在各个方面，清洁柴油动力系统都是其它动力系统解决方案的有效替代者。

　　它有助于减少CO₂排放，大大削减日常出行成本，并能够给广大司机带来驾驶乐趣。对汽车制造商而言，清洁柴油车是一种成熟、可靠的全新市场机遇，对于小型企业而言，它是安全、可靠且具有经济效益的出行解决方案。

　　清洁柴油发动机的油耗比汽油发动机低30%。这相当于多行驶40%以上的路程，因此非常适合长途旅行。油耗的减少就意味着燃油成本的下降，通过减少油耗，我们能够节省更多的自然资源。

　　随着内燃机技术的持续改进，柴油发动机和汽油发动机的燃料消耗都在不断下降。

　　首先介绍两种动力传动系统的不同改进阶段，作为后续所有技术对比的基础。

　　所有动力传动系统型号的基本车辆的净质量为1400kg，手动变速发动机功率为100kW(混合动力：自动变速)。耗油量根据NEDC(新欧洲行驶循环测试，简称NEDC)欧Ⅵ(G0/D0：欧Ⅴ)测定应用的技术包括(图1)。

图1  清洁柴油车与汽油车技术的改进

　　汽油发动机的第一改进组使耗油量减少22%左右(与基准发动机相比)。图中百分比数据显示了各个方案对减少油耗的作用。这些数字均为大约值。9%：发动机排量从2.0L降至1.4L，结合涡轮增压；4%：可变气门正时；3%：热管理和按需供油；4%：启动/停止系统(采用制动能量再生技术)；2%：汽油直喷，见图2。

图2  汽油车改进组G1详情

　　第一改进组说明了清洁柴油车能够进一步减少油耗和CO₂排放的潜力，该组称为oCCS——优化的常规燃烧系统：本系列中的六种方案可减少20%左右的油耗。

　　耗油量减少主要得益于发动机排量从2.0L降至1.6L的改进，减少约10%；2%从降低特定车辆的发动机速度获得；1%从减少发动机内部摩擦获得；1%从热管理获得；4%从采用了制动能量再生技术的启动/停止系统获得；2%从燃烧优化获得(例如在主喷之前近距离的预喷，或涡轮增压)，见图3。

图3  清洁柴油车改进组D1详情

　　汽油和柴油发动机在减少油耗方面都有巨大的潜力。此处所述的方案最多可使汽油发动机节省39%的燃料——从目前的7.7L/100km降至4.7L/100km，清洁柴油发动机消耗的燃料比汽油发动机少1/3。借助所有改进措施，耗油量可以进一步减少41%，以混合动力驱动为例，耗油量可从目前的5.4L/100km降至3.2L/100km。这比汽油基准发动机少58%。图4右图柱中未加黑数字是柴油发动机与汽油基准发动机的对比值；上方的加黑数字表示相对于目前标准柴油油耗的节省量。

图4

　　各类改进组的经济效益分三组显示：无混合动力(基准发动机)、带有启动/停止系统的发动机、带有混合动力驱动的发动机，见图5。

图5  柴油车技术与汽油车技术的燃油经济性

　　即使不装配混合动力系统，仍可大幅度地降低油耗。图5清晰显示了带启动/停止技术的柴油系统比带混合动力系统的汽油发动机更具燃油效率。汽油混合动力发动机百公里耗油4.7L，非混合动力柴油发动机的百公里耗油在3.6L到4.2L之间。只有柴油混合动力发动机才可实现更高的燃油效率：3.2L/100km。

　　当今，柴油发动机的油耗比汽油发动机少30%左右。目前普遍公认汽油发动机将在节省油耗方面取得巨大改进。但是，汽油发动机所采用的技术也可用于柴油发动机——从而在柴油发动机上实现近乎相同的燃油效益。这意味着凭借排量降低、优化燃烧工艺、热管理、启动/停止系统和NOx处理系统，未来的柴油发动机甚至会比同类汽油发动机(直喷、涡轮增压、启动/停止系统、热管理、可变阀门正时)高出35%的燃油效率。

图6  清洁柴油车的燃油经济性优势

　　汽油发动机将从其他混合动力系统获益更多，但是并不足以弥补其与柴油发动机的燃油效率差值，即仍会保持32%左右的差异。

　　燃油经济性和CO₂减排是主要目标。但是这些目标必须以经济实惠的形式实现。图7为燃油节省成本与其他系统成本的对比图(前提：2006年至2008年德国燃油均价，45000公里行驶路程)。

　　图7左上部分的系统能够节省更多成本。距离分割线越远，其经济效益越高。清洁柴油基准发动机比汽油基准发动机的价格高1100欧元左右～但在3年/45000km行驶里程后能够节省1500欧元的柴油：抵销购买差价后还节省300欧元。

　　D1到D组的特点是成本稍高，但节省大量燃油。D3能够节省近1500欧元！另一方面，其他混合动力系统的成本较高，无法通过其燃油经济性来补偿这一不足。

图7  燃油节省与增加零部件成本对比

　　小型化意味着减小发动机排量和油耗，但并非是降低发动机功率。有两种方法可以减小发动机排量：减少气缸数量或单个气缸的容积。二者可以结合使用。这产生两种结果：由于发动机内部摩擦减小，效率提高，因此使得耗油量减少。由于排量减小，发动机功率也随之下降。

　　为了补偿功率的损失，需要提高增压压力以将更多新鲜空气引入发动机气缸。增加氧气有助于注入更多燃油，从而在燃烧期间释放更多能量。这能够增加发动机的比功率(kW/L)。

图8  如何实现发动机的小型化

　　上文讲述的动力传动系统方案可以大大节省汽油和柴油发动机的油耗。其他方案可进一步节省20%的油耗。例如，减轻车辆质量、减少空气阻力(Cw)和轮胎滚动阻力等对燃油经济性产生最重大影响的因素。齿轮箱也具有改进潜力。直接与柴油发动机相关的方案包括控制燃烧压力、可变气门正时、可变气门行程、可变压缩以及生物燃料的利用(生物柴油)。带有启动/停止系统的清洁柴油发动机的百公里耗油量将低于3L，而带有混合动力系统的清洁柴油发动机甚至仅需要2.6L。同类汽油发动机的百公里耗油量则分别为4.4L或3.8L。

图9  通过整车技术改进 进一步减少油耗

　　混合动力车和电动车被认为是节省燃油的理想方案。2008年，德国汽车杂志《车评》将丰田普锐斯2混合动力车与大众高尔夫2.0TDI柴油车进行了对比，从而确定哪一款车更具经济效益。测试人员驾驶这两辆车在同一路线上以相同操作行驶，从而测得这两辆车的实际油耗。根据理论推断，柴油车的耗油量比混合动力车高0.6L/100km，但实际耗油量却低了0.9L/100km。第二年，新一代普锐斯3汽车实现了5.9L/100km的耗油量–几乎与柴油车相同。图10中**对比还说明，在一次加油的情况下，柴油车能够多行驶280km。

图10  示例1-汽油混合动力车与清洁柴油车对比

　　最后，研究人员使用基于统计数据的工具，计算在保有4年且每年行驶15000km情况下的车辆总拥有成本。对于更高端的豪华型配置高尔夫，柴油车稍微落后0.9ct/km。而对于较为低端的舒适型配置高尔夫，柴油车更具优势。右下方的图表说明了公测耗油量和实际耗油量的具体差别程度。混合动力车的实际耗油量比公测耗油量高50%以上。

　　混合动力车和电动车被认为是节省燃油的理想方案。2010年12月，德国汽车杂志《车评》对比了丰田Auris混合动力与大众高尔夫1.6TDI以验证哪一款车更经济，见图11。测试人员驾驶两辆车在同一路线上以相同操作行驶，从而测得两辆车的实际耗油量。根据公测耗油量(NEDC)推算，柴油车的油耗优势预计仅有0.2L/100km，而实际上则到达了1L/100km。对比还说明，在一次加油的情况下，柴油车能够多行驶300km。

