毫无用处的汽车知识 篇三十六：汽车节能漫谈：早期节油技术

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最近打了一周工会战，懒得更新。昨天码了一天，今天更新了。


说起节油，对于现在的驾驶者来说是个稀松平常的事，然而时间回到50年前，节油，环保这类的问题会让人觉得莫名其妙，而节油环保的先驱们正是在那个时候在这片处女地中找到了商机，找到了发展的方向。本次从本田和大众两个厂商的早期节油环保技术给大家介绍一下50年前的先驱性技术。

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最早为了节油而进行的先锋性研究产生于1916年，这台135磅的4轮汽车，实际上是两辆汽油助力自行车拼接在一起。

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在这之后虽然也有一些节油的设计思路，不过都是实验性质，没有谁会想到把他们装在量产车上，因为节油装置节省的汽油费用，相比节油装置来说要贵得多，而汽油支出在早期汽车使用的支出中并不是重点，如何能让一辆车开一个保养周期不坏才是难事。所以到1970年初，美国的平均油耗还在12mpg(英里每加仑，越大越省油)的样子，合20多升每百公里。

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随着70年代石油危机和清洁空气法案的推出，EPA和CAFE走向前台，群众纷纷发现以往5.xL排量的大v8随便开，现在忽然就开不起了，而想找一个符合EPA法案的车辆又如同国六早期的各种平行进口车一样非常艰难。在此我不得不再次强调一下清洁空气法案或者马斯基法案，以及咖啡法案，这两个对汽车发展史有重大推动作用的法案，感兴趣的可以自行查一下。

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简单接说大概就是60年代末70年代初，人们意识到含铅汽油对空气的污染，开始控制汽车的尾气排放，恰逢石油危机，于是排放和节油这两个并不矛盾的内容就被捆绑在了一起。马斯基法案要求1975年后的车辆应将一氧化碳，烃，NOx排放降低到10分之一，这对于当时的汽车厂商来说普遍认为是不可能的。然而敏锐的本田宗一郎发现这个商机，并早在60年代末就开始了相关的研究

根据对汽车出口未来的期望，本田研发中心于1965年夏季成立了一个由十人组成的空气污染研究小组。由该公司发动机性能研究部门负责人Shizuo Yagi领导，他们从收集有关美国空气污染法规法律趋势的数据开始。

同年9月，技术研究实验室的Yunpei Ito对日本和美国的汽车排放造成的空气污染进行了一项调查。他的工作包括对空气污染法规以及其他汽车制造商如何应对这种情况的研究。他甚至召开会议汇报他的发现，甚至对研究和设计小组进行了教育。正是在这样的会议上，Tasku Date(当时的本田研发总监)，Yagi和Kazuo Nakagawa(当时的Engineering Design Block的总工程师)一致认为有必要促进对排放控制的全面研究。从那时起，他们利用一切可能的机会说服公司开设空气污染研究实验室。

1966年6月，日本汽车制造商协会(JAMA)成立了一个委员会，目的是前往美国进行汽车排放研究。本田的八木是成员之一。这次旅行持续了一个月，成员们参观了通用汽车，福特和克莱斯勒的23个研究实验室以及政府机构和大学。他们研究了有关排放和安全的最新研究。

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自从伊达(Date)，八木(Yagi)和中川(Nakagawa)一直在倡导空气污染研究以来，他们去了研究中心总经理杉浦英夫(Hideo Sugiura)，并告诉他，进行这一旅行至关重要。“那就好，”杉浦说。“我们开始做吧。”

空气污染控制研究实验室(AP Lab)因此由大约30名成员组成的匆匆组建的团队启动。即使启动了实验室，研究工程师也必须从头开始研究新领域。从高转速和高输出角度出发进行发动机设计后，排放控制似乎是一个完全不同的世界。

date回忆说：“当时，我们对导致空气污染的原因没有任何答案。” “我们所拥有的只是一台用于测量一氧化碳的设备。我们甚至不得不询问什么是NOx和HC，因为在日本没有可用于测量它们的设备。首先，我们使用了一种称为气相色谱仪的仪器来观察颜色反应当抽进注射器的废气用化学试剂处理时，采用这种方法，但是，当我们进行测量时，发动机的状况会发生变化。我们根本无法应用我们的发现。”

