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涡轮增压的数字游戏：排量越小越节能吗？ 
今年2月美国《消费者报告》发布一篇文章，提出了一个让很多力推涡轮增压技术的厂商感到相当尴尬的观点：小排量涡轮增压发动机在实际使用中并没有宣称的那么节能。过去几年中，不少汽车厂商不断通过广告和宣传向人们植入一个概念：小排量涡轮增压发动机，小排量，高动力，低油耗。证明低油耗的方式往往是引用相当宽松的欧盟油耗测试数据，然而随着部分小排量涡轮增压发动机被引入美国市场，更加务实的EPA油耗测试和用事实说话的《消费者报告》向大家揭示出小排量涡轮增压发动机的真实性能。
图1：福特将其涡轮增压发动机命名为Ecoboost，暗含低油耗，高动力之意，然而实际表现真如所愿吗？
测试揭示涡轮增压与自然吸气发动机的性能差异
《消费者报告》发表的文章“small turbo engines don't deliver on fuel economy claims”，在新车评的网站里也曾有过简单而又有些断章取义的翻译《小排量涡轮省油“骗局”》（http://www.xincheping.com/Edit/998/1.htm） ，因而引起网友的热议，不少人认为《消费者报告》对比了不同车型，不同变速器形式的测试油耗因而显得不公平。感谢福特“一个福特”的理念，并且在新一代蒙迪欧上应用了其在涡轮增压，自然吸气以及混合动力方面最新的动力总成，也让我们排除其他因素，获得一个非常公平理想的对比平台。
下面我将引用EPA油耗测试数据和《消费者报告》测试的0-96km/h加速时间来对比代表涡轮增压，自然吸气以及混合动力三种动力形式的新蒙迪欧（均为同标准，同实验条件，可横向对比的测试数据），从这些测试数据当中，我们可以找到一些相当有意思的结论。
表1：新蒙迪欧涡轮增压，自然吸气，混动三种动力形式性能对比
注：油耗比CO2排放是直接挂钩的，每燃烧1升普通汽油所排出的二氧化碳为2381克
需要指出的是，与装载在新蒙迪欧上的1.6T和2.5这两款发动机匹配的是同一类型，同一型号的六速自动变速器（6F35），甚至每个档位的变速比和主减速比也都一样。如果以2.5自然吸气为标杆两两对比，依靠涡轮增压使得排量缩小近40%，动力水平又几乎一致的情况下，1.6T车型与2.5车型综合油耗也在同一水平，略低0.6升/百公里。然而依靠混合动力使得排量缩小20%，动力高于近10%，2.0混动车型的综合油耗却只有2.5排量车型的55%，相当于降低近一半的油耗。
图2：如果福特打算用1.6T涡轮增压来应对未来美国CAFE新标显然是不现实的，混动才是福特信心的来源。
毫无疑问，小排量涡轮增压发动机可以达到比它更大排量的自然吸气发动机的动力水平，但是却不能显著降低油耗与排放。正如《消费者报告》所指出的，涡轮增压发动机主要通过额外强制增加进气量来提升功率，不过发动机通常需要在特定的空气燃油比下工作，当额外的空气进入发动机，为保持空燃比，发动机同样需要更多的燃油引入气缸当。如果福特打算用1.6T涡轮增压发动机来应对未来美国CAFE新标显然是不现实的，混动才是福特信心的来源。这也是为什么美国政府2011年发布企业燃油经济标准CAFE（Corporate Average Fuel Economy）,反对声最多的不是来自美国车企，而是以大众，宝马和奔驰为代表的欧洲车企，可见他们对涡轮增压和柴油机的潜力心知肚明。
小排量涡轮增压车能取代自然吸气车吗？
