Présentation : Toyota GR Yaris

Présentation : Toyota GR Yaris

Guillaume Darding - 15 février 2022

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.

Toyota GR Yaris rouge sur circuit - vue de face

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 coffreLa 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 Toyota GR Yaris - soufflerie

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).

Toyota GR Yaris blanche sur circuit - vue de derrière

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.

Toyota GR Yaris - élements de carrosserie en aluminium et en carbone

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.

Toit carbone forgé Toyota GR Yaris avec film de protection

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.

Toyota GR Yaris rouge sur circuit - en dérapage

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.

Moteur Toyota GR Yaris G16E-GTS - vue éclatée

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).

Toyota GR Yaris - compartiment moteur

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.

Toyota GR Yaris pack circuit - vue de profil

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.

Moteur Toyota GR Yaris sur ligne de montage - chaîne de distribution

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.

Toyota GR Yaris sur la ligne d'assemblage

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. 

Toyota GR Yaris - groupe motopropulseur, échappement, transmission et suspensions

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.

Toyota GR Yaris - habitacle

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.

Toyota GR Yaris - moteur, boîte de vitesses, embrayage multidisque, différentiels, suspension - vue de dessus

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.

Toyota GR Yaris - bouton de sélection des modes de conduite

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.

Toyota GR Yaris - vue éclatée de l'embrayage multidisque

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

Toyota GR Yaris - vue interne du différentiel Torsen à glissement limité

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.

Toyota GR Yaris - Suspensions et système de freinage

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.

Toyota GR Yaris - roue, étrier et disque

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).

Toyota GR Yaris - ligne d'assemblage semi-automatique

Toyota GR Yaris - Ouvrier sur la ligne d'assemblage

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. 

Toyota GRMN Yaris - pack rallye / pack circuit

Toyota GRMN Yaris - élements en carbone - capot moteur, toit, aileron

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.

Toyota GR Yaris - GRMN Yaris - courbes de puissance et de couple - étagement de la boîte de vitesses

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.

Toyota GRMN Yaris - arceau

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).

Toyota GRMN Yaris - habitacle avec arceau - vue de côté

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.

Commentaires sur l'article:

Pascal29

15 février 2022 à 20h19

Superbe reportage, merci Guillaume !!!
Guillaume Darding [administrateur]

16 février 2022 à 09h34

Merci Pascal pour ces encouragements ! 🙂
_rem

16 février 2022 à 16h34

ça doit être l'article le plus complet sur la GR Yaris. Bravo.
Guillaume Darding [administrateur]

16 février 2022 à 17h56

Merci beaucoup _rem ! 🙂
Pilou153624

16 février 2022 à 21h10

Bravo Guillaume pour cet article !
Une fois de plus c'est clair, complet et bien expliqué 😀
Ça ravit mon côté technicien ! Ça donne envie d'aller chez Toyota en commander une...
Christophe G

19 février 2022 à 19h21

C'est vrai que c'est un article remarquablement bien documenté et bien écrit !
Bravo
J'ai la chance de posséder cette extraordinaire auto et ne me laisse pas de lire des articles sur elle 😉
Guillaume Darding [administrateur]

20 février 2022 à 13h45

Bonjour Pilou et Christophe, merci beaucoup pour vos encouragements ! 🙂
didou60200

22 février 2022 à 10h22

Très bon reportage sur une réalisation remarquable de Toyota. A quand le prochain article du même tonneau !
Guillaume Darding [administrateur]

24 février 2022 à 23h51

Bonjour didou, merci beaucoup pour vos encouragements ! Il faudra quelques semaines de patience pour un nouvel article 😉

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Commentaires
Spluiss à propos de l'article «Dossier: utilisation du superéthanol E85»

