A u t o m o b i l e s o n S t e r o i d s :
P r o d u c t A t t r i b u t e T r a d e - O  s a n d T e c h n o l o g i c a l P r o g r e s s i n t h e
A u t o m o b i l e S e c t o r
C h r i s t o p h e r R . K n i t t e l 
J u l y 1 3 , 2 0 0 9
A b s t r a c t
N e w c a r  e e t f u e l e c o n o m y , w e i g h t a n d e n g i n e p o w e r h a v e c h a n g e d d r a s t i c a l l y s i n c e 1 9 8 0 . T h e s e c h a n g e s
r e p r e s e n t b o t h m o v e m e n t s a l o n g a n d s h i f t s i n t h e \ f u e l e c o n o m y / w e i g h t / e n g i n e p o w e r p r o d u c t i o n p o s -
s i b i l i t i e s f r o n t i e r " . T h i s p a p e r e s t i m a t e s t h e t e c h n o l o g i c a l p r o g r e s s t h a t h a s o c c u r r e d s i n c e 1 9 8 0 a n d
t h e t r a d e - o  s t h a t m a n u f a c t u r e r s a n d c o n s u m e r s f a c e w h e n c h o o s i n g b e t w e e n f u e l e c o n o m y , w e i g h t a n d
e n g i n e p o w e r c h a r a c t e r i s t i c s . T h e r e s u l t s s u g g e s t t h a t i f w e i g h t , h o r s e p o w e r a n d t o r q u e w e r e h e l d a t
t h e i r 1 9 8 0 l e v e l s , f u e l e c o n o m y f o r b o t h p a s s e n g e r c a r s a n d l i g h t t r u c k s c o u l d h a v e i n c r e a s e d b y n e a r l y
5 0 p e r c e n t f r o m 1 9 8 0 t o 2 0 0 6 ; t h i s i s i n s t a r k c o n t r a s t t o t h e 1 5 p e r c e n t b y w h i c h f u e l e c o n o m y a c t u -
a l l y i n c r e a s e d . I a l s o  n d t h a t o n c e t e c h n o l o g i c a l p r o g r e s s i s c o n s i d e r e d , m e e t i n g t h e C A F E s t a n d a r d s
a d o p t e d i n 2 0 0 7 w i l l r e q u i r e h a l t i n g t h e o b s e r v e d i n c r e a s e s i n w e i g h t a n d e n g i n e p o w e r c h a r a c t e r i s t i c s ,
b u t l i t t l e m o r e ; i n c o n t r a s t , t h e s t a n d a r d s r e c e n t l y a n n o u n c e d b y t h e n e w a d m i n i s t r a t i o n , w h i l e c e r t a i n l y
a t t a i n a b l e , r e q u i r e n o n - t r i v i a l \ d o w n s i z i n g " . I a l s o i n v e s t i g a t e t h e r e l a t i v e e  c i e n c i e s o f m a n u f a c t u r e r s .
I  n d t h a t U S m a n u f a c t u r e r s t e n d t o b e a b o v e t h e m e d i a n i n t e r m s o f t h e i r p a s s e n g e r v e h i c l e f u e l
e  c i e n c y c o n d i t i o n a l o n w e i g h t a n d e n g i n e p o w e r , a n d a r e a m o n g t h e t o p f o r l i g h t d u t y t r u c k s ; H o n d a
i s t h e m o s t e  c i e n t m a n u f a c t u r e r f o r b o t h p a s s e n g e r c a r s , w h i l e V o l v o i s t h e m o s t e  c i e n t m a n u f a c -
t u r e r o f l i g h t d u t y t r u c k s . H o w e v e r , I a l s o  n d t h a t o v e r t i m e , U S m a n u f a c t u r e r s ' r e l a t i v e e  c i e n c y i n
b o t h p a s s e n g e r c a r s a n d l i g h t t r u c k s h a s d e g r a d e d . T h e s e r e s u l t s m a y p r o v i d e i n s i g h t i n t o t h e i r c u r r e n t
 n a n c i a l t r o u b l e s .
 T h i s p a p e r h a s b e n e  t t e d f r o m c o n v e r s a t i o n s w i t h S e v e r i n B o r e n s t e i n , K . G . D u l e e p , D a v i d G r e e n e , J o n a t h a n
H u g h e s , M a r k J a c o b s e n , D o u g M i l l e r , D a v i d R a p s o n , K e n S m a l l , A n s o n S o d e r b e r y , D a n S p e r l i n g , F r a n k W o l a k a n d
C a t h e r i n e W o l f r a m , a s w e l l a s s e m i n a r p a r t i c i p a n t s a t U C D a v i s a n d t h e U C E n e r g y I n s t i t u t e . O m i d R o u h a n i a n d
A n s o n S o d e r b e r y p r o v i d e d e x c e l l e n t r e s e a r c h a s s i s t a n c e . F i n a n c i a l s u p p o r t f r o m t h e C a l i f o r n i a A i r R e s o u r c e B o a r d
a n d t h e I n s t i t u t e o f T r a n s p o r t a t i o n S t u d i e s i s g r a t e f u l l y a c k n o w l e d g e d . I a m g r a t e f u l t o K . G . D u l e e p f o r p r o v i d i n g m e
w i t h d a t a . A  l i a t i o n s : D e p a r t m e n t o f E c o n o m i c s a n d I n s t i t u t e o f T r a n s p o r t a t i o n S t u d i e s , U n i v e r s i t y o f C a l i f o r n i a ,
D a v i s ; U n i v e r s i t y o f C a l i f o r n i a E n e r g y I n s t i t u t e ; a n d N B E R , e m a i l : c r k n i t t e l @ u c d a v i s . e d u .
1 I n t r o d u c t i o n
W i t h i n t h e U S , t h e t r a n s p o r t a t i o n s e c t o r a c c o u n t s f o r o v e r 3 0 p e r c e n t o f g r e e n h o u s e g a s e m i s s i o n s .
D e s p i t e t h i s , t h e U S h a s d o n e l i t t l e o v e r t h e p a s t 2 5 y e a r s t o i n c e n t i v i z e i n c r e a s e s i n p a s s e n g e r
a u t o m o b i l e f u e l e c o n o m y . C o r p o r a t e A v e r a g e F u e l E c o n o m y ( C A F E ) S t a n d a r d s f o r p a s s e n g e r c a r s
h a v e n o t i n c r e a s e d s i n c e 1 9 9 0 . F o r l i g h t t r u c k s a n d S U V s , t h e y h a v e g r o w n b y o n l y 1 0 p e r c e n t
s i n c e 1 9 9 0 . 1 W h i l e C A F E s t a n d a r d s i n c r e a s e d s u b s t a n t i a l l y f o r p a s s e n g e r v e h i c l e s f r o m 1 9 7 8 t o
1 9 9 0 ( f r o m 1 8 M P G t o 2 7 . 5 M P G ) , c o n s u m e r s s h i f t e d t o S U V s | t r e a t e d a s l i g h t d u t y t r u c k s u n d e r
C A F E . B e c a u s e o f t h i s s h i f t , t h e r e s u l t i n g s a l e s - w e i g h t e d C A F E s t a n d a r d h a s c h a n g e d l i t t l e o v e r
s i n c e 1 9 8 3 .
I n c o n t r a s t t o E u r o p e , U S p o l i c y - m a k e r s h a v e a l s o b e e n r e l u c t a n t t o i n c e n t i v i z e c a r b o n r e d u c -
t i o n s t h r o u g h e i t h e r g a s o l i n e o r c a r b o n t a x e s . T h e l a c k o f t a x p o l i c i e s c o m b i n e d w i t h l o w e r o i l
p r i c e s l e d t o a 3 0 p e r c e n t r e d u c t i o n i n r e a l g a s o l i n e p r i c e s f r o m 1 9 8 0 t o 2 0 0 4 . W h i l e r a p i d i n c r e a s e s
i n g a s p r i c e s a p p e a r t o h a v e l e d t o a s h i f t t o f u e l e c o n o m y f r o m 2 0 0 6 t o 2 0 0 7 , g a s o l i n e p r i c e s d i d
n o t i n c l u d e t h e e x t e r n a l i t y c o s t s o f c l i m a t e c h a n g e a n d o t h e r e x t e r n a l i t i e s . 2
T h e l a c k o f e i t h e r p r i c i n g m e c h a n i s m s o r s t a n d a r d s h a s m e a n t U S  e e t f u e l e c o n o m y h a s b e e n
s t a g n a n t d e s p i t e a p p a r e n t t e c h n o l o g i c a l a d v a n c e s . F r o m 1 9 8 0 t o 2 0 0 4 t h e a v e r a g e f u e l e c o n o m y o f
t h e U S n e w p a s s e n g e r a u t o m o b i l e  e e t i n c r e a s e d b y l e s s t h a n 6 . 5 p e r c e n t . D u r i n g t h i s t i m e , t h e
a v e r a g e h o r s e p o w e r o f n e w p a s s e n g e r c a r s i n c r e a s e d b y 8 0 p e r c e n t , w h i l e t h e a v e r a g e c u r b w e i g h t
i n c r e a s e d b y 1 2 p e r c e n t . C h a n g e s i n l i g h t d u t y t r u c k s h a v e b e e n e v e n m o r e p r o n o u n c e d . A v e r a g e
h o r s e p o w e r i n c r e a s e d b y 9 9 p e r c e n t a n d a v e r a g e w e i g h t i n c r e a s e d b y 2 6 p e r c e n t f r o m 1 9 8 4 t o 2 0 0 4 .
T h e c h a n g e w i t h i n p a s s e n g e r c a r s a n d l i g h t t r u c k s h i d e s m u c h o f t h e s t o r y . I n 1 9 8 0 l i g h t t r u c k s s a l e s
w e r e r o u g h l y 2 0 p e r c e n t o f t o t a l p a s s e n g e r v e h i c l e s s a l e s ; i n 2 0 0 4 , t h e y w e r e o v e r 5 1 p e r c e n t . F i g u r e
1 h i g h l i g h t s m u c h o f t h e w i t h i n - v e h i c l e c l a s s c h a n g e s t h a t h a v e o c c u r r e d o v e r t h i s t i m e t h r o u g h t h e
l e n s o f a s i n g l e m o d e l . T h e  g u r e p l o t s w e i g h t , h o r s e p o w e r , t o r q u e a n d f u e l e c o n o m y f o r H o n d a
A c c o r d o v e r t i m e . 3 T h e a t t r i b u t e s o f a H o n d a A c c o r d h a v e c h a n g e d s i g n i  c a n t l y o v e r t h e p a s t
1 M u c h o f t h i s i n c r e a s e o c c u r r e d d u r i n g a t i m e w h e n c o n s u m e r s w h e r e s h i f t i n g t o m o r e f u e l e  c i e n t v e h i c l e s b e c a u s e
o f m a r k e t f o r c e s . C A F E s t a n d a r d s f o r l i g h t t r u c k s w e r e 2 0 M P G i n 1 9 9 0 , 2 0 . 7 M P G f r o m 1 9 9 6 t o 2 0 0 4 , a n d a r e
c u r r e n t l y 2 2 . 2 M P G . T h e r e f o r e , o v e r 6 8 p e r c e n t o f t h e i n c r e a s e o c c u r r e d a f t e r 2 0 0 4 .
2 S e e B u s s e , K n i t t e l a n d Z e t t e l m e y e r ( 2 0 0 9 ) f o r a d e t a i l e d s t u d y o f h o w g a s p r i c e s a  e c t e d f u e l e c o n o m y . T h e s e
c h a n g e s a r e a l s o e v i d e n t i n t h e a g g r e g a t e d a t a , n e w c a r  e e t f u e l e c o n o m y i n c r e a s e d r a p i d l y f r o m 2 0 0 4 t o 2 0 0 7 ,
i n c r e a s i n g b y r o u g h l y 1 0 p e r c e n t , a p e r i o d w h e r e g a s o l i n e p r i c e s i n c r e a s e d b y o v e r 7 0 p e r c e n t .
3 I c h o s e t h e A c c o r d b e c a u s e i t i s o n e o f t h e f e w m o d e l n a m e ' s t h a t i s p r e s e n t i n e v e r y y e a r . T h e  g u r e u s e s t h e
a v e r a g e v a l u e s o f t h e s e v a r i a b l e s a c r o s s a l l A c c o r d m o d e l s t h a t a r e o  e r e d . I t l o o k s s i m i l a r i f I u s e t h e m i n , m a x o r
m e d i a n .
1
F i g u r e 1 : C h a n g e s i n t h e H o n d a A c c o r d A t t r i b u t e s o v e r T i m e
2200 2400 2600 2800 3000 3200
Weight ( lbs)
1980 1985 1990Yea1r 995 2000 2005
80 100 120 140 160
Horsepower
1980 1985 1990Yea1r995 2000 2005
100 150 200 250 300
Torque ( ft lbs)
1980 1985 1990Yea1r 995 2000 2005
24 26 28 30 32
Fuel Econoomy ( mpg)
1980 1985 1990Yea1r995 2000 2005
2 6 y e a r s . W e i g h t h a s i n c r e a s e d b y o v e r 5 0 p e r c e n t , w h i l e h o r s e p o w e r h a s n e a r l y t r i p l e d ! A f t e r a n
i n i t i a l i n c r e a s e i n f u e l e c o n o m y , d u r i n g t h e r u n u p i n C A F E s t a n d a r d s a n d h i g h g a s o l i n e p r i c e s o f
t h e e a r l y 1 9 8 0 s , f u e l e c o n o m y d e c r e a s e d a s g a s p r i c e s a l s o f e l l . T h e p e r i o d o f r e l a t i v e l y c o n s t a n t
f u e l e c o n o m y a n d i n c r e a s e s i n b o t h w e i g h t a n d p o w e r i l l u s t r a t e t h a t p o t e n t i a l f u e l e c o n o m y g a i n s
h a v e g i v e n w a y t o m o r e w e i g h t a n d p o w e r .
