短短2個月，大膽突破升級！氫燃料發(fā)動機第2場比賽

目錄

? 動力扭矩提升，甩開競爭對手
? 駕乘舒適，便于車手控制節(jié)奏
? 踏實積累攢成輕量化，大幅縮短加氫時間
? 在實踐中發(fā)現(xiàn)氫能的課題與可能性

搭載氫燃料發(fā)動機的COROLLA Sports，閃亮現(xiàn)身于在AUTOPOLIS賽道上舉行的日本超級耐力賽2021年度第4場比賽當中。上期報道的話題是能源的地產地銷，在本期當中，我們接著講述賽車運動中的敏捷研發(fā)*。

＊敏捷包括“快速”“靈敏”的意思。是指設置短期單位周期，反復重復安裝與測試的研發(fā)手法。這種手法能夠靈活應對研發(fā)過程中的規(guī)格和條件變更，一般用于系統(tǒng)和軟件開發(fā)。

在本次比賽中，ROOKIE Racing的氫燃料COROLLA以5小時零故障的成績，跑完了全部賽程。在決賽前一天的記者見面會上，GAZOO Racing Company的佐藤恒治社長提到了自上次比賽之后，歷時大約兩個月時間進行的改良工作。

佐藤社長
飛馳在富士國際賽車場上的汽油發(fā)動機跟本次的發(fā)動機相比，在規(guī)格上大不相同。 不管是功率還是扭矩，新發(fā)動機都出現(xiàn)了大幅*提升。舉例而言，直道的加速性能大約提高了9%。 ＊在新聞發(fā)布稿中的表述為：扭矩約提升了15%。 其次，我們做了輕量化處理。包括儀表部分在內，重量大致減輕了40kg左右。相應地，操作性能也出現(xiàn)了提升。 此外，之前加氫非常費時間。在這一點上，我們與國際汽車聯(lián)合會（FIA）合作，探討加氫速度能夠提高多少。最終，包括改進車輛結構在內，加氫速度提高了40%左右。 GAZOO Racing Company佐藤社長（攝影：三橋仁明/N-RAK PHOTO AGENCY）

盡管不能進行單純的比較，但是，舉例來說，在輕量化問題上，YARIS的混動規(guī)格與上一代VITZ的相同規(guī)格相比，重量減輕了50kg，到換代完成為止，用了3年時間。

本次改良工作距離上次不過2個月的時間。不僅僅是輕量化，從市售車的常識來看，此次的任何一項改良均可與數(shù)年一度的換代相媲美，或者在數(shù)字上遠遠超出后者。

氫燃料COROLLA的變化可謂極為大膽而又迅速。除了佐藤社長以外，我們還從參與研發(fā)工作的工程師和車手給出的評價當中，領略了其進化升級程度。

動力扭矩提升，甩開競爭對手

“從剛才的練習行駛時間來看，比（氫燃料COROLLA排氣量為1500cc以下的）ST-5級好，比（排氣量1501～2000cc的）ST-4稍微差一點。這樣的表現(xiàn)肯定能冒出（甩開其他車輛）的場景吧？”

出席決賽前一天記者見面會的佐藤社長一臉期待地把話題交給了ROOKIE Racing車手。

編輯部依據(jù)超級耐力賽2021規(guī)則制表。

佐佐木雅弘選手答道：“上次參加比賽的車輛號稱ST-5級別的公路之星，但這次能夠明顯感覺到發(fā)動機的動力提升?！痹捯魟偮?，井口卓人選手就表示了贊嘆：“在富士賽場上，行駛時參照的是下級級別的速度和時間，這次參照的是上級級別。在2個月左右的時間里就做到了這種程度，技術力量簡直不能再強！”

佐佐木車手（攝影：三橋仁明/N-RAK PHOTO AGENCY）

井口車手（攝影：三橋仁明/N-RAK PHOTO AGENCY）

那么，具體做了哪些工作呢？佐藤社長講述了上次比賽以后的行動。

佐藤社長
上次也有無論如何都要跑完24小時的想法，故對異常燃燒作了避險設置，在那之后，燃燒分析技術提高，功率得到了提升。
相較大幅調整硬件而言，我們更多的是對控制進行了調整。 其基礎是GR YARIS的發(fā)動機，底子好，能夠承受高速燃燒，所以我們砍掉裕度，采取了使其發(fā)揮本來應有能力的做法。

不過，GR動力傳動系統(tǒng)推進部的山崎大地部長表示，“砍掉裕度”并非犧牲耐久性。

山崎部長
本次的發(fā)動機規(guī)格也能夠連續(xù)戰(zhàn)斗24小時。我們并不是犧牲其耐久性，而是為了避免異常燃燒，在裕度的部分上下了工夫。
我們提高了氫燃料的壓力，增加了噴射量，但上次不知道能夠壓力能夠提高到多少。 從上次以后，我們懂得了很多知識，比如氫燃料如何流到（氣缸）當中，如何混合，在什么地方會發(fā)生異常燃燒，等等，并且知道還有一定裕度。

從上次以后，性能在短時間內得到了提升，同時也看到了下一步的展望。

山崎部長
富士耐力賽時，扭矩和功率為汽油發(fā)動機的80%左右。這次達到了90%，下一次的鈴鹿耐力賽上，我們也將拿出同等水平。
在最后一場比賽中，我們將用我們的熱情，奮力超過這一水平。到那時候，大家肯定會感到更大的可能性。