AP实验室的团队只能从研究测量方法和设备开始。但是，本田宗一郎对AP实验室寄予厚望。他说：“本田汽车是汽车工业的最新成员。这是与我们的竞争对手一起起步的绝佳机会。”

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当时的汽车厂商普遍采用三元催化的方式来降低汽车排放，然而早期的三元排放有诸多问题，比如含铅汽油中毒，催化剂失效，催化罐破裂等，而本田着眼于1：14.7的汽油极限空燃比，走上了稀薄燃烧的道路，只要汽油完全燃烧，那就不存在污染排放问题了，为此本田进行过多种尝试，包括预热混合器，多级点火，多点点火等，却都没有产生好的效果。毕竟对于当时的技术水平来说，别说计算机模拟，大部分厂家对于污染出现的机理都还没搞太明白。

最终Otani走向了使用预燃室这一在汽油发动机中从来没有过的操作，他回忆说：本田宗一郎本来就没有耐心等待完成试制发动机制造所需的漫长等待。“我们的通用发动机中有带有预燃室的发动机，不是吗？”“为什么在试验引擎完成之前就不能使用这些研究进行研究？” 因此，开始使用GD90通用盘子引擎进行一系列测试。

GD90是带有预燃室的2缸V型479 cc柴油机；他们实验的理想引擎。首先，研究人员在预燃室中安装了火花塞和汽油喷嘴，对发动机进行了改造，以使压力比可以在8：1和16：1之间调节。然后，从1969年12月至1970年2月，使用转换后的GD90进行了测试，结果似乎表明汽油发动机可能发生稀薄燃烧。

1970年1月完成了单缸300 cc N600发动机的试制版，从而可以开始测试。团队的目标是确定预燃室的最佳条件，从而实现稀薄燃烧。本田先生在研究过程中建议：“为什么不使用前几天开发的机械燃油喷射系统？” (该系统于1970年10月引入。)这似乎是有道理的，并且使用两种燃料供应方法进行了适当的研究：燃料喷射和化油。

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本田宗一郎于1971年2月12日在东京大手町经济组织联合会大厅举行了新闻发布会。他在那里宣布：“我们现在有望开发出符合1975年排放法规标准的往复式发动机(CVCC)。我们将在1973年开始商业生产该发动机。” 实际上，该公告暗示有机会满足《美国清洁空气法》的要求。此外，在2月26日的本田公司通讯特刊中，本田先生告知其员工，这样做的前景非常好。

CVCC的含义是Compound Vortex Controlled Combustion，符合涡旋可控燃烧，然而在本田宗一郎着急忙慌宣布时他们还面临着很多问题，没有水冷机，没有5万英里耐久测试，也没有搭载车型。

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1972年10月11日，是本田历史上具有里程碑意义的一天。那天，在东京的赤坂王子饭店，整个CVCC引擎被引入了整个日本乃至全世界的新闻界。大厅装饰着代表灿烂的蓝天的蓝色面板，这说明了这种新的低排放产品的成就。

1.该发动机可以使用现有的往复式发动机制造，这意味着可以使用现有的生产设施。此外，由于唯一的变化就是更换了一部分气缸盖，因此CVCC系统可以应用于其他类型的发动机缸体，从而导致低排放发动机的普及。

2.由于在发动机内部进行了清洁，完全燃烧，因此无需其他装置，例如催化转化器。二级污染不再是一个问题。

因为本田甚至没有一台能搭载CVCC发动机的车辆，所有的测试数据是在日产阳光上进行的。
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此次发布会一经召开立即在业界引起轰动，各个汽车厂商的R&D纷纷前来和本田这个汽车界名不见经传的小厂谈合作。这其中也包括丰田授权生产的TTC系统，完全照搬CVCC

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三菱的MCA(Mitsubishi clean air)系统，类似CVCC只是引气阀位置不同。

