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| • | 进化1：二氧化碳解吸技术 |
| • | 进化2：续航里程的提升 |
| • | 进化3：轻量化 |
| • | 进化4：发动机性能的提升 |
| • | 氢燃料发动机HIACE的实证评价 |
| • | 进一步加速研发 |
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11月12日，2023年超级耐力赛最终站决赛在富士国际赛车场（静冈县小山町）举行。
ROOKIE Racing有三辆赛车参加了比赛，其中14号车中升 ROOKIE AMG GT3在决赛中获得了综合第三的好成绩，最终赢得了2023赛季的赛季冠军。
使用碳中和燃料的28号车ORC ROOKIE GR86 CNF concept和使用液态氢的32号车ORC ROOKIE GR Corolla H2 concept（氢燃料COROLLA）也完成了比赛，为本赛季画上了圆满的句号。
图中从远到近分别是：14号车中升 ROOKIE AMG GT3（鹈饲龙太/蒲生尚弥/平良响/片冈龙也）、28号车ORC ROOKIE GR86 CNF concept（加藤惠三/山下健太/大岛和也/丰田大辅）、32号车ORC ROOKIE GR Corolla H2 concept（Morizo/佐佐木雅弘/石浦宏明/小仓康宏）。摄影：三桥仁明/N-RAK PHOTO AGENCY
今年，丰田也在超级耐力赛的一线推进“以汽车运动为起点，制造更好的汽车”，每场比赛都要努力磨练车、锻炼人。
其中，自2021年开始挑战氢燃料发动机这一挑战，遇到了重要的转折点。
丰田在比赛现场展示了“越跑越减排”的新技术，车辆可以在行驶过程中吸收二氧化碳。同时，丰田还宣布：配备了氢燃料发动机（以气态氢为燃料）的HIACE已开始在澳大利亚的一般道路上进行行驶实证测试了。
本期时报将介绍氢燃料发动机的最新进展，目前它的市销化准备之路来到了“7/10的阶段”。
自2021年氢燃料COROLLA参赛以来，人们逐渐开始了解氢燃料发动机，并认识到这是一种很好的碳中和技术。
在本次比赛中，丰田更是进一步挑战“越跑越减排”的全新技术。
其秘诀是在发动机舱内的2个过滤器以及回收液中。
过滤器设于图中①、②处，每次进维修区时，机械师都会手动更换它们。其工作原理是：过滤器①从大气中捕捉到二氧化碳，并移送到过滤器②时就会被解吸，解吸后的二氧化碳会溶解到回收液③中。
过滤器由量产车的排气管中所使用的普通陶瓷触媒制成，上面涂有川崎重工业生产的二氧化碳吸附剂。
第一个过滤器安装在用于吸入外部空气的车载空气净化器入口处（图中①位置），并从每秒吸入的60升空气中捕捉二氧化碳。
另一个过滤器位于发动机舱内的最前端（图中②位置），也是负责实现发动机内部循环并起到润滑作用的机油管道附近，也就是温度较高的地方。
川崎重工研发的吸附剂具有在60°>C以上的环境下释放二氧化碳的特性，因此发动机机油的热量会导致二氧化碳被分离开。
随后，被释放出来的二氧化碳会进入回收液，在那里变成气泡并溶解。
来自GR车辆研发部，负责氢燃料发动机项目的伊东直昭主查为我们解释了这项技术的重要意义。
“一般从大气中捕捉二氧化碳的设备都需要用风扇吸入空气，并用热量解吸二氧化碳，因而需要耗费一定能源。而氢燃料COROLLA身上的系统十分独特，它利用发动机进气口的动力和发动机自身产生的热量来实现这一目的。”
即是说，该系统不需要新的能源来捕捉二氧化碳，因此可以在任何装有发动机的汽车上使用，这就是这项技术的划时代之处。
