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目錄
? | 在國內外三個基地快速展開研發(fā)工作 |
? | 每日都有新困難 |
? | 想沖卻沖不動?。?/a> |
? | 達喀爾拉力賽中最艱苦的經(jīng)歷 |
? | 留給2025達喀爾拉力賽的挑戰(zhàn)和成果 |
小型氫能移動出行與發(fā)動機技術研究協(xié)會“HySE”由四家摩托車制造商,以及川崎重工業(yè)株式會社(以下簡稱“川崎重工”)和豐田汽車公司(以下簡稱“豐田”)組成。四家摩托車制造商分別為川崎摩托車株式會社(以下簡稱“川崎摩托”)、鈴木株式會社(以下簡稱“鈴木”)、本田技研工業(yè)株式會社(以下簡稱“本田”)和雅馬哈發(fā)動機株式會社(以下簡稱“雅馬哈”)。
HySE:Hydrogen Small mobility & Engine technology
正如前篇所述,2023年9月,HySE正式宣布將參加2024達喀爾拉力賽。當時距離拉力賽開幕僅剩四個月的時間。
上圖為HySE-X1。
“我們從8月開始研發(fā)‘HySE-X1’,并計劃于11月在葡萄牙進行駕駛測試,因此前后只有大約三個月的研發(fā)時間?!?/p>
說上述這番話的人是中西啟太(雅馬哈),他是HySE“2024達喀爾拉力賽”項目的負責人。
據(jù)中西負責人介紹,川崎和雅馬哈已經(jīng)在研究氫燃料發(fā)動機了,但在達喀爾項目中,他們決定在川崎用于摩托車的998cc直列四缸增壓發(fā)動機的基礎上研發(fā)氫燃料發(fā)動機。
中西啟太項目負責人
該發(fā)動機的調整工作在位于磐田的雅馬哈總部進行。為此,我們請了來自川崎和鈴木的三名工程師和機械師到雅馬哈,進行了為期約兩個月的長期出差。
另一方面,來自豐田BR GT事業(yè)室的副項目負責人市川正明說,傳感器和計算機程序控制的研發(fā)是在豐田總部的技術部進行的。
市川正明副項目負責人
為了在賽車比賽和拉力賽的嚴酷環(huán)境下也能安全用氫,比賽在這方面有專門規(guī)定。
豐田公司的氫燃料發(fā)動機COROLLA參加過超級耐力賽,因此我們掌握了相應的控制程序。
例如,如果氫能因某種故障而發(fā)生泄漏,程序就會自動檢測到并進行控制,以阻止泄漏繼續(xù)發(fā)生。
為了重新編寫HySE-X1氫燃料發(fā)動機COROLLA的控制程序,我們請來自川崎、鈴木和本田的三名工程師到豐田總部進行了長期出差。
這次發(fā)起達喀爾項目的目標之一是“鍛煉人”。因此,每一個研發(fā)基地都在召集年輕工程師,以30歲出頭的人為主來展開工作。
此外,車身制作的工作被委托給了比利時的合作公司——Overdrive Racing。
為了安裝氫燃料儲存罐和燃料供應系統(tǒng),他們在現(xiàn)有車架的基礎上對布局進行了修改,最終完成了氫燃料發(fā)動機越野賽車。
如此一來,HySE-X1的相關研發(fā)工作在三個基地同時且迅速地展開了。
中西項目負責人回憶說,當時除了日程緊張外,他們還遇到了一些意想不到的問題。
中西啟太項目負責人
我們雅馬哈通常為豐田的汽車研發(fā)發(fā)動機,因此為了將摩托車用發(fā)動機安裝到測試平臺上,光是調整就花費了數(shù)周時間。
由于在與研發(fā)無直接關系的領域出現(xiàn)了一系列問題,氫燃料發(fā)動機的調試時間實際上只剩下兩周左右。
到10月下旬,發(fā)動機和零件必須被送往比利時的Overdrive Racing公司進行車身組裝。