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EPA于1973年3月19日在华盛顿特区举行公开听证会，以听取汽车制造商关于是否按计划执行1970年《清洁空气法案》的证词。在听证会上，只有本田和东洋工业公司(现为马自达)证明可以满足1975年法规。

伊达回忆说：“在听证会上，我们被问到：'本田真的可以生产满足1975年要求的汽车吗？如果可以，本田可以为通用汽车等汽车制造商提供CVCC发动机吗？' 但老实说，我们全力以赴只是照顾本田的业务。我们没有能力为通用汽车公司提供产品，这是非常令人沮丧的经历。”

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1973年12月，本田第一款搭载CVCC的量产车，初代思域civic诞生了，随即该车开始了美国EPA的认证工作。对于当时的本田来说，是抱着这辆车不成功就退出汽车市场专心做摩托车的背水一战的思想，事实证明，这一超前了10余年的研发工作获得了成功。

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其实civic在第一次提交epa测试时是失败了的，本田团队调查的原因发现主要是美国的测试环境海拔比日本的高350米，导致空气和燃料不能正确混合，美国的测试人员油门控制方式和日本的也不一样，马力机的滚筒轮距也不一样。在经过一番调整后1975年思域在epa测试中取得了惊人的成绩，获得了排放和燃油经济性的双重优势，mpg竟然可以逼近50，也就是百公里6-8L油耗，对于当时美国车普遍的20mpg，一年的油钱就可以省一辆思域出来。而且因为没有三元催化器，cvcc可以加有铅或者无铅汽油，不会像其他使用三元催化器减排的车辆一样面临无油可加的窘境。

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随后cvcc系统进化了第二代，增加了三元催化，后来又有了电喷cvcc，随着发动机技术的进步，cvcc最终止步于1987年，不过这项技术，结合vtec技术带给本田的技术红利却一直延续至今。看似背水一战的豪赌实际上是基于充分的市场研判，对自己能力的信心和完善的后路计划(摩托车),可以说是汽车史上一次经典的翻身仗了。

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日本车的经济性和环保性，也是基于这十几年的技术发展而定下的基调(虽然他们在高性能领域一直处于“闷骚状态，详见本系列的第三篇文章君子协议)，甚至我能查到的第一块车载油耗表都是本田使用的

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虽然我查到1996年戴姆勒有燃油消耗表的专利，不过实物我只找到2006年的本田，如有更早的原厂油耗表还请提供，感谢)

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而cvcc这种预燃的设计，在近50年后的现在，又由马勒刷线应用到了法拉利的F1发动机中。相比cvcc时代来说，马勒的MJI更加精致一点。

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这套系统由火花塞，预燃室和喷嘴组成，稀薄燃烧最大的问题就是，太稀薄了容易点不着，预燃室存在的目的即制造一小块”富燃料"空间，使混合气可以轻松的被点燃。

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点燃后的混合气通过特殊的6空喷嘴，喷入顶部特殊形状的气缸中，在缸内均匀分布后再进行2次燃烧。

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通过这样的超级精益燃烧，可以提高10%的燃烧效率和降低95%的NOx排放。

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虽然目前这一技术还没有下放到民用车，不过随着供应链的推进，未来很有可能看到这项技术在量产车上和spcci抗争。

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那么本田的故事完了么?并没有，做摩托车起家的本田还曾经创造性的将摩托车和乘用车结合在一起。一台Motocompo现在可能要2万多块钱

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没错这就是初代city，一个主打年轻的车型，不止提供给你年轻人的第一辆车，还送你一个年轻人的第一辆摩托车。这东西叫做motocompo,折叠后只有1185毫米×240毫米×540毫米，可以轻松放在后备箱里，50cc，2.5马力，重42公斤，对女性来说重了点，不过也是一个“社交”的好机会，2.2l的油箱续航可达150km。

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如此巧妙的设计和精准的市场定位，导致city的销量一路火爆，一些动画也受到了这台小scooter的启发。

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比如龙珠里也有类似的设计。同时city的发布还获得了madness乐队的加持，这一系列精准的市场营销行为使city的销量轻松突破每月15000辆。

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当然，city的本体也不是吃素的，搭载了1.2t的ER发动机，100匹马力，依然有cvcc技术，油耗同样很低。在cvcc技术终结后本田的燃油效率主要靠反向vtec来保证，进入新千年后主要靠immd混动技术来保证，在内燃机领域抹黑前行的似乎只剩下了马自达和丰田和日产(下期再讲)(其实也许还会有长城?)