前面用新蒙迪欧作为平台来对比，是在抛开变速器形式，不同厂家的技术水平等因素的情况下对比小排量涡轮增压，自然吸气以及混合动力三者在动力，油耗以及排放的性能差异。然而影响动力，油耗，排放这三者的性能并不单单是动力形式而已。汽车是一个复杂的系统，从整体上分析同级车型更具参考价值。 下面顺便回答一下：jinseng兄提出的“日系为何不玩小排量涡轮”问题，简单的回答是“没有必要”，详细解释请看表2和下文。
表2：涡轮增压车与自然吸气车性能参数横向对比
小排量涡轮增压车的代表还是前面所选的1.6T新蒙迪欧，大排量自然吸气车的代表是大家非常熟知的雅阁，天籁，凯美瑞和帕萨特，这些车型作为各大厂商的主力中级车型在北美销售同时也在中国销售，不过表中的新雅阁目前还未在国内上市，帕萨特虽与上海大众新帕萨特一样，但是在北美市场搭载的是2.5升自然吸气发动机。另外，雅阁，天籁和凯美瑞的自然吸气发动机采用的是最新型号，而帕萨特的自然吸气发动机显然有些过时，不过这正好代表两个时代的自然吸气发动机的技术水平。
在对比前，先回应jinseng兄的一个误读:"缸内直喷在北美是玩不转的，因为北美的油品不行"，北美目前执行的燃油标准中的含硫量小于30ppm，属于低含硫燃油，的确低于与欧洲，日本，韩国近些年来开始执行的含硫量小于10ppm的燃油标准（超低含硫燃油），但是也还是低含硫燃油，与国内国三燃油含硫量小于150ppm存在本质的区别。另外，作为全球排放标准最严格的加州是个例外，加州早已开始执行超低含硫燃油标准（即含硫量小于10ppm），超低含硫燃油普及到北美全境的时间是2017年。值得一提的是，北京也是一个例外，目前北京特供的国V燃油也是超低含硫燃油（即含硫量小于10ppm）。
图3：本田EDT不仅仅是全新发动机，还包含新一代CVT变速器，电动和混动系统
事实上，北美市场上销售的不少发动机都有缸内直喷技术，例如大众TSI和FSI系列，福特Ecoboost系列，马自达Sky-active系列，本田EARTH DREAMS系列等等。表2中的福特1.6T和本田2.4发动机都是缸内直喷发动机。不仅如此，与大众TSI和FSI不同的是，这两款发动机原厂推荐使用87号普通汽油（相当于国内92号汽油），还不用细粮伺候。
图4：缸内直喷并不仅仅只能用在涡轮增压发动机中，自然吸气发动机同样可以使用，甚至连阿特金森循环的混动车上同样可以使用缸内直喷。
回到车本身上来，通过对比可以看出，雅阁，天籁，凯美瑞的油耗和排放不仅低于新蒙迪欧的1.6T，发动机输出功率和0-96km/h实测加速时间也都优于后者。其中新雅阁和新天籁这两款匹配CVT变速器的全新换代车型，在动力，油耗和排放均优于搭载六速自动变速器的同级车型，可见提升整车性能不仅仅需要改进发动机，更有效率的传动系统也会起到明显的积极作用。相比之下，北美市场上的帕萨特完全就是自然吸气车的反面教材，尽管倒数第二轻的车身重量并不算累赘，但是加速最慢，油耗最高，的确可以把原因归结为这款陈旧的2.5自然吸气发动机拖了后腿。
图5：美国EPA油耗测试的官方网站上，小排量涡轮增压车在一众自然吸气车当中并没有鹤立鸡群。
通过表2的横向对比可以看到：在汽车这个整体的系统下，自然吸气发动机，传动系统，车身轻量化等等方面可以发挥的空间很大，小排量涡轮增压车未必是新一代自然吸气车的对手，更不要说能够具备替代的潜力。这也是为什么前面简单回答“没有必要”的真正原因。
小排量涡轮增压发动机的真正动机：欧盟油耗测试和畸形的排量税
“排量降了，动力，油耗在实际使用中差异却不明显”，当这样的现实摆在各位的面前，肯定会问为什么不少厂商还要力推呢？我认为有这么几个原因：
1. 减小发动机体积，减轻重量：你能想象一台驱动福克斯的发动机的缸体可以用手提行李箱随身携带登机吗？而美国运输安全局告诉你可以这么做。虽然是作秀，但是去年洛杉矶车展时展出的一台福特1.0T三缸发动机缸体，的确是从底特律通过民航客机随身携带的方式带到洛杉矶的。
