欢迎订阅 丰田时报
输入您的邮箱进行订阅,提交成功即可生效。
*本人同意将此表格的信息提供给丰田汽车(中国)投资有限公司,并同意丰田汽车(中国)投资有限公司向本人发送相关商业性信息、相关咨询。丰田汽车(中国)投资有限公司保证按照 《丰田汽车(中国)投资有限公司 隐私政策》的规定及相关法律法规的规定,妥善使用消费者个人信息。
2024.04.23

氢燃料发动机越野赛车荣获2024达喀尔拉力赛
组别第四名!拉力赛的幕后故事(后篇)

目录

在国内外三个基地快速展开研发工作
每日都有新困难
想冲却冲不动!?
达喀尔拉力赛中最艰苦的经历
留给2025达喀尔拉力赛的挑战和成果

小型氢能移动出行与发动机技术研究协会“HySE”由四家摩托车制造商,以及川崎重工业株式会社(以下简称“川崎重工”)和丰田汽车公司(以下简称“丰田”)组成。四家摩托车制造商分别为川崎摩托车株式会社(以下简称“川崎摩托”)、铃木株式会社(以下简称“铃木”)、本田技研工业株式会社(以下简称“本田”)和雅马哈发动机株式会社(以下简称“雅马哈”)。

HySE:Hydrogen Small mobility & Engine technology

正如前篇所述,2023年9月,HySE正式宣布将参加2024达喀尔拉力赛。当时距离拉力赛开幕仅剩四个月的时间。

上图为HySE-X1。

在国内外三个基地快速展开研发工作

“我们从8月开始研发‘HySE-X1’,并计划于11月在葡萄牙进行驾驶测试,因此前后只有大约三个月的研发时间。”

说上述这番话的人是中西启太(雅马哈),他是HySE“2024达喀尔拉力赛”项目的负责人。

据中西负责人介绍,川崎和雅马哈已经在研究氢燃料发动机了,但在达喀尔项目中,他们决定在川崎用于摩托车的998cc直列四缸增压发动机的基础上研发氢燃料发动机。

中西启太项目负责人

该发动机的调整工作在位于磐田的雅马哈总部进行。为此,我们请了来自川崎和铃木的三名工程师和机械师到雅马哈,进行了为期约两个月的长期出差。

另一方面,来自丰田BR GT事业室的副项目负责人市川正明说,传感器和计算机程序控制的研发是在丰田总部的技术部进行的。

市川正明副项目负责人

为了在赛车比赛和拉力赛的严酷环境下也能安全用氢,比赛在这方面有专门规定。

丰田公司的氢燃料发动机COROLLA参加过超级耐力赛,因此我们掌握了相应的控制程序。

例如,如果氢能因某种故障而发生泄漏,程序就会自动检测到并进行控制,以阻止泄漏继续发生。

为了重新编写HySE-X1氢燃料发动机COROLLA的控制程序,我们请来自川崎、铃木和本田的三名工程师到丰田总部进行了长期出差。

这次发起达喀尔项目的目标之一是“锻炼人”。因此,每一个研发基地都在召集年轻工程师,以30岁出头的人为主来展开工作。

此外,车身制作的工作被委托给了比利时的合作公司——Overdrive Racing。

为了安装氢燃料储存罐和燃料供应系统,他们在现有车架的基础上对布局进行了修改,最终完成了氢燃料发动机越野赛车。

如此一来,HySE-X1的相关研发工作在三个基地同时且迅速地展开了。

中西项目负责人回忆说,当时除了日程紧张外,他们还遇到了一些意想不到的问题。

中西启太项目负责人

我们雅马哈通常为丰田的汽车研发发动机,因此为了将摩托车用发动机安装到测试平台上,光是调整就花费了数周时间。

由于在与研发无直接关系的领域出现了一系列问题,氢燃料发动机的调试时间实际上只剩下两周左右。

到10月下旬,发动机和零件必须被送往比利时的Overdrive Racing公司进行车身组装。

每日都有新困难

丸桥健人先生(来自川崎摩托)从HySE成立之初就参与了氢燃料发动机基本技术的研发工作,他是前往磐田进行长期出差的工程师之一。

丸桥健人先生

我家住在兵库县,因此在出差的两个月里,我选择住在磐田市的一家酒店,方便去雅马哈。

在平台调试的过程中,我们追求高马力,同时还要匹配发动机特性,以确保车辆在达喀尔拉力赛这样严酷的环境中也能顺利行驶。

可是当发动机接近自身极限时,发生了各种异常燃烧的情况。

必须改善点火装置和向气缸喷射氢的时机,以防止异常燃烧。但这非常困难,因为这方面与汽油发动机一样,我们现在没有任何文献或数据可以参考。

关于氢燃料发动机COROLLA发生异常燃烧的情况,丸桥先生所在的负责调试发动机的团队成员们咨询了丰田的负责人,并在有限的时间内成功控制了平台上的异常燃烧。

在HySE决定参加2024达喀尔拉力赛的同时,来自铃木的西山宙先生加入了该项目,也参与了雅马哈测试平台上的发动机调试工作。

西山宙先生

当初我出于想做赛车相关工作的初衷,选择加入铃木汽车,因为铃木在MotoGP中十分活跃。

这次虽然不是赛车,但是能参与达喀尔项目,也算是实现了作为工程师的梦想。

我负责的部分简单来说,就是设计发动机故障时的提示,让车手能迅速把握情况,做出及时的判断,我们需要在对以上情况进行充分讨论后,将逻辑编成程序。

而这一部分,我也参考了丰田在超级耐力赛中积攒的知识和经验,受益匪浅。

让我们把镜头转向铃木的甲斐大智,他从滨松市调去丰田总公司长期出差,负责控制程序研发,那么,他又有哪些感想呢?