当然，该技术仍有改进的空间。根据目前的数据来看，在富士国际赛车场跑20圈（每圈4563米）所吸收的二氧化碳仅有20克。此外，每次进维修区更换过滤器都需要人工操作。
今后，丰田将努力提高二氧化碳的吸收量，并实现过滤器更换的自动化，以建立一个更有效、需要更少人力的系统。
第二个改善点是续航里程。富士国际赛车场作为最终站会场，也是液态氢COROLLA首秀——5月举办的24小时耐力赛的舞台。
当时，一次加氢最多能跑16圈，这次增加至20圈，也就是说半年增长了25%。
摄影：三桥仁明/N-RAK PHOTO AGENCY
这背后有3大技术要点。其一，是提高了燃料余量的测量精度。
对于-253℃超低温的液态氢，普通的燃料储存罐使用的液面传感器并不适用。因此，采用了通过探测液体和气体所带电量的差的方式，来监测储存罐内的液面高度。
但是，由于边界层容易模糊不清，原本打算把燃料加满结果却没有加满的情况时有发生。
虽然是仍在改良的技术，但由于这一模糊不清的部分逐渐清晰可测，所以目前已能储存更多的液态氢了。
其二，是减少进入储氢罐的热量。液态氢储存罐需保持在-253℃。但是，储存罐与泵的接合处等真空层断开的部位，不可避免会有热量进入，也就导致一定会有部分液态氢汽化，然后溢出储存罐。
但是，这一部分液态氢虽然汽化了，却也仍还在-200℃左右的超低温。研发人员试图有效利用这一点，寻找改善方案。为了让液态氢在通过这些热量进入的部位时尽量无损失，研发人员在通路上下了不少功夫。最终有效减缓汽化发生，确保能够囤积足以支撑行驶的液态氢。
其三，对行驶时的燃料喷射量进行了优化。这是从丰田用气态氢挑战汽车运动时便开始持续致力的主题——如何改善油门非全开时的喷射量。
氢燃料发动机的第三个进化点是轻量化。与7月的AUTOPOLIS（大分县日田市）比赛时相比，减轻了50kg。
这样巨大的进步，归功于研发人员重新制作了液态氢储存罐。
由于储氢罐需绝热，因此采用了真空双层结构。在确保足够的安全性的前提下，研发人员降低了外壁的厚度，对之进行了改善。
此外，与供应商携手，在各方面也实现了一定程度的轻量化。爱信研发的储氢罐蒸发气体（Boil Off Gas）阀和第一安全阀便是其中之一。
蒸发气体阀是为了释放自然汽化的氢而常时使用的阀门。
而第一安全阀，则是在万一储氢罐内的压强异常上升时释放压力，故而是基本上不启用的阀门。
快速研发的液态氢系统在研发之初，必须在确定储氢罐的形状和所用压力之前，就进行零件的设计，因此选用了最保守的方案，确保能够应对最坏的情况。
但是，在研发过程中，发现在保证安全的前提下，也能对零件的构造和厚度进行轻量化，所以这次，将蒸发气体阀减重74.5%，第一安全阀减重50.7%。
除此之外，与供应商携手，以克为单位改善，一点一滴地累积。与赛季首站相比，实现了100kg左右的轻量化。
第四个改善点是发动机性能的提升。使用液态氢时，燃料输送泵的性能直接影响了发动机的性能。
研发人员不断改良，终于让泵能够稳定地以高压输送燃料。在最终站时，达到了气态氢时的输出能力。
这意味着其性能与汽油发动机旗鼓相当。
Morizo丰田章男会长驾驶了进化后的氢燃料COROLLA，并对提升的程度如此说道：“此次最终站预选赛的圈速，比今年富士24小时耐力赛时缩短了2秒。虽然我的驾驶技术提高也是原因之一，但汽车本身确实做到了如此巨大的进步”。
在2022年6月进行的富士24小时耐力赛中，丰田将氢燃料发动机汽车市销化的过程比喻为登富士山，而彼时的研发正处于第4阶段。
当时所展示出的“登山”示意图中，第7阶段为“实证评价”。
在今年超级耐力赛收官赛开始前的10号这天，丰田宣布搭载了氢燃料发动机的HIACE将在澳大利亚开始公路行驶实证测试。
