進化した液体水素エンジンGRカローラ S耐富士24時間に挑戦【トヨタ自動車】

2023年5月24日

進化した液体水素エンジンGRカローラ S耐富士24時間に挑戦
－液体水素ポンプ改良による耐久性向上および異形タンク採用による航続距離向上－

トヨタ自動車株式会社（以下、トヨタ）は、5月24日～26日に行われる、「ＥＮＥＯＳスーパー耐久シリーズ 2024 Empowered by BRIDGESTONE 第2戦 NAPAC富士SUPER TEC 24時間レース」に、液体水素を燃料として搭載した「#32 ORC ROOKIE GR Corolla H2 Concept」（以下、液体水素エンジンGRカローラ）で参戦します。

トヨタは引き続き、モータースポーツの厳しい環境を通じてクルマと人を鍛え、カーボンニュートラルの実現に向けて仲間とともに進化を続けていきます。

液体水素エンジンGRカローラ

液体水素エンジンGRカローラの更なる進化

①液体水素ポンプの耐久性向上
液体水素を昇圧してエンジンに送る「ポンプ」の耐久性を大幅に改善し、無交換で24時間レースの完走を目指します。（昨年の24時間レースでは2回交換）

水素エンジンは、燃料である水素をエンジン内に直接噴射して燃やすことで動力を得ます。液体水素エンジンGRカローラは、燃料の入っているタンクからエンジンまで水素を送る際、ピストンの往復運動によって圧送する（往復動式）ポンプを採用しています。このポンプは、発生させる圧力レンジが高いため、往復運動を回転運動に変えてモーターにトルクを伝える「クランク」のベアリング（軸を滑らかに回転させるための部品）やギヤ（歯車）に偏った負荷がかかり、摩耗や劣化が進みやすい状態となっていました。

今回、ポンプの耐久性を向上させるため、Dual-Driveと呼ばれるクランク機構を導入しました。これによりクランクの両端からモータートルクを入力することが可能となり、バランス良く昇圧ピストンを動かすことができます。その結果、ポンプ耐久性を大幅に上げることに成功しました。

レース	2023年富士24時間	2024年富士24時間（目標）
ポンプ使用数	3本（2回交換）	1本（無交換）
1個当たりの耐久性	8時間	24時間以上

Dual-Driveのクランク機構

②異形タンク採用による航続距離の向上
車体に載せる液体水素のタンクの形状を「円筒形」から「異形（楕円形）」へと改良しました。この結果、液体水素の搭載量が増加し、航続距離の延長を実現しました。

気体水素燃料では、高い圧力を均等に分散できるよう円筒形のタンクが使用されます。一方、液体水素は気体水素よりも低圧のため、タンクを異形化することが可能であり、今回、楕円形へと改良することで車内のスペースを効率よく活用できるようになりました。この結果、円筒形タンクの採用時と比べてタンクの容量は1.5倍となりました。なお、2022年までの70MPa圧縮の気体水素搭載時と比べると、2倍以上の水素搭載量（航続距離）となっています。

レース	2022年富士24時間	2023年富士最終戦	2024年富士24時間（目標）
水素の種類	気体水素（70MPa圧縮）	液体水素
タンク容量	180L（気体）	150L	220L
水素搭載量	7.3kg（気体）	10kg	15kg
航続ラップ数（富士）	約12周	約20周	約30周
航続距離	約54km	約90km	約135km

左：新型の異形（楕円形）タンク右：旧型の円筒形タンク

③CO2回収装置工程切り替えの自動化
CO2回収技術とは、内燃機関が持つ「大気を大量に吸気する特徴」と「燃焼により発生する熱」を活用し、CO2回収装置をエンジンルームに装着することで、大気中のCO2を回収する技術のことです。

具体的には、エアクリーナー入口にCO2を吸着する装置を、その隣にはエンジンオイルの熱によってCO2を脱離する装置を設置します。脱離したCO2は吸着溶液で満たされた小型タンクに回収されます。

2023年富士最終戦では、装置内でのCO2の吸着と脱離の工程をメカニックが手動で切り替えていましたが、走行中にCO2吸着フィルターをゆっくり回転させることで、吸着と脱離の工程切り替えを自動で繰り返す機構を採用しました。

新型のCO2回収装置

旧型のCO2回収装置

ドライバーズラインナップ

国内レースのSUPER GTやスーパーフォーミュラで監督を務め、スーパーフォーミュラを運営するJRPの会長も担われている近藤真彦選手、TGR-WRTのチーム代表のヤリ=マティ・ラトバラ選手が富士24時間のドライバーとして参加、MORIZO選手らと共に液体水素エンジンGRカローラでの新たなる挑戦に取り組みます。

32号車ドライバー一覧
Aドライバー	Bドライバー	Cドライバー	Dドライバー	Eドライバー	Fドライバー
MORIZO	佐々木雅弘	石浦宏明	小倉康宏	近藤真彦	ヤリ=マティ・ラトバラ