T h e s e c h a n g e s i n v e h i c l e c h a r a c t e r i s t i c s a r e d r i v e n b y c o n s u m e r p r e f e r e n c e s a n d s h i f t s i n t h e
\ w e i g h t / p o w e r / f u e l e c o n o m y p r o d u c t i o n p o s s i b i l i t i e s f r o n t i e r " | t h e t r a d e - o  b e t w e e n f u e l e c o n o m y ,
e n g i n e p o w e r a n d w e i g h t . T h e d i  e r e n t 2 0 0 9 H o n d a A c c o r d f o u r d o o r s e d a n s o  e r e d i n t h e U S
a n d U K s e r v e a s a f r a m e o f r e f e r e n c e . T w o e n g i n e s a r e o  e r e d i n t h e U S , a 2 . 4 l i t e r 4 - c y l i n d e r
a n d a 3 . 5 l i t e r V - 6 . T h e 2 . 4 l i t e r h a s a m a x i m u m h o r s e p o w e r o f 1 7 7 h p , w h i l e t h e 3 . 5 l i t e r h a s
a m a x i m u m h o r s e p o w e r o f 2 7 1 h p . I n t h e U K w h e r e g a s p r i c e s a r e s u b s t a n t i a l l y h i g h e r , t h r e e
e n g i n e s a r e o  e r e d : a s m a l l e r 2 . 0 l i t e r g a s o l i n e 4 - c y l i n d e r , a 2 . 4 l i t e r g a s o l i n e 4 - c y l i n d e r , a n d a 2 . 2
l i t e r d i e s e l 4 - c y l i n d e r . T h e g a s o l i n e e n g i n e s a r e r a t e d a t 1 5 4 h p a n d 1 7 0 h p , r e s p e c t i v e l y . 4 T h e
4 T h e 2 . 4 l i t e r i n t h e U K a c h i e v e s h i g h e r h o r s e p o w e r t h r o u g h a h i g h e r c o m p r e s s i o n r a t i o .
2
d i e s e l e n g i n e i s r a t e d a t 1 4 8 h p . T h e t w o c o u n t r i e s u s e d i  e r e n t f u e l e c o n o m y \ t e s t c y c l e s " , s o t h e
f u e l e c o n o m y r a t i n g s a r e n o t d i r e c t l y c o m p a r a b l e , b u t f o r c o m p l e t e n e s s t h e U S m o d e l s a c h i e v e a
c o m b i n e d f u e l e c o n o m y o f 2 4 M P G a n d 2 2 M P G f o r t h e 2 . 2 l i t e r a n d t h e 3 . 5 l i t e r m o d e l s w i t h
a u t o m a t i c t r a n s m i s s i o n s , r e s p e c t i v e l y . T h e U K m o d e l s w i t h a u t o m a t i c t r a n s m i s s i o n s a c h i e v e 3 1
M P G ( 2 . 0 l i t e r g a s o l i n e e n g i n e ) , 2 7 M P G ( 2 . 4 l i t e r g a s o l i n e e n g i n e ) a n d 3 7 M P G ( 2 . 2 l i t e r d i e s e l
e n g i n e ) . 5 T h e v a r i a t i o n i n e n g i n e s o  e r e d a c r o s s t h e t w o c o u n t r i e s s u g g e s t s t h a t m a n u f a c t u r e r s a r e
a b l e t o m o v e a l o n g s o m e s o r t o f p r o d u c t i o n p o s s i b i l i t i e s f r o n t i e r a n d w h e r e t h e y c h o o s e t o b e o n
t h i s f r o n t i e r i s d r i v e n b y e i t h e r c o n s u m e r p r e f e r e n c e s o r t h e r e g u l a t o r y e n v i r o n m e n t .
A l a r g e l i t e r a t u r e f o c u s e s o n e s t i m a t i n g c o n s u m e r p r e f e r e n c e s f o r f u e l e c o n o m y a n d p o w e r c h a r -
a c t e r i s t i c s m e a s u r e d a s e i t h e r h o r s e p o w e r , t o r q u e o r a c c e l e r a t i o n . 6 T h e g o a l o f t h i s p a p e r i s t o
b e t t e r u n d e r s t a n d t h e t e c h n o l o g i c a l t r a d e - o  s t h a t m a n u f a c t u r e r s a n d c o n s u m e r s f a c e w h e n c h o o s -
i n g b e t w e e n f u e l e c o n o m y , w e i g h t a n d e n g i n e p o w e r c h a r a c t e r i s t i c s , a s w e l l a s h o w t h i s p r o d u c t i o n
p o s s i b i l i t i e s f r o n t i e r ( P P F ) h a s c h a n g e d o v e r t i m e . T h e r e s u l t s s e r v e a s a g u i d e a s t o h o w t h e
m a r k e t m a y r e s p o n d t o i n c r e a s e s i n C A F E s t a n d a r d s o r a c a r b o n t a x , a s w e l l a s h o w f a r r e g u l a t o r y
s t a n d a r d s c a n p u s h  e e t f u e l e c o n o m y .
U s i n g d e t a i l e d m o d e l - l e v e l d a t a f r o m 1 9 8 0 t o 2 0 0 6 , t h e r e s u l t s s u g g e s t t h a t i f w e i g h t , h o r s e p o w e r
a n d t o r q u e w e r e h e l d a t t h e i r 1 9 8 0 l e v e l s , f u e l e c o n o m y f o r b o t h p a s s e n g e r c a r s a n d l i g h t t r u c k s
c o u l d h a v e i n c r e a s e d b y n e a r l y 5 0 p e r c e n t f r o m 1 9 8 0 t o 2 0 0 6 ; t h i s i s i n s t a r k c o n t r a s t t o t h e 1 5
p e r c e n t b y w h i c h f u e l e c o n o m y a c t u a l l y i n c r e a s e d . T e c h n o l o g i c a l p r o g r e s s w a s f a s t e s t d u r i n g t h e
e a r l y 1 9 8 0 s , a p e r i o d w h e r e C A F E s t a n d a r d s w e r e r a p i d l y i n c r e a s i n g a n d g a s o l i n e p r i c e s w e r e h i g h .
T h i s i s c o n s i s t e n t w i t h t h e r e s u l t s o f N e w e l l , J a  e , a n d S t a v i n s ( 1 9 9 9 ) a n d P o p p ( 2 0 0 2 ) w h i c h  n d
t h a t t h e r a t e o f e n e r g y e  c i e n c y i n n o v a t i o n d e p e n d s o n b o t h e n e r g y p r i c e s ( N e w e l l , J a  e , a n d
S t a v i n s a n d P o p p ) a n d r e g u l a t o r y s t a n d a r d s ( N e w e l , J a  e , a n d S t a v i n s ) .
T h e t r a d e - o  b e t w e e n w e i g h t a n d f u e l e c o n o m y s u g g e s t s t h a t , f o r p a s s e n g e r c a r s , f u e l e c o n o m y
i n c r e a s e s b y o v e r 4 p e r c e n t f o r e v e r y 1 0 p e r c e n t r e d u c t i o n i n w e i g h t . O n a v e r a g e , f u e l e c o n o m y
i n c r e a s e s b y 2 . 6 p e r c e n t f o r e v e r y 1 0 p e r c e n t r e d u c t i o n i n h o r s e p o w e r . T h e e  e c t o f t o r q u e i s l e s s
p r e c i s e l y e s t i m a t e d . F o r l i g h t d u t y t r u c k s , w e i g h t r e d u c t i o n s o f 1 0 p e r c e n t a r e a s s o c i a t e d w i t h
i n c r e a s e s i n f u e l e c o n o m y o f 3 . 5 p e r c e n t , a 1 0 p e r c e n t i n c r e a s e i n t o r q u e i s c o r r e l a t e d w i t h a 3
5 T h i s c o n v e r t s i m p e r i a l g a l l o n s t o U S g a l l o n e q u i v a l e n t s .
6 F o r e x a m p l e , s e e s u c h s e m i n a l p a p e r s a s G o l d b e r g ( 1 9 9 5 ) a n d B e r r y , L e v i n s o h n , a n d P a k e s ( 1 9 9 5 ) . T y p i c a l l y , t h e
i n  u e n c e o f g a s o l i n e p r i c e s i s n o t t h e f o c u s o f t h e s e p a p e r s . T w o e x c e p t i o n s a r e K l i e r a n d L i n n ( 2 0 0 8 ) a n d S a w h i l l
( 2 0 0 8 ) .
3
p e r c e n t i n c r e a s e i n f u e l e c o n o m y , w h i l e t h e a s s o c i a t i o n w i t h h o r s e p o w e r i s n o t p r e c i s e l y e s t i m a t e d .
T h e r e s u l t s s h e d l i g h t o n h o w d i  c u l t i t w i l l b e t o m e e t t h e C A F E s t a n d a r d s p a s s e d b y t h e
B u s h A d m i n i s t r a t i o n a n d t h o s e r e c e n t l y p r o p o s e d b y t h e O b a m a A d m i n i s t r a t i o n . T h e B u s h C A F E
s t a n d a r d s c a l l f o r a n e c o n o m y - w i d e a v e r a g e f u e l e  c i e n c y o f 3 5 M P G b y 2 0 2 0 ; t h e O b a m a s t a n d a r d s
c a l l f o r a n a v e r a g e f u e l e c o n o m y o f 3 5 . 5 M P G b y 2 0 1 6 . I c a l c u l a t e d i  e r e n t m e t h o d s f o r c o m p l y i n g
w i t h t h e t w o s t a n d a r d s b y t a k i n g i n t o a c c o u n t ( a ) t e c h n o l o g i c a l p r o g r e s s , ( b ) t h e t r a d e - o  b e t w e e n
f u e l e c o n o m y a n d w e i g h t a n d e n g i n e p o w e r c h a r a c t e r i s t i c s a n d ( c ) t h e p a s s e n g e r c a r t o l i g h t t r u c k
r a t i o . I  n d t h a t m e e t i n g t h e B u s h s t a n d a r d s w i l l n o t r e q u i r e l a r g e b e h a v i o r a l c h a n g e s , b u t w i l l
r e q u i r e h a l t i n g t h e r a t e o f g r o w t h i n e n g i n e p o w e r a n d w e i g h t . I n p a r t i c u l a r , i f w e c o n t i n u e w i t h
t h e a v e r a g e r a t e o f t e c h n o l o g i c a l p r o g r e s s , t h e s t a n d a r d c a n b e m e t b y r e d u c i n g t h e i n c r e a s e i n
w e i g h t a n d e n g i n e p o w e r t h a t h a s o c c u r r e d s i n c e 1 9 8 0 b y l e s s t h a n 5 0 p e r c e n t . 7 A l t e r n a t i v e l y ,
s h i f t i n g t h e c a r t o t r u c k r a t i o b a c k t o l e v e l s o b s e r v e d i n t h e 1 9 9 0 s w i l l s u  c e . T h e r e s u l t s a l s o
s u g g e s t t h a t r e d u c i n g w e i g h t a n d e n g i n e p o w e r c h a r a c t e r i s t i c s t o t h e i r 1 9 8 0 l e v e l s a l o n g w i t h r a t e s
o f t e c h n o l o g i c a l p r o g r e s s t h a t w e r e t y p i c a l d u r i n g t h e i n c r e a s e s i n C A F E s t a n d a r d s i n t h e e a r l y
1 9 8 0 s ,  e e t f u e l e c o n o m y c o u l d r e a c h o v e r 5 0 M P G b y 2 0 2 0 .
M e e t i n g t h e O b a m a s t a n d a r d s w i l l r e q u i r e \ d o w n s i z i n g " o f  e e t a t t r i b u t e s ; a l t h o u g h t h e s t a n -
d a r d s a r e c e r t a i n l y a t t a i n a b l e . W i t h a v e r a g e r a t e s o f t e c h n o l o g i c a l p r o g r e s s , n e w v e h i c l e  e e t f u e l
e c o n o m y c a n r e a c h 3 5 . 5 M P G b y s h i f t i n g t h e c a r / t r u c k m i x t o t h e i r 1 9 8 0 l e v e l s w h i l e a t t h e s a m e
t i m e r e d u c i n g t h e w e i g h t a n d p o w e r c h a r a c t e r i s t i c g a i n s s i n c e 1 9 8 0 b y 2 5 p e r c e n t . A l t e r n a t i v e l y ,
t h e c a r / t r u c k m i x c a n r e m a i n c o n s t a n t , b u t w e i g h t a n d p o w e r r e d u c e d t o t h e i r 1 9 8 0 l e v e l s . A m i x -
t u r e o f t h e s e t w o e x t r e m e s i s a l s o p o s s i b l e . W i t h r a p i d t e c h n o l o g i c a l p r o g r e s s a l o n g w i t h a g g r e s s i v e
s h i f t s i n t h e c a r / t r u c k m i x a n d d o w n s i z i n g ,  e e t f u e l e c o n o m y c a n r e a c h n e a r l y 4 6 M P G b y 2 0 1 6 .
T h e e m p i r i c a l m o d e l a l s o y i e l d s  r m - s p e c i  c e s t i m a t e s o f \ e  c i e n c y " , d e  n e d a s t h e r e l a t i v e
a b i l i t y o f a g i v e n m a n u f a c t u r e r t o e x t r a c t f u e l e c o n o m y f r o m a v e h i c l e s w i t h a g i v e n l e v e l o f w e i g h t ,
h o r s e p o w e r , t o r q u e a n d a v a r i e t y o f o t h e r c h a r a c t e r i s t i c s . F o r p a s s e n g e r c a r s , t h e t o p f o u r  r m s a r e
H o n d a , T o y o t a , G M C a n d N i s s a n , r e s p e c t i v e l y . H o n d a ' s f u e l e c o n o m y i s n e a r l y 7 p e r c e n t g r e a t e r
t h a n a c o m p a r a b l e F o r d p a s s e n g e r c a r ; 1 3 p e r c e n t g r e a t e r t h a n a c o m p a r a b l e H y u n d a i . A c r o s s
t h e e n t i r e s a m p l e , U S m a n u f a c t u r e r s t e n d t o b e a b o v e t h e m e d i a n . K o r e a n m a n u f a c t u r e r s f a i r t h e
w o r s t , a m o n g \ n o n - e x o t i c " m a n u f a c t u r e r s ; a n d G e r m a n m a n u f a c t u r e r s t e n d t o l i e b e l o w U S m a n -
7 I f w e i n f e r c a u s a l i t y f o r t h e a b o v e t r a d e - o  s , t h i s c a n b e m e t b y e i t h e r a l t e r i n g t h e m a k e u p o f e x i s t i n g v e h i c l e s o r
s h i f t i n g w h i c h v e h i c l e s a r e p u r c h a s e d . I f t h e a b o v e t r a d e - o  s a r e v i e w e d a s s i m p l y c o r r e l a t i o n s , t h e n t h i s r e p r e s e n t s
s h i f t i n g w h i c h v e h i c l e s , a m o n g t h o s e v e h i c l e s t h a t a r e a l r e a d y o  e r e d , a r e p u r c h a s e d .