甲斐大智先生

当我听说要参加达喀尔拉力赛的时候,我误以为这一定是2025年的事。没想到是2024,这日程未免也过于紧张了。

在本就时间紧急的情况下,每天都还有“没有数据”“零件还没有送到”等让人胆战心惊的突发情况,但这样紧张的工作环境也让我们的思维和行动都更积极主动,更高效地更进信息、推进研发,作为工程师也算实现了一些小进步。

因为川崎、雅马哈和丰田已经先一步致力于氢燃料发动机研发,所以我们能直接活用已有的知识,在短时间内完成研发。

来自GR动力传动研发部的中野智洋主管,参与过氢燃料发动机COROLLA研发,是本项目的控制研发团队负责人,负责领导来自各司的工程师。

中野智洋主管

丰田希望将自己至今为止在氢燃料发动机COROLLA项目中积累的知识和经验,分享给各合作公司,以促进对氢燃料发动机本身的推广。

这次研发的氢燃料发动机,除了基本的控制程序,还有几个零件也是源自COROLLA。

中野主管透露,与调试发动机的团队一样,研发团队也遇到了各种各样的问题。

因为丰田公司之前并没有其他公司的工程师常驻的先例,所以光是制定共同研发的体制,就需要花费一些时间进行内部调整。

此外采购零件也是一大问题。因为研发只有2个月的时间,项目开始的时候就已经来不及订购零件了。

中野智洋主管

为了采购零件,我们奔走在公司内外。例如,当时怎么也买不到用于监视汽缸内燃烧状态的电脑,最后只能求助负责WEC(FIA世界汽车耐力锦标赛)发动机的GR成员,借用了别人的工具。

不过令人意外的是,与来自不同公司的工程师们合作,比预想的要顺利许多。

中野智洋主管

我想这背后,是我们都抱着同样的想法——一同追求氢燃料发动机技术的进步,希望能尽快实现社会实装。

而在研发的推进方式上,有的比较谨慎,有的比较大胆,这些地方又切实地感受到了企业文化的差异。

话虽如此,在汽车运动的加速研发中,我们结合了在超级耐力赛中氢燃料发动机COROLLA的经验,将一定程度的大胆与必要的谨慎相融,平衡地推进研发。

想冲却冲不动!?

10月下旬,日本国内的研发顺利结束,成员们与负责组装的比利时Overdrive Racing公司汇合,问题却还在继续。

市川副项目负责人说,最让人困扰的是储氢罐、电子设备等零件迟迟没有送到比利时。

派人去确认,得到的回答是海关的规则有变,零件运输停滞。

市川正明副项目负责人

我们总算是在11月上旬将车辆组装好,在Overdrive Racing公司的场地上试跑,确认了行驶动作。

之后,在葡萄牙参加了驾驶测试,跑了没多久就停了下来。原因是将发动机驱动力传给CVT的链条断开了。整个驾驶测试,甚至最短200米左右链条就会断开。

每次问题发生,都是由Overdrive Racing公司的负责人进行改良,但测试第一天总计也只跑了不到3公里。

理事甚至提议:“最坏的情况就是只在起点和终点也要完成车技展示”。

1月3日的最终预测试

中西启太项目负责人

进入新年,我们来到了达喀尔。1月3日在当地进行了最终预测试,竟然一次也没停下来,跑完了一整天。

Overdrive Racing公司将链条改良为齿轮驱动,这一举起了大作用。

那是我们第一次有了“不管怎样也要完成这次行驶”的实感。

另一方面,关于发动机,车辆组装时检测到了一次氢泄漏,但由于驾驶测试几乎没有跑起来,故而也没有出现这方面的故障。

1月3日的最终预测试

本田派出的车手和Overdrive Racing公司安排的领航员,几乎都是在没有准备的情况下上场比赛。

达喀尔拉力赛中最艰苦的经历

终于1月5日,在沙特阿拉伯西北地区的阿尔乌拉“2024达喀尔拉力赛”正式拉开帷幕。

上图为发车仪式。

以负责人中西为首的项目成员,根据驾驶测试结果推算,预计汽车加满燃料时的续航里程为70~80km。然而1月7日的第2赛段全长设定却为105km,8日的第3赛段设定为108km。

为应对这一局面,全体成员们加紧分析路线与路面状况,根据过往数据结果制定了更加合理的行驶路线。在车手与领航员的完美执行下,顺利跑完了全程。

上图为第3赛段的开始场景。

大家一定很关心加氢问题吧?