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最后我们来看一下这个摩托车的折叠

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motocompo总共卖出去6万辆，比city小得多，我觉得卖的少的原因可能还是重量问题吧。

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下面我们再来看看大众这边。我们知道欧洲是个柴油，小排量，手动档的天堂，虽然油耗和排放方面大家都是通过类似的手段，比如废气再循环，涡轮，机械增压，三元催化，分层稀薄燃烧等手段来控制，但是大众还是在1996年将这一行为做到了极致。这就是lupo 3l

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这台车国内并没有引进过，其实是大众最低端的车型，有点类似现在的up！，不过他搭载了一台61马力的1.2t的三缸发动机，可以跑出每百公里3L的油耗。当然，这只是lupo的一个特殊版本，为了极致的油耗，使用了铝镁合金门框，引擎盖，尾门，座椅框架，避震，轮毂等，全车重830kg

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内饰方面，除了tiptronic变速箱是标配的，其他助力转向，电动后视镜，电动车窗，甚至空调都是选配的。唯一值得欣慰的是收音机是标配的。

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lupo 3L曾经创造过许多极致省油记录，比如平均油耗2.3L环游世界，还有Gerhard Plattner创造的横穿欧洲20个国家行程2910英里，只加了90.94欧元的油，百公里油耗2.7L。当然我猜他可能是在春秋天天气好的时候开的，毕竟不开空调开车实在是太难受了。
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大众这套极致省油的配置还拿到过奥迪的全铝车身车型A2上，作为一个特别版本，虽然依然很多配置都是选装，不过标配了动力转向，实在是可喜可贺。

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和日系厂家的省油策略不同，大众似乎走了一个以省油为卖点的死胡同，以至于用户要为了“省油"而额外付出比剩下来的油高的多的多的成本，这一行为的极致就是大众xl1了

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这台车在国内的认知度非常的低，可能很多人都不知道大众造过这么一台车。事实上这台车的技术点也非常多，比如低达0.159的风阻(Cd),要知道一般的量产车能到0.23,0.24就可以做广告大吹特吹了，每降低0.01都是很艰难的。再加上全碳纤维乘员舱，铝镁合金框架，钛合金轮毂，陶瓷轴承，白车身重量只有290kg，整车重量也只有790kg。

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这台2007年发布的概念车车配备了一个0.3L的单缸柴油机用来给5.5kwh的锂电池充电行驶，不过08年又改成了0.8L排量的双缸发动机，油耗可以做到0.9L每百公里。

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随后大众又推出过L1概念车，为串联2座布局，不过只制造了一台原型车。xl1的量产计划从07年就开始吹，直到2000年都还没有消息。

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2011年xl1终于又更新了版本，这次发布的版本修改了一些外形，风阻系数增加到0.18，也去掉了一些实在贵的吓人的零件(比如钛合金轮毂),离量产又进了一步。

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2012年，大众终于决定了量产版本的配置。0.8L双缸涡轮增压35kw柴油机，配合20kw电动机组成混合动力系统，油箱10L，纯电续航50km，综合续航400km，综合油耗0.9L/100km，不过这事在每75km给电池充一次电的情况下，纯柴油续航2L/100km，也是不错的成绩。

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因为实在太过激进，xl1总共量产了250辆，其中200辆是对一般消费者出售的，采用抽签的方式，为了这极端的节油效果你需要付出111000欧元，我只能说环保主义者的钱真是太好赚了。

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哦对了，这台0.8L R2的动力组合，大众还曾经想塞到up！里，并拿出了twin up!这个概念车。
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不过万幸的是他们及时制止了这个想法，2万欧元如果真有人买这个，那可真是太神奇了。