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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(chǎn)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(shè)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(yīng)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(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(jié)構(gòu)在內(nèi),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(lǐng)略了其進化升級程度。
“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?!痹捯魟偮洌谧咳诉x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(shù)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(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,我們更多的是對控制進行了調(diào)整。
其基礎(chǔ)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(yīng)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(nèi)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。
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(shù)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(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,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(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)實現(xiàn)了輕量化,我們對搖晃時的重心位置進行了調(diào)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。
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(gòu)成部件結(jié)構(gòu)進行了大幅調(diào)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(guān)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(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,縮短了加氫時間(左·攝影:三橋仁明/N-RAK PHOTO AGENCY)
到這里為止,我們列舉了賽車運動中的敏捷技術(shù)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(zhuǎn)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(shù)的研發(fā)工作就不會獲得進步。
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)在屬于藍色能源,也應(yīng)當用恒心和熱情,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(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!