Anonim

Mindre, mer effektiva motorer bättre anpassade till mer komplexa växellådor kommer att ha några av de största effekterna för att göra morgondagens bilar mer bränsleeffektiva.

20FE företags genomsnittliga bränsleekonomi (CAFE) på 54, 5 mpg motsvarar cirka 42 mpg på EPA-fönstermärken.

Och medan Toyota Prius hybridägare kan notera att de kan göra bättre än idag, gäller genomsnittet för alla fordonstyper - inte bara små bilar utan även pickupbilar i full storlek.

Minskad vikt och lägre vindmotstånd kommer att spela en roll för att få ditt nästa fordon att leverera bättre gassträcka än någonsin tidigare, oavsett hur stora eller små de är.

Och många av förändringarna kommer i motorer och transmissioner.

Detta är den andra av tre artiklar om framtidens teknik som kommer att öka bränsleeffektiviteten i framtida bilar.

  • Del I: Nya regler för gassträcka kommer att omforma vad amerikanerna driver: Aerodynamik och vikt
  • Del II: Nya regler för gassträcka kommer att omforma vad amerikanerna driver: motorer och transmissioner
  • Del III: Nya regler för gassträcka kommer att omforma vad amerikanerna driver: Hybrider, elektricitet, kostnader

Så vad kommer dessa förändringar att bestå av?

Små, mer effektiva bensinmotorer

Förbättringar av motoreffektivitet kan vara den enskilt största faktorn för att förbättra gas-körsträcka betyg för de kommande åren.

En mängd tekniker - direktinsprutning, variabel ventiltidtagning och ventillyft, även elektriskt aktiverade ventiler - effektiviserar redan förbränningen.

Det tillåter det som kallas "nedskärning": en motor, ofta med färre cylindrar, som är mindre, lättare och har färre rörliga delar - vilket minskar bränsleförlorande intern friktion.

För att kompensera för färre cylindrar är många av dessa motorer turboladdade - med annars bortkastad avgaser för att driva en pump som packar mer luft i cylindern.

Det resulterande högre lufttrycket kan kombineras med mer bensin, vilket innebär att motorn producerar mer kraft vid förbränningen.

Det ger dessa motorer högre hästkrafter för sin storlek än "regelbundet utsugade" motorer, vilket innebär att en fyra kan utföra som V-6 den ersätter.

Med andra ord: Räkna inte ut bensinmotorn under många år framöver.

Image

2011 Ford F-150 EcoBoost bakifrån - Drive Tour 2011

Exempel: EcoBoost

Det bästa exemplet på detta är Fords serie EcoBoost-motorer, som började med en 3, 5-liters turboladdad V-6 med samma kraft och bogseringskapacitet som den större V-8 som den ersatte i Fords bästsäljande F-150 pickup.

Motorn har varit en överraskning och sålt mycket bättre än Ford förväntat, särskilt i pickupbilar i full storlek.

Den förenades av en 2, 0-liters fyra som ersätter en 3.0- till 3.5-liters V-6, och sedan av både 1, 5- och 1, 6-liters fyrhjulingar som ersätter större standard-2, 5-liters fyrar.

Senast har Ford lagt till en 1, 0-liters tre-cylindrig turboladdad motor, som ersätter en konventionell fyra på upp till 1, 6 liter.

Och vem vet, det kan komma mer att komma.

Nackdelen med mindre turbomotorer är att de är mer ekonomiska under lätt belastning än de större som de byter ut, men lika törstiga efter hög effekt.

Så aggressiva förare kan hitta dem törstigare än deras EPA-betyg, medan mildare själar klarar sig bra.

Få V-8s utanför lastbilar

År 1970 eller så erbjöd även så kallade kompakta sedans V-8-motorer. De enda sexåren var på basmodeller och fyrcylindriga motorer från amerikanska tillverkare var en sällsynthet.

Image

2011 Hyundai Sonata 2.0T

De snabba marknadsvinsterna som uppnåddes genom mindre, mer bränsleeffektiva och bättre byggda japanska bilar lärde Detroit en 20-årig lektion.

Om något nu använder vissa kategorier av amerikanska bilar mindre motorer än sina japanska konkurrenter.

Stora V-8: er i dag är begränsade till pickupbilar i full storlek - alla kommer med V-6es som basmotor nu - och en handfull ponnibilar och avancerade stora sedans.

V-6 har effektivt tagit platsen för V-8, men det är verkligen fyrcylindriga motorer som nu är normen.

