渦輪增壓的數(shù)字游戲：排量越小越節(jié)能嗎？

今年2月美國《消費(fèi)者報(bào)告》發(fā)布一篇文章，提出了一個(gè)讓很多力推渦輪增壓技術(shù)的廠商感到相當(dāng)尷尬的觀點(diǎn)：小排量渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)在實(shí)際使用中并沒有宣稱的那么節(jié)能。過去幾年中，不少汽車廠商不斷通過廣告和宣傳向人們植入一個(gè)概念：小排量渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)，小排量，高動(dòng)力，低油耗。證明低油耗的方式往往是引用相當(dāng)寬松的歐盟油耗測(cè)試數(shù)據(jù)，然而隨著部分小排量渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)被引入美國市場(chǎng)，更加務(wù)實(shí)的EPA油耗測(cè)試和用事實(shí)說話的《消費(fèi)者報(bào)告》向大家揭示出小排量渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的真實(shí)性能。

圖1：福特將其渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)命名為Ecoboost，暗含低油耗，高動(dòng)力之意，然而實(shí)際表現(xiàn)真如所愿嗎？

測(cè)試揭示渦輪增壓與自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)的性能差異

《消費(fèi)者報(bào)告》發(fā)表的文章“small turbo engines don't deliver on fuel economy claims”，在新車評(píng)的網(wǎng)站里也曾有過簡單而又有些斷章取義的翻譯《小排量渦輪省油“騙局”》（/Edit/998/1.htm） ，因而引起網(wǎng)友的熱議，不少人認(rèn)為《消費(fèi)者報(bào)告》對(duì)比了不同車型，不同變速器形式的測(cè)試油耗因而顯得不公平。感謝福特“一個(gè)福特”的理念，并且在新一代蒙迪歐上應(yīng)用了其在渦輪增壓，自然吸氣以及混合動(dòng)力方面最新的動(dòng)力總成，也讓我們排除其他因素，獲得一個(gè)非常公平理想的對(duì)比平臺(tái)。

下面我將引用EPA油耗測(cè)試數(shù)據(jù)和《消費(fèi)者報(bào)告》測(cè)試的0-96km/h加速時(shí)間來對(duì)比代表渦輪增壓，自然吸氣以及混合動(dòng)力三種動(dòng)力形式的新蒙迪歐（均為同標(biāo)準(zhǔn)，同實(shí)驗(yàn)條件，可橫向?qū)Ρ鹊臏y(cè)試數(shù)據(jù)），從這些測(cè)試數(shù)據(jù)當(dāng)中，我們可以找到一些相當(dāng)有意思的結(jié)論。

表1：新蒙迪歐渦輪增壓，自然吸氣，混動(dòng)三種動(dòng)力形式性能對(duì)比

注：油耗比CO2排放是直接掛鉤的，每燃燒1升普通汽油所排出的二氧化碳為2381克

需要指出的是，與裝載在新蒙迪歐上的1.6T和2.5這兩款發(fā)動(dòng)機(jī)匹配的是同一類型，同一型號(hào)的六速自動(dòng)變速器（6F35），甚至每個(gè)檔位的變速比和主減速比也都一樣。如果以2.5自然吸氣為標(biāo)桿兩兩對(duì)比，依靠渦輪增壓使得排量縮小近40%，動(dòng)力水平又幾乎一致的情況下，1.6T車型與2.5車型綜合油耗也在同一水平，略低0.6升/百公里。然而依靠混合動(dòng)力使得排量縮小20%，動(dòng)力高于近10%，2.0混動(dòng)車型的綜合油耗卻只有2.5排量車型的55%，相當(dāng)于降低近一半的油耗。

圖2：如果福特打算用1.6T渦輪增壓來應(yīng)對(duì)未來美國CAFE新標(biāo)顯然是不現(xiàn)實(shí)的，混動(dòng)才是福特信心的來源。

毫無疑問，小排量渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)可以達(dá)到比它更大排量的自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力水平，但是卻不能顯著降低油耗與排放。正如《消費(fèi)者報(bào)告》所指出的，渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)主要通過額外強(qiáng)制增加進(jìn)氣量來提升功率，不過發(fā)動(dòng)機(jī)通常需要在特定的空氣燃油比下工作，當(dāng)額外的空氣進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)，為保持空燃比，發(fā)動(dòng)機(jī)同樣需要更多的燃油引入氣缸當(dāng)。如果福特打算用1.6T渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)來應(yīng)對(duì)未來美國CAFE新標(biāo)顯然是不現(xiàn)實(shí)的，混動(dòng)才是福特信心的來源。這也是為什么美國政府2011年發(fā)布企業(yè)燃油經(jīng)濟(jì)標(biāo)準(zhǔn)CAFE（Corporate Average Fuel Economy）,反對(duì)聲最多的不是來自美國車企，而是以大眾，寶馬和奔馳為代表的歐洲車企，可見他們對(duì)渦輪增壓和柴油機(jī)的潛力心知肚明。