駕乘舒適，便于車手控制節(jié)奏

在見面會上，松井孝允選手從不同于其他車手的視角，對車輛進行了評價，也表達了自己的抱負：“駕駛舒適度和乘坐舒適度都有很大提升。在決賽中，我一定能甩開其他選手”。

松井車手（攝影：三橋仁明/N-RAK PHOTO AGENCY）

“駕乘舒適”是什么感受？佐藤社長從技術人員的視角進行了說明：

佐藤社長
在賽道上，不光是最大功率和最大扭矩，（達到最大功率和最大扭矩之前的）過渡區(qū)域的應答也很重要。與上次相比，功率和扭矩都有提高。 控制油門時，能夠如期獲得發(fā)動機動力，就容易控制節(jié)奏。 尤其是AUTOPOLIS賽道上下坡很多，需要頻繁踩油門、松油門。富士耐力賽的時候，發(fā)動機反應不夠迅速，但這次馬上就能做出有力反應。 （上次）汽車重心較高，懸架安裝配合這一狀態(tài)；但（此次的賽車）實現(xiàn)了輕量化，我們對搖晃時的重心位置進行了調整，打方向盤時，動作流暢，能夠隨心所欲。 車輛進行的改進如此之多，所以車手能夠隨心所欲地操控汽車。

負責車輛研發(fā)的GR項目推進部坂本尚之首席工程師表示，除此以外，還根據(jù)其他車手提出的意見，進行了不同改進，比如車艙空間狹窄、駕駛位不好坐、后視鏡查看不方便等等。

松井選手給出的“駕乘舒適”這一感覺性評價，非常敏銳地抓住了上述車輛的變化。

踏實積累攢成輕量化，大幅縮短加氫時間

車輛的另一項具體改進是重達40kg的輕量化。從總量來看，屬于非常大的改善，但每一項實際上都是腳踏實地積累攢成的項目。

佐藤社長
我們并沒有大型的飛躍工具，都是1～2kg的不斷積累，最大的改進是檢測儀表處。 為了獲得各種不同的數(shù)據(jù)，在富士耐力賽上，我們把所有的東西都放到了賽車上；這次有交付周期要求，我們做了小型化處理，重量減輕了5～6kg。 此外，車體本身也做了輕量化處理。為了減輕前臉重量，我們對懸架構成部件結構進行了大幅調整，減輕了5kg左右的重量。其他都是細小輕量化的積累。

在氫燃料發(fā)動車特有的改進方面，加氫時間從5分鐘縮短到了3分鐘，減少了40%，這也是細小積累體現(xiàn)的效用。

佐藤社長
加氫沒有魔法，其取決于壓力和溫度關系。 （比賽中）有燃料儲罐溫度不得高于80℃的規(guī)定，為了避免溫度超過80℃，對流速有控制要求。 此次，我們與國際汽車聯(lián)合會交流，用數(shù)據(jù)證明，賽道多為全速加速，燃料溫度非常低，不會超過溫度上限，從而提高了加氫時的燃料流速。 此外，上次是開門加氫，這次是通過小窗進行。在這些加氫速度以外的部位，我們也使用TPS（豐田生產方式），逐一做了縮小處理。 上次比賽（左）系打開左后側車門加氫，此次（右）是打開小窗加氫，縮短了加氫時間（左·攝影：三橋仁明/N-RAK PHOTO AGENCY）

在實踐中發(fā)現(xiàn)氫能的課題與可能性

到這里為止，我們列舉了賽車運動中的敏捷技術研發(fā)事例，佐藤社長表示，“與其用大腦思考，不如先行實踐，這樣能看到很多問題”。

佐藤社長
舉例而言，移動式加氫站的電源電壓為400V，但沒有這么大的移動電壓。工業(yè)用電壓說是移動式，也屬于半固定式。這種問題在實踐過程中才能發(fā)現(xiàn)。重要的是發(fā)現(xiàn)課題，然后做出挑戰(zhàn)。

還有，實現(xiàn)碳中和目標，人們往往會認為來源于可再生能源的無二氧化碳綠氫很重要，但也不能過于拘泥于該處。

佐藤社長
不能拘泥于綠、藍、灰等（能源）顏色，重要的是，首先要把氫氣轉化為可利用的形式。 即使是藍色能源，如果能對排放的二氧化碳進行還原，也是一種可行的辦法。如果因為是藍色能源就棄之不用，還原技術的研發(fā)工作就不會獲得進步。 如何建設完善能源基礎設施和生產等供應環(huán)境非常重要，即使現(xiàn)在屬于藍色能源，也應當用恒心和熱情，研發(fā)能夠對其做出解決的技術。 我們應當更廣闊地追求氫能的可能性，使之成為一種更加方便使用的能源。

氫燃料發(fā)動機的挑戰(zhàn)，是一場看不到正確答案的技術研發(fā)。課題至今依然堆積如山。即便是這樣，向前邁出一步，應當解決的課題就會浮出水面，每一次反復不懈的努力，都會成為進化升級的積累。

氫燃料發(fā)動機車輛參賽，正如豐田章男社長祭出的旗號，是一次“拓寬碳中和選項的行動”。

除了動力總成系統(tǒng)的選項外，還有可再生能源和氫能的種類……這一次行動，也必將成為拓寬未來不同選項的引爆劑！