Techniek: 4A-GZE

Het Corolla AE92 GT-S Project

Een website over mijn lopende project

Nederlandse vlag Engelse vlag

4A-GZE

De 4A-GE had zich al jaren bewezen als een sterke motor, die voornamelijk ingezet werd in de sportievere modellen van Toyota.

Maar concurrenten zoals bijvoorbeeld Honda en Nissan hadden in hun auto's vaak motoren in dezelfde klasse als de 4A-GE die net iets meer vermogen leverden.
Ook konden het chassis en het onderstel van de sportieve auto's waar Toyota de 4A-GE in leverde prima overweg met nog iets meer vermogen. Om die reden en om de concurrentie van andere merken het hoofd te kunnen bieden werd de 4A-GE aangepast om een Supercharger toe te kunnen passen. Hiermee was de 4A-GZE geboren.

De Toyota 4A-GZE motor


In 1986 werd de 4A-GZE geïntroduceerd in de eerste generatie MR2 (AW11). Deze eerste generatie van de 4A-GZE schopte het tot 145pk en 190Nm. Het riant toegenomen koppel maakte een licht auto als een MR2 een heel stuk sneller.
In de loop der jaren werd de 4A-GZE ook in andere (voorwielaangedreven) modellen naast de MR2 geïntroduceerd. De MR2 was met de 4A-GZE nog in Amerika beschikbaar, maar verder waren deze auto's alleen bestemd voor de thuismarkt van Toyota: Japan. Dit natuurlijk tot grote teleurstelling van Toyota enthousiastelingen in de rest van de wereld. Het zou dan ook niet lang duren voordat Japanse motorblokken gretig aftrek vonden in de wereldwijde export.

Het is niet moeilijk voor te stellen dat de 4A-GZE een populair blok werd onder bezitters van een auto met 4A-GE in het vooronder die op zoek waren naar meer vermogen.

Omdat het nagenoeg hetzelfde motorblok was, was deze eenvoudig te wisselen met de veel krachtigere 4A-GZE en de vraag naar de 4A-GZE was wereldwijd gezien dan ook behoorlijk hoog.

Naast de MR2 AW11 werd de 4A-GZE ook geleverd in de topmodellen van de Japanse AE92 Corolla (Levin) en Sprinter (Trueno) en vervolgens in de AE101 Corolla (Levin) en Sprinter (Trueno).
De laatste generatie van de 4A-GZE was op dat moment de krachtigste 1600cc motor die op de zwaarbevochten Japanse automarkt te krijgen was. Na 1995 werd de 4A-GZE vervangen door de geavanceerdere 4A-GE 20V modellen. Niet omdat deze nog krachtiger waren, maar omdat er mede dankzij de V-TEC blokken van concurrent Honda nu eenmaal een hype was rond hoogtoerige motoren. De vraag vanuit de doelgroep betekende dus het einde van de 4A-GZE. Maar hierdoor is de 4A-GZE wel jarenlang het krachtigste 1600cc motorblok ooit geleverd gebleven.

 

Hoewel de 4A-GZE een nauwe verwant is van de 4A-GE motorblokken zijn er toch aanzienlijke verschillen tussen beide motoren en moet je aardig wat speciale onderdelen bij elkaar zien te sprokkelen voordat je 'normale' 4A-GE kunt ombouwen naar een 4A-GZE. Denk hierbij aan de compleet andere inlaat, grotere injectoren, de ECU, de verschillende beugels om dynamo en andere onderdelen te kunnen verplaatsen, de DLI ontsteking voor de latere modellen en uiteraard de SC12 supercharger zelf.

 

Doorsnede van een SC12 supercharger

Doorsnede van de SC12 Supercharger van de 4A-GZE.


Net zoals dat met de 4A-GE gebeurde, werd ook de 4A-GZE doorontwikkeld en er vallen nu eigenlijk 3 verschillende generaties te onderscheiden met elk zo hun eigen kenmerken.
Ik zal hieronder een kleine beschrijving geven van de voornaamste kenmerken van elke generatie en een overzicht met de specificaties.

