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2021.05.17

4月22日,豐田宣布他們正致力于開(kāi)發(fā)基本不排放CO2的內(nèi)燃機(jī)——“氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)”的技術(shù)。同時(shí),搭載了該發(fā)動(dòng)機(jī)的COROLLA Sports也將參加于一個(gè)月后(5月21日~23日)舉辦的賽車(chē)比賽。

他們準(zhǔn)備參加的是24小時(shí)耐力賽。這種就連技術(shù)成熟的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)汽車(chē)也會(huì)頻發(fā)中途退賽情況的殘酷競(jìng)爭(zhēng),為什么豐田要突然對(duì)其進(jìn)行挑戰(zhàn)呢?

談及理由,豐田章男社長(zhǎng)在22日舉行的記者會(huì)上這樣說(shuō):


豐田社長(zhǎng)

我想挑戰(zhàn)可能蘊(yùn)藏著賽車(chē)運(yùn)動(dòng)未來(lái)的氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)。

那么為什么要挑戰(zhàn)24小時(shí)耐力賽呢?因?yàn)闅淙剂习l(fā)動(dòng)機(jī)只能堅(jiān)持三五個(gè)小時(shí)是不夠的,必須達(dá)到可維持跑完24小時(shí)的水準(zhǔn)。

而且,參加比賽的車(chē)手之一就是我自己。因?yàn)橐惶岬綒淠?,很多?guó)民都有“會(huì)爆炸”的印象,所以為了證明氫燃料的安全性,我也想作為車(chē)手參與其中。



組裝好賽車(chē)并讓它第一次行駛起來(lái),這叫“shakedown”。事實(shí)上,這款“搭載氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的COROLLA”,是在4月24日,也就是距離比賽正式開(kāi)始還有不到一個(gè)月的時(shí)間時(shí)進(jìn)行的shakedown??梢钥吹贸銎溟_(kāi)發(fā)過(guò)程真可謂是緊鑼密鼓。

在經(jīng)過(guò)數(shù)次賽道行駛測(cè)試后,決定選用搭載氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的COROLLA參加正式比賽。

如果把氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行實(shí)用化處理,“只要稍加改良”不就能實(shí)現(xiàn)CO2的零排放了嗎?

從這個(gè)角度考慮,24小時(shí)耐久比賽可能是邁向?qū)崿F(xiàn)碳中和的“非常大的一步”。

為了讓盡可能多的人更好地“一邊享受”一邊關(guān)注這具有歷史性的24小時(shí)耐力賽,Toyota Times將測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)的采訪內(nèi)容整合成了一份“24小時(shí)耐力賽的準(zhǔn)備知識(shí)”,以此傳達(dá)相關(guān)信息。

準(zhǔn)備知識(shí)共分4集,第1集是“作為汽車(chē),這次有什么不同?”


選用和GR YARIS一樣的發(fā)動(dòng)機(jī)?。?/strong>


這次參加比賽的車(chē)輛是COROLLA Sports。與之前在ROOKIE Racing上Morizo駕駛過(guò)的GR YARIS相比,車(chē)身大了一圈。

不過(guò),據(jù)該項(xiàng)目負(fù)責(zé)人,也就是GR項(xiàng)目推進(jìn)部的伊東直昭主管和坂本尚之組長(zhǎng)所說(shuō),“這次的參賽車(chē)輛搭載了GR YARIS的4WD系統(tǒng)”,甚至“發(fā)動(dòng)機(jī)也用了GR YARIS的”。

發(fā)動(dòng)機(jī)不是要選用氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)嗎?那么“用了GR YARIS的發(fā)動(dòng)機(jī)”又是怎么回事呢?這些疑問(wèn)涌上心頭,于是進(jìn)一步進(jìn)行了詳細(xì)了解……


伊東主管

這次搭載的氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī),其“發(fā)動(dòng)機(jī)本身”和以前一樣。此次活動(dòng)的理念是“盡可能利用現(xiàn)有的內(nèi)燃機(jī)技術(shù),將發(fā)動(dòng)機(jī)氫燃料化”。如果能夠做到這一點(diǎn),那么就可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的氫燃料化,這也將成為實(shí)現(xiàn)碳中和的有力武器。

剛才提到用了GR YARIS的發(fā)動(dòng)機(jī),其實(shí)這里表述有點(diǎn)不嚴(yán)謹(jǐn),與其說(shuō)是“用了”,不如說(shuō)是“為了能夠用而努力改良過(guò)”。


攝影:三橋仁明/N-RAK PHOTO AGENCY


氫燃料燃點(diǎn)比汽油高。在同樣的發(fā)動(dòng)機(jī)中,為了穩(wěn)定燃燒氫燃料,需要付出哪些的努力呢?