小排量渦輪增壓車能取代自然吸氣車嗎？

前面用新蒙迪歐作為平臺(tái)來對(duì)比，是在拋開變速器形式，不同廠家的技術(shù)水平等因素的情況下對(duì)比小排量渦輪增壓，自然吸氣以及混合動(dòng)力三者在動(dòng)力，油耗以及排放的性能差異。然而影響動(dòng)力，油耗，排放這三者的性能并不單單是動(dòng)力形式而已。汽車是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，從整體上分析同級(jí)車型更具參考價(jià)值。

下面順便回答一下：jinseng兄提出的“日系為何不玩小排量渦輪”問題，簡單的回答是“沒有必要”，詳細(xì)解釋請(qǐng)看表2和下文。

表2：渦輪增壓車與自然吸氣車性能參數(shù)橫向?qū)Ρ?/p>

小排量渦輪增壓車的代表還是前面所選的1.6T新蒙迪歐，大排量自然吸氣車的代表是大家非常熟知的雅閣，天籟，凱美瑞和帕薩特，這些車型作為各大廠商的主力中級(jí)車型在北美銷售同時(shí)也在中國銷售，不過表中的新雅閣目前還未在國內(nèi)上市，帕薩特雖與上海大眾新帕薩特一樣，但是在北美市場(chǎng)搭載的是2.5升自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)。另外，雅閣，天籟和凱美瑞的自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)采用的是最新型號(hào)，而帕薩特的自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)顯然有些過時(shí)，不過這正好代表兩個(gè)時(shí)代的自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)水平。

在對(duì)比前，先回應(yīng)jinseng兄的一個(gè)誤讀:"缸內(nèi)直噴在北美是玩不轉(zhuǎn)的，因?yàn)楸泵赖挠推凡恍?amp;quot;，北美目前執(zhí)行的燃油標(biāo)準(zhǔn)中的含硫量小于30ppm，屬于低含硫燃油，的確低于與歐洲，日本，韓國近些年來開始執(zhí)行的含硫量小于10ppm的燃油標(biāo)準(zhǔn)（超低含硫燃油），但是也還是低含硫燃油，與國內(nèi)國三燃油含硫量小于150ppm存在本質(zhì)的區(qū)別。另外，作為全球排放標(biāo)準(zhǔn)最嚴(yán)格的加州是個(gè)例外，加州早已開始執(zhí)行超低含硫燃油標(biāo)準(zhǔn)（即含硫量小于10ppm），超低含硫燃油普及到北美全境的時(shí)間是2017年。值得一提的是，北京也是一個(gè)例外，目前北京特供的國V燃油也是超低含硫燃油（即含硫量小于10ppm）。

圖3：本田EDT不僅僅是全新發(fā)動(dòng)機(jī)，還包含新一代CVT變速器，電動(dòng)和混動(dòng)系統(tǒng)

事實(shí)上，北美市場(chǎng)上銷售的不少發(fā)動(dòng)機(jī)都有缸內(nèi)直噴技術(shù)，例如大眾TSI和FSI系列，福特Ecoboost系列，馬自達(dá)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發(fā)動(dòng)機(jī)都是缸內(nèi)直噴發(fā)動(dòng)機(jī)。不僅如此，與大眾TSI和FSI不同的是，這兩款發(fā)動(dòng)機(jī)原廠推薦使用87號(hào)普通汽油（相當(dāng)于國內(nèi)92號(hào)汽油），還不用細(xì)糧伺候。

圖4：缸內(nèi)直噴并不僅僅只能用在渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)中，自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)同樣可以使用，甚至連阿特金森循環(huán)的混動(dòng)車上同樣可以使用缸內(nèi)直噴。

回到車本身上來，通過對(duì)比可以看出，雅閣，天籟，凱美瑞的油耗和排放不僅低于新蒙迪歐的1.6T，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率和0-96km/h實(shí)測(cè)加速時(shí)間也都優(yōu)于后者。其中新雅閣和新天籟這兩款匹配CVT變速器的全新?lián)Q代車型，在動(dòng)力，油耗和排放均優(yōu)于搭載六速自動(dòng)變速器的同級(jí)車型，可見提升整車性能不僅僅需要改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)，更有效率的傳動(dòng)系統(tǒng)也會(huì)起到明顯的積極作用。相比之下，北美市場(chǎng)上的帕薩特完全就是自然吸氣車的反面教材，盡管倒數(shù)第二輕的車身重量并不算累贅，但是加速最慢，油耗最高，的確可以把原因歸結(jié)為這款陳舊的2.5自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)拖了后腿。