1e Generatie 4A-GZE
De eerste generatie was gebaseerd op de Big-port versie van de 4A-GE, maar had al wel het verstevigde onderblok met de 7-ribben en de stevigere internals.
De compressie werd voor de 4A-GZE wel wat verlaagd en er werden speciale gesmede zuigers gebruikt.
Het inlaattraject werd ingrijpend veranderd ivm de supercharger, die aan de inlaatkant van het motorblok gemonteerd werd. Hierdoor kwam het T-VIS systeem te vervallen.
De Supercharger was een 1200cc Roots type supercharger met met rechte lobben, die de type aanduiding SC12 kreeg. Een electromagnetisch bekrachtigde poelie zorgde ervoor dat de supercharger ook uitgeschakeld kon worden voor een beter verbruik. Het in en uitschakelen van de de supercharger werd geregeld door de ECU gebaseerd op de belasting van de motor. Bij lage of middelmatige belasting werd de supercharger uitgeschakeld en via een by-pass in het inlaat traject omzeild. Waneer de motor zwaarder belast werd of bij accelereren werd de supercharger ingeschakeld.

De lobben van de supercharger waren gecoat met teflon voor verminderde frictie en een langere levensduur van de supercharger.
De ontsteking van de 4A-GE werd 1 op 1 overgenomen en voor de gasklep zat een Air Flow Meter om te zien hoeveel brandstof er ingespoten moest worden door de grotere 365cc injectoren.
De Supercharger leverde een druk van ongeveer 6 psi welke door een intercooler nog wat gekoeld werd voordat het uiteindelijk de motor in ging.

 

  Motorcode:  4A-GZE
  Brandstof:  Benzine
  Vermogen:  +/- 145 pk @ 6400 rpm.
  Koppel:  190 Nm @ 4400 rpm.
  Aantal cilinders:  4
  Cilinderinhoud:  1587cc
  Boring x slag:  81,0 x 77,0 mm.
  Compressieverhouding:  8,0:1  
  Aantal kleppen:  16 
  Klepbediening:  DOHC 
  Aandrijving nokkenassen:  Getande riem 
  Duratie nokkenkassen:  232º in-en-uitlaat 
  Lifthoogte nokkenassen:  7,1 mm. in-en-uitlaat 
  Klephoek  -45º 
  Diameter inlaatkleppen:  29,5 mm. 
  Diameter uitlaatkleppen:  25,5 mm. 
  Flow verbrandingskamer:  Cross-flow
  Materiaal cilinderkop:  Aluminium legering 
  Materiaal cilinderblok:  Gietstaal
  Type cilinderblok:  3-rib 
  Diameter zuigerpennen:  20 mm. 
  Diameter big-ends:  42 mm. 
  Diameter gasklep:  46 mm. 
  Brandstofsysteem:  EFI (L-jettronic) 
  Injector capaciteit:  365 cc/min. (2 Ohm, topfeed)
  Druk benzinepomp:  75 psi.
  Druk benzinerail:  35 tot 38 psi. 
  EFI sensor:  AFM (Air Flow Meter)
  Ontsteking:  Elektronisch  (ESA/TCCS)
  Type bougies:  BCPR6EP-N8 
  Droog gewicht motor:  Nog niet bekend 
  Overige bijzonderheden:  Big-port cilinderkop
 SC12 roots type Supercharger
 Supercharger met electromagnetische koppeling
 Gesmede en keramisch gecoate zuigers
 6 psi laaddruk  

 

2e Generatie 4A-GZE
De tweede generatie van de 4A-GZE werd nog altijd gebaseerd op het big-port blok, maar onderging ten opzichte van de eerste versie wel wat veranderingen. Hiermee kwam het vermogen van de 4A-GZE aanzienlijk hoger te liggen!
Zo werd de compressie toch weer iets verhoogd naar 8,9:1 en werd de poelie van de supercharger verkleind waarmee de supercharger meer toeren draaide en een hogere druk leverde. Ook het injectiesysteem werd aangepast naar D-Jettronic met een MAP sensor en de ontsteking maakte voortaan geen gebruik meer van een verdeler, maar gebruikte nu een DLI (Distributor Less Ignition) systeem met 2 coil packs.
Hiermee steeg het vermogen naar 165pk en een koppel van 210Nm wat zeker in die tijd een ongekend koppel was voor een 1600cc motor.

 

