短短2個(gè)月，大膽突破升級(jí)！氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)第2場(chǎng)比賽

目錄

? 動(dòng)力扭矩提升，甩開競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手
? 駕乘舒適，便于車手控制節(jié)奏
? 踏實(shí)積累攢成輕量化，大幅縮短加氫時(shí)間
? 在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)氫能的課題與可能性

搭載氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的COROLLA Sports，閃亮現(xiàn)身于在AUTOPOLIS賽道上舉行的日本超級(jí)耐力賽2021年度第4場(chǎng)比賽當(dāng)中。上期報(bào)道的話題是能源的地產(chǎn)地銷，在本期當(dāng)中，我們接著講述賽車運(yùn)動(dòng)中的敏捷研發(fā)*。

＊敏捷包括“快速”“靈敏”的意思。是指設(shè)置短期單位周期，反復(fù)重復(fù)安裝與測(cè)試的研發(fā)手法。這種手法能夠靈活應(yīng)對(duì)研發(fā)過(guò)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(shí)零故障的成績(jī)，跑完了全部賽程。在決賽前一天的記者見面會(huì)上，GAZOO Racing Company的佐藤恒治社長(zhǎng)提到了自上次比賽之后，歷時(shí)大約兩個(gè)月時(shí)間進(jìn)行的改良工作。

佐藤社長(zhǎng)
飛馳在富士國(guó)際賽車場(chǎng)上的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)跟本次的發(fā)動(dòng)機(jī)相比，在規(guī)格上大不相同。 不管是功率還是扭矩，新發(fā)動(dòng)機(jī)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(nèi)，重量大致減輕了40kg左右。相應(yīng)地，操作性能也出現(xiàn)了提升。 此外，之前加氫非常費(fèi)時(shí)間。在這一點(diǎn)上，我們與國(guó)際汽車聯(lián)合會(huì)（FIA）合作，探討加氫速度能夠提高多少。最終，包括改進(jìn)車輛結(jié)構(gòu)在內(nèi)，加氫速度提高了40%左右。 GAZOO Racing Company佐藤社長(zhǎng)（攝影：三橋仁明/N-RAK PHOTO AGENCY）

盡管不能進(jìn)行單純的比較，但是，舉例來(lái)說(shuō)，在輕量化問(wèn)題上，YARIS的混動(dòng)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(shí)間。

本次改良工作距離上次不過(guò)2個(gè)月的時(shí)間。不僅僅是輕量化，從市售車的常識(shí)來(lái)看，此次的任何一項(xiàng)改良均可與數(shù)年一度的換代相媲美，或者在數(shù)字上遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(zhǎng)以外，我們還從參與研發(fā)工作的工程師和車手給出的評(píng)價(jià)當(dāng)中，領(lǐng)略了其進(jìn)化升級(jí)程度。

動(dòng)力扭矩提升，甩開競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手

“從剛才的練習(xí)行駛時(shí)間來(lái)看，比（氫燃料COROLLA排氣量為1500cc以下的）ST-5級(jí)好，比（排氣量1501～2000cc的）ST-4稍微差一點(diǎn)。這樣的表現(xiàn)肯定能冒出（甩開其他車輛）的場(chǎng)景吧？”

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

編輯部依據(jù)超級(jí)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(hào)稱ST-5級(jí)別的公路之星，但這次能夠明顯感覺(jué)到發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力提升?！痹捯魟偮?，井口卓人選手就表示了贊嘆：“在富士賽場(chǎng)上，行駛時(shí)參照的是下級(jí)級(jí)別的速度和時(shí)間，這次參照的是上級(jí)級(jí)別。在2個(gè)月左右的時(shí)間里就做到了這種程度，技術(shù)力量簡(jiǎn)直不能再?gòu)?qiáng)！”

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(zhǎng)講述了上次比賽以后的行動(dòng)。

佐藤社長(zhǎng)
上次也有無(wú)論如何都要跑完24小時(shí)的想法，故對(duì)異常燃燒作了避險(xiǎn)設(shè)置，在那之后，燃燒分析技術(shù)提高，功率得到了提升。
相較大幅調(diào)整硬件而言，我們更多的是對(duì)控制進(jìn)行了調(diào)整。 其基礎(chǔ)是GR YARIS的發(fā)動(dòng)機(jī)，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(lái)應(yīng)有能力的做法。

不過(guò)，GR動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)推進(jìn)部的山崎大地部長(zhǎng)表示，“砍掉裕度”并非犧牲耐久性。

山崎部長(zhǎng)
本次的發(fā)動(dòng)機(jī)規(guī)格也能夠連續(xù)戰(zhàn)斗24小時(shí)。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(shí)，比如氫燃料如何流到（氣缸）當(dāng)中，如何混合，在什么地方會(huì)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(shí)間內(nèi)得到了提升，同時(shí)也看到了下一步的展望。

