今年的富士24小時耐力賽的起跑線似乎有點與眾不同。在眾多的日產GT-Rs和豐田GR Supras車型中,有一輛小型的卡羅拉掀背車(Corolla hatchback)。乍一看,這似乎不是一輛值得關注的汽車。但仔細觀察就會發現它的奧秘——它是由氫氣提供動力的。
考慮到豐田和氫燃料汽車,我們首先想到的是第二代Mirai燃料電池汽車。然而,需要注意的是,這款卡羅拉跑車(日本市場的名稱,我們在美國稱為卡羅拉掀背車)并沒有配備氫燃料電池,這是一種復雜的設備,可以利用氫氣與氧氣反應來發電。相反,這款卡羅拉(Corolla)使用了在美國無法買到的的1.6升三缸內燃發動機,與豐田的firecracker GR Yaris使用的一樣。唯一的改進是燃料輸送系統、燃料噴射器和點火系統。
事實上,這個團隊本來可以用一輛GR Yaris來代替,但是利用卡羅拉額外的載貨能力,他們可以在后面裝四個壓縮氫氣罐。這些氫罐是從Mirai中取出來的,它們被固定在一個碳纖維增強塑料制成的特殊支架中,設計為在最壞的情況下能夠承受高能量碰撞。
一些氫組件,如管道和燃料管理系統,已經開發出來,并直接從Mirai移植過來。沒有必要白費力氣做再次開發。然而,燃料噴射系統是全新的。
“控制燃燒是我們最大的挑戰,”卡羅拉的總工程師坂本直行(Naoyuki Sakamoto)在日本通過視頻電話告訴我們。“氫燃燒的非常快,有時會導致提前點火。”
氫燃料噴射系統是與日本電裝公司共同開發的。“他們給予了我們巨大的支持,”坂本說。
“富士24小時”耐力賽是2021年在日本長期舉辦的Super Taikyu耐力系列賽的第三輪。盡管前F1和勒芒車手Kamui Kobayashi、SuperGT車手石浦博明、井口拓人和松井孝光,甚至豐田CEO豐田章男等眾多知名車手紛紛參與其中,這輛氫動力卡羅拉只跑了12小時,完成了358圈、1,634公里(1,015 英里)。獲勝的Nissan GT-R NISMO GT3的行駛距離比它長了一倍多。
Super Taikyu老將佐佐木正弘(Masahiro Sasaki)在這輛車上創造了2分04秒的最快圈速。根據總工程師坂本的說法,這已經相當不錯了。司機們反饋說,這輛卡羅拉的駕駛方式或多或少有點像普通的賽車,但燃燒速度更快的氫燃料使油門的反應更靈敏一些。
然而,更快的燃料燃燒也是這輛賽車的缺點。由于燃燒速率是汽油的7倍,這款車在需要補充燃料前只能跑大約10圈。卡羅拉加氫35次,每次加氫5-6分鐘。加上換司機和其他活動的時間,這輛車在維修區總共花了4個小時。卡羅拉還遇到了與氫燃料系統無關的電氣問題。
坂本解釋說:“我們參賽的目的并不是為了比賽。我們經常檢查來自燃料噴射系統等部位的數據,維護發動機和移動加氫。”移動加氫是指使用特殊的氫氣罐車,必須進入賽場,并在一個特殊的區域完成加氫,就在維修站車道外面。
既然沒有性能優勢,豐田為什么還要花時間和精力開發一款氫燃料賽車呢?這在美國似乎尤其徒勞,因為在美國,電池電動車已經處于遙遙領先的地位,而專家們紛紛質疑豐田對氫燃料汽車和其他動力車型的執著。
“插電式混合動力汽車和純電動汽車只是解決方案的一部分,豐田認為需要提供多種選擇,”坂本告訴我們。“我們需要研究使用內燃機實現碳中性的另一種選擇。”
“在日本,化石燃料是用來發電的,”他繼續說。“然而,我們使用的氫氣是由太陽能工廠生產的。”
他接著指出,即使電池是最終的終點,世界上仍有許多地方將在未來依賴于內燃機(ICEs)。坂本甚至提出,一種汽油-氫混合燃料可能成為大規模量產車型的可能性。現有的內燃機汽車甚至可以改裝為使用氫燃料,只需對油箱、燃料輸送系統和燃料噴嘴進行改造。
就目前而言,他只知道豐田必須尋求一切途徑,盡快實現碳中和。