  Motorcode:  4A-GZE
  Brandstof:  Benzine
  Vermogen:  +/- 165 pk @ 6400 rpm.
  Koppel:  201 Nm @ 4400 rpm.
  Aantal cilinders:  4
  Cilinderinhoud:  1587cc
  Boring x slag:  81,0 x 77,0 mm.
  Compressieverhouding:  8,9:1  
  Aantal kleppen:  16 
  Klepbediening:  DOHC 
  Aandrijving nokkenassen:  Getande riem 
  Duratie nokkenkassen:  232º in-en-uitlaat 
  Lifthoogte nokkenassen:  7,1 mm. in-en-uitlaat 
  Klephoek  -45º 
  Diameter inlaatkleppen:  29,5 mm. 
  Diameter uitlaatkleppen:  25,5 mm. 
  Flow verbrandingskamer:  Cross-flow
  Materiaal cilinderkop:  Aluminium legering 
  Materiaal cilinderblok:  Gietstaal
  Type cilinderblok:  7-rib 
  Diameter zuigerpennen:  20 mm. 
  Diameter big-ends:  42 mm. 
  Diameter gasklep:  46 mm. 
  Brandstofsysteem:  EFI (D-jettronic) 
  Injector capaciteit:  365 cc/min. (2 Ohm, topfeed)
  Druk benzinepomp:  75 psi.
  Druk benzinerail:  35 tot 38 psi. 
  EFI sensor:  MAP (Manifold Absolute Pressure)
  Ontsteking:  Elektronisch  (ESA/TCCS)
  Type bougies:  BCPR6EP-N8 
  Droog gewicht motor:  Nog niet bekend 
  Overige bijzonderheden:  Big-port cilinderkop
 SC12 roots type supercharger
 Supercharger met elektromagnetische koppeling
 Gesmede en keramisch gecoate zuigers
 9 psi laaddruk

 

3e Generatie 4A-GZE
De derde en laatste generatie van de 4A-GZE is gebaseerd op de 4A-GE Small-port motor. Hoewel het vermogen of koppel bij deze laatste variant eigenlijk niet echt veel omhoog is gegaan ten opzichte van de vorige generatie werd bij deze versie van de 4A-GZE gebruik gemaakt van de laatste ontwikkelingen die de 4A-GE had doorgemaakt om ook de supercharger variant nog beter en betrouwbaarder te maken. Dit betekende oliespuiters in het onderblok om de zuigers extra te koelen, en een ander inlaattraject om gebruik te kunnen maken van de small-port kop.

 

  Motorcode:  4A-GZE
  Brandstof:  Benzine
  Vermogen:  +/- 170 pk @ 6400 rpm.
  Koppel:  208 Nm @ 4400 rpm.
  Aantal cilinders:  4
  Cilinderinhoud:  1587cc
  Boring x slag:  81,0 x 77,0 mm.
  Compressieverhouding:  8,9:1  
  Aantal kleppen:  16 
  Klepbediening:  DOHC 
  Aandrijving nokkenassen:  Getande riem 
  Duratie nokkenkassen:  232º in-en-uitlaat 
  Lifthoogte nokkenassen:  7,1 mm. in-en-uitlaat 
  Klephoek  -45º 
  Diameter inlaatkleppen:  29,5 mm. 
  Diameter uitlaatkleppen:  25,5 mm. 
  Flow verbrandingskamer:  Cross-flow
  Materiaal cilinderkop:  Aluminium legering 
  Materiaal cilinderblok:  Gietstaal
  Type cilinderblok:  7-rib 
  Diameter zuigerpennen:  20 mm. 
  Diameter big-ends:  42 mm. 
  Diameter gasklep:  46 mm. 
  Brandstofsysteem:  EFI (D-jettronic) 
  Injector capaciteit:  365 cc/min. (2 Ohm, topfeed)
  Druk benzinepomp:  75 psi.
  Druk benzinerail:  35 tot 38 psi. 
  EFI sensor:  MAP (Manifold Absolute Pressure)
  Ontsteking:  Elektronisch  (ESA/TCCS)
  Type bougies:  BCPR6EP-N8
  Droog gewicht motor:  Nog niet bekend 
  Overige bijzonderheden:  Small-port cilinderkop
 SC12 roots type supercharger
 Supercharger met elektromagnetische koppeling
 Gesmede en keramisch gecoate zuigers
 Oliespuiters in cilinderblok tbv koeling zuigers
 9 psi laaddruk  

 

Toen Toyota met de 4A-GE overstapte van een cilinderkop met 16 kleppen naar een cilinderkop met 20 kleppen is ook de ontwikkeling van de 4A-GZE stopgezet.

De 20V motoren hadden van zichzelf al meer vermogen zodat er niet een directe noodzaak was voor een supercharger. Bovendien leende de delicate techniek van de 20V motoren met ITB's en VVT zich ook niet echt voor drukvulling en er was destijds ook niet direct vraag naar motoren met superchargers. Doorontwikkelen van de 4A-GZE met de nieuwe 4A-GE blokken had dus geen echte meerwaarde meer.
Al met al is de 4A-GZE de sterkste 4A-GE variant die voor de consument te koop is geweest en lange tijd ook de sterkste 1600cc motor op de Japanse markt geweest.