这一消息的公布，意味着这项由汽车运动历练而成的技术，将走出赛场，进入到人们的日常生活、商务场景中。
上图为氢燃料发动机HIACE，这张照片为新闻公开图。该车型已在10月23日，于澳大利亚的维多利亚州开始实证测试。旨为通过导入当地的建设公司、保安公司使用，在实证中寻找改善课题。虽然市销车型与参赛车型的发动机尺寸不同，但据说抑制氢燃料发动机COROLLA异常燃烧的技术和见解，都为改造研发工作提供了巨大帮助。
氢燃料发动机HIACE的研发，致力于保持固有车型的总成布置设计，做到了行李箱尺寸、荷载人数等规格不变的情况下，确保续航里程达到200km左右。
耐力赛上，参赛车辆的发动机经常要保持大马力、高转速的运行，对汽车来说是磨练性能的严苛环境。而作为一辆商用车，除上述性能外还对其他方面有更多要求。
商用车除了要频繁地起步、停车外，还会经常向空车内装载货物，导致车身负重急剧变化。
因此，市销车型有必要在被称为“拥有全球80%以上道路类型”的澳大利亚进行实证测试。研发人员们在收集各种行驶数据的同时，进一步历练汽车。
对于在澳大利亚进行氢燃料发动机HIACE实证测试的必要性，ToyotaTimes News前不久制作了一期特辑节目，请感兴趣的读者们，观看下方视频报道。
此外，若想汽车上路，就要遵守汽车排气法规的规定。虽然氢能燃烧后不会排放CO₂，但会排放NOx（氮氧化物）。
为减少NOx的排放量，实证测试车辆搭载了一种柴油发动机汽车所使用的后处理系统，通过车用尿素中和的方式解决了排放问题。使汽车在性能上满足了欧六排放标准（欧洲所实施的一项关于汽车尾气排放的标准）。
图中上方为氢燃料填充口，下方为车用尿素填充口。将两个填充口设置在靠近的位置，是考虑到未来该款车型在市销后，方便客户使用而进行的设计。
若想实现以往发动机汽车在使用性、便利性上的自由，就要尽可能延长测试车型的续航里程。
在耐力赛的最终站赛场上，中嶋裕树副社长接受了媒体们的采访。他表示：作为提高续航里程的技术，我们可能会导入异型氢储存罐（现在为圆筒形）和混动技术来扩大选项，以实现更多可能性。
另外，他还激情澎湃地强调道：“若想降低氢燃料发动机汽车的成本，‘大量生产’非常重要。我们首先尝试用商用车进行测试，再去不断完善相关基础设施，为今后乘用车的推广打下坚实的基础。”
对于氢燃料发动机汽车研发来说，超级耐力赛2023赛季是一个重要的节点。在本赛季中丰田首次使用了液态氢燃料发动机汽车参赛，同样也是这一年，氢燃料发动机汽车正式开始公路实证测试。
但是，从参赛出场次数上看，本赛季较上赛季却有所减少。
上赛季气态氢燃料发动机汽车从开幕赛开始直至赛季结束，完整参与了所有比赛，共7场。而本赛季的液态氢燃料发动机汽车却只参与了3场。就这一区别的理由，GR Company的高桥智也总裁如此回答道。
“去年参赛时，我们一直以汽车的控制系统为中心进行调试改善，努力提升赛车动力。而今年我们对各种硬件都进行了改善，致力于实现赛车的轻量化，因此在制造上花费了一定的时间，所以在参赛节奏上出现了间歇。”
就拿储氢罐来说吧，气态氢燃料发动机车可以活用FCEV（氢燃料电池车）MIRAI的零件，而液态氢燃料发动机车却不行，它的大部分零件都是要从零开始制作的专用品。
高桥总裁：“比赛期间，我们还驾驶了3次GR YARIS参赛。这也有助于今后GR YARIS车型的升级，为提高产品力做出贡献。今年，我们在如何更好地利用汽车运动提升产品性能，积极参与哪些活动等问题上，下了更多的功夫。”
重新灵活地审视加速研发的主题与课题，同时尝试与新技术并行研发，用参与超级耐力赛的方式拓展挑战范围。
以汽车运动为起点制造更好的汽车，正在加速进行中。