圖5：美國EPA油耗測(cè)試的官方網(wǎng)站上，小排量渦輪增壓車在一眾自然吸氣車當(dāng)中并沒有鶴立雞群。

通過表2的橫向?qū)Ρ瓤梢钥吹剑涸谄囘@個(gè)整體的系統(tǒng)下，自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)，傳動(dòng)系統(tǒng)，車身輕量化等等方面可以發(fā)揮的空間很大，小排量渦輪增壓車未必是新一代自然吸氣車的對(duì)手，更不要說能夠具備替代的潛力。這也是為什么前面簡單回答“沒有必要”的真正原因。

小排量渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的真正動(dòng)機(jī)：歐盟油耗測(cè)試和畸形的排量稅

“排量降了，動(dòng)力，油耗在實(shí)際使用中差異卻不明顯”，當(dāng)這樣的現(xiàn)實(shí)擺在各位的面前，肯定會(huì)問為什么不少廠商還要力推呢？我認(rèn)為有這么幾個(gè)原因：

1. 減小發(fā)動(dòng)機(jī)體積，減輕重量：你能想象一臺(tái)驅(qū)動(dòng)?？怂沟陌l(fā)動(dòng)機(jī)的缸體可以用手提行李箱隨身攜帶登機(jī)嗎？而美國運(yùn)輸安全局告訴你可以這么做。雖然是作秀，但是去年洛杉磯車展時(shí)展出的一臺(tái)福特1.0T三缸發(fā)動(dòng)機(jī)缸體，的確是從底特律通過民航客機(jī)隨身攜帶的方式帶到洛杉磯的。

圖6：可以裝在隨身行李帶上飛機(jī)的福特1.0T三缸發(fā)動(dòng)機(jī)缸體。

2. 小型化有利于降低制造成本，尤其是V6和V8發(fā)動(dòng)機(jī)：越來越多的新車上市開始取消V6和V8發(fā)動(dòng)機(jī)的選項(xiàng)，因?yàn)檫@些外觀霸氣的V型發(fā)動(dòng)機(jī)相比直四發(fā)動(dòng)機(jī)不僅更重，同時(shí)成本更高。但是大排量V6發(fā)動(dòng)機(jī)線性的油門響應(yīng)，充足的動(dòng)力儲(chǔ)備和順暢的高級(jí)感還是非常令人懷念的。

圖7：動(dòng)力總成的小型化和電動(dòng)化將導(dǎo)致V6和V8發(fā)動(dòng)機(jī)在今后越來越少

3. 升功率的宣傳噱頭：各位還記得從什么時(shí)候被灌輸“升功率”這個(gè)概念嗎？“最大功率除以排量，升功率越高說明發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)越先進(jìn)”，是不是現(xiàn)在才對(duì)這些“話術(shù)”有些新的領(lǐng)悟？當(dāng)然，用話術(shù)而不是技術(shù)來提升渦輪增壓的形象和心理暗示是中國特色，國外這種話術(shù)并不常見。

4. 針對(duì)寬松的歐盟油耗測(cè)試：前面這三點(diǎn)還僅僅是小原因，針對(duì)歐盟油耗測(cè)試和畸形的排量稅才是真的的動(dòng)力所在。關(guān)于美國EPA油耗測(cè)試和歐盟ECE油耗測(cè)試的差異，之前已經(jīng)談過很多，這里不再贅述。通過下表大家可以對(duì)比在美國市場(chǎng)和歐洲市場(chǎng)的帕薩特CC，2.0T以及3.6 V6（分別代表TSI和FSI）在不同油耗測(cè)試中的測(cè)試結(jié)果可見一斑（綠色色塊為EPA測(cè)試結(jié)果，藍(lán)色色塊為ECE測(cè)試結(jié)果）。顯然，渦輪增壓車在歐盟油耗測(cè)試中更容易做出漂亮的測(cè)試結(jié)果，從而在以二氧化碳排放為標(biāo)準(zhǔn)的使用稅環(huán)節(jié)少征稅（雖然在EPA油耗測(cè)試?yán)镞€是要現(xiàn)原形的）。