4
u f a c t u r e r s . I n t e r e s t i n g l y , r e l a t i v e e  c i e n c y c h a n g e s s i g n i  c a n t l y f o r l i g h t d u t y t r u c k s . W h i l e F o r d
l a g s b e h i n d H o n d a , N i s s a n a n d T o y o t a i n r e l a t i v e f u e l e c o n o m y f o r p a s s e n g e r c a r s a n d G M C b e h i n d
H o n d a a n d T o y o t a , t h e y o u t p e r f o r m N i s s a n a n d T o y o t a i n l i g h t t r u c k f u e l e c o n o m y . O v e r t i m e ,
h o w e v e r , t h e r e l a t i v e p o s i t i o n o f U S  r m s i n b o t h p a s s e n g e r c a r s a n d l i g h t t r u c k s h a s d i m i n i s h e d .
T h e d r o p i n U S p r o d u c t i v i t y m a y p r o v i d e i n s i g h t i n t o t h e i r c u r r e n t  n a n c i a l t r o u b l e s .
T h e r e m a i n d e r o f t h e p a p e r i s o r g a n i z e d a s f o l l o w s . S e c t i o n 2 d i s c u s s e s t h e t h e o r e t i c a l a n d
e m p i r i c a l m o d e l s . S e c t i o n 3 d i s c u s s e s t h e d a t a . S e c t i o n 4 p r o v i d e s g r a p h i c a l e v i d e n c e o f b o t h t r a d e -
o  s a n d t e c h n o l o g i c a l p r o g r e s s . I n S e c t i o n 5 , I d i s c u s s t h e e m p i r i c a l r e s u l t s , i n c l u d i n g e s t i m a t e d
t r a d e - o  s , t e c h n o l o g i c a l p r o g r e s s a n d c o m p l i a n c e s t r a t e g i e s f o r t h e n e w C A F E s t a n d a r d s . S e c t i o n
6 e s t i m a t e s a l t e r n a t i v e m o d e l s a n d i n v e s t i g a t e s r o b u s t n e s s . I n S e c t i o n 7 , I p r o v i d e e v i d e n c e t h a t
t h e r e s u l t s a r e n o t d r i v e n b y e i t h e r w i t h i n - y e a r o r c r o s s - y e a r c h a n g e s i n h o w m u c h m a n u f a c t u r e r s
s p e n d o n e n g i n e t e c h n o l o g y . S e c t i o n 8 i n v e s t i g a t e s h e t e r o g e n e i t y a c r o s s m a n u f a c t u r e r s . F i n a l l y ,
S e c t i o n 9 c o n c l u d e s t h e p a p e r .
2 T h e o r e t i c a l a n d E m p i r i c a l M o d e l s
T h e g o a l o f t h e e m p i r i c a l w o r k i s t o e s t i m a t e t h e t e c h n i c a l r e l a t i o n s h i p b e t w e e n v e h i c l e w e i g h t ,
e n g i n e p o w e r a n d f u e l e c o n o m y | w h i c h I r e f e r t o a s a p r o d u c t i o n p o s s i b i l i t i e s f r o n t i e r ( P P F ) | a n d
h o w t h i s P P F s h i f t s o u t o v e r t i m e . I b e g i n b y d i s c u s s i n g a n e s t i m a t i o n s t r a t e g y w h e n v e h i c l e s a r e
c o m p l e t e l y d e s c r i b e d b y f o u r c h a r a c t e r i s t i c s : w e i g h t , h o r s e p o w e r , t o r q u e a n d f u e l e c o n o m y . I t h e n
d i s c u s s h o w r e l a x i n g t h e s e a s s u m p t i o n s m a y i n t r o d u c e b i a s a n d p r o v i d e e m p i r i c a l s u p p o r t t h a t t h i s
b i a s i s s m a l l i n S e c t i o n 6 .
L e t t h e p r o d u c t i o n p o s s i b i l i t i e s f r o n t i e r a t t i m e t b e r e p r e s e n t e d b y a ( t ) T ( w i t ; h p i t ; t q i t ; m p g i t ) ,
w h e r e w i t i s t h e v e h i c l e ' s w e i g h t , h p i t i t s h o r s e p o w e r , t q i t i t s t o r q u e a n d m p g i t i t s f u e l e c o n o m y .
G i v e n a ( t ) T ( w i t ; h p i t ; t q i t ; m p g i t ) t h e f u n c t i o n t h a t r e l a t e s f u e l e c o n o m y o f a v e h i c l e o n t h e P P F t o
t h e o t h e r c h a r a c t e r i s t i c s i s g i v e n a s f o l l o w s :
m p g  i t = m a x
m p g i t
: ( m p g i m t ; w i m t ; h p i m t ; t q i m t ) 2 a ( t ) T ( w i t ; h p i t ; t q i t ; m p g i t ) ( 1 )
T h e m a x i m u m f u e l e c o n o m y t h a t a v e h i c l e c a n a c h i e v e , g i v e n i t s w e i g h t , h o r s e p o w e r a n d t o r q u e
c a n b e r e p r e s e n t e d a s :
5
m p g  i t = a ( t ) f ( w i t ; h p i t ; t q i t ) ( 2 )
I f o c u s o n t h i s r e l a t i o n s h i p a n d h o w i t h a s s h i f t e d o v e r t i m e .
2 . 1 A d d i t i o n a l F a c t o r s
T h e d i s c u s s i o n a b o v e a s s u m e s t h e P P F i s a f u n c t i o n o f o n l y f u e l e c o n o m y , h o r s e p o w e r , t o r q u e
a n d w e i g h t . I n p r a c t i c e , a n u m b e r o f f a c t o r s m a y i n  u e n c e t h e P P F . P e r h a p s , t h e m o s t n o t a b l e
i s t h e c o s t d e v o t e d t o t e c h n o l o g i e s t h a t i n  u e n c e t h e P P F . A  r m c a n s h i f t o u t t h e P P F , w i t h i n
a y e a r o r o v e r t i m e , b y u s i n g m o r e e x p e n s i v e t e c h n o l o g i e s . O m i t t i n g e x p e n d i t u r e s o n t e c h n o l o g y
f r o m t h e e m p i r i c a l m o d e l m a y l e a d t o t w o s o u r c e s o f b i a s . F i r s t , i f t h e g o a l i s t o e s t i m a t e h o w
t h e P P F h a s c h a n g e d o v e r t i m e , h o l d i n g h o w m u c h i s d e v o t e d t o t e c h n o l o g i e s t h a t i n  u e n c e t h e
P P F  x e d , t h e n t h e e s t i m a t e d s h i f t s o u t i n t h e P P F w i l l b e b i a s e d . T h e d i r e c t i o n o f t h e b i a s
i s u n k n o w n . I f  r m s h a v e i n c r e a s e d t h e a m o u n t s p e n t o n t h e s e t e c h n o l o g i e s o v e r t i m e , t h e n t h e
s h i f t s w i l l r e  e c t t h e s u m o f t e c h n o l o g i c a l p r o g r e s s a n d t h i s i n c r e a s e . I n c o n t r a s t , i f  r m s h a v e
r e d u c e d e x p e n d i t u r e s o n t e c h n o l o g y o v e r t i m e , t h e s h i f t s w i l l u n d e r s t a t e t e c h n o l o g i c a l p r o g r e s s .
T h e s e c o n d s o u r c e o f b i a s m a y c o m e f r o m w i t h i n y e a r v a r i a t i o n i n t h e c o s t d e v o t e d t o t e c h n o l o g i e s
i f t h i s v a r i a t i o n i s c o r r e l a t e d w i t h o n e o f t h e c h a r a c t e r i s t i c s . T h i s w o u l d b i a s t h e e s t i m a t e s o f t h e
e n g i n e e r i n g r e l a t i o n s h i p b e t w e e n f u e l e c o n o m y a n d e n g i n e p o w e r o r w e i g h t . H e r e , I b r i e  y d i s c u s s
w h y t h e s e b i a s e s a r e s m a l l a n d p r o v i d e d e t a i l e d e v i d e n c e i n S e c t i o n 7 .
I p r o v i d e t w o s o u r c e s o f e v i d e n c e t h a t s u g g e s t t h e s h i f t s i n t h e P P F w i l l u n d e r s t a t e t e c h n o l o g i c a l
p r o g r e s s . T h e  r s t r e l i e s o n e x i s t i n g l i t e r a t u r e , w h i l e t h e s e c o n d , d i s c u s s e d i n d e t a i l i n S e c t i o n 7 ,
s h o w s t h a t t h e r e s u l t s a r e r o b u s t t o c o n t r o l l i n g f o r p r o x i e s f o r e x p e n d i t u r e s o n t e c h n o l o g y . A
n u m b e r o f p a p e r s h a v e u s e d h e d o n i c p r i c i n g m o d e l s t o s h o w t h a t p r i c e i n d e x e s f o r a u t o m o b i l e s
h a v e f a l l e n o v e r t i m e ; a l t h o u g h t h e r e c e n t a n a l y s e s h a v e f o c u s e d o n v e h i c l e s o u t s i d e o f t h e U S . F o r
e x a m p l e , M a t a s a n d R a y m o n d ( 2 0 0 8 )  n d t h a t S p a n i s h r e a l a u t o m o b i l e p r i c e s f e l l f r o m 1 9 8 1 t o
2 0 0 5 b y 4 0 p e r c e n t . R e q u e n a - S i l v e n t e a n d W a l k e r ( 2 0 0 8 ) a n d D a l e n a n d B o d i e ( 2 0 0 4 )  n d s i m i l a r
r e s u l t s f o r t h e U K a n d N e t h e r l a n d s , r e s p e c t i v e l y . I f t h e a m o u n t s p e n t o n t e c h n o l o g i e s t h a t s h i f t
t h e P P F o u t w i t h i n a y e a r i s p o s i t i v e l y c o r r e l a t e d w i t h t h e r e a l p r i c e o f a u t o m o b i l e s , t h e n t h e s e
s t u d i e s w o u l d s u g g e s t t h a t t h e e s t i m a t e d t e c h n o l o g i c a l p r o g r e s s i s b i a s e d d o w n w a r d .
F u r t h e r m o r e , I a l s o n o t e t h a t f o r m u c h o f t h e a n a l y s i s a s s u m i n g s h i f t s i n t h e P P F r e  e c t
o n l y t e c h n o l o g i c a l p r o g r e s s i s n o t r e q u i r e d . S p e c i  c a l l y , I u s e t h e e s t i m a t e s t o a n s w e r t w o r e l a t e d
6
q u e s t i o n s . O n e , h o w w o u l d f u e l e c o n o m y t o d a y c o m p a r e t o f u e l e c o n o m y i n 1 9 8 0 i f w e h a v e h e l d
s i z e a n d p o w e r c o n s t a n t ? A n d t w o , h o w w o u l d n e w  e e t f u e l e c o n o m y l o o k i n t h e f u t u r e i f w e w e r e
t o r e d u c e v e h i c l e a t t r i b u t e s a n d c o n t i n u e t o p r o g r e s s a t r a t e s o b s e r v e d i n t h e d a t a ? I n s o f a r a s t h e
o b s e r v e d p r o g r e s s i o n c a p t u r e s b o t h s h i f t s i n t h e P P F d u e t o t e c h n o l o g i c a l p r o g r e s s a n d i n c r e a s e s
i n h o w m u c h  r m s a r e d e v o t i n g t o t e c h n o l o g y , t h e r e s u l t s s h o u l d b e i n t e r p r e t e d i n t h i s l i g h t .
T h a t i s , s t a t e m e n t s r e g a r d i n g h o w  e e t f u e l e c o n o m y i n 2 0 0 6 w o u l d c h a n g e i f w e h a d k e p t v e h i c l e
c h a r a c t e r i s t i c s t h e s a m e , a n d p r o j e c t i o n s o f  e e t f u e l e c o n o m y i n t h e f u t u r e , c a n s t i l l b e a c c u r a t e l y
m a d e i f w e c o n t i n u e w i t h t h e o b s e r v e d c h a n g e s i n b o t h t h e P P F a n d t e c h n o l o g y e x p e n d i t u r e s . T h e
s e c o n d c o n c e r n i s t h a t t h e v a r i a t i o n i n f u e l e c o n o m y / e n g i n e p o w e r / w e i g h t t e c h n o l o g y e x p e n d i t u r e s
o n t e c h n o l o g y i s c o r r e l a t e d w i t h a t t r i b u t e s . T h e r o b u s t n e s s a n a l y s i s i n S e c t i o n 7 s u g g e s t s t h a t t h i s
i s n o t t h e c a s e .
B e s i d e s t h e c o s t d e v o t e d t o t e c h n o l o g i e s t h a t i n  u e n c e t h e P P F , o t h e r f a c t o r s a l s o a l t e r t h e
r e l a t i o n s h i p b e t w e e n f u e l e c o n o m y , e n g i n e p o w e r a n d w e i g h t . F o r e x a m p l e , v e h i c l e s w i t h m a n u a l
t r a n s m i s s i o n s a r e a b l e t o a c h i e v e h i g h e r f u e l e c o n o m y t h a n a u t o m a t i c t r a n s m i s s i o n s , c o n d i t i o n a l
o n w e i g h t a n d e n g i n e p o w e r . T u r b o c h a r g e r s a l s o i n c r e a s e f u e l e  c i e n c y . I n s o f a r a s m y d a t a a l l o w ,
I c o n t r o l f o r a n u m b e r o f t h e s e f a c t o r s , l a b e l l e d a s X i t ; I d i s c u s s t h e s e v a r i a b l e s b e l o w .
