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综述:丰田为何要制造氢动力赛车?

2021-06-15 17:507730

 今年的富士24小时耐力赛的起跑线似乎有点与众不同。在众多的日产GT-Rs和丰田GR Supras车型中,有一辆小型的卡罗拉掀背车(Corolla hatchback)。乍一看,这似乎不是一辆值得关注的汽车。但仔细观察就会发现它的奥秘——它是由氢气提供动力的。

  考虑到丰田和氢燃料汽车,我们首先想到的是第二代Mirai燃料电池汽车。然而,需要注意的是,这款卡罗拉跑车(日本市场的名称,我们在美国称为卡罗拉掀背车)并没有配备氢燃料电池,这是一种复杂的设备,可以利用氢气与氧气反应来发电。相反,这款卡罗拉(Corolla)使用了在美国无法买到的的1.6升三缸内燃发动机,与丰田的firecracker GR Yaris使用的一样。唯一的改进是燃料输送系统、燃料喷射器和点火系统。

  事实上,这个团队本来可以用一辆GR Yaris来代替,但是利用卡罗拉额外的载货能力,他们可以在后面装四个压缩氢气罐。这些氢罐是从Mirai中取出来的,它们被固定在一个碳纤维增强塑料制成的特殊支架中,设计为在最坏的情况下能够承受高能量碰撞。

  一些氢组件,如管道和燃料管理系统,已经开发出来,并直接从Mirai移植过来。没有必要白费力气做再次开发。然而,燃料喷射系统是全新的。

  “控制燃烧是我们最大的挑战,”卡罗拉的总工程师坂本直行(Naoyuki Sakamoto)在日本通过视频电话告诉我们。“氢燃烧的非常快,有时会导致提前点火。”

  氢燃料喷射系统是与日本电装公司共同开发的。“他们给予了我们巨大的支持,”坂本说。

  “富士24小时”耐力赛是2021年在日本长期举办的Super Taikyu耐力系列赛的第三轮。尽管前F1和勒芒车手Kamui Kobayashi、SuperGT车手石浦博明、井口拓人和松井孝光,甚至丰田CEO丰田章男等众多知名车手纷纷参与其中,这辆氢动力卡罗拉只跑了12小时,完成了358圈、1,634公里(1,015 英里)。获胜的Nissan GT-R NISMO GT3的行驶距离比它长了一倍多。

  Super Taikyu老将佐佐木正弘(Masahiro Sasaki)在这辆车上创造了2分04秒的最快圈速。根据总工程师坂本的说法,这已经相当不错了。司机们反馈说,这辆卡罗拉的驾驶方式或多或少有点像普通的赛车,但燃烧速度更快的氢燃料使油门的反应更灵敏一些。

  然而,更快的燃料燃烧也是这辆赛车的缺点。由于燃烧速率是汽油的7倍,这款车在需要补充燃料前只能跑大约10圈。卡罗拉加氢35次,每次加氢5-6分钟。加上换司机和其他活动的时间,这辆车在维修区总共花了4个小时。卡罗拉还遇到了与氢燃料系统无关的电气问题。

  坂本解释说:“我们参赛的目的并不是为了比赛。我们经常检查来自燃料喷射系统等部位的数据,维护发动机和移动加氢。”移动加氢是指使用特殊的氢气罐车,必须进入赛场,并在一个特殊的区域完成加氢,就在维修站车道外面。

  既然没有性能优势,丰田为什么还要花时间和精力开发一款氢燃料赛车呢?这在美国似乎尤其徒劳,因为在美国,电池电动车已经处于遥遥领先的地位,而专家们纷纷质疑丰田对氢燃料汽车和其他动力车型的执着。

  “插电式混合动力汽车和纯电动汽车只是解决方案的一部分,丰田认为需要提供多种选择,”坂本告诉我们。“我们需要研究使用内燃机实现碳中性的另一种选择。”

  “在日本,化石燃料是用来发电的,”他继续说。“然而,我们使用的氢气是由太阳能工厂生产的。”

  他接着指出,即使电池是最终的终点,世界上仍有许多地方将在未来依赖于内燃机(ICEs)。坂本甚至提出,一种汽油-氢混合燃料可能成为大规模量产车型的可能性。现有的内燃机汽车甚至可以改装为使用氢燃料,只需对油箱、燃料输送系统和燃料喷嘴进行改造。

  就目前而言,他只知道丰田必须寻求一切途径,尽快实现碳中和。


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