表3：美版與歐版帕薩特CC 3.6與2.0T油耗測(cè)試結(jié)果對(duì)比

表4：測(cè)試結(jié)果差異更為明顯的寶馬 328 2.0T發(fā)動(dòng)機(jī)

5. 畸形的排量稅：以排量征稅的腦殘政策是小排量渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)在過去幾年被力推的主要?jiǎng)訖C(jī)，不過這一漏洞在歐洲正在被改變。很遺憾，這個(gè)世界上以排量征稅的國家不只有中國，歐洲的一些國家也是這么做的，甚至可以說連以排量征稅的腦殘政策，我們也是照搬歐洲某些國家的。歐洲一些國家在征收車輛使用稅（相當(dāng)于國內(nèi)的車船稅）時(shí)，在過去很長的時(shí)間中以排量征稅的，然而近些年，不少國家終于回過神，開始用更科學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)收稅，即二氧化碳排放量，例如德國從2009年才開始放棄排量為標(biāo)準(zhǔn)，改為以二氧化碳排放量征收使用稅。

下面我們以3.5排量的天籟和2.0T排量的帕薩特CC對(duì)比一下以排量收稅和以排放收稅的差異。

愛爾蘭目前仍然以排量收取車輛使用稅，按照其標(biāo)準(zhǔn)：3.5升排量的天籟每年的車輛使用稅為1279歐元，而2.0T帕薩特CC的使用稅為513歐元，差異高達(dá)60%。然而諷刺的是，兩款車在EPA測(cè)試中的二氧化碳排放量同為219g/km。顯然渦輪增壓車鉆了腦殘政策的空子，偷逃了60%的稅費(fèi)。

表5：3.5排量的新天籟與帕薩特CC 2.0T油耗測(cè)試結(jié)果與車輛使用稅對(duì)比

圖8：愛爾蘭車輛使用稅按排量征收價(jià)目表

當(dāng)然如果有其他征稅的途徑，以排量征稅還是非常有利可圖的，例如我國進(jìn)口車的消費(fèi)稅，3.0-4.0排量加收25%消費(fèi)稅，4.0升排量以上加收40%消費(fèi)稅。加稅的理由也相當(dāng)冠冕堂皇，“調(diào)整汽車消費(fèi)稅政策，旨在抑制大排量汽車的生產(chǎn)和消費(fèi)，鼓勵(lì)小排量汽車的生產(chǎn)和消費(fèi)，有利于降低汽柴油消耗、減少空氣污染，促進(jìn)國家節(jié)能減排工作目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。”有意思的是，與車船使用稅一樣，既然目的是節(jié)能減排，放著精確的二氧化碳排放量可以做參考，為什么又要搞模模糊糊的排量一刀切呢？當(dāng)然這可能是坐奧迪上下班的公務(wù)員理解不了的“專業(yè)知識(shí)”，還需對(duì)科學(xué)發(fā)展觀進(jìn)行深入學(xué)習(xí)才行。

總結(jié)：節(jié)能減排的共識(shí)是電動(dòng)化

不論人們相信與否，事實(shí)上地球上的石油資源并不會(huì)很快的消耗殆盡，但是在全球范圍內(nèi)從石油能源向其他能源形式的逐漸過渡必然會(huì)在不遠(yuǎn)的將來發(fā)生。“石器時(shí)代并不是因?yàn)闆]有石頭而結(jié)束” （The Stone Age did not end due to a lack of stones），正如這句諺語所暗含的道理一樣：科技必然將會(huì)推動(dòng)人類社會(huì)的進(jìn)步。從蒸汽機(jī)車到內(nèi)燃機(jī)車再到電力機(jī)車的演變已經(jīng)預(yù)示了未來汽車的發(fā)展方向，從石油能源到新能源的過渡并不是因?yàn)槭涂萁?，而是因?yàn)樵诤艽蟪潭壬先藗冇辛烁酶畠r(jià)的替代選擇，而混合動(dòng)力是電動(dòng)化過程中關(guān)鍵的一環(huán)。

jinseng兄說“日本人玩混合動(dòng)力，歐洲人玩清潔柴油技術(shù)+缸內(nèi)直噴+渦輪增壓，只是技術(shù)路線的不同”，其實(shí)歐洲人可真沒這么想，也不可能如此目光短淺，因?yàn)樗麄冊(cè)缇妥龊秒妱?dòng)化的技術(shù)路線，混動(dòng)，插電混動(dòng)，純電動(dòng)，燃料電池，并且正在一步步的實(shí)施。從2005年開始，我們看到的是歐洲汽車制造商的老總們信心滿滿得在車展上高舉“清潔柴油”，“渦輪增壓”的旗號(hào)推銷著汽柴油常規(guī)動(dòng)力車，紛紛質(zhì)疑著混合動(dòng)力和電動(dòng)車的前景。然而這才幾年過去，歐洲廠商亮出混合動(dòng)力和純電動(dòng)產(chǎn)品時(shí)卻顯得非常從容。“賣什么吆喝什么”，這是基本的作秀原則，這些大佬們很清楚自己應(yīng)該在不同階段說什么做什么。你被迷惑了，說明他們忽悠成功了。