2 . 2 S o u r c e s o f t h e S h i f t s
S h i f t s i n t h e P P F r e p r e s e n t n o t o n l y i n c r e a s e s i n e n g i n e t e c h n o l o g y , b u t o t h e r a d v a n c e s s u c h a s
a d v a n c e s i n t r a n s m i s s i o n s , a e r o d y n a m i c s , r o l l i n g r e s i s t a n c e , e t c . S i n c e t h e e a r l y 1 9 8 0 s , a n u m b e r
o f f u e l e c o n o m y / p o w e r t e c h n o l o g i e s h a v e b e c o m e p r e v a l e n t i n v e h i c l e s . O n t h e e n g i n e s i d e , l a r g e
e  c i e n c y g a i n s h a v e b e e n c a p t u r e d t h r o u g h f u e l i n j e c t i o n , a s o p p o s e d t o c a r b u r e t o r s . I n c o n t r a s t
t o a n e n g i n e i n t h e 1 9 8 0 s , t h e t y p i c a l e n g i n e t o d a y h a s t h e c a m s h a f t | t h e a p p a r a t u s t h a t l i f t s t h e
v a l v e s a s i t r o t a t e s | a b o v e t h e e n g i n e h e a d . T h i s e l i m i n a t e s f r i c t i o n c a u s i n g p u s h r o d s a n d r o c k e r s .
I n a d d i t i o n , t h e m a j o r i t y o f e n g i n e s t o d a y h a v e m u l t i p l e c a m s h a f t s , a l l o w i n g f o r m u l t i p l e v a l v e s
p e r c y l i n d e r a r e n o w p o s s i b l e ( m o r e t h a n t w o ) ; m a n y a l s o h a v e v a r i a b l e v a l v e t i m i n g t e c h n o l o g i e s .
M u l t i p l e v a l v e s a l l o w f o r t h e s m o o t h e r  o w o f b o t h t h e f u e l / a i r m i x t u r e a n d e x h a u s t i n a n d o u t
o f t h e c y l i n d e r , w h i l e v a r i a b l e v a l v e t i m i n g a l l o w s f o r t h e t i m i n g o f t h e v a l v e l i f t t o a d j u s t t o
d r i v i n g c o n d i t i o n s . 8 T u r b o c h a r g e r s o r s u p e r c h a r g e r s a l s o i n c r e a s e t h e e  c i e n c y o f a n e n g i n e b y
u s i n g a t u r b i n e , s p u n b y e i t h e r t h e e n g i n e ' s e x h a u s t ( t u r b o c h a r g e r ) o r t h e r o t a t i o n o f t h e e n g i n e ' s
8 C h o n a n d H e y w o o d ( 2 0 0 0 )  n d t h a t m u l t i p l e v a l v e s i n c r e a s e f u e l e  c i e n c y t w o t o  v e p e r c e n t a b o v e t w o - v a l v e
d e s i g n s , w h i l e v a r i a b l e s v a l v e t i m i n g i n c r e a s e s f u e l e  c i e n c y b y r o u g h l y t w o t o t h r e e p e r c e n t .
7
c r a n k s h a f t ( s u p e r c h a r g e r ) , t o f o r c e a i r i n t o t h e e n g i n e . 9 M o s t r e c e n t l y , c y l i n d e r d e a c t i v a t i o n a n d
h y b r i d t e c h n o l o g y a r e n o w b e g i n n i n g t o b e u t i l i z e d . H y b r i d t e c h n o l o g i e s u s e b o t h a n g a s o l i n e
e n g i n e a n d e l e c t r i c m o t o r ( w i t h a b a t t e r y ) t o p r o p e l t h e v e h i c l e . W h n e t h e r e i s s u  c i e n t s t o r e d
e l e c t r i c i t y , t h e c a r r u n s s o l e l y o n t h e e l e c t r i c m o t o r . D u r i n g t i m e s w h e n t h e v e h i c l e i s c o a s t i n g , t h e
e l e c t r i c m o t o r r u n s i n r e v e r s e , t h e r e b y r e c h a r g i n g t h e b a t t e r y . C y l i n d e r d e a c t i v a t i o n d e a c t i v a t e s a
s e t o f c y l i n d e r s d u r i n g t i m e s w h e n p o w e r i s n o t n e e d e d .
T r a n s m i s s i o n s h a v e a l s o b e c o m e m o r e e  c i e n t t h r o u g h b y u t i l i z i n g m o r e s p e e d s , v a r i a b l e t r a n s -
m i s s i o n s a n d t o r q u e c o n v e r t e r l o c k - u p . I n c r e a s i n g t h e n u m b e r o f s p e e d s a l l o w s t h e e n g i n e t o o p e r a t e
a t m o r e e  c i e n t s p e e d s . V a r i a b l e s p e e d t r a n s m i s s i o n s h a v e a c o n t i n u o u s n u m b e r o f s p e e d s a l l o w i n g
t h e e n g i n e ' s R P M s t o k e e p r e l a t i v e l y c o n s t a n t . T o r q u e c o n v e r t e r l o c k u p s r e d u c e t h e e  c i e n c y l o s s e s
b y  x i n g t h e t o r q u e c o n v e r t e r t o t h e d r i v e t r a i n a t h i g h w a y s p e e d s . F r o n t w h e e l d r i v e i n c r e a s e s f u e l
e  c i e n c y b y h a v i n g t h e e n g i n e c l o s e r t o t h e w h e e l s r e c e i v i n g p o w e r . F i n a l l y , a d v a n c e d m a t e r i a l s ,
t i r e i m p r o v e m e n t s a n d a d v a n c e s i n a e r o d y n a m i c s a n d l u b r i c a n t s h a v e a l s o l e a d t o t e c h n o l o g i c a l
i m p r o v e m e n t s .
T h e p e n e t r a t i o n o f a n u m b e r o f t h e s e t e c h n o l o g i e s s i n c e 1 9 7 5 i s p l o t t e d i n F i g u r e s 2 a n d 3 . 1 0
F i g u r e 2 f o c u s e s o n e n g i n e - r e l a t e d t e c h n o l o g i e s , w h i l e F i g u r e 3 f o c u s e s o n o t h e r p a r t s o f t h e d r i v -
e t r a i n . F i g u r e 2 i l l u s t r a t e s t h a t c o m p a r e d t o t h e t y p i c a l v e h i c l e b u i l t i n 1 9 8 0 , a v e h i c l e t o d a y i s
l i k e l y t o b e f u e l i n j e c t e d , h a v e m o r e t h a n t w o v a l v e s p e r c y l i n d e r a n d h a v e v a r i a b l e v a l v e t i m i n g .
W h i l e t u r b o c h a r g e r s a n d s u p e r c h a r g e r s h a v e n o t p e n e t r a t e d t h e m a r k e t n e a r l y a s m u c h a s t h e s e
o t h e r t e c h n o l o g i e s , t h e i r u s e h a s a l s o i n c r e a s e d . F i n a l l y , h y b r i d t e c h n o l o g i e s h a v e a l s o i n c r e a s e d i n
r e c e n t y e a r s . T h e d i  u s i o n o f n o n - e n g i n e d r i v e t r a i n t e c h n o l o g i e s h a s a l s o b e e n r a p i d . F r o n t w h e e l
d r i v e , t o r q u e c o n v e r t e r l o c k - u p s ( f o r v e h i c l e s w i t h a n a u t o m a t i c t r a n s m i s s i o n ) a n d t r a n s m i s s i o n s
w i t h a t l e a s t f o u r g e a r s b e c a m e c o m m o n p l a c e i n t h e e a r l y 1 9 8 0 s a n d e s s e n t i a l l y s t a n d a r d b y 1 9 9 0 .
B y 2 0 0 6 , w e a l s o  n d t h a t n e a r l y 7 0 p e r c e n t o f v e h i c l e s h a d a t r a n s m i s s i o n w i t h a t l e a s t  v e s p e e d s ;
c o n t i n u o u s t r a n s m i s s i o n s h a v e a l s o e n t e r e d t h e m a r k e t .
A n u m b e r o f t e c h n o l o g i e s a r e a l s o \ w a i t i n g i n t h e w i n g s " . T h e s e i n c l u d e a d v a n c e s i n h y b r i d
t e c h n o l o g y , p l u g i n h y b r i d s , c a m l e s s e n g i n e s , f u r t h e r r e d u c t i o n s i n e n g i n e f r i c t i o n , h i g h e r v o l t a g e
e l e c t r i c a l s y s t e m s a n d i m p r o v e d a i r c o n d i t i o n i n g . 1 1
9 E c k e r , G i l l , a n d S c h w a d e r l a p p ( 2 0 0 0 )  n d s t h a t s u p e r c h a r g i n g d i e s e l e n g i n e s c a n y i e l d f u e l e  c i e n c y i m p r o v e m e n t s
a s l a r g e a s 1 0 p e r c e n t w h e n c o m b i n e d w i t h v a r i a b l e v a l v e t i m i n g .
1 0 D a t a f r o m a l l v a r i a b l e s , o t h e r t h a n t r a n s m i s s i o n s p e e d s i s t a k e n f r o m h t t p : / / w w w . e p a . g o v / o t a q / f e t r e n d s . h t m .
D a t a f o r t r a n s m i s s i o n s p e e d s a r e t a k e n f r o m t h e m o d e l - l e v e l d a t a u s e d i n t h i s p a p e r .
1 1 F o r a d i s c u s s i o n o f t h e c o s t o f t h e s e p o t e n t i a l t e c h n o l o g i e s a n d t h e i r i m p a c t o n f u e l e c o n o m y s e e , f o r e x a m p l e ,
8
2 . 3 E m p i r i c a l S p e c i  c a t i o n
I m o d e l a ( t ) n o n - p a r a m e t r i c a l l y i n t h e s e n s e t h a t s h i f t s i n t h e P P F , r e l a t i v e t o t h e b a s e y e a r , c a n
t a k e a n y v a l u e i n a g i v e n y e a r . F u n c t i o n a l f o r m a s s u m p t i o n s a r e m a d e r e g a r d i n g f ( : ) . T e c h n o l o g i c a l
p r o g r e s s i s m o d e l e d a s \ i n p u t " n e u t r a l i n t h e s e n s e t h a t i t i s m u l t i p l i c a t i v e t o t h e f u n c t i o n r e l a t i n g
f u e l e c o n o m y a n d p o w e r a n d w e i g h t . I b e g i n t h e a n a l y s i s b y f o c u s i n g o n t w o f u n c t i o n a l f o r m s :
C o b b - D o u g l a s a n d t r a n s l o g . S e c t i o n 6 r e l a x e s b o t h o f t h e s e a s s u m p t i o n s . A m e a n z e r o e r r o r t e r m ,
 i t , c a p t u r e s a d d i t i o n a l c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e v e h i c l e t h a t a r e a s s u m e d t o b e u n c o r r e l a t e d w i t h t h e
o t h e r r i g h t h a n d s i d e v a r i a b l e s
U n d e r t h e C o b b - D o u g l a s a n d t r a n s l o g a s s u m p t i o n s , f u e l e c o n o m y i s m o d e l e d , r e s p e c t i v e l y , a s :
l n m p g  i t = T t +  1 l n w i t +  2 l n h p i t +  3 l n t q i t +  j X i t +  i t ( 3 )
a n d ,
l n m p g  i t = T t +  1 l n w i t +  2 l n h p i t +  3 l n t q i t +  1 ( l n w i t ) 2 +  2 ( l n h p i t ) 2 +  3 ( l n t q i t ) 2
+  1 l n w i t l n h p i t +  2 l n w i t l n t q i t +  3 l n h p i t l n t i t +  j X i t +  i t ( 4 )
3 D a t a
I u s e m o d e l - l e v e l d a t a o n n e a r l y a l l v e h i c l e s s o l d w i t h i n t h e U n i t e d S t a t e s a n d s u b j e c t t o C A F E
s t a n d a r d s . T h e r e f o r e , t h e a n a l y s i s o m i t s v e h i c l e s t h a t h a v e a c u r b w e i g h t i n e x c e s s o f 8 5 0 0 p o u n d s
w h i c h a r e e x e m p t f r o m C A F E r e g u l a t i o n ; t h e r e s u l t s s h o u l d b e i n t e r p r e t e d i n t h i s l i g h t , r e  e c t i n g
t h e p r o g r e s s a n d t r a d e - o  s a s s o c i a t e d w i t h v e h i c l e s w i t h c u r b w e i g h t s b e l o w 8 5 0 0 p o u n d s . F u e l
e c o n o m y d a t a c o m e f r o m N H T S A a n d a r e s u p p l e m e n t e d w i t h d a t a f r o m A u t o m o b i l e N e w s a n d
m a n u f a c t u r e r w e b s i t e s . T h e d a t a r e p o r t a w e i g h t e d a v e r a g e o f c i t y a n d f r e e w a y f u e l e c o n o m y ,
w e i g h t , m a x i m u m h o r s e p o w e r a n d m a x i m u m t o r q u e . 1 2 T h e w e i g h t m e a s u r e s f o r c a r s a n d t r u c k s
d i  e r . F o r p a s s e n g e r s c a r s , t h e d a t a r e p o r t t h e c u r b w e i g h t | t h e w e i g h t o f t h e v e h i c l e u n l o a d e d . F o r
G r e e n e a n d D u l e e p ( 1 9 9 3 ) , D e C i c c o a n d R o s s ( 1 9 9 6 ) a n d D e C i c c o , A n , a n d R o s s ( 2 0 0 1 ) .
