24小時“氫”挑戰(zhàn)

金木

氫動力未來

賽車領(lǐng)域想要在保留發(fā)動機和燃燒的前提下實現(xiàn)碳中和，讓發(fā)動機直接點燃氫燃料幾乎是唯一的辦法。氫發(fā)動機可以在保留震動和聲浪的同時實現(xiàn)碳中和。然而，開發(fā)一臺氫發(fā)動機不僅有著較高的難度，背后還伴隨著巨大風險。氫燃料的燃燒速度是汽油的8倍，發(fā)動機內(nèi)部的壓力和溫度更高的同時，也更容易出現(xiàn)爆燃現(xiàn)象。

想要攻克氫發(fā)動機的技術(shù)難題，就需要廠商投入大量資金和人員。即使豐田已經(jīng)在氫燃料電池車領(lǐng)域擁有一定的技術(shù)積累，但公司內(nèi)部并不看好氫發(fā)動機技術(shù)的未來。

不知道豐田章男怎么看？去年11月，GAZOO Racing Company President佐藤恒治借社長視察的機會，將正在開發(fā)中的氫發(fā)動機實驗車帶到蒲郡研究中心試驗場。

活動當天，前F1車手小林可夢偉正好也在，他陪同豐田章男在沙地賽道進行了原型車測試。小林在測試后進言：“從之前駕駛混動跑車和Formura E電動賽車的經(jīng)驗看，氫發(fā)動機非常適合用在賽車領(lǐng)域。氫燃料不僅燃燒速度快，響應(yīng)迅速，而且只會排出水蒸氣。電動車最大的問題是不會發(fā)出聲音，而對于來現(xiàn)場觀看賽車的觀眾來說，無不期待聽覺的愉悅。氫發(fā)動機工作時會發(fā)出和傳統(tǒng)汽油車類似的排氣聲浪，我認為這就是汽車運動的未來。”

正是小林可夢偉的一番話，打動了同樣熱愛賽車運動的社長，積極推進豐田氫發(fā)動機項目。

攻克技術(shù)難題

曾經(jīng)在汽車廠商中流行過雙燃料技術(shù)，即發(fā)動機可以同時使用汽油和液態(tài)氫做燃料。當時豐田也研發(fā)過類似的技術(shù)。

2006年，寶馬以7系為基礎(chǔ)打造過一臺BMW Hvdrogen7。這輛車可以同時使用汽油和氫兩種燃料行駛。車輛配有74升的油箱和8公斤的儲氫罐。氫燃料模式下的最大功率為260馬力，續(xù)航距離也只有200公里。同年，馬自達也推出了在RX-8基礎(chǔ)上打造的Hydrogen RE車型。這臺轉(zhuǎn)子發(fā)動機同樣可以兼容汽油和氫燃料。相比使用汽油的210馬力，氫燃料只能輸出109馬力，續(xù)航里程也僅為100公里。顯然，目前氫發(fā)動機的實際價值遠不如傳統(tǒng)汽油發(fā)動機。

為了激勵工程師全力攻克技術(shù)難關(guān)，豐田章男曾表態(tài)，無論氫動力賽車出現(xiàn)任何問題，社長愿意親自承擔責任。只有豐田高層能做到讓工程師們?nèi)硇耐度胙邪l(fā)而沒有后顧之憂。豐田章男曾表示：“即使前途未卜，只要用心開發(fā)的話，一定能找到些什么?，F(xiàn)在能這樣做的只有豐田高層。”僅僅數(shù)月之后，豐田就發(fā)布了使用氫動力卡羅拉賽車挑戰(zhàn)24小時耐力賽的計劃。

富士24小時耐力賽是不折不扣的挑戰(zhàn)。佐藤恒治透露，賽前氫發(fā)動機的耐久性測試尚未完成。去年年末決定參賽之后，氫發(fā)動機的開發(fā)提速了。工程師將豐田之前的開發(fā)成果，以及氫燃料電池周邊技術(shù)整合到一起，才能在短時間內(nèi)打造一臺完成度達到參賽水平的氫動力賽車。

氫動力發(fā)動機開發(fā)止步不前的瓶頸之一是如何補充氫燃料。儲氫罐里面儲存的是高壓液態(tài)氫，控制溫度是個難題。氫燃料電池車MIRAI的成功量產(chǎn)，讓豐田解決了高壓充填液態(tài)氫的安全問題。

接下來還需要一臺能夠承受高溫、高壓、高速燃燒的發(fā)動機。正好GR雅力士上使用的三缸1.6T發(fā)動機在強度方面能滿足需求。為了搭配氫燃料使用，發(fā)動機更換了火花塞和噴油嘴。豐田介紹，目前氫動力發(fā)動機的最大功率已經(jīng)達到了汽油版的70%到80‰在性能上也有了突破。

為了保證儲氫罐的安全，豐田在賽車后座打造了碳纖維復合材料密封艙，為的是在車輛發(fā)生碰撞之后吸收撞擊力。這項技術(shù)正是來自豐田參加WRC拉力賽的積累。