市川正明副项目负责人

主办方安排了1台葡萄牙PRF公司制造的移动式加氢站和2台大型拖车,每天这些设备都会被移动到比赛营地提供氢能供应。

加氢的方式基本上与参加超级耐力赛的氢燃料发动机COROLLA相同。

除HySE-X1以外,加氢站还要为FCEV(氢燃料电池车)乘用卡车、以氢和生物柴油燃料共燃驱动的大型卡车等车型提供氢能。

上图为葡萄牙PRF公司的移动式加氢站。

比赛中,11日进行的第6赛段对于团队们来说非常具有挑战性。这个赛段路程虽短,全长只有45km,但全部为沙丘路,如果汽车不全力加速的话就无法攀登斜坡,柔软的沙地路面还会造成驱动力损失,使油耗增大。另外,当日还因为前轮传递驱动力的转向轴发生了故障,导致汽车在沙地中遭遇了陷坑事故。

中西启太项目负责人

当时我第一时间联系了救援卡车,但谁承想前来救援的卡车也发生了侧翻。

沙漠里白天的气温超过30度,晚上却会突然下降到接近0度。在这种情况下,我们等救援卡车到来等了12个小时。

而且要从发生故障的地方移动到露营地还有900km的距离,最后我们到达营地时已经是第二天的早上了。那天应该算是我们这次参加达喀尔拉力赛中最艰苦的一天吧(笑)。

1月14日的第7赛段是本次拉力赛中赛程最长的一个赛段,全长设定113km。在这个赛段中车队出现了路线错误,导致行驶到95km左右的路程时燃料不足而不得已中断比赛。

并且,车队在全长设定为94km的第9赛段中,再次因柔软的沙地而导致驱动力损失,油耗增大,不得已中途退赛。

但另一方面,车队在赛段设定为77km的中距离第8赛段里表现出色。车手在坚固的路面上根据积累的大量数据和经验全速前进,最终以超越主办方设定完赛时间的成绩冲过了终点,获得了奖励积分。

最后,在1月19日这一天,车队迎来了最终赛段的比赛并顺利地冲过了终点。本次大赛HySE-X1的总行驶距离为830km,跑完了赛段总长922km的90%(包括序幕赛段在内)。

在这里为大家介绍一下达喀尔拉力赛的规则,如果参赛车辆能够跑完全赛段总长的70%以上,就被视为跑完全程。这次参加Mission 1000组别的车辆共10台,首秀的HySE-X1荣获了第4名。

留给2025达喀尔拉力赛的挑战和成果

在经历2024达喀尔拉力赛的挑战后,HySE有了哪些收获呢?

市川正明副项目负责人

随着海拔的升高空气也会变得稀薄,所以相应喷射氢燃料的量也要进行调整,改善后发动机可实现在更理想状态下的转动。

这次比赛中我们在这部分的编程还不够完善,接下来会主攻这一课题。

另外,我们还检测到了测试平台上没有发生过的异常燃烧,得到了关于异常燃烧的大量数据。

中西启太项目负责人

在检测尾气时我们发现氢浓度很高,这也就是说氢燃料没有被完全燃烧。

若能更有效地燃烧氢燃料的话,那么可以在储氢罐容量不变的情况下,提高功率,降低油耗。

我们将以解决这些课题为目标,面向2025达喀尔拉力赛不断推进改善工作,加速进入下一个阶段,研发氢燃料专用发动机。

“在国际舞台上,让全球更多人了解氢燃料发动机的可能性,吸引志同道合的企业结成伙伴”关于这一参赛目的,是否达到了预想中的效果呢?

市川正明副项目负责人

比赛中其他车队的人曾找到我们问,能不能卖给他们氢燃料发动机。

其他拉力赛事的主办方,也特意来邀请我们参加他们的拉力赛。

另外,FIA(国际汽车联合会)的主席本·苏拉耶姆也对HySE的项目大为赞赏,在车辆制造时FIA的技术部门给予了我们很大的支持。

这些都让我切实地感受到了朋友圈在不断扩大。

中西启太项目负责人

参加Mission 1000组别的汽车很多都是BEV(纯电动车)或FCEV等电动化车型,所以氢燃料发动机汽车的发动机声浪,也是现场颇具魅力的亮点之一。

在颁奖仪式上,当车手启动发动机,发出了震人心魄的轰鸣声时,赛场内的气氛一下子就被炒热,所有人齐声欢呼的一幕令人印象深刻。

HySE的小松贤二理事长坚定地表示:今后会在确保氢燃料发动机基础技术的同时,继续参加达喀尔拉力赛。

这项活动不但能够面向全球宣传氢燃料发动机的可能性,还有助于营造包括基础建设在内构建氢能社会的期待感,推动朋友圈的扩大、促进投资。

2025年以后的达喀尔拉力赛上,搭载了全新氢燃料发动机的沙漠用越野赛车,会创造出怎样的成果?HySE又会怎样进一步扩大朋友圈?今后时报将密切关注该组织的最新动向。各位读者敬请期待!

请说说您的看法: