汽车新技术开发及推广(上)

在未来几年之内，汽车行业将会执行更加严格的燃油经济性法规。为此，汽车设计和结构制造技术都发生了显著的变化来适应未来新法规对燃油经济性的要求。

各汽车厂商2011年的新车型已悉数在美国市场亮相，而其中一些改进后将被称为2012款新车型的产品也将按计划在未来的几个月内陆续在美国汽车市场发布。伴随着这些新车型的粉墨登场，你将有机会见识更新颖的汽车新技术。本文将带您简要浏览一下即将采用的汽车新技术，它们可能比你想象的来得还要快，所以你最好练好手艺来好好地利用它们。

目前推动汽车新技术研发的一个很明显的因素是美国联邦政府将于2016年全面实行的汽车燃油经济性新法规。现在距离该期限还有四个车型推介年份，到时所有汽车制造商的产品系列，包括轿车和卡车，按要求都必须达到35.5英里／加仑(相当于6.62升／百公里，1加仑=3.785L；1英里=1.609千米)的单位燃油里程指标。这项要求将在未来四年时间里逐渐实施，而对不同的汽车厂商的要求也各不相同。例如，通用汽车公司的所有车型在2012年的燃油经济性指标必须达到32.7英里／加仑(7.19升／百公里)，而本田汽车公司所有车型在2012年必须达到的燃油经济性指标是33.8英里／加仑(6.96升／百公里)。

对于重型载货汽车包括大型卡车，也有新的燃油经济性的要求。美国交通部和环保署已经签署了法令，要求载货汽车的燃油消耗量未来必须减小7％～20％。新的法规对运行的卡车二氧化碳排放量也提出了明确的要求。影响卡车的新法规将于2014年开始推行，并有望在2018年全面实施。在某种情况下，卡车的颗粒排放物(炭烟颗粒)也必然会受到新法规的控制。

这些新挑战对汽车行业的影响力不可小觑。新法规明确指定2016年实行时涵盖的对象包括中型、轻型货车和厢式货车。传统上来说这些都是高油耗车型。这一次汽车厂商们已经不可能再用燃油经济性好的轿车来补偿其油老虎车型的经济性指标了。当你对汽车制造商所有产品族整体看一下就会发现，新的法规对汽车厂商车型到2016年的平均燃油经济性指标的要求是提高大约10英里／加仑。应该说这是一个强度巨大的要求，它将会驱使你以后所驾驶的车型在几乎所有的系统方面都要进行变革和改进，否则将无法满足要求。

不过一个好的消息是2016法规将在美国全境推行。之前，倡导汽车节能的先锋们一直能够在像加利福尼亚这样州内提出燃油经济性要求并制定在本州推行的法规以进行实施。而按照2016款新法规则，汽车单位燃油行驶里程的要求对将在美国市场销售的所有车型均有效。这对所有的汽车公司都是一个重大的打击，也是它们纷纷同意执行更为严苛的公司平均燃油经济性指标的原因之一。事实上，当汽车公司在开发一个全新车型并使其顺利推出时为了专门针对加州的要求而做相应的改变是一件很困难的事情。

所有这些改变都是要付出昂贵代价的。据估计为了做出这些燃油经济性提高的改变，汽车公司在新品开发和制造方面将要花费500亿美元的成本。由此可预期的是新车型的制造成本和消费者的购车价格将会更加高昂。至于高到什么程度目前还无法断定。汽油缸内直喷(GDI)系统将会使每台发动机的成本提高1000美元，而加装可变气门正时系统将会使每台发动机的成本提高约2000美元。汽车制造商的资金投入以及提高了的购车价格将会通过汽车行驶过程中改善了的里程油耗来获得补偿。所有资料都显示，采用何种新技术来提高汽车燃油经济性，以及由谁来为这些新技术买单是汽车公司一直颇费周章权衡的问题。

汽车新技术开发的成本只是让为新车型高昂售价感到震惊的购车族关注的部分因素。2011年一辆全新轿车的平均售价预期在28000～29000美元之间。除了技术因素，钢铁、金属，以及塑料等汽车用材料的物价上涨也是推动汽车售价提高的明确原因。例如，颇受年轻男女喜爱的宝马Copper车型的制造成本差不多是一年以前的两倍。美元与日元、欧元的兑换比率的变化也是车价上涨的一个重要因素。同时车辆加装的显示、导航、安装等电子装置也使得汽车的售价进一步增高。2011年美国汽车市场预计新轿车的产量大约为1200万辆，而仅在三年前这个数字是1700万辆。汽车平均年产量的降低使得大规模经济的效益不佳，从而导致汽车的售价更加居高不下。

能很好解决此问题的一个重要因素是汽车燃油的价格。国际技术评估中心(ICTA)的研究表明，汽油的实际售价已经超过7美元／加仑。普通的公众对此并不知情，因为这其中的相当一大部分已经以各种隐含的补贴、减税以及由联邦财政和各州地方政府财政从税收中支付。ICTA列出了一个石油工业补贴的网络，其中包含用于石油运输的道路和桥梁的建设及维护补贴费用。据ICTA研究，美国每年光是为保护石油开采冶炼及运输设施的军事费用就高达1000亿美元，而每年用于战略石油储备的资金也将近600亿美元。每年政府还通过减免几十亿美元税收的方式来避免石油行业企业的破产以及油田的过快贬值。ICTA及其它一些智库认为，如果我们采用了“真实”的汽车燃油售价，那么关于汽车新技术的成本和回报率的数字看起来将会好很多。其实华盛顿已经有讨论说需要通过增加汽车的燃油税征收来减少联邦政府的财政赤字。

汽车新技术发展的另一个明确的推动因素是越来越蓬勃发展的被称为“绿色行动”的生态环保运动。绿色行动组织是一个由数个团体组成的松散型的联盟，这些团体的愿景主要是减少对环境的影响、减少对外国进口石油的依赖。以及对可持续性交通系统发展的要求。这些团体都指出采用纯电动汽车和混合动力汽车才是未来汽车工业的出路。这些倡议者也承认目前混合动力汽车售价不菲、结构复杂，在短期内不会是消费者喜欢的选择。但是他们也认为这样做是从国家长期利益的角度着想。如果采用完全“真实的”燃油价格进行汽车运行经济性的估算，那么纯电动汽车、插电式电动汽车和混合动力汽车将明显占有优势。

尽管已经有相关的汽车新技术开发出来，不过为了满足2016汽车燃油经济性法规的要求还有更多的工作需要做，尤其是在卡车及厢式货车方面。福特公司今年为其市场销量最大的F-150车型推出了四种全新的发动机。即便是配备了EcoBoost V6发动机，该车在城市工况和高速公路工况下的单位燃油里程数也分别只有16英里／加仑(14.7升／百公里)和23英里／加仑(10.2升／百公里)。丰田公司七年来首次推出了全新的Sienna车型，即便是配置了重新改进设计的2.7L四缸发动机，其在城市工况和高速公路工况下的单位燃油里程数也只有24英里／加仑(9.8升／百公里)。尽管采用了GDI引擎和其它的汽车新技术，这些车型中的相当一

部分离2016年燃油经济性法规的要求还有很远的距离。

当然，还有很多的其它因素来帮助汽车满足2016年法规的要求，这些因素包括已经存在的，也包括将来要发生的事情。其中的第一个推动因素就是人们逐渐追求那些配备性能更加优良的小型引擎的具备高燃油效率的小型、轻型轿车。例如，搭载1.4L Ecotec引擎的雪佛兰克鲁兹轿车的额定燃油里程数可以达到40英里／加仑(5.9升／百公里)以上。像福特嘉年华这样的令人惊异的车型在一个小型车的车内配置了所有的宜人设施，从而使其车主能够享受到大型车的舒适。租车公司也逐渐采用了这种做法。National(松下)公司最近就将一辆福特的福克斯车型作为全尺寸轿车提供给个人使用。

所有的汽车制造商都具有车型轻量化的目标。日产公司对其新车型的目标是重量减轻15％。马自达公司设定的目标是其下一代车型的重量要减轻220磅(1磅=0.45千克)。梅赛德斯奔驰公司也有这样的计划，但不太容易实现。车辆的耐撞性标准，包括车顶强度要求现在变得更严格，而随着这些目标的达成，车辆的重量也随之增加。

要达到35.5英里／加仑(6.62升／百公里)的燃油里程数目标的另一条途径是采用纯电动汽车和结构更复杂的混合动力汽车。所有这些具有高燃油里程数的方法都会改善各汽车厂商的公司平均燃油经济性指标。问题是这些汽车制造商是否能够销售足够的电动或混合动力车型从而使CAFE指标发生明显变化。

采用比如像带有可变气门正时装置的GDI引擎等高效率发动机也能够很好地帮助汽车达到35.5英里／加仑(6.62升／百公里)的燃油经济性要求。当然这项技术不是没有代价的。加装GDI系统后发动机成本较传统的进气歧管喷油的发动机会增加1000美元。提高燃油效率的部分途径是通过采用涡轮增压或发动机增压的办法来在减小发动机排量的同时保证输出足够的动力。GDI发动机的魅力在于它的输出功率可变，这样在不需要的时候就可以不用浪费燃料来输出过大的动力。

使用新型的汽车燃料是另一种提高车辆里程经济性的办法，不过这种方法难度较大。通用汽车公司就推出了一款使用天然气作燃料的全新Sierra车型，不过问题是由于采用了天然气发动机，所以车辆的售价在20000美元标价基础上又提高了16000美元。德克萨斯州的石油商TBoone Pickens曾经鼓动说天然气是丰富且清洁的汽车燃料，但是要使传统汽车能够用天然气作燃料必须花费额外的费用来进行改装，而且为汽车添加燃料而建设的基础设施也要花费大量的费用。