伊東主管

為了實(shí)現(xiàn)碳中和,不僅需要新造汽車(chē),還需要運(yùn)用現(xiàn)有的汽車(chē)和技術(shù)。為此,我們盡可能通過(guò)“細(xì)微的零件變更”和“控制技術(shù)”來(lái)實(shí)現(xiàn)。

雖然這項(xiàng)工作從幾年前就開(kāi)始了,但其實(shí)并不是簡(jiǎn)單就能完成的。最初,我們挑戰(zhàn)的是“50%汽油、50%氫能”的Bi-Fuel。2016年,Morizo先生曾經(jīng)試駕過(guò)這輛車(chē)。

之后,我們挑戰(zhàn)了100%的氫能,但是一開(kāi)始僅5分鐘發(fā)動(dòng)機(jī)就壞了。想起那個(gè)時(shí)候,能挑戰(zhàn)24小時(shí)耐力賽簡(jiǎn)直是天方夜譚。


那么,為什么這次會(huì)挑戰(zhàn)24小時(shí)耐力賽呢?詢問(wèn)之后我們才知道,這其中有“三大要素”。


氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)帶來(lái)的三個(gè)故事


第一個(gè)故事是關(guān)于噴射器的技術(shù)革新。

在發(fā)動(dòng)機(jī)中,噴射器是噴射燃料的裝置。在汽油發(fā)動(dòng)機(jī)中,將液體汽油變成微粒噴射到發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)。

這次的氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料是“氣體”。經(jīng)過(guò)不斷努力,團(tuán)隊(duì)終于找到了能夠高效、穩(wěn)定地燃燒氫氣的噴射技術(shù)。

負(fù)責(zé)這項(xiàng)技術(shù)的是一直從事噴射器開(kāi)發(fā)的DENSO。從還沒(méi)有像現(xiàn)在這樣頻繁聽(tīng)到碳中和這個(gè)詞的時(shí)候開(kāi)始,DENSO的工程師們就一直在進(jìn)行相關(guān)研發(fā)。

伊東主管對(duì)各位至今為止的努力表示了感謝,他說(shuō):“多虧了DENSO的各位,即使不斷發(fā)生故障,各位也沒(méi)有放棄,而是共同克服困難、不斷挑戰(zhàn)?!?

DENSO的噴射器與豐田公司的直噴發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)相結(jié)合,使得一直以來(lái)難以控制的燃燒溫度變得穩(wěn)定,挑戰(zhàn)24小時(shí)耐力賽不再是一個(gè)虛無(wú)縹緲的夢(mèng)。


正因MIRAI才能成功


第二個(gè)是“搭載氫燃料的技術(shù)”。關(guān)于這一點(diǎn),伊東主管表示:“這多虧了MIRAI的儲(chǔ)氫罐技術(shù)?!?

這項(xiàng)技術(shù)可以安全地將高壓儲(chǔ)氫罐安裝在車(chē)上作為燃料來(lái)源……繼初代、二代MIRAI的進(jìn)化,豐田內(nèi)部也在不斷進(jìn)步。

MIRAI是利用氫氣和氧氣反應(yīng)產(chǎn)生的電力作為動(dòng)力源,與燃燒氫氣的氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)相比,雖然氫氣的使用方法有所不同,但搭載的技術(shù)卻原封不動(dòng)地發(fā)揮了作用。



實(shí)際上,從此次參賽車(chē)輛來(lái)看,后排座的空間里,密密麻麻地碼放了4個(gè)儲(chǔ)氫罐。

MIRAI搭載了大、中、小共計(jì)3個(gè)尺寸不同的儲(chǔ)氫罐,而此次參賽車(chē)輛搭載了4個(gè)儲(chǔ)氫罐。其中2個(gè)儲(chǔ)氫罐直接使用MIRAI搭載的中號(hào),另外2個(gè)選用將中號(hào)儲(chǔ)氫罐改良成稍短些的型號(hào)。容量方面,MIRAI為141升,此次參賽車(chē)則為180升。為了一次加氫能行駛更長(zhǎng)的距離,在車(chē)?yán)锓湃肓吮M可能多的儲(chǔ)氫罐。



已經(jīng)上市的MIRAI其儲(chǔ)氫罐,在研發(fā)過(guò)程中為了確保安全性,需要通過(guò)碰撞測(cè)試。但事實(shí)上“賽道”與“街道”的行駛環(huán)境大相徑庭。