1 2 H o r s e p o w e r a n d t o r q u e a r e c l o s e l y r e l a t e d . I n f a c t , a t a g i v e n R P M , h o r s e p o w e r = t o r q u e * R P M / 5 2 5 0 . B e c a u s e
t h e m a x i m u m v a l u e s u s e d i n t h e a n a l y s i s o c c u r a t d i  e r e n t R P M l e v e l s , t h e r e i s s t i l l i n f o r m a t i o n i n e a c h . T h e r e s u l t s
a r e r o b u s t t o i n c l u d i n g o n l y o n e o f t h e t w o m e a s u r e s .
9
l i g h t d u t y t r u c k s t h e w e i g h t m e a s u r e i s t h e w e i g h t , i n c l u d i n g t h e v e h i c l e ' s o w n , i n w h i c h t h e v e h i c l e
i s r a t e d t o c a r r y . I n a d d i t i o n , d a t a a r e a v a i l a b l e o n f u e l t y p e , a s p i r a t i o n t y p e ( e . g . , t u r b o c h a r g e r ) ,
t r a n s m i s s i o n t y p e , a n d e n g i n e s i z e . 1 3
W h e t h e r t o i n c l u d e t h e s e a d d i t i o n a l c o v a r i a t e s d e p e n d s o n t h e q u e s t i o n o f i n t e r e s t . I f o n e
w a s i n t e r e s t e d i n u n d e r s t a n d i n g h o w m u c h m o r e e  c i e n t a n o r m a l l y a s p i r a t e d , g a s o l i n e p a s s e n g e r
c a r w i t h a n a u t o m a t i c t r a n s m i s s i o n , c o n d i t i o n a l o n i t s w e i g h t , h o r s e p o w e r a n d t o r q u e , i s t o d a y
c o m p a r e d t o i n 1 9 8 0 , w e w o u l d w a n t t o i n c l u d e n o t o n l y w e i g h t , h o r s e p o w e r , t o r q u e , b u t a l s o a l l
o f t h e a d d i t i o n a l v a r i a b l e s . I f i n s t e a d o n e w a s i n t e r e s t e d i n k n o w i n g h o w m u c h m o r e e  c i e n t i s a
v e h i c l e t o d a y , c o m p a r e d t o i n 1 9 8 0 , a l l o w i n g f o r c h a n g e s i n e n g i n e s i z e , a s p i r a t i o n - r a t e s , f u e l t y p e s ,
e t c . , t h e n t h e a d d i t i o n a l v a r i a b l e s s h o u l d b e o m i t t e d . T h a t i s , i f a p o r t i o n o f t e c h n o l o g i c a l a d v a n c e s
i s c o m i n g f r o m a d v a n c e s i n t u r b o e q u i p m e n t , f u e l s h i f t i n g o r t h e a b i l i t y t o e x t r a c t m o r e p o w e r f r o m
s m a l l e r e n g i n e s , w e w o u l d n o t w a n t t o i n c l u d e t h e o t h e r c o v a r i a t e s , t h e r e b y a l l o w i n g t h e y e a r e  e c t s
t o a b s o r b t h e s e a d v a n c e s . I t s e e m s f a i r l y c l e a r t h a t o n e w o u l d n o t w a n t t o c o n d i t i o n o n e n g i n e
s i z e ; t h e o t h e r v a r i a b l e s a r e n o t s o c l e a r . H o w e v e r , w h i l e w e w o u l d w a n t t o o m i t t h o s e v a r i a b l e s
t h a t r e p r e s e n t e n d o g e n o u s t e c h n o l o g i c a l r e s p o n s e s b y m a n u f a c t u r e r s , w e d o w a n t t o c o n t r o l f o r
c h a r a c t e r i s t i c s t h a t m o v e w h e r e w e o n t h e P P F t h a t a r e c h o s e n b y c o n s u m e r s . I n w h a t f o l l o w s ,
I p r e s e n t r e s u l t s b o t h i n c l u d i n g a l l o f t h e v a r i a b l e s a n d r e s u l t s w h e n I i n c l u d e o n l y t r a n s m i s s i o n
a n d f u e l t y p e . T h e y a r e b r o a d l y c o n s i s t e n t w i t h e a c h o t h e r , b u t a s e x p e c t e d o m i t t i n g t h e o t h e r
v a r i a b l e s t e n d t o i m p l y s l i g h t l y l a r g e r t e c h n o l o g i c a l a d v a n c e s .
I n a d d i t i o n t o t h e s e v a r i a b l e s , I i m p u t e a v e h i c l e ' s 0 - 6 0 a c c e l e r a t i o n t i m e u s i n g t h e f o l l o w i n g
e q u a t i o n f r o m t h e E P A ' s L i g h t - D u t y A u t o m o t i v e T e c h n o l o g y a n d F u e l T r e n d s : 1 9 7 5 t o 2 0 0 7 :
t = F ( H P = W T ) 􀀀 f ( 5 )
I u s e t h e E P A ' s v a l u e s f o r F a n d f : 0 . 8 9 2 a n d 0 . 8 0 5 f o r a u t o m a t i c t r a n s m i s s i o n s a n d 0 . 9 6 7 a n d 0 . 7 7 5
f o r m a n u a l t r a n s m i s s i o n s . G i v e n t h e  e x i b i l i t y o f t h e e m p i r i c a l m o d e l s , I n e v e r u s e a c c e l e r a t i o n i n
t h e e c o n o m e t r i c a n a l y s i s , b u t i t i s a u s e f u l v a r i a b l e t o c o m p a r e a c r o s s t i m e . 1 4
F i n a l l y , a n u m b e r o f t h e e m p i r i c a l m o d e l s w i l l i n c l u d e m a n u f a c t u r e r  x e d e  e c t s . G i v e n t h e
1 3 F u e l e c o n o m y i s m e a s u r e d a s a w e i g h t e d a v e r a g e o f c i t y f u e l e c o n o m y ( 4 5 p e r c e n t ) a n d h i g h w a y f u e l e c o n o m y ( 5 5
p e r c e n t ) .
1 4 B e c a u s e t h e a n a l y s i s u s e s t h e n a t u r a l l o g o f e a c h v a r i a b l e , a c c e l e r a t i o n i s i m p l i c i t l y c o n t r o l l e d f o r .
1 0
v a r i e t y o f o w n e r s h i p c h a n g e s o v e r t h e s a m p l e , I t a k e s t e p s t o c o n s t r u c t a s t a b l e d e  n i t i o n o f m a n -
u f a c t u r e r s . F o r e x a m p l e , I k e e p M e r c e d e s a n d C h r y s l e r s e p a r a t e t h r o u g h o u t t h e s a m p l e .
I t a k e a f e w s t e p s t o u n c o v e r e r r o r s i n t h e d a t a . S p e c i  c a l l y , I e x c l u d e a l l v e h i c l e s t h a t h a v e
m i s s i n g o b s e r v a t i o n s a n d o b s e r v a t i o n s w i t h t o r q u e e x c e e d i n g 2 0 0 0 f t l b s 1 5 , o b s e r v a t i o n s w i t h f u e l
e c o n o m y b e l o w 5 M P G a n d o b s e r v a t i o n w i t h f u e l e c o n o m y a b o v e 7 0 M P G ( e x c e p t f o r t h e H o n d a
I n s i g h t ) . A n o b s e r v a t i o n t h e r e f o r e b e c o m e s a v e h i c l e t h a t i s o  e r e d .
4 S u m m a r y S t a t i s t i c s a n d G r a p h i c a l E v i d e n c e
B e f o r e e s t i m a t i n g e c o n o m e t r i c m o d e l s o f t h e P P F , I p r o v i d e s u m m a r y s t a t i s t i c s a n d g r a p h i c a l
a n a l y s e s o f b o t h t h e t r a d e - o  s a n d s h i f t s i n t h e P P F .
T a b l e 1 r e p o r t s t h e s u m m a r y s t a t i s t i c s f o r v e h i c l e s a c r o s s t h e e n t i r e s a m p l e a n d s e p a r a t e l y f o r
1 9 8 0 a n d 2 0 0 6 . I t i s i m p o r t a n t t o n o t e t h a t t h e s e s t a t i s t i c s r e p r e s e n t w h a t c a r s w e r e a v a i l a b l e ;
t h e y d i  e r f r o m t h e n e w v e h i c l e  e e t s u m m a r y s t a t i s t i c s s i n c e t h e  e e t s u m m a r y s t a t i s t i c s a r e s a l e s
o b v i o u s l y w e i g h t e d . T h e a v e r a g e f u e l e c o n o m y f o r p a s s e n g e r c a r s i s j u s t u n d e r 2 8 M P G f o r t h e
e n t i r e s a m p l e . T h e l e a s t f u e l e  c i e n t v e h i c l e h a s a f u e l e c o n o m y o f 8 . 7 m p g ( t h e 1 9 9 0 L a m b o r g h i n i
C o u n t a c h ) , w h i l e t h e m o s t f u e l e  c i e n t v e h i c l e i s t h e 2 0 0 0 H o n d a I n s i g h t a t 7 6 . 4 M P G . T h e a v e r a g e
f u e l e c o n o m y o f a u t o m o b i l e s o  e r e d w a s o v e r 2 7 M P G i n 2 0 0 6 , w h i l e i t w a s u n d e r 2 3 M P G i n 1 9 8 0 .
T h i s r e p r e s e n t s a n i n c r e a s e o f r o u g h l y 1 8 . 5 p e r c e n t .
T h e a v e r a g e c a r h a s a c u r b w e i g h t o f o v e r 3 0 0 0 p o u n d s . W e i g h t h a s i n c r e a s e d b y n e a r l y 1 4
p e r c e n t o v e r t h e s a m p l e ; r e m a r k a b l y , h o r s e p o w e r h a s m o r e t h a n d o u b l e d o v e r t h i s t i m e , w h i l e
t o r q u e h a s i n c r e a s e d b y o v e r 4 5 p e r c e n t . A l l o f t h e s e g a i n s h a v e o c c u r r e d w i t h s m a l l e r e n g i n e s .
F e w e r d i e s e l e n g i n e s a r e o  e r e d n o w , c o m p a r e d t o i n 1 9 8 0 , w h i l e t h e p e r c e n t a g e o f t u r b o c h a r g e d a n d
s u p e r c h a r g e d v e h i c l e s h a s i n c r e a s e d . A s i m i l a r n u m b e r o f m a n u a l t r a n s m i s s i o n s a r e o  e r e d i n t h e
t w o p e r i o d s . A c c e l e r a t i o n h a s i n c r e a s e d b y n e a r l y 4 0 p e r c e n t o v e r t h i s t i m e p e r i o d . T h e s e c h a n g e s
a r e s i m i l a r t o c h a n g e s i n t h e n e w p a s s e n g e r c a r  e e t f r o m 1 9 8 0 t o 2 0 0 4 ( t h u s , s a l e s w e i g h t e d ) .
F o r t h e  e e t , f u e l e c o n o m y i n c r e a s e d b y 1 9 . 8 p e r c e n t ; w e i g h t i n c r e a s e d b y 1 3 p e r c e n t ; h o r s e p o w e r
i n c r e a s e d b y 8 0 p e r c e n t ; d i e s e l p e n e t r a t i o n w e n t f r o m 4 . 2 p e r c e n t t o 0 . 3 p e r c e n t , d u e i n l a r g e p a r t t o
i n c r e a s i n g l i m i t s o n p a r t i c u l a t e m a t t e r e m i s s i o n s ; t h e p e r c e n t o f c a r s w i t h e i t h e r a t u r b o c h a r g e r o r
1 5 T h i s o m i t s 5 . 1 p e r c e n t o f t h e s a m p l e , 9 7 p e r c e n t o f t h e s e a r e d u e t o m i s s i n g d a t a . F r o m l o o k i n g a t t h e d a t a , i t
a p p e a r s a s t h o u g h t h e R P M l e v e l a t t h e m a x i m u m t o r q u e l e v e l a n d t o r q u e a r e r e v e r s e d f o r s o m e o f t h e s e o b s e r v a t i o n s .
A s a f r a m e o f r e f e r e n c e , t h e 2 0 0 6 D o d g e V i p e r h a s a m a x i m u m t o r q u e o f 7 1 2 f t l b s ; t h e L a m b o r g h i n i D i a b l o h a s 6 2 0
f t l b s o f t o r q u e .
1 1
s u p e r c h a r g e r i n c r e a s e d f r o m 1 . 0 p e r c e n t t o 5 . 9 p e r c e n t ; a n d t h e p e r c e n t a g e o f m a n u a l t r a n s m i s s i o n
w e n t f r o m 3 0 p e r c e n t t o 2 0 p e r c e n t .
A m o n g v e h i c l e s t h a t a r e o  e r e d , t h e i n c r e a s e s i n f u e l e c o n o m y f o r l i g h t d u t y t r u c k s h a v e s u r -
p a s s e d p a s s e n g e r v e h i c l e s , a n i n c r e a s e o f o v e r 3 5 p e r c e n t . W e i g h t g a i n s h a v e b e e n s i m i l a r t o
p a s s e n g e r v e h i c l e s . H o r s e p o w e r h a s i n c r e a s e d b y 7 0 p e r c e n t , t o r q u e b y 1 5 p e r c e n t . A c c e l e r a t i o n
h a s n o t i n c r e a s e d a s m u c h , b u t h a s i n c r e a s e d b y o v e r 2 5 p e r c e n t . F l e e t d a t a a r e a v a i l a b l e f o r l i g h t
d u t y t r u c k s f o r f u e l e c o n o m y f r o m 1 9 8 0 t o 2 0 0 4 a n d f o r o t h e r a t t r i b u t e s f r o m 1 9 8 4 t o 2 0 0 4 . F o r
t h e a c t u a l  e e t , o v e r t h e s e t i m e p e r i o d s , f u e l e c o n o m y i n c r e a s e d b y 1 5 . 7 p e r c e n t , w e i g h t i n c r e a s e d
b y 2 6 p e r c e n t , h o r s e p o w e r i n c r e a s e d b y 9 9 p e r c e n t , d i e s e l p e n e t r a t i o n w e n t f r o m 2 . 8 p e r c e n t t o 2 . 5
p e r c e n t , t h e p e r c e n t o f c a r s w i t h e i t h e r a t u r b o c h a r g e r i n c r e a s e d f r o m 0 . 4 p e r c e n t t o 1 . 5 p e r c e n t
a n d t h e p e r c e n t a g e o f m a n u a l t r a n s m i s s i o n w e n t f r o m 4 1 . 8 p e r c e n t t o 7 . 0 p e r c e n t .
