเพิ่มพื้นที่ในการระบายความร้อน โดยที่ตัวเสื้อสูบมีการเจาะช่องสำหรับก้านวัดน้ำมันเครื่อง รวมถึงเจาะรูเพื่อระบายไอน้ำมันเครื่องจากการเผาไหม้
G16E-GTS ขุมพลังบล็อกสร้างชื่อที่สุดของ Toyota ในยุคปัจจุบัน
ด้านข้างเครื่องถูกประกบด้วยแผ่นโฟม (สีดำใต้ทางเข้าไอดี) เพื่อลดเสียงและการสั่นสะเทือนจากการทำงาน
ตำแหน่งแกนเพลาข้อเหวี่ยงของขุมพลัง G16E-GTS ถูกออกแบบให้เยื้องศูนย์ หรือเยื้องจากแนวการขึ้นลงของลูกสูบ 10 มม. เพื่อลดอาการตบข้าง หรือแรงกระทำระหว่างลูกสูบต่อผนังเสื้อสูบ ซึ่งนอกจากจะช่วยลดความฝืดในการหมุนแล้ว สิ่งที่เป็นหัวใจหลักในการออกแบบในสไตล์นี้ก็คือ การลดการสึกหรอ โดยตัวข้อเหวี่ยงประกอบไปด้วยแบริ่ง (ชาฟท์อก) รองรับการหมุน 4 ตำแหน่ง พร้อมด้วยตับข้อเหวี่ยงสร้างแรงในการหมุนอีก 4 ตำแหน่ง ถูกมัดรวมไว้ในเสื้อข้อเหวี่ยง ซึ่งเชื่อมต่ออยู่กับก้านสูบที่ขึ้นรูปผ่านกรรมวิธี Forged พร้อมออกแบบให้ปลายก้านด้านบนมาในดีไซน์สี่เหลี่ยมคางหมูเพื่อลดน้ำหนัก โดยตัวเชื่อมระหว่างก้าน ข้อ และลูกสูบ เป็นแบริ่งชาร์ฟ (ชาฟท์ก้าน) ที่ทำจากอลูมิเนียมเคลือบด้วยชั้นโลหะพิเศษเพื่อป้องกันการเสียดสี ประกบด้วยกันรุนเคลือบสารโพลิเมอร์ที่ผิวนอกเพื่อป้องกันการให้ตัวของข้อเหวี่ยง
ความกว้างกระบอกสูบ x ช่วงชัก อยู่ที่ 87.5 x 89.7 มม. อีกทั้งยังเป็นเครื่องยนต์ที่มีน้ำหนักต่ำกว่า 110 กก.
เปลือกฝาวาล์วทำจากวัสดุคอมโพสิต (โลหะผสม) ซึ่งด้านในจะมีท่อฉีดน้ำมันสำหรับหล่อลื่นกระเดื่องวาล์ว น้ำมันเครื่องที่แนะนำให้ใช้คือ เบอร์ 0W-20 ใสกริ๊บๆ ตามยุคนิยม
ลูกสูบของเครื่องยนต์ G16E-GTS สร้างจากอลูมิเนียมเคลือบด้วยเหล็กและโพลิเมอร์ในรูปทรงตัว T (ในแนวตัดขวาง) พร้อมปาดเจียผนังด้านในให้บางเพื่อลดน้ำหนัก ประกบอยู่กับแหวนกำลังอัดที่ทำจากวัสดุคอมโพสิตในชื่อ Niresist ก่อนเคลือบเสริมความแข็งแรงที่ขอบด้วยผิว DLC (Diamond Like Carbon) พร้อมยึดติดกับตัวก้านด้วยสลักแบบลอยตัวพร้อมแหวนล็อค ในภาพรวม…เครื่องยนต์ G16E-GTS มีความกว้างกระบอกสูบ x ช่วงชัก อยู่ที่ 87.5 x 89.7 มม. หรือมีความจุจริง 1,618 ซีซี. โดยวางอัตราส่วนกำลังอัดที่ถูกกำหนดไว้ คือ 10.5:1
แค็มชาฟท์แบบ Dual VVT-i ซึ่งในฝั่งไอดี มาในรูปแบบ Wide Range ที่สามารถปรับองศาการทำงานของวาล์วได้ในช่วงกว้าง เพื่อให้ได้แรงบิดที่ดีในช่วงรอบต้น และสามารถทำแรงม้าได้สูงในช่วงรอบปลาย
เหนือท่อร่วมไอดี คือ จุดฝังหัวฉีดแรงดันต่ำ ส่วนด้านล่าง เป็นช่องสำหรับการจ่ายเชื้อเพลิงตรงเข้าสู่ห้องเผาไหม้
แคมชาฟท์ของเครื่องยนต์ G16E-GTS ขับเคลื่อนด้วยโซ่ราวลิ้น DOHC 4 วาล์ว ต่อสูบ ทำงานแบบแปรผันทั้ง 2 ฝั่ง Dual Variable Valve Timing โดยควบคุมด้วย Hydraulic Actuators ซึ่งมีช่วงกว้างในการปรับถึง 70 องศา สำหรับฝั่งไอดี และ 41 องศา สำหรับฝั่งไอเสีย ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการรับเข้า และระบายออกของไอดี – ไอเสีย ซึ่งส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ ส่วนชุดเทอร์โบเป็นของแบรนด์ IHI รหัส VB43 แบบ Ball Bearing Single Scroll เชื่อมต่อเป็นส่วนเดียวกับเฮดเดอร์ 3-1 รับอากาศจากชุดหม้อกรองที่ทำงานเป็น 2 สเต็ป ด้วย Air Inlet Control Valve (เปิดช่องเดียวในช่วงรอบต่ำ เพื่อให้อากาศเดินทางได้เร็ว และเปิด 2 ช่อง เพื่อให้อากาศเข้าสู่เครื่องยนต์ได้ในปริมาณมาก) ควบคุมแรงดันบูสต์ระดับกว่า 1.8 บาร์ (26.3 psi) ด้วยเวสเกต Pneumatical จับคู่ Blow Off Valve ไฟฟ้า เพื่อป้องกันแรงดันเทอร์โบย้อนในขณะถอนคันเร่งอย่างรวดเร็ว ส่วนบูสต์ระดับ 1.8 บาร์ ที่ถูกอัดออกมาจากเทอร์โบ จะถูกส่งไประบายความร้อน เพื่อเพิ่มความหนาแน่นที่อินเตอร์คูลเลอร์แบบ Front Mount Air to Air
ระบบอัดอากาศ IHI VB43 แบบ Ball Bearing รองรับการปั่นบูสต์ในช่วงตั้งแต่ 1.4-1.8 บาร์ พร้อม Blow Off Valve ไฟฟ้า เพื่อระบายแรงดันส่วนเกินยามถอนคันเร่ง
ระบบจ่ายเชื้อเพลิง D-4ST ของเครื่องยนต์ G16E-GTS เป็นการผสานการทำงาน 2 รูปแบบ ทั้งการฉีดตรงเข้าสู่ห้องเผาไหม้ (High Pressure ทำงานร่วมกับหัวฉีดแบบ 6 รู เพื่อเน้นการฉีดที่เป็นฦอยมากที่สุด) สไตล์เครื่องยนต์ยุคใหม่ รวมถึงการฉีดเข้าท่อร่วมไอดี (Low Pressure ทำงานร่วมกับหัวฉีดแบบ 10 รู เน้นการคลุกเคล้าของส่วนผสมระหว่างน้ำมันและอากาศ) แบบเดียวกับที่ใช้ในเครื่องยนต์หัวฉีดยุคดั้งเดิม ซึ่งในการทำงานที่โหลดต่ำถึงปลานกลาง จะใช้การฉีดน้ำมันในรูปแบบผสม เพื่อเน้นเสถียรภาพของระบบการเผาไหม้ รวมถึงการปล่อยมลพิษในระดับต่ำ ส่วนการขับขี่ที่โหลดสูง ระบบจ่ายเชื้อเพลิงจะทำงานเฉพาะส่วนที่เป็น Direct Fuel Injection (สร้างแรงดันได้ในช่วง 2.4 -20 บาร์ ตามโหลดการทำงานของเครื่องยนต์) เพื่อเน้นความแม่นยำ และประสิทธิภาพสูงสุดในการจุดระเบิด ซึ่งจะช่วยลดอาการน็อค หรือการชิงจุดระเบิดได้เป็นอย่างดี
G16E รหัสที่ได้ชื่อว่า เป็นเครื่อง 3 สูบ เทอร์โบ ที่ทรงพลังที่สุดในโลก ณ ปัจจุบัน
ชัดๆ กับที่มาที่ไปของ อาจารย์ใหญ่ ท่านนี้
ทั้งหมดทั้งมวล ส่งให้เครื่องยนต์บล็อก G16E-GTS สามารถสร้างกำลังได้สูงสุดที่ 300 แรงม้า พร้อมกับแรงบิด 400 นิวตัน-เมตร อีกทั้งยังมีขนาดที่กะทัดรัด และน้ำหนักที่ต่ำกว่า 110 กก. ถือเป็นอาวุธที่สำคัญให้กับทั้ง Toyota GR Yaris และ GR Corolla โดยเฉพาะเมื่อจับคู่กับระบบส่งกำลังในรูปแบบขับเคลื่อนสี่ล้อ GR-Four ยิ่งช่วยยกระดับสมรรถนะให้รถในตระกูล GR ทั้งคู่ เป็นอสุรกายที่มีความโดดเด่น ทั้งสำหรับการขับขี่ในชีวิตประจำวัน รวมถึงการใช้งานในรูปแบบมอเตอร์สปอร์ต ที่ทั้งคู่พิสูจน์ให้คนทั้งโลกได้เห็นมาแล้วในช่วง 5 ปี ที่ผ่านมา และในท้ายที่สุด…สิ่งที่อดพูดถึงไม่ได้ อันเป็นจุดเริ่มต้นของการเขียนเรื่องนี้ขึ้นมา คือ ความพร้อมของทีมงาน Toyota ที่ได้นำเครื่องยนต์บล็อกนี้มาเป็น 1 ในข้อมูลที่ใช้ศึกษาสำหรับบุคลากร ณ ศูนย์การศึกษาและฝึกอบรมโตโยต้า เพื่อให้พร้อมที่จะต่อยอดสู่บริการที่ได้มาตรฐานระดับเวิลด์คลาสใน GR Garage ทั้ง 6 สาขา ในประเทศไทย