图6：可以装在随身行李带上飞机的福特1.0T三缸发动机缸体。
2. 小型化有利于降低制造成本，尤其是V6和V8发动机：越来越多的新车上市开始取消V6和V8发动机的选项，因为这些外观霸气的V型发动机相比直四发动机不仅更重，同时成本更高。但是大排量V6发动机线性的油门响应，充足的动力储备和顺畅的高级感还是非常令人怀念的。
图7：动力总成的小型化和电动化将导致V6和V8发动机在今后越来越少
3. 升功率的宣传噱头：各位还记得从什么时候被灌输“升功率”这个概念吗？“最大功率除以排量，升功率越高说明发动机技术越先进”，是不是现在才对这些“话术”有些新的领悟？当然，用话术而不是技术来提升涡轮增压的形象和心理暗示是中国特色，国外这种话术并不常见。
4. 针对宽松的欧盟油耗测试：前面这三点还仅仅是小原因，针对欧盟油耗测试和畸形的排量税才是真的的动力所在。关于美国EPA油耗测试和欧盟ECE油耗测试的差异，之前已经谈过很多，这里不再赘述。通过下表大家可以对比在美国市场和欧洲市场的帕萨特CC，2.0T以及3.6 V6（分别代表TSI和FSI）在不同油耗测试中的测试结果可见一斑（绿色色块为EPA测试结果，蓝色色块为ECE测试结果）。显然，涡轮增压车在欧盟油耗测试中更容易做出漂亮的测试结果，从而在以二氧化碳排放为标准的使用税环节少征税（虽然在EPA油耗测试里还是要现原形的）。
表3：美版与欧版帕萨特CC 3.6与2.0T油耗测试结果对比
表4：测试结果差异更为明显的宝马 328 2.0T发动机 
5. 畸形的排量税：以排量征税的脑残政策是小排量涡轮增压发动机在过去几年被力推的主要动机，不过这一漏洞在欧洲正在被改变。很遗憾，这个世界上以排量征税的国家不只有中国，欧洲的一些国家也是这么做的，甚至可以说连以排量征税的脑残政策，我们也是照搬欧洲某些国家的。欧洲一些国家在征收车辆使用税（相当于国内的车船税）时，在过去很长的时间中以排量征税的，然而近些年，不少国家终于回过神，开始用更科学的标准收税，即二氧化碳排放量，例如德国从2009年才开始放弃排量为标准，改为以二氧化碳排放量征收使用税。
下面我们以3.5排量的天籁和2.0T排量的帕萨特CC对比一下以排量收税和以排放收税的差异。 爱尔兰目前仍然以排量收取车辆使用税，按照其标准：3.5升排量的天籁每年的车辆使用税为1279欧元，而2.0T帕萨特CC的使用税为513欧元，差异高达60%。然而讽刺的是，两款车在EPA测试中的二氧化碳排放量同为219g/km。显然涡轮增压车钻了脑残政策的空子，偷逃了60%的税费。
表5：3.5排量的新天籁与帕萨特CC 2.0T油耗测试结果与车辆使用税对比 
图8：爱尔兰车辆使用税按排量征收价目表
当然如果有其他征税的途径，以排量征税还是非常有利可图的，例如我国进口车的消费税，3.0-4.0排量加收25%消费税，4.0升排量以上加收40%消费税。加税的理由也相当冠冕堂皇，“调整汽车消费税政策，旨在抑制大排量汽车的生产和消费，鼓励小排量汽车的生产和消费，有利于降低汽柴油消耗、减少空气污染，促进国家节能减排工作目标的实现。”有意思的是，与车船使用税一样，既然目的是节能减排，放着精确的二氧化碳排放量可以做参考，为什么又要搞模模糊糊的排量一刀切呢？当然这可能是坐奥迪上下班的公务员理解不了的“专业知识”，还需对科学发展观进行深入学习才行。
总结：节能减排的共识是电动化
