昨天，在众议院能源和商业委员会面前，大众美国首席执行官迈克尔·霍恩耐心地回答了立法者对该公司在清洁信誉方面的欺骗行为的愤怒质问。
霍恩在一个挤满人的委员会会议室里说：“我为大众使用旨在破坏常规排放测试制度的软件程序表示真诚的道歉。”
该软件欺骗了美国环保署（EPA）的排放测试人员，让他们误以为大众的柴油发动机产生的氮氧化物排放量低于其在现实世界中的实际排放量。
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一氧化氮和二氧化氮通常被称为“NOx”，是在高温下形成的，例如发动机内部的温度。NOx会产生导致烟雾或酸雨的颗粒。它还会与其他化合物发生反应，形成臭氧或硝酸蒸汽，这两者都会损害呼吸并对气候变化产生影响。
美国环保署监管 NOx 并限制汽车的允许产量。一项调查显示，大众汽车的柴油车排放的氮氧化物超出了法定限值的 40 倍（气候电讯，9 月 21 日）。
通过在全球约 1100 万辆汽车上使用作弊装置，大众汽车的工程师们表明他们在使柴油成为美国消费者可行替代品的竞争中已经失败。
尽管柴油发动机具有更高的燃油效率，因此碳排放量更低的优势，但在乘用车（尤其是在美国）中，要做好柴油发动机并不容易。问题源于法规和柴油发动机本身。
与汽油发动机相比，使用柴油燃料的发动机本身就具有更高的燃油效率。汽油发动机直到最近才开始达到 50 英里/加仑的燃油经济性，制造商不得不求助于制造微型、省油的经济型汽车或采用电动传动系统的混合动力汽车来实现这些目标。
与此同时，在世界许多地方，结实的柴油轿车已经连续几十年达到了 50 英里/加仑的油耗，并承担着出租车和长途驾驶员的职责。
密歇根大学机械工程教授安娜·斯特凡诺普卢解释说：“它们的效率归因于它们运行非常稀薄。”
“稀薄”是指喷入发动机的空气和燃料混合物，其中平衡倾向于空气，从而燃烧更少的燃料。“浓”是相反的现象。
与汽油发动机相比，柴油发动机运行稀薄，这意味着它们可以使用更少的燃料产生相同的功率，从而减少二氧化碳排放。这部分归因于气缸的压缩比，即活塞在发动机中挤压空气-燃料混合物的程度。
汽油发动机的压缩比通常在 8 比 1 到 12 比 1 之间，而柴油发动机的压缩比在 14 比 1 到 25 比 1 之间。在高压缩下，柴油燃料会自燃，无需火花塞，从而实现更简单、更耐用的设计。
柴油发动机还会产生大量的低端扭矩，这是您在静止状态下拖曳重型拖车时所需要的。
在柴油发动机中，小并不总是美
到目前为止，与汽油相比，柴油看起来不错，但其缺点开始在发动机中显现出来。
在气缸内部，相同的基本成分混合在一起，但不同的比例和环境会产生不同的结果，就像鸡蛋、面粉、牛奶和小苏打可以根据它们的比例制作成蛋糕、饼干或烤饼一样。
对于燃烧，混合物包含碳氢燃料和空气。与汽油相比，柴油燃料往往具有更大、更不稳定的碳分子，而空气实际上是四份氮气和一份氧气。从浓到稀，从高温到低温以及从早期到晚期燃料喷射正时都会影响发动机的性能和污染。
由于柴油发动机在更高的压力下运行，并且相对于燃料使用更多的空气，因此氮气在反应中发挥更大的作用，从而导致废气流中产生更多的 NOx。但是，如果相对于柴油燃料没有足够的氧气，发动机就会产生烟灰。
控制这些污染物需要发动机外部的额外系统来控制它们。重型柴油发动机通常具有涡轮增压器，可在将空气推入发动机之前压缩空气，从而确保充足的氧气供应。
