Présentation : Toyota GR Yaris

Sous des airs de simple citadine sportive, la Toyota GR Yaris cache très bien son jeu : Toyota Gazoo Racing, filiale sportive de Toyota, ne s'est pas économisée pour faire de la GR Yaris un bolide prêt à défier le chronomètre aussi bien sur circuit que sur une spéciale de rallye.

Châssis

Le châssis de la GR Yaris se compose de 2 demi-voitures : à l'avant, la Yaris GR reprend la plateforme de la Yaris (plateforme GA-B) tandis qu'à l'arrière, la Yaris GR utilise la plateforme GA-C, notamment utilisée par la Prius de 4ème génération et le Toyota CH-R.

Dans un souci de mieux répartir les masses entre l'essieu avant et l'essieu arrière, le moteur a été reculé de 21 mm et la batterie 12V migre sous le coffre. La structure de la caisse a été renforcée et rigidifiée avec l'ajout de 260 points de soudure (+ 7% par rapport à la Yaris) et de 70% de colle en plus par rapport à la Yaris.

La GR Yaris est équipée d'un réservoir de 50 litres auquel est accolé un pré-réservoir de 2,1 litres qui permet d'assurer l'alimentation du moteur en carburant pour des accélérations latérales pouvant atteindre jusqu'à 1,2g.

Carrosserie

La Toyota GR Yaris n'a aucun élément de carrosserie commun avec la Yaris. Seuls les blocs optiques avant et arrière, les coques de rétroviseurs et l'antenne radio fixée sur le toit sont repris de la citadine. La GR Yaris est une voiture trois portes (contre 5 pour la Yaris classique) et les vitres des 2 portières n'ont pas d'encadrement.

La longueur totale est de 3.995 mm (55 mm de plus que la Yaris). La hauteur est de 1.455 mm (- 45 mm) et la largeur est de 1.805 mm (+ 60 mm). L'empattement reste inchangé à 2.560 mm. Les voies de la GR Yaris ont été sensiblement élargies : 1.536 mm à l'avant (+ 18 mm) et 1.572 à l'arrière (+ 58 mm).

Au niveau du coffre, la ligne de toit est abaissée de 91 mm afin de limiter la traînée aérodynamique et de générer plus d'appui vertical grâce à l'amélioration du flux aérodynamique au niveau du becquet du coffre.

La GR Yaris fait appel à l'aluminium pour les portières, le capot moteur et le coffre, ce qui permet de gagner environ 24 kg par rapport à des éléments en acier. Le toit est réalisé en "carbone forgé" C-SMC : il s'agit de petits morceaux de fibres de carbone de quelques millimètres pressés ensemble dans un moule.

Le toit en carbone forgé offre une meilleure rigidité mécanique que son équivalent en métal (acier ou aluminium) tout en étant plus léger. Les fibres de carbone traditionnelles peuvent procurer de bien meilleures performances que le carbone forgé, mais dans la direction de tressage des fibres seulement.

Le carbone forgé a été développé par Lamborghini pour l'automobile (mis en application sur la Sesto Elemento) et permet d'alléger le toit de 3,5 kg sur la GR Yaris. Petite curiosité : le toit est recouvert d'un film de protection reprenant l'apparence des fibres de carbones traditionnelles.

Enfin, le pare-choc arrière est en résine thermoplastique TSOP (Toyota Super Olefin Polymer). Ce matériau, développé par Toyota il y a 30 ans, permet de réduire l'épaisseur du pare-choc par rapport à une résine classique polypropylène (PP) tout en conservant des qualités mécaniques similaires. Cette technologie permet de réduire la masse du pare-choc de l'ordre de 40% par rapport à un pare-choc traditionnel.

Au total, la masse de la GR Yaris atteint 1.280 kg. Si la masse finale est significativement plus élevée que la Yaris, le ratio poids/puissance, inférieur à 5 kg/ch, est quant à lui très compétitif.

Moteur

La GR Yaris fait confiance à un moteur 3 cylindres essence turbo développant 261 chevaux à 6.500 tr/min et 360 Nm de couple entre 3.000 et 4.600 tr/min en Europe (272 chevaux et 370 N.m au Japon) pour 1,6 litre de cylindrée. Le moteur, qui a pour nom de code G16E-GTS, est un moteur développé spécifiquement pour la GR Yaris dans le but de le rendre compatible avec la réglementation de la catégorie WRC2 en rallye.

Bien que le moteur de la GR Yaris soit dérivé de la famille Toyota Dynamic Force Engine (TDFE) qui équipe par exemple la Yaris (moteurs 3 cylindres hybrides et non-hybrides) et que le moteur partage beaucoup de technologies avec cette famille, le G16E-GTS a été profondément repensé dans une optique performance et compétition et abandonne donc, en particulier, l'architecture longue course et le taux de compression élevé de ses homologues.