　　最后，研究人员使用基于统计数据的工具，计算在保有4年且每年行驶15000km情况下的车辆总拥有成本。结果：柴油车每公里行驶成本比混合动力车低0.6美分(ct)。

图11  示例2-汽油混合动力车与清洁柴油车对比

　　不同的驾驶操作会对油耗产生显著的影响。德国汽车杂志《汽车画报》对比了两款同类大众高尔夫汽油车与柴油车在不同驾驶风格下的表现，见图12。根据公测耗油量，清洁柴油车能够节省23%的燃油。而实际测得的耗油量相差更多：在低速驾驶以保持较低燃料消耗的情况下，清洁柴油车能够节省26%的燃油，而在高速驾驶情况下，清洁柴油车能够节省42%的燃油，全速驾驶情况下，能够节省50%的燃油。速度越高，清洁柴油车的燃油经济性越明显。汽油车在全速驾驶情况下需要消耗4倍多的燃油。而清洁柴油车仅需要2.7倍。这表明，清洁柴油车也非常适合于运动型跑车。

图12  示例-运动跑车-汽油车与柴油车对比

　　在任何档次和类型的车辆中，清洁柴油车的燃油经济性是显而易见的。该列表数据来自整车厂互联网站，该表显示，清洁柴油车比同类汽油车的耗油量平均低30%左右。在实际行驶中，清洁柴油车的优势更为明显，见图13。

图13  油耗对比实例-国外汽油柴油车

　　汽车保有量不断增加将导致市场对原油的需求量大幅上涨。中国石油资源并不足以满足这些迫切需求。越来越多的石油和石油产品需要依靠进口。目前，国内的供需差距高达52%。到2020年，这一数字有可能增至62%。

图14  油耗对比-大型SUV

　　另一方面，中国拥有丰富的煤矿和天然气资源。这可以成为通过煤制油技术或气体液化技术生产柴油燃料的基础。这些技术目前已经得到发展和利用。借助这些技术，我们可以减少对进口原油的依赖。

图15  中国原油之供需发展

　　仅靠中国的石油资源无法满足市场需求，进口原油的需求量大增。另一方面，中国拥有丰富的煤矿和天然气资源(煤/气体液化技术也可用于柴油的生产)。为减少对进口原油的依赖，我们需要依赖技术性的解决方案。

　　汽车产业是国民经济的重要支柱产业，在国民经济和社会发展中发挥着重要作用。随着我国经济持续快速发展和城镇化进程加速推进，今后较长一段时期汽车需求量仍将保持增长势头，由此带来的能源紧张和环境污染问题将更加突出。

　　为此，国务院发布《节能与新能源汽车产业发展规划(2012～2020年)》中明确指出到2015年，当年生产的乘用车平均燃料消耗量降至6.9L/100km，节能型乘用车燃料消耗量降至5.9L/100km以下。到2020年，当年生产的乘用车平均燃料消耗量降至5.0L/100km，节能型乘用车燃料消耗量降至4.5L/100km以下，无疑这对国内各大整车厂来说是不小的挑战。

　　正如图16所示，国内乘用车整体油耗距离2020年第四阶段油耗目标还有不小的差距。除了个别几款柴油车，混合动力和新能源车之外，所有的汽油车车型都无法达到这一目标。

图16  国内乘用车整体油耗距离2020年的限值情况

　　相对汽油车，柴油车有着更好的燃油经济性。如图17所示，黑色的点代表欧洲现在市场上销售的柴油成用车油耗。这些柴油车的油耗已经甚至远低于2020年中国四阶段油耗限值。因此，凭借已经成熟的的柴油车技术，整车厂只需要引入一些欧洲成熟的柴油车即可轻松地达到四阶段耗油法规。因此，乘用车柴油化是实现四阶段油耗标准的现实路径之一。

图17  相对汽油车，柴油车有着更好的燃油经济性

　　柴油乘用车在欧洲已经有了悠久的历史，其节油性能以及产品的可靠性已经得到了有力的论证。不仅仅在欧洲，即使在美国，从2010年起柴油乘用车市场也开始了“井喷式”的发展。截至2013年底，美国新注册的乘用车中，柴油乘用车的比例已经达到了2%。另人更为吃惊的是作为推崇电动车和混合动力的代表，日本在其汽车产业规划中明确到2020年，日本将有5%的新乘用车采用柴油动力。关于与柴油车相关的另一些话题比如排放、柴油供应、油品，我们将在下期继续讨论。

(未完待续)