丸橋健人先生(來自川崎摩托)從HySE成立之初就參與了氫燃料發(fā)動機基本技術的研發(fā)工作,他是前往磐田進行長期出差的工程師之一。
丸橋健人先生
我家住在兵庫縣,因此在出差的兩個月里,我選擇住在磐田市的一家酒店,方便去雅馬哈。
在平臺調試的過程中,我們追求高馬力,同時還要匹配發(fā)動機特性,以確保車輛在達喀爾拉力賽這樣嚴酷的環(huán)境中也能順利行駛。
可是當發(fā)動機接近自身極限時,發(fā)生了各種異常燃燒的情況。
必須改善點火裝置和向氣缸噴射氫的時機,以防止異常燃燒。但這非常困難,因為這方面與汽油發(fā)動機一樣,我們現(xiàn)在沒有任何文獻或數(shù)據(jù)可以參考。
關于氫燃料發(fā)動機COROLLA發(fā)生異常燃燒的情況,丸橋先生所在的負責調試發(fā)動機的團隊成員們咨詢了豐田的負責人,并在有限的時間內成功控制了平臺上的異常燃燒。
在HySE決定參加2024達喀爾拉力賽的同時,來自鈴木的西山宙先生加入了該項目,也參與了雅馬哈測試平臺上的發(fā)動機調試工作。
西山宙先生
當初我出于想做賽車相關工作的初衷,選擇加入鈴木汽車,因為鈴木在MotoGP中十分活躍。
這次雖然不是賽車,但是能參與達喀爾項目,也算是實現(xiàn)了作為工程師的夢想。
我負責的部分簡單來說,就是設計發(fā)動機故障時的提示,讓車手能迅速把握情況,做出及時的判斷,我們需要在對以上情況進行充分討論后,將邏輯編成程序。
而這一部分,我也參考了豐田在超級耐力賽中積攢的知識和經(jīng)驗,受益匪淺。
讓我們把鏡頭轉向鈴木的甲斐大智,他從濱松市調去豐田總公司長期出差,負責控制程序研發(fā),那么,他又有哪些感想呢?
甲斐大智先生
當我聽說要參加達喀爾拉力賽的時候,我誤以為這一定是2025年的事。沒想到是2024,這日程未免也過于緊張了。
在本就時間緊急的情況下,每天都還有“沒有數(shù)據(jù)”“零件還沒有送到”等讓人膽戰(zhàn)心驚的突發(fā)情況,但這樣緊張的工作環(huán)境也讓我們的思維和行動都更積極主動,更高效地更進信息、推進研發(fā),作為工程師也算實現(xiàn)了一些小進步。
因為川崎、雅馬哈和豐田已經(jīng)先一步致力于氫燃料發(fā)動機研發(fā),所以我們能直接活用已有的知識,在短時間內完成研發(fā)。
來自GR動力傳動研發(fā)部的中野智洋主管,參與過氫燃料發(fā)動機COROLLA研發(fā),是本項目的控制研發(fā)團隊負責人,負責領導來自各司的工程師。
中野智洋主管
豐田希望將自己至今為止在氫燃料發(fā)動機COROLLA項目中積累的知識和經(jīng)驗,分享給各合作公司,以促進對氫燃料發(fā)動機本身的推廣。
這次研發(fā)的氫燃料發(fā)動機,除了基本的控制程序,還有幾個零件也是源自COROLLA。
中野主管透露,與調試發(fā)動機的團隊一樣,研發(fā)團隊也遇到了各種各樣的問題。
因為豐田公司之前并沒有其他公司的工程師常駐的先例,所以光是制定共同研發(fā)的體制,就需要花費一些時間進行內部調整。
此外采購零件也是一大問題。因為研發(fā)只有2個月的時間,項目開始的時候就已經(jīng)來不及訂購零件了。
中野智洋主管
為了采購零件,我們奔走在公司內外。例如,當時怎么也買不到用于監(jiān)視汽缸內燃燒狀態(tài)的電腦,最后只能求助負責WEC(FIA世界汽車耐力錦標賽)發(fā)動機的GR成員,借用了別人的工具。
不過令人意外的是,與來自不同公司的工程師們合作,比預想的要順利許多。
中野智洋主管