不论人们相信与否，事实上地球上的石油资源并不会很快的消耗殆尽，但是在全球范围内从石油能源向其他能源形式的逐渐过渡必然会在不远的将来发生。“石器时代并不是因为没有石头而结束” （The Stone Age did not end due to a lack of stones），正如这句谚语所暗含的道理一样：科技必然将会推动人类社会的进步。从蒸汽机车到内燃机车再到电力机车的演变已经预示了未来汽车的发展方向，从石油能源到新能源的过渡并不是因为石油枯竭，而是因为在很大程度上人们有了更好更廉价的替代选择，而混合动力是电动化过程中关键的一环。
jinseng兄说“日本人玩混合动力，欧洲人玩清洁柴油技术+缸内直喷+涡轮增压，只是技术路线的不同”，其实欧洲人可真没这么想，也不可能如此目光短浅，因为他们早就做好电动化的技术路线，混动，插电混动，纯电动，燃料电池，并且正在一步步的实施。从2005年开始，我们看到的是欧洲汽车制造商的老总们信心满满得在车展上高举“清洁柴油”，“涡轮增压”的旗号推销着汽柴油常规动力车，纷纷质疑着混合动力和电动车的前景。然而这才几年过去，欧洲厂商亮出混合动力和纯电动产品时却显得非常从容。“卖什么吆喝什么”，这是基本的作秀原则，这些大佬们很清楚自己应该在不同阶段说什么做什么。你被迷惑了，说明他们忽悠成功了。 
图9：欧洲厂商早就做好电动化的技术路线，混动，插电混动，纯电动，燃料电池，并且正在一步步的实施。涡轮增压发动机只是“优化内燃机技术”阶段的缓兵之计。图为奔驰新动力系统PPT的截图。
2007年德国法兰克福车展上，梅赛德斯－奔驰的CEO蔡澈博士曾自豪地说：“我们的柴油车已经和汽油车一样好——在排放上甚至更好！”，然而一年之后，奔驰推出了奔驰首款量产混合动力车型，奔驰S 400 Blue HYBRID。:奔驰公布了Blue EFFICIENCY（蓝色效能）环保战略，勾画了从优化内燃机技术、到发展混合动力，最后通向纯电动和燃料电池技术的三步走路径，在未来产品研发上将通过逐步电动化，实现零排放的最终目标。而在2005年的北美车展上，还是这位蔡澈博士面对媒体在谈论到汽车电动化时的热情远没有现在高涨。对于电动化，他真的不感兴趣吗？只是不想在电动化技术成熟之前，长他人志气，灭自己威风罢了。
大家今天看到，并且铺天盖地宣传的涡轮增压，自动启停，柴油机等等，不过是厂商们在各自混动车和电动车成熟之前的缓兵之计，换句话说这还只是战略的第一阶段，“优化内燃机技术”，这一过程拖得时间越长对于车商越有利，但是各国政府制定的每个阶段的排放限值犹如一个个台阶不断鞭策，汽车厂商当然希望这个台阶来得越晚越好，所以才会出现阻扰欧盟油耗测试改革，反对美国CAFE新标这些林林总总的闹剧。 
图10：去年回国在北京开了几天奔驰E200，1.8T涡轮增压，缸内直喷发动机，在拥堵的北京市区40分钟行驶3公里，平均油耗高达16.4升/ 百公里。直到几天后离开北京时，平均油耗仍然没有低于10升/百公里，Blue EFFICIENCY？Nein！ 
图11：的确是时候思考如果身在“首堵之都”，真正需要什么车了？
至此，还需要纠结开篇的问题吗？“日系为何不玩小排量涡轮”？优化自然吸气发动机和开发小排量涡轮增压发动机都属于“优化内燃机技术”的范畴，而这仅仅是第一阶段而已。至于是新一代自然吸气更先进，还是涡轮增压更先进，我觉得实在没有必要将某种技术标签化，更没必要还按国家分派别（都有文革余孽之嫌），而是应该把关注点放在结果上。
正如美国EPA测试一样，自然吸气，涡轮增压，柴油，混动，插电混动，电动，无论哪国，无论什么技术路线统统欢迎，而且废话少说，放在同一具有参考价值的测试平台上测试，数字说话，高下自分。
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发表于 5-6-2013 06:33 PM
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