在排气侧，许多卡车和拖拉机使用一些柴油燃料将 NOx 转化回氮气。其他车辆使用尿素喷射系统，几乎所有车辆都使用过滤器来捕获颗粒物。
斯特凡诺普卢说：“在一辆大型昂贵的车辆中，它们有一个完整的二次主动系统，可在催化剂上喷射燃料。” “您运行得更浓，因此废气中残留的燃料会在催化剂中形成吸收 NOx 的正确条件。”
所有这些额外的硬件都会增加成本和重量，这会消耗可用于执行其他操作的可用功率，例如在州际公路上超车。
对于以固定速度在路上行驶数千英里的卡车来说，柴油的燃油经济性节省值得权衡以及使它们符合空气质量法规的额外硬件。
昂贵的燃料和稳定的长途驾驶也是欧洲等地区支持柴油的原因，柴油在欧洲乘用车市场中占一半以上。
在美国，氮氧化物法规比欧洲严格，炼油厂倾向于制造汽油而不是柴油，导致柴油燃料价格更高，汽车制造商很难说服家庭将日常驾驶的汽油车换成柴油车。
大众汽车是柴油汽车的特别热衷的推广者，其营销活动以老年妇女为特色，旨在消除人们认为柴油发动机在高速公路上吵闹、有异味、肮脏和动力不足的观点，认为这只是老太太们口口相传的旧说法。
大众汽车的梦想超越现实
他们的主打设计，涡轮增压直接喷射（TDI），被宣传为一种清洁柴油系统，可提供良好的燃油经济性和动力，而事实证明，这些说法好得令人难以置信。
斯特凡诺普卢说：“问题在于，您希望拥有尽可能小的系统来进行清理。” “在这种特殊情况下，这家汽车制造商试图提出一个优雅的解决方案，但结果却差强人意。”
大众汽车和美国环保署尚未披露作弊软件如何操纵大众发动机的性能，但它可能在测试台上使汽车运行更浓，减少氮氧化物排放并让监管机构满意，同时在道路上运行稀薄，提高燃油经济性并让客户满意。
尽管如此，研究人员并没有放弃让柴油发动机发挥作用。
桑迪亚国家实验室的技术人员史蒂夫·布希说：“现代柴油发动机上有很多旋钮可以转动。” “经典柴油发动机中最根本的权衡是在氮氧化物和颗粒物之间。”
尽管汽车工业利用燃烧技术已经一个多世纪了，但发动机内部发生的事情仍然难以捉摸（气候电讯，2014 年 1 月 22 日）。汽油和柴油都是不同化学物质的混合物，每种化学物质在气缸中的燃烧或反应方式都不同，因此很难确保一切都在正确的时间和地点发生。
布希说：“发动机内部是一个湍流过程。” “试图围绕它进行设计非常非常困难。”
奥巴马政府认为，减少二氧化碳排放会减少来自同一来源的其他污染物，从而立即带来健康益处。这就是清洁能源计划背后的论点，也是提高企业平均燃油经济性标准背后的论点的一部分，该标准要求到 2025 年所有汽车的平均燃油经济性达到 54.5 英里/加仑。
大众汽车作弊装置的案例挑战了这样一种假设，即更高的燃油经济性在各个方面都是胜利，表明在某些情况下，更好的里程可能会导致更多的污染。
是否有可能制造出一种能够满足所有正确要求的柴油发动机：高效、强大且清洁？科学家说，理论上是可能的。
斯特凡诺普卢说，关键是将燃烧温度降低，在这种情况下，您仍然拥有稀薄的燃料混合物，但温度不会高到足以与氮气发生反应，从而避免昂贵的前处理和后处理系统。“这有点像我们都在努力实现的圣杯，”她说。
但是，那些不愿等待科学家完成他们探索的大众柴油爱好者将必须采取措施，使其任性的汽车符合环境规则，这在某些型号中可能只是软件调整，但在其他型号中可能需要改装额外的组件。更清洁的汽车最终可能会在加速和燃油经济性方面有所损失。
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