我想這背后,是我們都抱著同樣的想法——一同追求氫燃料發(fā)動機技術的進步,希望能盡快實現(xiàn)社會實裝。
而在研發(fā)的推進方式上,有的比較謹慎,有的比較大膽,這些地方又切實地感受到了企業(yè)文化的差異。
話雖如此,在汽車運動的加速研發(fā)中,我們結合了在超級耐力賽中氫燃料發(fā)動機COROLLA的經(jīng)驗,將一定程度的大膽與必要的謹慎相融,平衡地推進研發(fā)。
10月下旬,日本國內的研發(fā)順利結束,成員們與負責組裝的比利時Overdrive Racing公司匯合,問題卻還在繼續(xù)。
市川副項目負責人說,最讓人困擾的是儲氫罐、電子設備等零件遲遲沒有送到比利時。
派人去確認,得到的回答是海關的規(guī)則有變,零件運輸停滯。
市川正明副項目負責人
我們總算是在11月上旬將車輛組裝好,在Overdrive Racing公司的場地上試跑,確認了行駛動作。
之后,在葡萄牙參加了駕駛測試,跑了沒多久就停了下來。原因是將發(fā)動機驅動力傳給CVT的鏈條斷開了。整個駕駛測試,甚至最短200米左右鏈條就會斷開。
每次問題發(fā)生,都是由Overdrive Racing公司的負責人進行改良,但測試第一天總計也只跑了不到3公里。
理事甚至提議:“最壞的情況就是只在起點和終點也要完成車技展示”。
1月3日的最終預測試
中西啟太項目負責人
進入新年,我們來到了達喀爾。1月3日在當?shù)剡M行了最終預測試,竟然一次也沒停下來,跑完了一整天。
Overdrive Racing公司將鏈條改良為齒輪驅動,這一舉起了大作用。
那是我們第一次有了“不管怎樣也要完成這次行駛”的實感。
另一方面,關于發(fā)動機,車輛組裝時檢測到了一次氫泄漏,但由于駕駛測試幾乎沒有跑起來,故而也沒有出現(xiàn)這方面的故障。
1月3日的最終預測試
本田派出的車手和Overdrive Racing公司安排的領航員,幾乎都是在沒有準備的情況下上場比賽。
終于1月5日,在沙特阿拉伯西北地區(qū)的阿爾烏拉“2024達喀爾拉力賽”正式拉開帷幕。
上圖為發(fā)車儀式。
以負責人中西為首的項目成員,根據(jù)駕駛測試結果推算,預計汽車加滿燃料時的續(xù)航里程為70~80km。然而1月7日的第2賽段全長設定卻為105km,8日的第3賽段設定為108km。
為應對這一局面,全體成員們加緊分析路線與路面狀況,根據(jù)過往數(shù)據(jù)結果制定了更加合理的行駛路線。在車手與領航員的完美執(zhí)行下,順利跑完了全程。
上圖為第3賽段的開始場景。
大家一定很關心加氫問題吧?
市川正明副項目負責人
主辦方安排了1臺葡萄牙PRF公司制造的移動式加氫站和2臺大型拖車,每天這些設備都會被移動到比賽營地提供氫能供應。
加氫的方式基本上與參加超級耐力賽的氫燃料發(fā)動機COROLLA相同。
除HySE-X1以外,加氫站還要為FCEV(氫燃料電池車)乘用卡車、以氫和生物柴油燃料共燃驅動的大型卡車等車型提供氫能。
上圖為葡萄牙PRF公司的移動式加氫站。
比賽中,11日進行的第6賽段對于團隊們來說非常具有挑戰(zhàn)性。這個賽段路程雖短,全長只有45km,但全部為沙丘路,如果汽車不全力加速的話就無法攀登斜坡,柔軟的沙地路面還會造成驅動力損失,使油耗增大。另外,當日還因為前輪傳遞驅動力的轉向軸發(fā)生了故障,導致汽車在沙地中遭遇了陷坑事故。
中西啟太項目負責人
當時我第一時間聯(lián)系了救援卡車,但誰承想前來救援的卡車也發(fā)生了側翻。
沙漠里白天的氣溫超過30度,晚上卻會突然下降到接近0度。在這種情況下,我們等救援卡車到來等了12個小時。