山崎部長(zhǎng)
富士耐力賽時(shí)，扭矩和功率為汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的80%左右。這次達(dá)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(chǎng)比賽中，我們將用我們的熱情，奮力超過(guò)這一水平。到那時(shí)候，大家肯定會(huì)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(huì)上，松井孝允選手從不同于其他車手的視角，對(duì)車輛進(jìn)行了評(píng)價(jià)，也表達(dá)了自己的抱負(fù)：“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(zhǎng)從技術(shù)人員的視角進(jìn)行了說(shuō)明：

佐藤社長(zhǎng)
在賽道上，不光是最大功率和最大扭矩，（達(dá)到最大功率和最大扭矩之前的）過(guò)渡區(qū)域的應(yīng)答也很重要。與上次相比，功率和扭矩都有提高。 控制油門時(shí)，能夠如期獲得發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)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(shí)候，發(fā)動(dòng)機(jī)反應(yīng)不夠迅速，但這次馬上就能做出有力反應(yīng)。 （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(shí)現(xiàn)了輕量化，我們對(duì)搖晃時(shí)的重心位置進(jìn)行了調(diào)整，打方向盤時(shí)，動(dòng)作流暢，能夠隨心所欲。 車輛進(jìn)行的改進(jìn)如此之多，所以車手能夠隨心所欲地操控汽車。

負(fù)責(zé)車輛研發(fā)的GR項(xiàng)目推進(jìn)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(jìn)行了不同改進(jìn)，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(jué)性評(píng)價(jià)，非常敏銳地抓住了上述車輛的變化。

踏實(shí)積累攢成輕量化，大幅縮短加氫時(shí)間

車輛的另一項(xiàng)具體改進(jìn)是重達(dá)40kg的輕量化。從總量來(lái)看，屬于非常大的改善，但每一項(xiàng)實(shí)際上都是腳踏實(shí)地積累攢成的項(xiàng)目。

佐藤社長(zhǎng)
我們并沒(méi)有大型的飛躍工具，都是1～2kg的不斷積累，最大的改進(jìn)是檢測(cè)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(duì)懸架構(gòu)成部件結(jié)構(gòu)進(jìn)行了大幅調(diào)整，減輕了5kg左右的重量。其他都是細(xì)小輕量化的積累。

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

佐藤社長(zhǎng)
加氫沒(méi)有魔法，其取決于壓力和溫度關(guān)系。 （比賽中）有燃料儲(chǔ)罐溫度不得高于80℃的規(guī)定，為了避免溫度超過(guò)80℃，對(duì)流速有控制要求。 此次，我們與國(guó)際汽車聯(lián)合會(huì)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(huì)超過(guò)溫度上限，從而提高了加氫時(shí)的燃料流速。 此外，上次是開門加氫，這次是通過(guò)小窗進(jìn)行。在這些加氫速度以外的部位，我們也使用TPS（豐田生產(chǎn)方式），逐一做了縮小處理。 上次比賽（左）系打開左后側(cè)車門加氫，此次（右）是打開小窗加氫，縮短了加氫時(shí)間（左·攝影：三橋仁明/N-RAK PHOTO AGENCY）

在實(shí)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(yùn)動(dòng)中的敏捷技術(shù)研發(fā)事例，佐藤社長(zhǎng)表示，“與其用大腦思考，不如先行實(shí)踐，這樣能看到很多問(wèn)題”。

佐藤社長(zhǎng)
舉例而言，移動(dòng)式加氫站的電源電壓為400V，但沒(méi)有這么大的移動(dòng)電壓。工業(yè)用電壓說(shuō)是移動(dòng)式，也屬于半固定式。這種問(wèn)題在實(shí)踐過(guò)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(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)，人們往往會(huì)認(rèn)為來(lái)源于可再生能源的無(wú)二氧化碳綠氫很重要，但也不能過(guò)于拘泥于該處。

佐藤社長(zhǎng)
不能拘泥于綠、藍(lán)、灰等（能源）顏色，重要的是，首先要把氫氣轉(zhuǎn)化為可利用的形式。 即使是藍(lán)色能源，如果能對(duì)排放的二氧化碳進(jìn)行還原，也是一種可行的辦法。如果因?yàn)槭撬{(lán)色能源就棄之不用，還原技術(shù)的研發(fā)工作就不會(huì)獲得進(jìn)步。 如何建設(shè)完善能源基礎(chǔ)設(shè)施和生產(chǎn)等供應(yīng)環(huán)境非常重要，即使現(xiàn)在屬于藍(lán)色能源，也應(yīng)當(dāng)用恒心和熱情，研發(fā)能夠?qū)ζ渥龀鼋鉀Q的技術(shù)。 我們應(yīng)當(dāng)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(dòng)機(jī)的挑戰(zhàn)，是一場(chǎng)看不到正確答案的技術(shù)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(yīng)當(dāng)解決的課題就會(huì)浮出水面，每一次反復(fù)不懈的努力，都會(huì)成為進(jìn)化升級(jí)的積累。

氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)車輛參賽，正如豐田章男社長(zhǎng)祭出的旗號(hào)，是一次“拓寬碳中和選項(xiàng)的行動(dòng)”。

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