圖9：歐洲廠商早就做好電動(dòng)化的技術(shù)路線，混動(dòng)，插電混動(dòng)，純電動(dòng)，燃料電池，并且正在一步步的實(shí)施。渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)只是“優(yōu)化內(nèi)燃機(jī)技術(shù)”階段的緩兵之計(jì)。圖為奔馳新動(dòng)力系統(tǒng)PPT的截圖。

2007年德國法蘭克福車展上，梅賽德斯－奔馳的CEO蔡澈博士曾自豪地說：“我們的柴油車已經(jīng)和汽油車一樣好——在排放上甚至更好！”，然而一年之后，奔馳推出了奔馳首款量產(chǎn)混合動(dòng)力車型，奔馳S 400 Blue HYBRID。:奔馳公布了Blue EFFICIENCY（藍(lán)色效能）環(huán)保戰(zhàn)略，勾畫了從優(yōu)化內(nèi)燃機(jī)技術(shù)、到發(fā)展混合動(dòng)力，最后通向純電動(dòng)和燃料電池技術(shù)的三步走路徑，在未來產(chǎn)品研發(fā)上將通過逐步電動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)零排放的最終目標(biāo)。而在2005年的北美車展上，還是這位蔡澈博士面對(duì)媒體在談?wù)摰狡囯妱?dòng)化時(shí)的熱情遠(yuǎn)沒有現(xiàn)在高漲。對(duì)于電動(dòng)化，他真的不感興趣嗎？只是不想在電動(dòng)化技術(shù)成熟之前，長他人志氣，滅自己威風(fēng)罷了。

大家今天看到，并且鋪天蓋地宣傳的渦輪增壓，自動(dòng)啟停，柴油機(jī)等等，不過是廠商們?cè)诟髯曰靹?dòng)車和電動(dòng)車成熟之前的緩兵之計(jì)，換句話說這還只是戰(zhàn)略的第一階段，“優(yōu)化內(nèi)燃機(jī)技術(shù)”，這一過程拖得時(shí)間越長對(duì)于車商越有利，但是各國政府制定的每個(gè)階段的排放限值猶如一個(gè)個(gè)臺(tái)階不斷鞭策，汽車廠商當(dāng)然希望這個(gè)臺(tái)階來得越晚越好，所以才會(huì)出現(xiàn)阻擾歐盟油耗測(cè)試改革，反對(duì)美國CAFE新標(biāo)這些林林總總的鬧劇。

圖10：去年回國在北京開了幾天奔馳E200，1.8T渦輪增壓，缸內(nèi)直噴發(fā)動(dòng)機(jī)，在擁堵的北京市區(qū)40分鐘行駛3公里，平均油耗高達(dá)16.4升/ 百公里。直到幾天后離開北京時(shí)，平均油耗仍然沒有低于10升/百公里，Blue EFFICIENCY？Nein！

圖11：的確是時(shí)候思考如果身在“首堵之都”，真正需要什么車了？

至此，還需要糾結(jié)開篇的問題嗎？“日系為何不玩小排量渦輪”？優(yōu)化自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)和開發(fā)小排量渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)都屬于“優(yōu)化內(nèi)燃機(jī)技術(shù)”的范疇，而這僅僅是第一階段而已。至于是新一代自然吸氣更先進(jìn)，還是渦輪增壓更先進(jìn)，我覺得實(shí)在沒有必要將某種技術(shù)標(biāo)簽化，更沒必要還按國家分派別（都有文革余孽之嫌），而是應(yīng)該把關(guān)注點(diǎn)放在結(jié)果上。

正如美國EPA測(cè)試一樣，自然吸氣，渦輪增壓，柴油，混動(dòng)，插電混動(dòng)，電動(dòng)，無論哪國，無論什么技術(shù)路線統(tǒng)統(tǒng)歡迎，而且廢話少說，放在同一具有參考價(jià)值的測(cè)試平臺(tái)上測(cè)試，數(shù)字說話，高下自分。