T h e s i m p l e s u m m a r y s t a t i s t i c s h i d e a l o t o f t h e c h a n g e s t h a t h a v e t a k e n p l a c e . F i g u r e s 4 t h r o u g h
6 p l o t t h e p r o b a b i l i t y d i s t r i b u t i o n s f o r f u e l e c o n o m y , h o r s e p o w e r a n d a c c e l e r a t i o n f o r b o t h p a s s e n g e r
c a r s a n d l i g h t d u t y t r u c k s i n 1 9 8 0 a n d 2 0 0 6 , r e s p e c t i v e l y . F o r f u e l e c o n o m y , t h e d i s t r i b u t i o n f o r
p a s s e n g e r c a r s h a s n o t o n l y s h i f t e d o u t , b u t h a s b e c o m e m o r e s y m m e t r i c . T h a t i s w h i l e t h e m o d e
h a s i n c r e a s e d , a l a r g e r f r a c t i o n o f o  e r e d c a r s a r e b e l o w t h i s m o d e t h a n i n 1 9 8 0 . T h e s a m e i s a l s o
t r u e f o r l i g h t d u t y t r u c k s , b u t t h e d i s t r i b u t i o n r e m a i n s l e f t s k e w e d . H o r s e p o w e r t o d a y h a s a m u c h
l a r g e r r i g h t t a i l t h a n i n 1 9 8 0 . F i n a l l y , a c c e l e r a t i o n h a s s h o w n m u c h l a r g e r a d v a n c e s i n p a s s e n g e r
c a r s c o m p a r e d t o l i g h t d u t y t r u c k s r e  e c t i n g t h e s m a l l e r w e i g h t g a i n s i n p a s s e n g e r c a r s c o m p a r e d
t o t r u c k s .
N e x t , I p r e s e n t g r a p h i c a l e v i d e n c e o f t h e t r a d e - o  s t h a t e x i s t b e t w e e n f u e l e c o n o m y a n d o t h e r
a u t o m o b i l e a t t r i b u t e s a n d t h e t e c h n o l o g i c a l p r o g r e s s t h a t t o o k p l a c e f r o m 1 9 8 0 t o 2 0 0 6 . F i g u r e
7 p l o t s f u e l e c o n o m y a g a i n s t w e i g h t s e p a r a t e l y f o r 1 9 8 0 a n d 2 0 0 6 f o r p a s s e n g e r c a r s . F o r v i s u a l
e a s e , I t r u n c a t e f u e l e c o n o m y a b o v e 5 0 M P G . A l o w e s s s m o o t h e d n o n - p a r a m e t r i c l i n e i s a l s o  t t e d
t h r o u g h t h e d a t a . T h e  g u r e s u g g e s t s t h a t a 3 0 0 0 p o u n d p a s s e n g e r c a r g e t s r o u g h l y 1 0 m o r e M P G
i n 2 0 0 6 , c o m p a r e d t o 1 9 8 0 . T h e s e i n c r e a s e s a r e r o u g h l y c o n s t a n t o v e r t h e w e i g h t d i s t r i b u t i o n s . A t
t h e m e a n f u e l e c o n o m y i n 1 9 8 0 , t h i s r e  e c t s a 4 5 p e r c e n t i n c r e a s e . S i m i l a r l y , F i g u r e 8 s u g g e s t s
t h a t a p a s s e n g e r c a r w i t h 2 0 0 h o r s e p o w e r g e t s r o u g h l y 1 0 m o r e M P G i n 2 0 0 6 t h a n i n 1 9 8 0 ; a s w i t h
w e i g h t t h e s h i f t i n t h e \ i s o q u a n t " i s f a i r l y p a r a l l e l . F i n a l l y , F i g u r e 9 p l o t s f u e l e c o n o m y t o r q u e f o r
p a s s e n g e r c a r s . W h i l e t h e s h i f t i s n o t a s l a r g e , i t a l s o a p p e a r s p a r a l l e l , r o u g h l y 8 m i l e s p e r g a l l o n
f o r a g i v e n l e v e l o f t o r q u e .
1 2
T o c o n  r m t h a t s i m i l a r t r a d e - o  s e x i s t f o r l i g h t d u t y t r u c k s , F i g u r e s 1 0 t h r o u g h 1 2 r e p e a t
t h e e x e r c i s e f o r l i g h t d u t y t r u c k s . T w o t h i n g s a r e w o r t h n o t i n g . F i r s t , w h i l e t h e s h i f t s r e m a i n
s u b s t a n t i a l , t h e y d o n o t a p p e a r t o b e a s l a r g e . S e c o n d , t h e s h i f t i s n o t a s c o n s t a n t a c r o s s t h e
a t t r i b u t e s w h e n c o m p a r e d w i t h p a s s e n g e r c a r s . T h e s e  g u r e s m o t i v a t e t h e e c o n o m e t r i c m o d e l
w h i c h a l l o w s f o r n o n - p a r a l l e l s h i f t s b y i n c l u d i n g h i g h e r o r d e r v a r i a b l e s o f t h e c h a r a c t e r i s t i c s .
5 E c o n o m e t r i c R e s u l t s
T a b l e s 2 a n d 3 r e p o r t t h e f u e l e c o n o m y p r o d u c t i o n p o s s i b i l i t i e s f r o n t i e r e s t i m a t e s f o r p a s s e n g e r
c a r s ; T a b l e s 4 a n d 5 r e p o r t t h e r e s u l t s f o r l i g h t t r u c k s . F o r b r e v i t y , I o m i t t h e s t a n d a r d e r r o r s
a s s o c i a t e d w i t h t h e y e a r e  e c t s ; a l l o f w h i c h a r e s t a t i s t i c a l l y s i g n i  c a n t a t t h e 1 p e r c e n t l e v e l . 1 6
T h e m o d e l s v a r y t h e a m o u n t o f c o n t r o l v a r i a b l e s a n d  x e d e  e c t s . B e f o r e d i s c u s s i n g t h e s p e c i  c
r e s u l t s , I d e s c r i b e e a c h m o d e l . M o d e l s 1 t h r o u g h 3 a s s u m e a C o b b - D o u g l a s f u n c t i o n a l f o r m i n
w e i g h t a n d e n g i n e p o w e r c h a r a c t e r i s t i c s , a n d v a r y t h e s e t o f o t h e r c o v a r i a t e s . M o d e l 1 i n c l u d e s a
f u l l s e t o f t e c h n o l o g y i n d i c a t o r v a r i a b l e s | e . g . , m a n u a l t r a n s m i s s i o n , d i e s e l f u e l , t u r b o c h a r g e r a n d
s u p e r c h a r g e r . M o d e l 2 a d d s  x e d m a n u f a c t u r e r e  e c t s t o M o d e l 1 . M o d e l 3 o m i t s t h e t u r b o c h a r g e r
a n d s u p e r c h a r g e r i n d i c a t o r v a r i a b l e s . A g a i n , t h e r a t i o n a l e i s t h a t i f s o m e o f t h e t e c h n o l o g i c a l
p r o g r e s s i s c o m i n g f r o m b e t t e r t u r b o c h a r g e r o r s u p e r c h a r g e r t e c h n o l o g i e s l e a d i n g t o t h e i r g r e a t e r
u s e , t h e n w e w a n t t h i s t o b e i n c l u d e d i n t h e t e c h n o l o g y  x e d e  e c t s . M o d e l s 4 t h r o u g h 6 r e p e a t
t h e s e v a r i a t i o n s a s s u m i n g a t r a n s l o g f u n c t i o n a l f o r m . R e p o r t e d s t a n d a r d e r r o r s a r e c l u s t e r e d a t t h e
m a n u f a c t u r e r l e v e l .
5 . 1 T r a d e - O  s
T o u n d e r s t a n d t h e t r a d e - o  s b e t w e e n f u e l e c o n o m y a n d o t h e r v e h i c l e c h a r a c t e r i s t i c s I f o c u s o n
M o d e l 3 , w h i c h i n c l u d e s t h e C o b b - D o u g l a s t e r m s ,  x e d m a n u f a c t u r e r e  e c t s a n d i n d i c a t o r v a r i -
a b l e s f o r w h e t h e r t h e v e h i c l e h a s a m a n u a l t r a n s m i s s i o n o r u s e s d i e s e l f u e l . 1 7 A s t h e s t a n d a r d
e r r o r s f o r M o d e l s 4 t h r u 6 i n d i c a t e , t h e t r a n s l o g f u n c t i o n a l f o r m o v e r - p a r a m e t e r i z e s t h e p r o d u c t i o n
p o s s i b i l i t i e s f r o n t i e r . W h i l e t h e  e x i b i l i t y i s u s e f u l t o u n d e r s t a n d r o b u s t n e s s , i t m a k e s e l a s t i c i t y
c a l c u l a t i o n s n o i s y .
1 6 F i g u r e s 1 4 a n d 1 7 i n c l u d e 9 5 p e r c e n t c o n  d e n c e i n t e r v a l s f o r M o d e l 3 f o r p a s s e n g e r c a r s a n d l i g h t t r u c k s , r e s p e c -
t i v e l y
1 7 A s T a b l e s 2 a n d 3 i n d i c a t e M o d e l 3 e x p l a i n s a l a r g e p o r t i o n o f t h e v a r i a t i o n i n l o g f u e l e c o n o m y . I f w e d e c o m p o s e
t h i s i n t o w i t h i n - y e a r  t , t h e a v e r a g e w i t h i n - y e a r R - s q u a r e f o r p a s s e n g e r c a r s i s 0 . 7 1 , f o r l i g h t t r u c k s i t i s 0 . 5 9 .
1 3
T h e C o b b - D o u g l a s r e s u l t s i m p l y t h a t , c e t e r i s p a r i b u s , a t e n p e r c e n t d e c r e a s e i n w e i g h t i s a s s o -
c i a t e d w i t h a 4 . 2 6 p e r c e n t i n c r e a s e i n f u e l e c o n o m y . L a r g e e  c i e n c y g a i n s a r e a l s o c o r r e l a t e d w i t h
l o w e r i n g h o r s e p o w e r ; a l l e l s e e q u a l , a t e n p e r c e n t d e c r e a s e i n h o r s e p o w e r i s a s s o c i a t e d w i t h a 2 . 5 7
p e r c e n t i n c r e a s e i n f u e l e c o n o m y . T h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n f u e l e c o n o m y a n d t o r q u e i s s m a l l a n d
n o t p r e c i s e l y e s t i m a t e d ; a t e n p e r c e n t i n c r e a s e i n t o r q u e i s c o r r e l a t e d w i t h a 0 . 7 7 p e r c e n t i n c r e a s e
i n f u e l e c o n o m y . I n t e r p r e t i n g c h a n g e s i n f u e l e c o n o m y f o r a c h a n g e i n o n l y o n e o f t h e s e v a r i a b l e s
i s d i  c u l t , s i n c e t h e y a r e s t r o n g l y c o r r e l a t e d a n d j o i n t l y d e t e r m i n e d . 1 8 F o r t h e c o m p l i a n c e s t r a t -
e g y c a l c u l a t i o n s b e l o w , I u s e t h e e m p i r i c a l d i s t r i b u t i o n o f s a l e s - w e i g h t e d d a t a t o c a p t u r e t h e s e
c o r r e l a t i o n s .
T h e t r a d e - o  s a r e s i m i l a r f o r l i g h t d u t y t r u c k s . T h e k e y d i  e r e n c e i s t h a t t o r q u e r e p l a c e s
h o r s e p o w e r a s t h e m o s t s i g n i  c a n t e n g i n e p o w e r c h a r a c t e r i s t i c . I n c r e a s e s i n w e i g h t o f 1 0 p e r c e n t
a r e a s s o c i a t e d w i t h r e d u c t i o n i n f u e l e c o n o m y o f 3 . 5 5 p e r c e n t , s l i g h t l y s m a l l e r t h a n w i t h p a s s e n g e r
c a r s . O n a v e r a g e , f u e l e c o n o m y d e c r e a s e s b y 3 . 1 3 p e r c e n t w h e n t o r q u e i n c r e a s e s b y 1 0 p e r c e n t ; t h e
e  e c t o f h o r s e p o w e r i s n o t p r e c i s e l y e s t i m a t e d . N o t i c e t h a t t h e s u m o f t h e h o r s e p o w e r a n d t o r q u e
c o e  c i e n t s | t h e m o s t c o r r e l a t e d o f t h e t h r e e v a r i a b l e s | i s l a r g e r w i t h l i g h t d u t y t r u c k s t h a n w i t h
p a s s e n g e r v e h i c l e s , 0 . 3 7 6 c o m p a r e d t o 0 . 3 0 8 , i m p l y i n g l a r g e r f u e l e c o n o m y g a i n s f r o m r e d u c i n g
e n g i n e p o w e r c h a r a c t e r i s t i c s f o r l i g h t d u t y t r u c k s . I n c o n t r a s t , l a r g e r i n c r e a s e s i n f u e l e c o n o m y a r e
a s s o c i a t e d w i t h w e i g h t r e d u c t i o n s f o r p a s s e n g e r v e h i c l e s .
F i n a l l y , t h e c o e  c i e n t s a s s o c i a t e d w i t h m a n u a l t r a n s m i s s i o n s a n d d i e s e l e n g i n e s s u g g e s t f u e l
e c o n o m y s a v i n g s f o r t h e s e t w o a t t r i b u t e s . T h e i r s i g n a n d m a g n i t u d e s a r e c o n s i s t e n t w i t h n o n -
e c o n o m e t r i c e n g i n e e r i n g e s t i m a t e s . T h e g a i n s f r o m a m a n u a l t r a n s m i s s i o n a r e b e t w e e n 3 a n d 5
p e r c e n t f o r p a s s e n g e r c a r s a n d 4 . 5 p e r c e n t f o r l i g h t d u t y t r u c k s . T h e s e a r e c o n s i s t e n t w i t h m a t c h e d
v e h i c l e s e s t i m a t e s . H o w e v e r , i t a l s o a p p e a r s t o b e t h e c a s e t h a t t h e e  c i e n c y g a i n s f r o m m a n u a l
t r a n s m i s s i o n s h a v e f a l l e n o v e r t i m e a s a u t o m a t i c t r a n s m i s s i o n t e c h n o l o g y h a s i n c r e a s e d ; t h i s i n c r e a s e
w o u l d b e r e  e c t e d i n t h e t e c h n o l o g y  x e d e  e c t s .