在比賽的時(shí)候,賽車(chē)可以以最大馬力行駛。這種狀態(tài)下,儲(chǔ)氫罐的溫度會(huì)逐漸下降。

而在一般車(chē)輛的研發(fā)過(guò)程中,雖然也需要通過(guò)各種嚴(yán)苛環(huán)境的測(cè)試,但比起24小時(shí)耐力賽的磨煉來(lái)講,還是相形見(jiàn)絀。擔(dān)任研發(fā)MIRAI等氫燃料電池車(chē)(FCEV)的工程師們也感嘆道:“參加24小時(shí)耐力賽對(duì)于我們來(lái)說(shuō)是一個(gè)全新領(lǐng)域的挑戰(zhàn)”。

另外,在比賽中必須提前預(yù)見(jiàn)到發(fā)生“高速撞擊”等意外情形。即便不是本車(chē)發(fā)生撞擊,也有可能遇到在其他車(chē)輛碰撞時(shí),飛來(lái)碎片的情況。所以在參賽前必須做好完善的準(zhǔn)備。

針對(duì)以上預(yù)想事故,工程師們?cè)谘邪l(fā)階段進(jìn)行了Penetration Test實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是假設(shè)一個(gè)尖銳的物體,高速撞擊車(chē)身。如視頻中所見(jiàn),一個(gè)“類似子彈的物體”被發(fā)射出來(lái),打到儲(chǔ)氫罐上。以這種方式測(cè)試其安全性。


仔細(xì)觀察車(chē)輛可以發(fā)現(xiàn),實(shí)驗(yàn)前儲(chǔ)氫罐被施以了保護(hù)措施。在碼放儲(chǔ)氫罐的位置,周?chē)恿艘蝗ΡWo(hù)用碳板??磥?lái)在實(shí)驗(yàn)前他們充分考慮到了物理安全保護(hù)措施。


拍攝:三橋仁明/N-RAK PHOTO AGENCY


不過(guò)也正因?yàn)樵O(shè)置了這些碳板,使后視鏡失去了作用,駕駛員無(wú)法掌握車(chē)后方情況。雖然這種情況在職業(yè)車(chē)手中比較常見(jiàn),但本次駕駛車(chē)輛的是非職業(yè)車(chē)手Morizo(業(yè)界稱之為紳士車(chē)手)。

我們進(jìn)一步了解后得知,雖然進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的車(chē)輛沒(méi)有裝備,但后期會(huì)加裝一個(gè)攝像頭,這樣車(chē)手就可以通過(guò)顯示器確認(rèn)車(chē)后方情況。


經(jīng)過(guò)GR YARIS的歷練,發(fā)動(dòng)機(jī)即便再熱也能承受……


第三點(diǎn),讓我們來(lái)講一講有關(guān)發(fā)動(dòng)機(jī)的故事吧。

GR YARIS本來(lái)就是為了在賽車(chē)運(yùn)動(dòng)中取勝而開(kāi)發(fā)的車(chē)型。



一直以來(lái)豐田的做法都是“將市場(chǎng)上已有車(chē)型進(jìn)行改造,然后參加賽車(chē)運(yùn)動(dòng)”。但以重返WRC為契機(jī),豐田社長(zhǎng)卻改變了這一慣例。

他提議研發(fā)一輛專門(mén)參加賽車(chē)運(yùn)動(dòng)的車(chē)型,然后把這個(gè)車(chē)型改造成讓消費(fèi)者們也能夠駕駛的量產(chǎn)車(chē)。這就是GR YARIS誕生的由來(lái)。

而且,GR YARIS在生產(chǎn)、銷(xiāo)售后,依然參加耐力賽等賽事,反復(fù)經(jīng)歷“損壞后修理”的磨煉,日漸精進(jìn)。這就是“如今”豐田的造車(chē)方式。

GR YARIS的發(fā)動(dòng)機(jī)是為了“參賽”而制造的,因此有著耐高溫、耐高壓、轉(zhuǎn)速高的優(yōu)勢(shì)。正因?yàn)橛辛诉@些技術(shù)在前,這次在面對(duì)研發(fā)氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)挑戰(zhàn)時(shí)才可謂是如虎添翼。

聽(tīng)到這里,筆者覺(jué)得從參加WRC到氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā),豐田開(kāi)展的各項(xiàng)業(yè)務(wù),仿佛都通過(guò)某種紐帶,串聯(lián)在了一起。


賽車(chē)不應(yīng)該注重輕量化嗎?