而且要從發(fā)生故障的地方移動到露營地還有900km的距離,最后我們到達營地時已經(jīng)是第二天的早上了。那天應該算是我們這次參加達喀爾拉力賽中最艱苦的一天吧(笑)。
1月14日的第7賽段是本次拉力賽中賽程最長的一個賽段,全長設定113km。在這個賽段中車隊出現(xiàn)了路線錯誤,導致行駛到95km左右的路程時燃料不足而不得已中斷比賽。
并且,車隊在全長設定為94km的第9賽段中,再次因柔軟的沙地而導致驅動力損失,油耗增大,不得已中途退賽。
但另一方面,車隊在賽段設定為77km的中距離第8賽段里表現(xiàn)出色。車手在堅固的路面上根據(jù)積累的大量數(shù)據(jù)和經(jīng)驗全速前進,最終以超越主辦方設定完賽時間的成績沖過了終點,獲得了獎勵積分。
最后,在1月19日這一天,車隊迎來了最終賽段的比賽并順利地沖過了終點。本次大賽HySE-X1的總行駛距離為830km,跑完了賽段總長922km的90%(包括序幕賽段在內)。
在這里為大家介紹一下達喀爾拉力賽的規(guī)則,如果參賽車輛能夠跑完全賽段總長的70%以上,就被視為跑完全程。這次參加Mission 1000組別的車輛共10臺,首秀的HySE-X1榮獲了第4名。
在經(jīng)歷2024達喀爾拉力賽的挑戰(zhàn)后,HySE有了哪些收獲呢?
市川正明副項目負責人
隨著海拔的升高空氣也會變得稀薄,所以相應噴射氫燃料的量也要進行調整,改善后發(fā)動機可實現(xiàn)在更理想狀態(tài)下的轉動。
這次比賽中我們在這部分的編程還不夠完善,接下來會主攻這一課題。
另外,我們還檢測到了測試平臺上沒有發(fā)生過的異常燃燒,得到了關于異常燃燒的大量數(shù)據(jù)。
中西啟太項目負責人
在檢測尾氣時我們發(fā)現(xiàn)氫濃度很高,這也就是說氫燃料沒有被完全燃燒。
若能更有效地燃燒氫燃料的話,那么可以在儲氫罐容量不變的情況下,提高功率,降低油耗。
我們將以解決這些課題為目標,面向2025達喀爾拉力賽不斷推進改善工作,加速進入下一個階段,研發(fā)氫燃料專用發(fā)動機。
“在國際舞臺上,讓全球更多人了解氫燃料發(fā)動機的可能性,吸引志同道合的企業(yè)結成伙伴”關于這一參賽目的,是否達到了預想中的效果呢?
市川正明副項目負責人
比賽中其他車隊的人曾找到我們問,能不能賣給他們氫燃料發(fā)動機。
其他拉力賽事的主辦方,也特意來邀請我們參加他們的拉力賽。
另外,F(xiàn)IA(國際汽車聯(lián)合會)的主席本·蘇拉耶姆也對HySE的項目大為贊賞,在車輛制造時FIA的技術部門給予了我們很大的支持。
這些都讓我切實地感受到了朋友圈在不斷擴大。
中西啟太項目負責人
參加Mission 1000組別的汽車很多都是BEV(純電動車)或FCEV等電動化車型,所以氫燃料發(fā)動機汽車的發(fā)動機聲浪,也是現(xiàn)場頗具魅力的亮點之一。
在頒獎儀式上,當車手啟動發(fā)動機,發(fā)出了震人心魄的轟鳴聲時,賽場內的氣氛一下子就被炒熱,所有人齊聲歡呼的一幕令人印象深刻。
HySE的小松賢二理事長堅定地表示:今后會在確保氫燃料發(fā)動機基礎技術的同時,繼續(xù)參加達喀爾拉力賽。
這項活動不但能夠面向全球宣傳氫燃料發(fā)動機的可能性,還有助于營造包括基礎建設在內構建氫能社會的期待感,推動朋友圈的擴大、促進投資。
2025年以后的達喀爾拉力賽上,搭載了全新氫燃料發(fā)動機的沙漠用越野賽車,會創(chuàng)造出怎樣的成果?HySE又會怎樣進一步擴大朋友圈?今后時報將密切關注該組織的最新動向。各位讀者敬請期待!