Och de kan vara mycket större än de 1, 2- till 1, 6-liters "econobox" -motorer som vissa köpare fortfarande föreställer sig att vara.

Fyra är standard

Cirka 2010 började tillverkarna bli av med sina V-6-alternativ i både medelstora bilar och kompakta övergångar, och trenden har accelererat snabbt.

Image

2014 Chevrolet Impala, provkörning i Hell, Michigan

Även vissa bilar i full storlek erbjuder nu fyrcylindriga motorer: Chevrolet Impala 2014 kommer som standard med en 196 hk, 2, 5-liters fyra.

För inte så många år sedan kan det ha varit en bas V-8 - verkligen en V-6 - som gav 200 hk.

Men den nya Impala 2014 kommer bara med fyr- eller sexcylindriga motorer; ingen V-8 är tillgänglig.

Det är inte heller troligt att GM kommer att erbjuda ett sådant: De är begränsade till Camaros, polisfordon och lastbilar.

V-6 medelstora sedans: Endast ett fåtal kvar

Bland medelstora sedans är fyra som tidigare hittades i kompakta bilar nu allmänt tillgängliga.

Sexor erbjuds inte längre i Chevrolet Malibu, Ford Fusion, Hyundai Sonata eller Kia Optima - även om de fortfarande är ett avancerat alternativ på Honda Accord, Chrysler 200, Nissan Altima, Toyota Camry och Volkswagen Passat.

Volkswagen Passat är förresten en udda man i den gruppen; basmotorn är inte en fyra utan en 2, 5-liters femcylinder.

Med en ny linje med mindre, kraftigare turboladdade fyrbilar från en ny mexikansk motoranläggning kommer framtida Passats troligen att falla i linje.

På liknande sätt har det populära kompakta crossover-segmentet tre konkurrenter utan V-6-alternativ - framför allt Ford Escape 2013, tillsammans med Hyundai Santa Fe och Kia Sportage. Och det kommer sannolikt att finnas fler under kommande år.

Mindre storlekar sans turbos

Även utan turboladdare blir fyrarna mindre.

Image

Fords 1, 0-liters EcoBoost-motor

Mazda har ersatt en 2, 5-liters fyra med en ny, mycket effektiv 2, 0-liters SkyActiv-motor som kombinerar ett högt förbränningsförhållande med komplexa och noggrant inställda grenrör som på racingmotorer för att öka effektiviteten.

Det fungerar också: Vi testade två olika SkyActiv-modeller förra året, en Mazda CX-5 crossover 2013 och en 2012 Mazda3 hatchback, och båda överskred handfullt sina EPA-betyg.

Kommer snart: tre cylindrar

Och trecylindriga motorer kommer snart för subkompakter och till och med kompakta bilar, från så lika varumärken som BMW och MINI, Ford och Mitsubishi.

Liksom alla mindre motorer har de samma kraft som de större de byter ut.

Fords prisbelönta 1, 0-liters EcoBoost tre kommer i Fiesta 2014 som en motor som tillval.

Ford säger att den trecylindrade Fiesta-modellen kommer att ha bland de högsta bränsleekonomiska betyg för alla icke-hybridbilar på marknaden.

Nackdelen med att minska

Men det finns inte alltid en gratis lunch. Mindre turboladiga motorer är ofta dyrare att göra än större, mycket enklare motorer med samma effekt.

Image

2012 Mazda Mazda3 SkyActiv

Och när konventionella motorer blir mindre - till exempel den fyrcylindriga Impala eller den annars utmärkta 2, 0-litersversionen av Mazda CX-5 crossover - kan prestanda drabbas under vissa förhållanden.

Vi har kört några nya bilar på sistone som är bra runt i staden, inställda för att vara lyhörda från stoppljus och annars acceptabla i de flesta användningar.

Men i de mest extrema fall - en kort, uppför motorväg på rampen som går samman i snabb trafik med fem personer och deras bagage i bilen - finns det bara inte kraften som en större motor ger.

Prestanda har ökat ganska stadigt under de senaste 20 till 30 åren; du kanske är chockad över hur långsam även en kraftigare bil från 1993 är. Dagens kompakter kan ofta accelerera sedans i full storlek från 1980-talet.

Saknar kraften från toppen

Men förare kan fortfarande behöva vänja sig till den saknade toppeffekten, vilket kräver att de planerar framåt och accelererar hårdare, tidigare för att uppnå samma effekt.

Image

2013 Mazda CX-5 vägtest, Catskill Mountains, NY, april 2012

Kommer den resulterande bränsleekonomin att vara värt det?

Vi blev positivt chockade när Mazda CX-5 2013 med 2, 0-liters SkyActiv-motor gav tillbaka mer än 33 mpg i verklig användning, mot dess EPA-kombination på 28 mpg.

Samma motor i en Mazda3-kompakt luckback gjorde det ännu bättre, vilket gav oss en käke-släppande 38, 1 mpg över samma rutt - mycket bättre än 33-mpg.

Men deras acceleration från, till exempel, 60 till 80 mph var mer anemisk än den skulle ha varit med en större motor.

Du måste själv bestämma: Är det antal värden på gassträcka som det är värt att offra lite toppkraft?

Stop-start-system också

För många är det ett tecken på problem om motorn dör i ett stoppljus.

Men en tomgångsmotor i ett stoppljus som kan ta upp till 2 minuter är det renaste bränsle som är möjligt.

Europeiska och asiatiska köpare är mycket längre med att acceptera så kallade "stop-start" -system, som bara stänger av motorn när bilen stannar, och sedan sätter på den igen när föraren börjar lyfta bromsen (eller släpper in kopplingen på manuella växellådor).

Det här är inte hybridsystem, utan helt enkelt biffigare batterier och startmotorer med viss elektronik.

Nu modifieras bilar alltmer för att arbeta med stop-start-system som kan köra elektriskt driven ventilationssystem på batterikraft i en minut eller två, vilket gör avbrottet mindre uppenbart.

Ingen användning vid motorvägshastigheter

Systemen sparar ingenting vid motorvägshastigheter, vilket är en anledning till att de har varit långsamma att anlända till staterna.

Image

2013 Ram 1500 - motorstart-stoppsystem

Men för bilar som används i stads- och förorts stop-and-go-trafik kan förbättringen vara så hög som 10 eller 12 procent.

Framtida iterationer kan till och med tillåta en lätt "tomgångskrypning" för att låta bilar gå framåt i mycket långsam trafik - nästan som en hybrid minus det dyra högspänningsbatteriet - utan att behöva slå på motorn varje gång framåt rörelse behövs.

Eftersom amerikanska förare tillbringar mer tid på motorvägar och mindre i överbelastning i staden, har bilföretagen varit mer försiktiga med att införa start-stop-system till USA

Det finns också problemet att de endast ger minimala ökningar i EPA-stadens testcykel, som har väldigt få långa väntningar med bilen stoppad - ännu ett fall där EPA-testförfaranden skiljer sig från verklig användning.

De första start-stop-systemen har bara dykt upp under det senaste året eller två, bland fordon som är så olika som Kia Rio, Porsche Panamera och Ram 1500 pickup.

DIESEL ENGINES for PASSENGER FORDON

Vi ser också mer moderna rena dieselmotorer monterade på personbilar.

Dieslar kan verkligen vara ämnet för sin egen artikel, men det räcker med att säga att dieslar kommer (och kommer tillbaka) från tillverkare som inte har erbjudit dem på decennier eller någonsin.

De ansluter sig till Volkswagen och Mercedes-Benz, varumärken som har varit dieselpalarna på den amerikanska marknaden i årtionden.

Image

2012 Volkswagen Passat TDI Sexmånaders vägtest

Förra året byggde VW de allra flesta av de sålda dieselbilarna i USA. Det erbjuder nu sina 2, 0-liters TDI-turbodiesel fyra i sina Beetle-, Golf- och Jetta-kompakter, och passatens medelstora sedan, såväl som den dyra Touareg lyxigt sportfordon.

På motsvarande sätt passar Mercedes-Benz dieslar inte bara till sina ML- och GL-crossover-verktyg, utan också till S Class- och E Class-sedans och, nyligen, GLK-kompakt crossover.

Audi och BMW gick med sina tyskar för några år sedan, och Audi kommer att erbjuda dieslar i hela sitt sortiment - särskilt när Audi A4 TDI 2015 anländer.

Nya dieselinlägg

De tre senaste ankomsterna är Chevrolet, Jeep och Mazda.

2014 Chevy Cruze Diesel är nu till försäljning och Jeep Grand Cherokee EcoDiesel 2014 kommer snart att komma. Mazda6-diesel 2014 väntas också senare på året.

Image

2014 Chevrolet Cruze Diesel, provkörning i Hell, Michigan

I synnerhet Cruze och Grand Cherokee är högvolymfordon. Det betyder att även en liten procentandel av dieselförsäljningen - 10 procent, plus eller minus - särskilt kan öka antalet sålda diesel i USA

Även om det verkar osannolikt att 10 procent av USA: s fordonsförsäljning kommer att vara dieslar 2015, som Bosch särskilt förutspådde (företaget säljer dieselutrustning), är deras framtid ljusare nu än på många år.

Verklig MPG bättre än EPA

Dieslar har dessutom den fördelen att de ofta returnerar verkliga körsträckor högre än deras EPA-betyg, speciellt vid motorvägsanvändning.

Det är i motsats till några nyare hybrider som inte har kommit nära att slå sina EPA-nummer i år.

De långsiktiga utsikterna för dieslar är dock fortfarande molniga.

De är 10 till 15 procent dyrare att bygga än en bensinmotor med samma effekt, och allt strängare utsläppskrav gör att system för efterbehandling av avgaserna måste vara mer och mer komplexa.

Open Q: Kommer dieslar att göra bra?

Mazda och vissa VW-modeller åt sidan, moderna rena dieslar måste använda ureainjektion i katalysatorn för att göra att kemi för att minska utsläppen kommer ut korrekt.

(Nej, du kan inte kissa i tanken för att ersätta ureavätskan - men du skulle bli förvånad över hur ofta den frågan ställs.)

Image

2014 Jeep Cherokee

Idag är det en av de öppna frågorna inom bilindustrin: Kommer amerikanska köpare att ta till diesel i till och med en bråkdel av antalet européer har?

Vi misstänker att bilköpare med tiden kommer att anta dieslar för de användningsområden som gynnar långa sträckor med höghastighetskörning (mönstret "resande säljare").

Hybrider (som vi kommer att täcka i nästa artikel), å andra sidan, kommer att fortsätta att användas för de applikationer som kräver massor av stop-and-start-körning ("NYC cabbie" -mönstret).

ÖVERFÖRINGAR

För bara några år sedan var det nyheter när biltillverkare började ersätta fyrväxlad automatiska växellådor med sex-växlad modeller.

Åtta- och nio-hastighetsautomater

Nu är sex-växlarna ganska mycket standard och åtta-hastighetsautomater (en gång begränsade endast till Lexus) håller på att dyka upp i medelstora och till och med kompakta fordon.

Chrysler planerar faktiskt att lansera en nio-växels automatisk i sin kommande Jeep Cherokee kompakta crossover 2014. Samma transmission kommer också att användas i dyra Range Rover Evoque-modeller.

Det andra framsteget kommer att vara mer användning av kontinuerliga variabla växellådor (CVT), som inte har fasta växellägen men i stället kan variera frekvensomriktarförhållandet för att matcha den mest bränsleeffektiva motorvarvtalet.

Ford försökte CVT i sin femhundra sedan och Freestyle vagn för nästan 10 år sedan, och dumpade snabbt dem. Nissan hittills har varit den enda riktiga förespråket för CVT: er.

Mer "naturliga" CVT: er

Men det förändras, eftersom kraftbilar från Honda (dess Accord 2013) och Toyota (dess Corolla 2014) kommer med CVT: er. Mindre Subaru håller på att ersätta alla utom en handfull av sin gamla stil med sin nya LinearTronic CVT.

För förare är den nya rasen av CVT mycket mindre irriterande än för för ett decennium sedan. Vid acceleration programmeras transmissionen att inte variera så mycket att motorn går upp till en hög nivå och stannar där.

Image

Honda CVT transmission

Många av de senaste CVT: erna har också förmågan att efterlikna växelutvecklingen för en gammal automatisk automatik när föraren vill - för tillfällig hastighet eller bara för att förare gillar att växla.

Allt görs genom kontrollprogramvara, men målet är att vrida ut den lägsta bränsleförbrukningen och samtidigt hålla föraren i mörker om den olika typen av transmission.

I de nyaste CVT-utrustade bilarna - till exempel Honda Accord och Subaru Impreza - kan du höra motornotan stiga eller falla även med en konstant väghastighet, men accelerationen från vila är mycket närmare den "normala" känslan av en vanlig automatik.

TIDLIGARE …

Del I: Nya regler för gassträcka kommer att omforma vad amerikanerna driver: Aerodynamik och vikt

NÄSTA …

Del III: Nya regler för gassträcka kommer att omforma vad amerikanerna driver: Hybrider, elektricitet, kostnader

_______________________________________________