T h e i n c r e a s e i n f u e l e  c i e n c y f r o m d i e s e l t e c h n o l o g y i s b e t w e e n 1 9 a n d 2 3 p e r c e n t a n d 2 4 t o 2 7
p e r c e n t f o r p a s s e n g e r c a r s a n d l i g h t d u t y t r u c k s , r e s p e c t i v e l y . T h e s e g a i n s r e  e c t b o t h t h e i n c r e a s e
i n t h e r m a l e  c i e n c y o f d i e s e l e n g i n e s | t h e a b i l i t y t o c o n v e r t t h e B T U s i n t h e f u e l t o u s e f u l e n e r g y ,
1 8 F o r p a s s e n g e r c a r s , t h e p a i r - w i s e c o r r e l a t i o n s a r e 0 . 7 1 f o r w e i g h t a n d h o r s e p o w e r , 0 . 8 2 f o r w e i g h t a n d t o r q u e a n d
0 . 9 1 f o r h o r s e p o w e r a n d t o r q u e . F o r l i g h t t r u c k s , t h e y a r e 0 . 5 3 f o r w e i g h t a n d h o r s e p o w e r , 0 . 6 7 f o r w e i g h t a n d t o r q u e
a n d 0 . 8 0 f o r h o r s e p o w e r a n d t o r q u e .
1 4
r a t h e r t h a n h e a t | a n d t h e f a c t t h a t d i e s e l f u e l h a s a g r e a t e r e n e r g y c o n t e n t . 1 9 T h e k e y d i  e r e n c e
i n t h e t w o t e c h n o l o g i e s i s t h a t d i e s e l e n g i n e s r e p l a c e a s p a r k p l u g w i t h m u c h h i g h e r c o m p r e s s i o n
r a t i o s | t h e r a t i o o f t h e c y l i n d e r v o l u m e w h e n t h e p i s t o n i s a t i t s l o w e s t p o i n t t o w h e n i t i s a t i t s
h i g h e s t p o i n t . 2 0 W i t h h i g h e r c o m p r e s s i o n r a t i o s t h e h e a t f r o m t h e c o m p r e s s e d a i r c o m b i n e d w i t h
t h e m o r e c o m b u s t i b l e d i e s e l f u e l i s s u  c i e n t t o i g n i t e t h e a i r / f u e l m i x t u r e . T h e h i g h e r c o m p r e s s i o n
r a t e s l e a d t o e  c i e n c y g a i n s .
W h i l e e s t i m a t e s o f t h e t h e o r e t i c a l g a i n s i n t h e r m a l e  c i e n c y v a r y , a s d o t h e e n g i n e e r i n g e s t i -
m a t e s o f t h e g a i n s i n p r a c t i c e , I s u z u e s t i m a t e s t h a t t h e t h e r m a l e  c i e n c y o f g a s o l i n e v e h i c l e s i s
b e t w e e n 2 5 a n d 3 0 p e r c e n t , w h i l e t h e t h e r m a l e  c i e n c y o f d i e s e l e n g i n e s i s b e t w e e n 3 5 a n d 4 2
p e r c e n t . 2 1 T h e s e e s t i m a t e s s u g g e s t a m i n i m u m e  c i e n c y g a i n o f 1 7 p e r c e n t a n d a m a x i m u m g a i n
o f 6 8 p e r c e n t . A t t h e i r a v e r a g e l e v e l s , t h e e  c i e n c y g a i n i s 4 0 p e r c e n t . A c c o u n t i n g f o r t h e h i g h e r
e n e r g y c o n t e n t w o u l d i m p l y e  c i e n c y g a i n s n e a r t h e l o w e n d o f t h i s r a n g e . T h e l a r g e r i n c r e a s e s i n
f u e l e  c i e n c y f o r l i g h t d u t y t r u c k s i s c o n s i s t e n t w i t h a n e c d o t a l e v i d e n c e t h a t t h e g a i n s f r o m d i e s e l
t e c h n o l o g y a r e l a r g e s t f o r l a r g e r , m o r e p o w e r f u l , e n g i n e s . 2 2
5 . 2 T e c h n o l o g i c a l P r o g r e s s
T h e t e c h n o l o g i c a l p r o g r e s s e s t i m a t e s a r e v e r y s i m i l a r a c r o s s m o d e l s . F o r p a s s e n g e r c a r s , t h e C o b b -
D o u g l a s m o d e l s y i e l d s l i g h t l y h i g h e r e s t i m a t e s o f p r o g r e s s a n d t h e m o d e l s a r e r o b u s t t o i n c l u d i n g
m a n u f a c t u r e r  x e d e  e c t s o r t h e t u r b o c h a r g e r a n d s u p e r c h a r g e r i n d i c a t o r v a r i a b l e s . T a b l e s 3 a n d 5
r e p o r t t h e c o e  c i e n t s f o r p a s s e n g e r s c a r s a n d l i g h t d u t y t r u c k s , r e s p e c t i v e l y . I f o c u s o n s u m m a r i z i n g
t h e e s t i m a t e s g r a p h i c a l l y . F i g u r e 1 3 p l o t s t h e e s t i m a t e d t e c h n o l o g i c a l p r o g r e s s f o r p a s s e n g e r c a r s
a c r o s s a l l m o d e l s . A l l o f t h e m o d e l s i m p l y t h a t , c o n d i t i o n a l o n w e i g h t a n d p o w e r c h a r a c t e r i s t i c s ,
f u e l e c o n o m y i s o v e r 4 5 p e r c e n t g r e a t e r i n 2 0 0 6 , c o m p a r e d t o 1 9 8 0 . T h e r e s u l t s a r e a l s o t i g h t l y
e s t i m a t e d . F i g u r e 1 4 p l o t s t h e e s t i m a t e s a n d 9 5 p e r c e n t c o n  d e n c e i n t e r v a l f o r M o d e l 3 ; t h e o t h e r
m o d e l s y i e l d s i m i l a r c o n  d e n c e i n t e r v a l s . T h e r a t e o f p r o g r e s s w a s g r e a t e s t e a r l y i n t h e s a m p l e | a
t i m e w h e n g a s o l i n e p r i c e s w e r e h i g h a n d C A F E s t a n d a r d s w e r e r a p i d l y i n c r e a s i n g . T o s e e t h i s ,
1 9 T h e h i g h e r e n e r g y c o n t e n t a l s o t r a n s l a t e s t o a p r o p o r t i o n a l i n c r e a s e i n g r e e n h o u s e g a s e m i s s i o n s . T h e
E P A r e p o r t s t h a t a g a l l o n o f g a s o l i n e h a s 1 2 4 , 0 0 0 B T U s , w h i l e a g a l l o n o f d i e s e l h a s 1 3 9 , 0 0 0 B T U s .
h t t p : / / w w w . e i a . d o e . g o v / k i d s / e n e r g y f a c t s / .
2 0 A n o t h e r d i  e r e n c e i s t h a t t h e f u e l i s i n j e c t e d l a t e r i n a d i e s e l e n g i n e , w h i l e i n a g a s o l i n e e n g i n e t h e a i r / f u e l
m i x t u r e i s s u c k e d i n a s t h e p i s t o n d r o p s a f t e r t h e p r e v i o u s c y c l e .
2 1 w w w . i s u z u . c o . j p / w o r l d / t e c h n o l o g y / c l e a n /
2 2 A l i k e l y r e a s o n d i e s e l e n g i n e s b e c o m e m o r e p r e v a l e n t , t h e l a r g e r t h e v e h i c l e ( e . g . , h e a v y - d u t y d i e s e l t r u c k s , t r a i n s ,
s h i p s , e t c . ) .
1 5
F i g u r e 1 5 p l o t s t h e a n n u a l r a t e o f t e c h n o l o g i c a l p r o g r e s s f r o m M o d e l 3 a n d p e r c e n t a g e c h a n g e i n
p a s s e n g e r c a r C A F E s t a n d a r d s .
T h e r e s u l t s a r e a l s o r o b u s t a c r o s s m o d e l s w h e n c o n s i d e r i n g l i g h t d u t y t r u c k s ; b y t h e e n d o f
t h e s a m p l e , t h e e s t i m a t e s a c r o s s p a s s e n g e r c a r s a n d l i g h t d u t y t r u c k s a r e s i m i l a r . F i g u r e 1 6 p l o t s
t h e e s t i m a t e d t e c h n o l o g i c a l p r o g r e s s f o r l i g h t t r u c k s . A l l o f t h e m o d e l s i m p l y t h a t , c o n d i t i o n a l
o n w e i g h t a n d p o w e r c h a r a c t e r i s t i c s , f u e l e c o n o m y i s o v e r 4 2 . 8 p e r c e n t g r e a t e r i n 2 0 0 6 , c o m p a r e d
t o 1 9 8 0 . A s w i t h p a s s e n g e r c a r s , t h e r a t e o f p r o g r e s s w a s g r e a t e s t e a r l y i n t h e s a m p l e ( F i g u r e
1 9 ) ; h o w e v e r u n l i k e p a s s e n g e r c a r s , t e c h n o l o g i c a l p r o g r e s s h a s n o t b e e n m o n o t o n i c f o r l i g h t t r u c k s ,
l e a d i n g t o a  a t t e r c u r v e d u r i n g t h e 1 9 9 0 s a n d a m o r e r a p i d r a t e o f p r o g r e s s l a t e r i n t h e s a m p l e . 2 3
T h e c o r r e l a t i o n b e t w e e n t e c h n i c a l p r o g r e s s a n d h i g h g a s o l i n e p r i c e s a n d t h e a d o p t i o n o f C A F E
s t a n d a r d s i s c o n s i s t e n t w i t h a s m a l l l i t e r a t u r e t h a t  n d s r e g u l a t o r y s t a n d a r d s a n d e n e r g y p r i c e s
a  e c t s i n n o v a t i o n . N e w e l l , J a  e , a n d S t a v i n s ( 1 9 9 9 )  n d a s i m i l a r r e s u l t u s i n g p r o d u c t l e v e l d a t a f o r
r o o m a n d c e n t r a l a i r c o n d i t i o n e r s . S p e c i  c a l l y , t h e y  n d t h a t e l e c t r i c i t y p r i c e s a  e c t t e c h n o l o g i c a l
p r o g r e s s f o r b o t h c e n t r a l a n d r o o m a i r c o n d i t i o n e r s , a n d r o o m a i r c o n d i t i o n e r e  c i e n c y s t a n d a r d s
a l s o i n c r e a s e d t e c h n o l o g i c a l p r o g r e s s . I n c o n t r a s t , t h e y d o n o t  n d a n e  e c t o f n a t u r a l g a s p r i c e s
o n g a s w a t e r h e a t e r e  c i e n c y . P o p p ( 2 0 0 2 )  n d s s i m i l a r r e s u l t s u s i n g p a t e n t c o u n t s r e l a t e d t o
e n e r g y e  c i e n c y a n d e n e r g y p r i c e s . P o p p u s e s p a t e n t c o u n t s f r o m 1 1 c l a s s i  c a t i o n s r e l a t e d t o
e i t h e r e n e r g y s u p p l y o r e n e r g y d e m a n d f r o m 1 9 7 0 t o 1 9 9 4 . H e  n d s a p o s i t i v e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n
p a t e n t s c o u n t s a n d e n e r g y p r i c e s ( m e a s u r e d a s d o l l a r s p e r B T U , a c r o s s a l l s e c t o r s ) .
5 . 3 C A F E S t a n d a r d C o m p l i a n c e S t r a t e g i e s
T h e B u s h A d m i n i s t r a t i o n r e c e n t l y a d o p t e d n e w C A F E s t a n d a r d s t h a t w i l l i n c r e a s e  e e t f u e l e c o n -
o m y t o 3 5 M P G b y 2 0 2 0 . T h e O b a m a A d m i n i s t r a t i o n h a s m o r e r e c e n t l y a n n o u n c e d t o u g h e r C A F E
s t a n d a r d s t h a t c a l l f o r a 3 5 . 5 M P G a v e r a g e b y 2 0 1 6 . U s i n g t h e r e s u l t s I c a l c u l a t e h o w  e e t f u e l
2 3 T h e s e e s t i m a t e s a r e s o m e w h a t l a r g e r c o m p a r e d t o t w o r e l a t e d p a p e r s i n t h e e n g i n e e r i n g l i t e r a t u r e . L u t s e y a n d
S p e r l i n g ( 2 0 0 5 ) w h o y e a r l y  e e t a v e r a g e o b s e r v a t i o n s t o d e c o m p o s e a n n u a l f u e l e c o n o m y c h a n g e s f r o m 1 9 7 5 t o 2 0 0 4
b y r e g r e s s i n g  e e t a v e r a g e f u e l e c o n o m y o n e s t i m a t e s o f e n g i n e a n d d r i v e t r a i n e  c i e n c y , a e r o d y n a m i c d r a g a n d r o l l i n g
r e s i s t a n c e ,  e e t a v e r a g e w e i g h t a n d  e e t a v e r a g e a c c e l e r a t i o n . U s i n g t h e i r e s t i m a t e s t h e y c a l c u l a t e t h a t f u e l e c o n o m y
w o u l d h a v e b e e n 1 2 p e r c e n t h i g h e r f r o m 1 9 8 7 t o 2 0 0 4 i f w e i g h t , s i z e a n d a c c e l e r a t i o n w e r e h e l d c o n s t a n t ; m y r e s u l t s
i m p l y a g a i n o f r o u g h l y 2 2 p e r c e n t . G i v e n t h a t t h e y u s e p r o x i e s f o r e n g i n e e  c i e n c y , d r a g a n d r o l l i n g r e s i s t a n c e , t h e
c o e  c i e n t s f r o m t h e t h e i r r e g r e s s i o n m a y b e b i a s e d d o w n w a r d b e c a u s e o f a t t e n u a t i o n b i a s . T h i s w o u l d i n t u r n l e a d
t o s m a l l e r p o t e n t i a l e  c i e n c y g a i n s . C h o n a n d H e y w o o d ( 2 0 0 0 ) a n a l y z e o n l y e n g i n e t e c h n o l o g i c a l p r o g r e s s a n d  n d
t h a t f r o m 1 9 8 4 t o 1 9 9 9 \ b r a k e m e a n e  e c t i v e p r e s s u r e " | t h e a v e r a g e p r e s s u r e a p p l i e d t o t h e p i s t o n d u r i n g a n e n g i n e ' s
p o w e r s t r o k e | g r e w a t a n a v e r a g e r a t e o f 1 . 5 p e r c e n t p e r y e a r . B e c a u s e t h e  x e d y e a r e  e c t s c a p t u r e i m p r o v e m e n t s
t h r o u g h o u t t h e v e h i c l e , i t i s n o t s u r p r i s i n g t h a t t h e p r o g r e s s i n o n e c o m p o n e n t o f t h i s , t h e e n g i n e , i s s m a l l e r t h a n t h e
a g g r e g a t e .