有驚無險的比賽過程

為了幫助豐田順利參賽，超級耐力賽賽會專為氫動力賽車特別設(shè)置了ST-Q組別。與一般24小時耐力賽四位車手組成的車組不同，本次ROOKIE Racing派出了6名車手參賽，他們分別是井口卓人、佐佐木雅弘、化名MORIZO的豐田章男、松井孝充、石浦宏明以及推動項目的關(guān)鍵人物小林可夢偉。本場比賽的發(fā)車任務(wù)交給了小林可夢偉，第二棒由社長MORIZO駕駛，隨后6位車手進行正常輪換。

作為世界首例氫動力賽車參賽，豐田對氫燃料罐的溫度管理缺乏經(jīng)驗，在比賽初期發(fā)現(xiàn)問題之后，進站進行了仔細檢查和部件更換。好在氫動力系統(tǒng)遇到的問題都在賽前的預料之內(nèi)。

當24小時耐力賽進行到第二天，松井孝允在駕車過程中遭遇電子系統(tǒng)故障，不得不進站處理。修復完成之后，卡羅拉賽車得以正常累計圈數(shù)。然而在比賽末段再次遭遇問題進站。除了氫動力發(fā)動機之外，卡羅拉賽車也是首次參賽，車輛本身也出現(xiàn)了懸架故障。

比賽結(jié)束前19分鐘，MORIZO再次披掛上陣。駛出維修站之后，他跟在兒子豐田大輔駕駛的GR SUPRA賽車身后沖線。氫動力賽車的首場比賽就此完美謝幕。

遺憾未能登臺

本場比賽中取得全場冠軍的是DAISHIN GT3 GT-R賽車。與冠軍車完成的763圈相比，卡羅拉H2 Concept跑完了358圈，相當于1634公里。算上加氫和維修的總計停站時間為12小時06分鐘，其中加氫35次消耗4小時05分鐘，實際賽道行駛時間為11小時54分鐘。車手石浦宏明表示，卡羅拉賽車在比賽中可以和其他賽車競爭，僅從這點來看已經(jīng)很驚人了。

目前，氫動力賽車和傳統(tǒng)汽油賽車還有著明顯的性能差距。為了在24小時耐力賽中順利完賽，帶回盡可能多的數(shù)據(jù)，目前車輛只發(fā)揮了少部分性能。由于無法完全控制燃燒速度，離稀薄燃燒還有一段距離，工程師認為未來的氫耗還能降低一半。

雖然卡羅拉采用的四個氫燃料罐總?cè)萘繛?.34公斤，為了安全起見，比賽中只填充了一半燃料。未來在理想狀態(tài)下，氫動力賽車的圈速可以達到TCR組別水平。超過40圈的耐力賽續(xù)航也和傳統(tǒng)汽油賽車接近。那么加氫方案和加氫速度將成為氫動力賽車必須攻克的難題。

實際上，ORC ROOKIE車隊派出的卡羅拉H2 Concept和GR SUPRA賽車一樣，都屬于STO認證的廠商開發(fā)車輛，共同參加ST-O組別。由于賽車上搭載了沉重的測試儀器，比賽目的也只是以收集數(shù)據(jù)為主。作為展示實力的舞臺，GAZOO Racing在世界頂級賽事WEC和WRC中拿到過世界冠軍的榮譽。與此同時，豐田也借助紐北24小時和超級耐力賽進行技術(shù)積累和鍛煉人才。

遺憾的是，賽會沒有為ST-Q組別舉辦頒獎典禮。雷克薩斯參加紐博格林北環(huán)24小時耐力賽時，主辦方同樣設(shè)立了專為廠商測試車輛準備的SP-PRO組別，而SP-PRO組別冠軍也能站在領(lǐng)獎臺上。

豐田章男在賽后表達了自己的愿望：“對于努力完賽的車手來說，這只是一場普通的比賽。雖然是廠商的開發(fā)車輛，但是幫助完成比賽的機械師、工程師以及許多伙伴們，他們都希望能收獲領(lǐng)獎臺的榮譽。下次，希望賽會能讓車手們站在領(lǐng)獎臺上，也希望媒體朋友們能幫忙呼吁一下?！?/p>

無論比賽成績?nèi)绾?，豐田卡羅拉H2 Concept賽車都是本場比賽的主角。從福島氫能研究場通過光伏技術(shù)生產(chǎn)的液態(tài)氫，通過卡車運輸，再到卡羅拉賽車上安全加氫和使用的完整過程，向全世界展示“氫能源社會”與碳中和的愿景正是豐田參加比賽的真正目的。

在完成首個24小時挑戰(zhàn)之后，豐田本賽季還將參加超級耐力賽AUTOPOLIS、鈴鹿和岡山三站比賽。或許車迷們有機會親身體驗氫發(fā)動機用聲浪傳遞出的賽道激情。