這次使用氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的COROLLA車(chē)型,與其他參賽車(chē)輛相比,明顯不同的就是后排座塞滿了儲(chǔ)氫罐這一特點(diǎn)。這4個(gè)儲(chǔ)氫罐重量合計(jì)超過(guò)了100kg。在比賽中,車(chē)身重的車(chē)輛明顯是處于不利位置的。

一般賽車(chē)為了提高車(chē)速與降低油耗,都會(huì)盡量對(duì)車(chē)型做輕量化處理。如果將賽車(chē)分解后你會(huì)發(fā)現(xiàn),去除舒適裝備后的賽車(chē),就只剩下車(chē)身框架了。

這次的氫燃料車(chē)也是卸下了所有不必要的零件,但卻特意安裝了很多平時(shí)不??吹降臏y(cè)量?jī)x表。我認(rèn)為這些儀表恰恰解釋了豐田本次參賽的目的。



因?yàn)橘惖郎峡梢泽w驗(yàn)到普通街道與測(cè)試路線上無(wú)法獲得的“嚴(yán)酷環(huán)境”下的數(shù)據(jù)。在研發(fā)新技術(shù)時(shí)并不確定今后會(huì)面對(duì)什么樣的挑戰(zhàn),所以必須積極面對(duì)這些問(wèn)題,更多地測(cè)跑,收集測(cè)試數(shù)據(jù)。

為了使排除萬(wàn)難終于要登上大舞臺(tái)的氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù),成為可以為社會(huì)做出貢獻(xiàn)的技術(shù),豐田決定將參加24小時(shí)耐力賽,并將這當(dāng)做一個(gè)寶貴的實(shí)驗(yàn)機(jī)會(huì)。

在4月22日的記者會(huì)上,該項(xiàng)目的總負(fù)責(zé)人佐藤President這樣說(shuō)道:


佐藤President

賽車(chē)運(yùn)動(dòng)相關(guān)研發(fā)的時(shí)間軸,確實(shí)有著壓倒性的速度呀。在賽車(chē)的研發(fā)過(guò)程中,并不是去探尋不損壞的界限,而是追求“損壞殆盡”時(shí)的極限。

在這樣的研發(fā)概念中,要融合一項(xiàng)未來(lái)的新技術(shù)本就不容易。更何況氫燃料所面對(duì)的難題還很多,這絕非易事。

為了早日實(shí)現(xiàn)技術(shù)融合,在制定計(jì)劃初期的時(shí)候,我會(huì)讓自己先沉淀下來(lái),努力應(yīng)對(duì)各種難題。因?yàn)樨S田社長(zhǎng)曾經(jīng)說(shuō)過(guò)“如果不這樣做,未來(lái)就不會(huì)靠近”。



工程師們的想法


在實(shí)驗(yàn)測(cè)試的最后一次會(huì)議上,負(fù)責(zé)氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)COROLLA車(chē)型研發(fā)的坂本組長(zhǎng),對(duì)參與測(cè)試的成員們表示了感謝。


坂本組長(zhǎng)

這輛車(chē)能夠在極短的時(shí)間內(nèi)完成研發(fā),迎來(lái)測(cè)試,全要?dú)w功于眾多工作人員們的努力。因?yàn)榇蠹覍?duì)氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)存在的意義產(chǎn)生了共鳴,所以才能眾擎易舉,埋頭苦干。

我自己也是在擔(dān)任這輛車(chē)型的研發(fā)工作后才逐漸感覺(jué)到,這并不是在簡(jiǎn)單地制造一輛氫燃料汽車(chē),而是在創(chuàng)造未來(lái)。

其實(shí)對(duì)這輛車(chē)的實(shí)驗(yàn)測(cè)試,變相等同于對(duì)未來(lái)的課題精練。所幸到目前為止,我們的研發(fā)都很順利,車(chē)型也進(jìn)入正常駕駛階段。這一切都是大家眾志成城、步調(diào)一致的成果。

我覺(jué)得如果相關(guān)研發(fā)工作人員,大家都有同一個(gè)夢(mèng)想、同一個(gè)目標(biāo),那么這份工作就會(huì)使人感到幸福。我會(huì)懷著感激之情面對(duì)這份工作,并與大家團(tuán)結(jié)一心努力完成。


拍攝:三橋仁明/N-RAK PHOTO AGENCY


在24小時(shí)耐力賽中意外發(fā)生是不可避免的。盡管如此,他們還是懷著“一定要跑完24小時(shí)全程……”、“即使是多1米也好,快1秒也好,依然還是想要繼續(xù)跑下去……”、“希望能夠?yàn)榱宋磥?lái)的研發(fā),收集更多的數(shù)據(jù)……”這樣的心情,努力克服困難。他們并不是單純的在制造氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī),而是在勇敢地面對(duì)來(lái)自未來(lái)的挑戰(zhàn)。

在下期報(bào)道中,我們會(huì)主要從車(chē)手的體感印象出發(fā),為大家進(jìn)一步介紹氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)車(chē)型。


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