Le bloc moteur ainsi que la culasse sont en alliage d'aluminium. Les pistons sont en aluminium. Afin d'améliorer leurs caractéristiques mécaniques et de diminuer les frictions internes, les jupes des pistons subissent un grenaillage et reçoivent un revêtement en résine basse friction. Les chemises de cylindre reçoivent des inserts en acier pour diminuer les frictions. Un arbre d'équilibrage logé dans le bas moteur permet de limiter les vibrations moteur. 

L'alésage est de 87,5 mm pour une course de 89,5 mm : il s'agit donc d'un moteur proche d'une architecture carrée. La cylindrée atteint 1618 cm3, soit juste en-dessous de la limite fixée pour une homologation en WRC2 (1620 cm3). Le taux de compression est de 10,5:1. Le vilebrequin est décalé de 10 mm par rapport à l'axe des pistons afin de réduire les efforts sur les bielles au point mort haut et de réduire la vitesse du piston dans cette zone (au bénéfice de l'homogénéité air/carburant).

Le turbocompresseur est intégré dans le collecteur d'échappement et la turbine est montée sur roulement à billes afin de réduire les frictions et d'améliorer la réactivité du turbo. La soupape de décharge est, de manière classique, pneumatique. 

Le moteur de la Yaris est alimenté en carburant grâce à une double injection, directe et indirecte multipoint (D4-S). L'injection directe atteint une pression 220 bar. L'injection directe et l'injection multipoint sont utilisées conjointement jusqu'à 60% de charge et un régime de 2.800 tr/min. Au-delà, seule l'injection directe est en fonction. Les injecteurs à haute pression comportent chacun 6 trous tandis que les injecteurs basse pression (injection indirecte) ont chacun 10 trous.

L'absence de batterie dans le compartiment moteur a permis à Toyota de monter un filtre à air de grande capacité dans le compartiment moteur (près de 11 litres de volume). Enfin, le collecteur d'admission comporte 2 canaux : à bas régime, seul un canal est en fonction afin de privilégier la formation d'un tourbillon vertical (tumble) dans le cylindre (amélioration de l'homogénéité du mélange air/carburant). A forte charge, un canal supplémentaire s'ouvre afin de maximiser la quantité d'air admise dans le cylindre.

Chaque cylindre compte 4 soupapes. Le calage des soupapes est variable à l'admission (sur une plage de 70° - VVT-iW) et à l'échappement (sur une plage de 41° - VVT-i). Le calage variable se fait à l'aide de déphaseurs hydrauliques. Les arbres à cames sont creux et les soupapes sont actionnées à l'aide de linguets à rouleaux. Les soupapes d'échappement sont remplies au sodium pour mieux dissiper la chaleur. La distribution se fait à l'aide d'une chaîne.

La pompe à eau est classiquement entraînée par le vilebrequin, au contraire des autres moteurs issus de cette famille. Si une pompe à eau électrique est plus économe en carburant, sa puissance, en l'absence de réseau électrique 48V, est limitée et ne permettrait pas d'obtenir un débit d'eau suffisant pour les conditions de conduite les plus sévères potentiellement rencontrées en rallye ou sur circuit.

L'angle entre les soupapes d'admission et les soupapes d'échappement est plus large que sur la plupart des autres moteurs (une caractéristique commune de la famille de moteurs TDFE) afin de favoriser les turbulences à l'admission (mouvement vertical - tumble) et d'améliorer le balayage des gaz d'échappement (scavenging), ce qui améliore la réactivité du turbocompresseur.

La GR Yaris répond aux normes d'émissions Euro 6d. A cet effet, la ligne d'échappement compte sur 2 catalyseurs 3 voies (un juste après le turbo et un autre sous plancher) et un filtre à particules. L'acoustique est prise en charge par un silencieux volumineux en bout de ligne d'échappement (néanmoins, le son de l'échappement est aussi artificiellement amplifié dans l'habitacle par les haut-parleurs du système audio). La GR Yaris compte 2 sorties d'échappement localisées de part et d'autre du pare-choc arrière. 

Boîte de vitesses

La GR Yaris est équipée d'une boîte de vitesses manuelle à 6 rapports. Les rapports ont été étagés de manière à optimiser la performance plutôt que la consommation de carburant. C'est ainsi que la vitesse maximale de 230 km/h est atteinte sur le 6ème et dernier rapport, contrairement à la plupart des modèles actuels où la vitesse maximale est atteinte sur le 5ème rapport, voire le 4ème, dans le but de diminuer le régime moteur à haute vitesse et par conséquence, la consommation de carburant.

Le levier de vitesses a été rehaussé de 50 mm pour être plus proche du volant et bénéficie de débattements courts pour favoriser la rapidité des passages de vitesses.