Avant-hier

Bonjour, Merci pour votre site internet très clair et riche en informations utiles. Je rejoins les précédents intervenants sur la grande qualité de votre exposé. Je me permet d'écrire en raison d'une interprétation du décret du 30 novembre 2017 que vous précisez par la phrase "Le véhicule est déjà immatriculé avec ses plaques définitives". Cette interprétation est suivi par les installateur et souhaité par les préfectures (validant les homologations) qui y voit le moyen de conserver la taxe associée à la confection de la carte grise. La phrase qui semble rejoindre votre point est ainsi écrit dans le décret : "b) Est immatriculé en France dans une série définitive ;" Dans un premier temps, j'ai consulté plusieurs spécialistes des lois encadrant l'automobile. Tous s'entendent pour confirmer que le terme "une série définitive" parle d'un véhicule homologué pour la route dans sa forme commercialisée et définitive. Il ne s'agit pas d'un prototype. Le terme n'a pas de rapport avec l'immatriculation. De plus, rencontrant ce problème pour homologuer un boitier sur un véhicule importé (immatriculé en WW), j'ai consulté le défenseur des droits, organisme composer de magistrats formés et reconnus par l'état. Le retour de ma saisie fut la suivante : "Nous vous confirmons que la délivrance du certificat d'homologation est nécessaire pour obtenir un certificat d'immatriculation définitif prenant en compte la conversion de votre véhicule au bioéthanol. En revanche, nous vous informons qu'il n'apparaît pas impératif de disposer d'un certificat d'immatriculation définitif préalablement à la conversion, et donc à la délivrance d'un certificat d'homologation." J'attire votre attention sur le fait qu'il s'agit d'une personne représentant le corps juridique de l'état qui fait cette conclusion. Aussi, l'interprétation de l'installateur et celle de votre exposée est erronée. De plus, il m'a été précisé que l'installateur qui refusait de rendre l'homologation ne doit pas se substituer au représentant de la loi et ne devait pas prendre en considération la nature de l'immatriculation, laissant les autorités juger de la nécessité d'une immatriculation définitive. Pourriez-vous donc corriger ce point dans votre exposé svp ? Enfin, il devient connu que l'Arrêté du 30 novembre 2017 a notamment été rédigé avec la participation de deux concepteurs de boitier E85, ce qui leur a permis d'orienter la rédaction en faveur de leur technologie et d'éviter toute concurrence. Il est important de faire évoluer cet arrêté afin promouvoir ces installations qui, pour rappel, sont en faveur de l'environnement et non du profit (bien qu'il devient logique qu'un concepteur puisse gagner sa vie). Merci encore.

Guillaume Darding à propos de l'article «Technique: suspensions à butées hydrauliques progressives Citroën»

Il y a 3 jours

Bonjour Raymond, non, il n'est pas possible d'équiper un C3 Aircross avec les suspensions à butées hydrauliques, pas de manière officielle en tout cas. Il existe, peut-être, des solutions en seconde monte pour assouplir la suspension, mais attention à ne pas déstabiliser le comportement du véhicule. Il faut voir une suspension comme un système global comprenant, à minima, les amortisseurs, les ressort et les barres anti-roulis. Changer l'un sans penser aux autres, c'est prendre le risque de se retrouver avec un véhicule au comportement routier dégradé (motricité à l'accélération, comportement lors d'un évitement d'obstacle, stabilité au freinage, etc.).

Laurent83 à propos de l'article «Dossier: utilisation du superéthanol E85»

Il y a 4 jours

bonjour, j'ai un moteur Peugeot Puretech 1.2 110 ch avec turbo. j'ai fais une reprogrammation moteur avec stage 1 . j'ai regardé pour voir si je roule pas pauvre et je crois que c'est bon ( LTFT entre 3 et 6 ) mais quand j'ai regardé mes pistons à l'endoscope je vois sur la droite des imperfections et j'ai peur qu'à force ça endommage le moteur :( j'ai fais ma reprog à partir de 20.000km avant je faisais 60% E85 et 40% SP98 (je suis actuellement à 80.000km) les images : https://www.zupimages.net/viewer.php?id=22/32/ygc7.jpeg https://www.zupimages.net/viewer.php?id=22/32/wpoj.jpeg

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