摘要：近年来，丰田汽车公司一直致力于氢燃料发动机技术的研究开发，并且已宣布将以搭载有氢燃料发动机的“卡罗拉运动版”为基础的赛车挑战富士24小时耐力赛，以进一步完善氢燃料发动机技术，促进氢能源的活用，实现碳中和社会。

世界上第一辆搭载氢燃料发动机的赛车

（照片：丰田全球新闻室）

4月28日是即将举办的富士24小时耐力赛的官方练习日，这天早上，在富士赛道尽头的一个维修站内，一辆赛车正在稳步而顺利地进行着发车前准备，实际上这将是该赛车首次试运行。其正是以搭载有氢燃料发动机的“卡罗拉运动版”为基础的赛车，于4月22日由丰田汽车公司的丰田章男社长以及GAZOO Racing公司总裁佐藤恒治在记者招待会上突然宣布。

在丰田，一提到氢气，首先想到的燃料电池汽车（FCV），是一种利用高压罐内储存的氢与氧气发生化学反应而产生电能，并由电动机驱动的车辆。与之相对的是氢燃料发动机，其将氢气和汽油等一样作为燃料，通过内燃机燃烧使用。

从丰田社长提出“参加比赛吧”口号开始历经4个月的准备

氢燃料发动机的技术本身已经被许多制造商以及科研院所研究了多年。据说丰田公司内部也将其作为现有技术开发的一部分进行了研究，实际上，也制造出了测试车辆，并取得了牌照。而用于参赛的念头始于去年年底，当时参与了车辆测试的丰田章男社长提出“用它来参加比赛吧”。以此为契机，仅用时四个月就做好了参赛的准备。

这是与丰田“在技术完美实现之前不问世”的传统观念完全相反的做法，从产生念头到实现仅用时4个月也是通常无法想象的速度，佐藤总裁表示：“这就是现在的丰田”。现在的丰田，具体说是丰田章男社长就任以来，公司形象发生了重大变革。

氢燃料发动机的主体是GR Yaris上搭载的直列3缸1.6升涡轮增压单元，据说除了专用的喷油器和配管外，它几乎与商用车相同。如果专门研究氢燃料发动机的话，则可能会采取不同的方案，例如更改燃烧室的形状等，但是此次丰田的目标是尽可能低的成本，因此有意采用了这样的形式。

之所以选择车身基于“卡罗拉运动版”而不是“GR Yaris”，技术层面的理由是为了获得高压氢气罐的搭载空间。在本来后座所在的地方，拉伸的防滚架的对面的CFRP支架上，固定安装四个高压氢气罐。四个氢气罐样式采用市售的燃料电池汽车——“MIRAI”的2号高压氢气罐，两个保持原样，两个缩短长度，总容量为7.34kg。MIRAI的储氢容量为5.6kg，因此相比而言该赛车可存储的氢燃料量相当大。

（照片：丰田全球新闻室）

高压氢气罐固定在坚固的CFRP支架上，与前排座椅完全隔离，并且车顶设有通风孔，以防氢气泄漏。氢气罐全部都安装在轴距内侧也是为了在发生碰撞时最大程度地确保安全性。据说这一区域的设计及安全相关的要求是与FIA（国际汽联）等协商后决定的。对于世界上第一辆搭载氢燃料发动机的赛车，FIA也很感兴趣。

（照片：丰田全球新闻室）

当然，关于本次的参赛，丰田事先也与JAF（日本自动车连盟），以及关于填充氢气的移动加氢站等相关事项与富士赛道场地方进行了密切协商。此外，本次参赛的级别——“ST-Q”本身也是超级耐力赛系列为新开发车辆提供试车机会而专门设立的。如果把所有这些开发、谈判都考虑在内，准备工作仍然仅用时4个月，不得不为丰田的速度惊叹不已。

先行一步的BMW和马自达均以失败告终

那么，该氢燃料发动机性能到底如何呢？BMW和马自达都曾经致力于氢燃料发动机开发，但都以失败告终。其主要原因是功率和续航距离。

2006年限量发售的宝马Hydrogen 7搭载了V型12缸6L发动机，该发动机可同时使用汽油和氢气，并由液态氢驱动，但氢气模式下的最大输出功率为260PS，而且续航距离只有200km。同一时期，马自达租赁出售的RX-8 Hydrogen RE搭载了自吸式转子发动机，可以同时使用汽油和氢气，但汽油模式下的最大输出功率为210PS，氢气模式下仅为109PS，续航距离也仅有100km。

令人惊讶的是，据说丰田的氢燃料发动机的功率和扭矩已经达到几乎与普通发动机同等的水平，最大输出功率可达272PS。虽然与汽油发动机排量同等情况下，氢气产生的热量小，但如果具有涡轮的话，可以不断地吸入空气和氢气以获取动力。另外，由于氢气容易点燃并可以高速燃烧，因此具有出色的响应性，并且可产生较大扭矩。

易点燃、可快速燃烧的氢燃料发动机。对于过度燃烧问题，丰田公司积累的直喷技术可解决。

（照片：丰田全球新闻室）

过度燃烧是一个问题，其是指在内燃机中，在点火塞点火之前意外点火，即早燃现象。对此，开发团队表示，丰田公司迄今为止培养的直喷技术极大地帮助解决了这个问题。必要的时候，只用必要的量，向必要的地方喷射燃料，这样氢气的燃烧潜力就能够充分发挥出来。

另外，关于此次赛车在富士赛道的圈速，通过手动测量是2分4～2分5秒左右，这和本田“Fit”、马自达“Road Star”等ST-5级的车辆几乎相同。考虑到车的重量大幅度增加，以及是第一次试车，不能在全油门下行驶等因素，可以说速度足够快了。

进站次数接近竞争对手的2到3倍？

另外，还有一大问题是燃料消耗量。氢气与汽油相比，其能量大，但能量密度低，因此需要较大的油箱容量，但是即便如此，此次赛车的连续可行驶圈数也仅有12~13圈左右。换句话说，一次充满氢气只能行驶不到30分钟。因为比赛是24小时，所以简单计算的话，进站加氢次数要超过48次，是对手的2~3倍。但是，丰田章男社长在记者会上表示“看来这将是维修站的一次耐力赛”，因此这个因素应该已经被考虑在内了。

（照片：丰田全球新闻室）

关于燃料消耗量，今后仍有很大的提高空间。由于氢气易于点燃，因此容易稀薄燃烧，从而空气剩余量可达到汽油发动机的5~6倍。目前还没有涉及到这一点，因此可以认为该发动机还有很大的发展空间。

当前的氢燃料发动机在投放市场之前仍需要不断开发完善。而此次丰田参与到24小时耐力赛中，可以看出丰田章男社长深知赛车赛事对于促进汽车技术开发的重要性。

（照片：丰田全球新闻室）

实现碳中和存在多种途径

此次丰田的参赛意味着，碳中和的实现可存在多种途径。碳中和只是一个目标，如果实现该目标，应该采取各种手段；但现实情况是，当前舆论做出了汽车的EV化才是真正道路的错误引导。氢燃料发动机有望成为另一种选择。将来，氢燃料发动机汽车将使用福岛县浪江町的福岛氢能源研究基地生产的可再生能源氢气。

（照片：丰田全球新闻室）

SUPER TEC 富士24小时耐力赛正赛将于5月21日～23日举行。

丰田搭载氢燃料发动机的“卡罗拉运动版”挑战24小时耐力赛