采用氢气作为汽车燃料也存在类似的问题。丰田和其它的汽车公司继续在开发燃料电池汽车技术，但是目前还存在很多的问题，并且解决的措施也并不多。

我们已经看到有很多过去配置V6甚至V8发动机的车型现在都安装了四缸发动机。即使是新款的梅赛德斯奔驰S级轿车也将可以选装一款四缸发动机。这些采用高技术的小型发动机将会输出和以前的大排量发动机同样的有效功率。通过采用主动电子声音工程技术可以使小型的发动机发出和大排量发动机一样汹涌澎湃的声音。如果轿车或卡车能够和以往一样动力强劲、声音激昂，那么用户将更可能接受小排量的发动机。

改善汽车燃油经济性的第四个途径是改进大家都知道的、目前汽车仍然存在的导致行驶效率较低的环节。在今年推出的新车型上你将会看到新款的八档变速器、可变排量的空调压缩机、超低滚动阻力轮胎、电动动力转向系统以及一些其它的节油技术和部件。如果将上述诸项技术单个系统拿出来，则对整车燃油经济性提高的贡献很小，但是如果将它们结合起来，则能将每加仑燃油的行驶里程增加1～2英里(1英里=1.609千米)，这样距离2016年新法规的要求就更接近了一些。

改善汽车燃油经济性的第五条途径，也是人们长期期盼的途径，仍然还存在一些可变的因素，但不是在目前。美国汽车市场上已经有柴油乘用车销售，但还不占据主流地位。由于具有更高的压缩比和较小的泵送损失，所以柴油发动机的燃油经济性要比同级别的汽油机高25％。而现在这些优势有所减退，由于GDI发动机不再需要采用节气门而且允许提高发动机的压缩比，同时，汽油发动机比同级别柴油发动机造价低几千美元这一优势也限制了乘用车柴油发动机的增长。

或许限制美国汽车市场上乘用车采用柴油发动机的主要原因在于加利福尼亚。该州制定了比欧洲国家要求更严格的燃油汽车排放物限制的法令。欧洲市场上柴油发动机汽车的占有率持续超过了60％。看起来为了适应欧洲市场要求而进行的车用柴油发动机技术的改进最终可能会使柴油汽车在美国市场大行其道。现在汽车黑烟和氮氧化物排量控制等主要问题都已经找到了解决途径，但这都需要加装成本昂贵的排放后处理系统，诸如向三元催化系统喷射尿素的装置和炭微粒捕捉装置。

相关资料表明，现在也有性能优异的采用高科技技术的车用柴油发动机。奥迪就有一款为A6轿车匹配的能输出176马力的TDI发动机。该款车型的燃油经济性指标可以达到每加仑燃油行驶里程达到91千米，同时该车的动力性也并不差，该车0-100千米／小时的加速时间小于9秒，而最高车速达到了225千米／小时。奥迪的柴油轿车系列车型都具有起／停发动机控制、再生制动能量回收以及城区零排放特性。车用柴油机技术已经取得了巨大的进步，而且仍将在提高美国汽车市场乘用车族的燃油经济性方面发挥主要的作用，而它在改善皮卡车型和厢式货车产品的燃油经济性发挥的作用将会更加巨大。

未来改善汽车燃油经济性的第六条途径是采用第二代和第三代的混合动力汽车。向Prius这样的混合动力汽车属于自支持驱动车型，在这种车型上所有能量都由车载动力装置通过提供的燃料产生。而像别克君越这样的采用电动辅助驱动(eAssist)的新技术混合动力汽车和装备标准的四缸发动机的车型相比，其燃油经济性还可望提高25％。这款eAssist混合动力车型匹配了一台2.4L的四缸发动机和一台六档变速器。它安装了一个由带传动的发电机／起动电机作用的车辆起／停发动机控制系统。该车还配置了一个能储存约11千瓦功率的10千瓦锂离子电池组。这些装置可以使车载电动机在车辆加速时可以提供15马力(1马力=735瓦)的动力。由于采用了eAssist技术，该车型可以使整车即使在配置小型发动机时仍然具有优良的动力性能。

不管你想如何将其归类，雪佛兰的Volt应更适合称之为插电式混合动力车型，而不是纯电动车型。采用城市电网电能为车辆充电的优势在于，由于燃烧煤火天然气发电而产生的污染可以在发电厂进行很好地治理而无需在每辆车上装备所有的排放控制装置。

还有一件能够显著影响汽车行驶经济性的事情现在还没有发生。尽管人们现在正投入巨大的人力物力致力于电动汽车技术的研发，然而能够使电动汽车实用化并且运行成本能为用户承受的车载电池技术目前仍然没有取得突破性的进展。我们一直在谈论相关的电池新技术，但目前还都没有能够实用化。2011年市售电动汽车产品一次充满电后的续驶里程还仍限于160千米之下。日产公司称其Leaf电动汽车的续驶里程可以达到116千米，通用公司则称其Volt电动汽车的续驶里程在80千米左右。这样的经济性里程对应的代价，是在车辆本身的重量之上再加上成本10000美元以上重达几百磅的电池组模块。所以，车载电池组技术还会不断地发展。

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