Transmission

La Yaris GR est équipée d'une transmission intégrale permanente. Il s'agit d'un embrayage multidisque avec une démultiplication légèrement plus courte au niveau de l'essieu arrière (1% de différence). Ce ratio différent permet, en théorie et sous conditions particulières, de distribuer jusqu'à 100% du couple vers l'un ou l'autre essieu.

La GR Yaris tire avantage de ce ratio afin de typer le comportement de la voiture selon les désideratas du conducteur :

• Mode Normal (60/40) : il s'agit du mode par défaut. Le couple est dirigé majoritairement vers l'essieu avant (60% du couple) afin de privilégier le comportement d'une traction, plus sécurisant en conduite normale.
• Mode Track (50/50) : le couple est réparti à parts égales entre les 2 essieux.
• Mode Sport (30/70) : dans ce mode, la GR Yaris devient majoritairement une propulsion.

L'embrayage multidisque est fourni par JTEKT, équipementier appartenant à Toyota. Il reprend la conception du différentiel ITCC (Intelligent Torque Controlled Coupling) développé dans les années 90 et qui en est à sa troisième génération.

L'embrayage multidisque est contrôlé électroniquement en utilisant les informations fournies par les capteurs de vitesse de chaque roue, les capteurs d'accélération ainsi que du capteur de température du différentiel.

La GR Yaris peut être équipée de différentiels Torsen à glissement limité montés sur chacun des essieux en optant pour le pack circuit. 

Suspension

A l'avant, la GR Yaris fait appel à une suspension pseudo MacPherson (comme pour la Yaris). A l'arrière, il s'agit d'un essieu multibras (autrement désigné par Toyota comme étant une suspension à double triangle) tel que celui utilisé pour la Prius de 4ème génération.

Freinage

Le freinage est confié à des disques ventilés de 356 mm de diamètre et des étriers en aluminium à 4 pistons à l'avant et des disques ventilés de 297 mm de diamètre et des étriers en aluminium à 2 pistons à l'arrière.

La GR Yaris est équipée d'un frein à main classique. Lorsque le conducteur actionne ce dernier, alors le pont arrière est automatiquement désacouplé afin de ne pas mettre les 4 roues en glisse, mais seulement les roues arrière. D'autre part, le frein à main n'agit pas sur les disques, mais sur des petits tambours, généralement moins progressifs que des disques.

Production

Si la Yaris est produite en France dans l'usine d'Onnaing (près de Valenciennes), ce n'est pas le cas de la GR Yaris qui est assemblée par des ouvriers hautement qualifiés (plus connus, chez Toyota, sous le nom de Takumi) sur une ligne d'assemblage semi-automatisée à Motomachi (Japon).

Pour aller (encore) plus loin !

A l'occasion du salon automobile de Tokyo 2022, Toyota a présenté une version encore plus affutée que la GR Yaris avec la GRMN Yaris. Cette dernière perd sa banquette arrière pour économiser du poids (20 kg en moins). D'autre part, le capot moteur et l'aileron arrière inclus dans le pack circuit sont des éléments en fibres de carbone. Le châssis a été encore rigidifié avec 545 points de soudures supplémentaires et 34% de colle en plus par rapport à la GR Yaris, sans oublier l'arceau dans l'habitacle. 

Si la puissance maximale est inchangée à 272 chevaux, le couple maximal est augmenté à 390 N.m entre 3.200 tr/min et 4.000 tr/min. La boîte a été ré-étagée avec les rapports 2 à 4 plus courts, le premier rapport étant très légèrement plus long. Les 5ème et 6ème rapports sont inchangés. Les pignons 1, 3, 4, 5 ainsi que les rapport de pont ont été renforcées avec l'emploi d'un acier faiblement allié avant de subir une opération de grenaillage. Cet acier ainsi traité a une meilleure résistance aux chocs et à l'abrasion. L'embrayage est aussi renforcé.

Les différentiels Torsen disponibles en option sur la GR Yaris sont remplacés par des différentiels mécaniques à glissement limité. Les différentiels mécaniques sont plus bruyants et moins progressifs que les différentiels Torsen. Aussi, ils nécessitent généralement un entretien périodique. En revanche, les différentiels mécaniques se montrent plus efficaces dans les situations extrêmes comme lorsqu'une roue est en l'air : le différentiel mécanique peut encore transmettre du couple à la roue opposée, ce qui est difficilement le cas avec un différentiel de type Torsen.

Lorsqu'elle est équipée du pack circuit, la GRMN reçoit un aileron spécifique en carbone en lieu et place du spoiler intégré à la lunette arrière, des amortisseurs Bilstein à l'amortissement réglable et des éléments aérodynamiques supplémentaires (spoiler avant + jupes latérales).

Il y a peu d'espoir de croiser une GRMN Yaris en France, la production de celle-ci étant limitée à 500 exemplaires (dont 50 pourvus du pack circuit) et réservée au marché japonais. Néanmoins, la plupart des équipements devraient être proposés en accessoire de seconde monte par le constructeur.