1 6
e c o n o m y c h a n g e s i n 2 0 2 0 a n d 2 0 1 6 w i t h r e s p e c t t o ( a ) c h a n g e s i n t e c h n o l o g i c a l p r o g r e s s , ( b ) t h e
t r a d e - o  s b e t w e e n f u e l e c o n o m y , w e i g h t a n d p o w e r , a n d ( c ) c h a n g e s i n t h e p a s s e n g e r c a r / l i g h t d u t y
t r u c k m i x t o c h a n g e . 2 4
I a s s u m e t h r e e l e v e l s o f t e c h n o l o g i c a l p r o g r e s s : n o n e , a r a t e o f p r o g r e s s e q u a l t o t h e a v e r a g e
a n n u a l r a t e e s t i m a t e d a n d a r a t e e q u a l t o t h e 7 5 t h p e r c e n t i l e . I u s e d a t a o n c h a n g e s i n  e e t
c h a r a c t e r i s t i c s t o c o n s t r u c t s e n s i b l e m o v e m e n t s a l o n g t h e f u e l e c o n o m y a n d w e i g h t / p o w e r l e v e l
c u r v e . D a t a o n w e i g h t a n d h o r s e p o w e r a r e a v a i l a b l e f r o m 1 9 8 0 t o 2 0 0 4 f o r p a s s e n g e r c a r s a n d f r o m
1 9 8 4 t o 2 0 0 4 f o r l i g h t d u t y t r u c k s . U s i n g t h e s e d a t a I m e a s u r e t h e a v e r a g e y e a r l y i n c r e a s e f o r
t h e s e v a r i a b l e s a n d e x t r a p o l a t e t o 1 9 8 0 t o 2 0 0 6 . B e c a u s e h o r s e p o w e r a n d t o r q u e a r e s o c o r r e l a t e d ,
I u s e t h e r a t i o o f t h e i n c r e a s e i n t o r q u e a n d t h e i n c r e a s e i n h o r s e p o w e r i n m y d a t a a n d a s s u m e
t h e s a m e r a t i o e x i s t s f o r t h e s a l e s w e i g h t e d i n c r e a s e i n t o r q u e . F o r e x a m p l e , f o r p a s s e n g e r c a r s
t h e i m p l i e d i n c r e a s e f o r h o r s e p o w e r f r o m 1 9 8 0 t o 2 0 0 6 i s 8 9 p e r c e n t . A m o n g c a r s t h a t a r e o  e r e d ,
i t i s 1 2 3 p e r c e n t , w h i l e t h e i n c r e a s e i n t o r q u e i s 4 6 p e r c e n t . T o c o n s t r u c t t h e a s s u m e d i n c r e a s e
i n s a l e s - w e i g h t e d t o r q u e , I u s e ( 4 6 / 1 2 3 ) * 8 9 p e r c e n t . T h e r e s u l t i n g a s s u m p t i o n s f o r p a s s e n g e r c a r s
i s a n i n c r e a s e i n w e i g h t o f 1 4 . 1 p e r c e n t f r o m 1 9 8 0 t o 2 0 0 6 , 8 9 . 3 p e r c e n t f o r h o r s e p o w e r a n d 3 3 . 5
p e r c e n t f o r t o r q u e . F o r l i g h t t r u c k s , t h e a s s u m e d i n c r e a s e s a r e 3 5 . 4 p e r c e n t , 1 4 4 . 9 p e r c e n t a n d 3 1 . 8
p e r c e n t f o r w e i g h t , h o r s e p o w e r a n d t o r q u e , r e s p e c t i v e l y . I a l s o a n a l y z e h o w f u e l e  c i e n c y w o u l d
e v o l v e i f e n g i n e p o w e r a n d w e i g h t c o n t i n u e d t o g r o w a t t h e i r a v e r a g e r a t e s o v e r t h i s t i m e p e r i o d .
U s i n g t h e a s s u m p t i o n s r e g a r d i n g t h e i n c r e a s e s i n v e h i c l e a t t r i b u t e s f r o m 1 9 8 0 t o 2 0 0 6 , I c a n
v a r y h o w c l o s e  e e t c h a r a c t e r i s t i c s a r e t o t h e i r 1 9 8 0 l e v e l s . T o c o n s t r u c t r e a s o n a b l e c h a n g e s i n t h e
c a r / t r u c k m i x , I r e p o r t r e s u l t s f r o m t h e m i x i n 2 0 0 6 , 4 3 . 4 p e r c e n t c a r s , a n d i n c r e m e n t a l l y i n c r e a s e
t h i s t o 8 0 p e r c e n t p a s s e n g e r c a r s | t h e l e v e l i n 1 9 8 0 .
T a b l e 6 s u m m a r i z e s n e w v e h i c l e  e e t f u e l e c o n o m y i n 2 0 2 0 a c r o s s c h a n g e s i n t h e s e t h r e e d i -
m e n s i o n s ; t h e t a b l e r e p o r t s r e s u l t s u s i n g t h e t r a d e - o  e s t i m a t e s f r o m M o d e l 3 . S h a d i n g r e  e c t s
m e e t i n g t h e 2 0 2 0 s t a n d a r d s . T h e  r s t s e t o f r o w s a s s u m e z e r o t e c h n o l o g i c a l p r o g r e s s o v e r t h e 1 4
2 4 I a b s t r a c t a w a y f r o m t w o c h a n g e s t o h o w t h e n e w C A F E s t a n d a r d s w i l l b e i m p l e m e n t e d . T h e n e w s t a n d a r d s
w i l l b e \ f o o t p r i n t " b a s e d . T h a t i s , i t c r e a t e s c a r s p e c i  c s t a n d a r d s b a s e d o n f o o t p r i n t s a n d t h e c o m p l i a n c e w i l l b e
m e t s u c h t h a t a  r m ' s w e i g h t e d s u m o f t h e d i  e r e n c e b e t w e e n t h e c a r - s p e c i  c s t a n d a r d a n d t h e a c t u a l l e v e l m u s t b e
p o s i t i v e . W h i l e m a n y d e t a i l s a r e y e t t o b e d e t e r m i n e d , p r e s u m a b l y t h e s h a p e o f t h e f o o t p r i n t f u n c t i o n w i l l b e a d j u s t e d
s u c h t h a t  e e t f u e l e c o n o m y w i l l r e a c h t h e r e p o r t e d l e v e l s o f 3 5 a n d 3 5 . 5 M P G , r e s p e c t i v e l y . A s e c o n d c h a n g e t h a t
m a k e s t h e c o m p l i a n c e s t r a t e g i e s m o r e r e l e v a n t i s t h a t t r a d i n g w i l l b e a l l o w e d . T h e r e f o r e , t h e c o n s t r a i n t w i l l a c t a s a n
i n d u s t r y - w i d e c o n s t r a i n t a n d t h e f u e l e c o n o m y a c r o s s a l l m a n u f a c t u r e r s i s t h e r e l e v a n t n u m b e r o f i n t e r e s t . S e c o n d ,
t h e O b a m a s t a n d a r d s w i l l b e i m p l e m e n t e d t h r o u g h t h e C l e a n A i r A c t a n d w i l l a c c o u n t f o r g r e e n h o u s e g a s e m i s s i o n s
t h a t a r e a l s o e m i t t e d t h r o u g h s u c h s o u r c e s a s t h e v e h i c l e ' s a i r c o n d i t i o n i n g s y s t e m . I n t a l k i n g w i t h i n d u s t r y s o u r c e s ,
a i r c o n d i t i o n e r i m p r o v e m e n t s m a y l e a d t o g r e e n h o u s e g a s e m i s s i o n r e d u c t i o n o f r o u g h l y t h r e e p e r c e n t .
1 7
y e a r s f r o m 2 0 0 6 t o 2 0 2 0 . T h e c o l u m n s a l l o w e n g i n e p o w e r a n d w e i g h t t o c o n t i n u e t o g r o w a t t h e i r
a v e r a g e r a t e s ( t h i r d c o l u m n ) , s t a y a t t h e i r c u r r e n t l e v e l s ( f o u r t h c o l u m n ) a n d m o v e p r o g r e s s i v e l y
c l o s e r t o t h e i r 1 9 8 0 l e v e l s ( c o l u m n s  v e t h r o u g h s e v e n ) . T h e z e r o g r o w t h , z e r o r e d u c t i o n a n d z e r o
m i x s h i f t r e p o r t s t h e a v e r a g e n e w  e e t f u e l e c o n o m y i n 2 0 0 6 a c r o s s p a s s e n g e r c a r s a n d l i g h t d u t y
t r u c k s | 2 5 . 8 M P G . T h e  r s t r o w i m p l i e s t h a t i f w e w e r e t o c o n t i n u e w i t h t h e s a m e c a r / t r u c k m i x ,
w e c o u l d i n c r e a s e f u e l e c o n o m y t o o v e r 3 3 M P G b y r e d u c i n g s i z e a n d p o w e r t o t h e i r 1 9 8 0 l e v e l s .
S h i f t i n g t o j u s t o v e r 6 0 p e r c e n t p a s s e n g e r c a r s , f r o m t h e 4 3 . 4 m i x i n 2 0 0 6 , w h i l e a l s o r e v e r t i n g t o
1 9 8 0 p o w e r a n d w e i g h t a c h i e v e s t h e n e w C A F E s t a n d a r d s . I n c o n t r a s t , i f w e c o n t i n u e d w i t h t h e
s a m e c a r / t r u c k m i x a n d t h e s a m e r a t e o f g r o w t h i n e n g i n e p o w e r a n d w e i g h t , f u e l e c o n o m y w o u l d
f a l l t o 1 8 . 1 M P G i n 2 0 2 0 .
O n c e w e a l l o w f o r t e c h n o l o g i c a l p r o g r e s s , t h e 2 0 2 0 s t a n d a r d s a p p e a r e a s y t o m e e t p r o v i d e d
w e d o n o t c o n t i n u e a l o n g t h e s a m e g r o w t h p a t h f o r e n g i n e p o w e r a n d w e i g h t . I p r e s e n t t w o s e t s
o f r e s u l t s . T h e  r s t a s s u m e s t h a t t h e a v e r a g e r a t e o f t e c h n o l o g i c a l p r o g r e s s f o r c a r s a n d t r u c k s
h o l d s f r o m 2 0 0 6 t o 2 0 2 0 ( 1 . 7 6 a n d 1 . 7 8 p e r c e n t f o r c a r s a n d t r u c k s , r e s p e c t i v e l y ) . T h e s e c o n d
a s s u m e s t h a t  r m s p r o g r e s s a t a r a t e e q u a l t o t h e 7 5 t h p e r c e n t i l e o v e r t h e d a t a ( 2 . 2 4 p e r c e n t a n d
2 . 3 8 p e r c e n t , r e s p e c t i v e l y ) . U s i n g t h e a v e r a g e r a t e o f p r o g r e s s a n d k e e p i n g v e h i c l e s i z e a n d p o w e r
a t t r i b u t e s c o n s t a n t , w e c a n m e e t t h e s t a n d a r d b y s h i f t i n g t o 6 5 p e r c e n t c a r s . A l t e r n a t i v e l y , w e c a n
m o v e 2 5 p e r c e n t t o w a r d s t h e s i z e a n d p o w e r o f 1 9 8 0 v e h i c l e s . I f w e p r o g r e s s a t a r a t e e q u a l t o t h e
7 5 t h p e r c e n t i l e o v e r 1 9 8 0 t o 2 0 0 6 , w e m e e t t h e s t a n d a r d w i t h o u t s h i f t i n g o f s i z e / p o w e r a t t r i b u t e s
o r t h e c a r / t r u c k m i x . R a p i d t e c h n o l o g i c a l p r o g r e s s c o m b i n e d w i t h s h i f t s t o c a r s a n d \ d o w n s i z i n g "
r e s u l t s i n a n a v e r a g e f u e l e c o n o m y o f o v e r 5 1 M P G .
T a b l e 7 r e p o r t s n e w v e h i c l e  e e t f u e l e c o n o m y i n 2 0 1 6 . T h e p a n e l w i t h z e r o t e c h n o l o g i c a l
p r o g r e s s d o e s n o t c h a n g e . U n l i k e t h e w e a k e r B u s h s t a n d a r d s , t h e O b a m a s t a n d a r d s w i l l r e q u i r e
m o d e r a t e \ d o w n s i z i n g " o f v e h i c l e c h a r a c t e r i s t i c s | e i t h e r s h i f t s t o m o r e p a s s e n g e r c a r s o r r e d u c i n g
w e i g h t a n d e n g i n e p o w e r c h a r a c t e r i s t i c s n e a r t h e i r 1 9 8 0 l e v e l s . W i t h a v e r a g e t e c h n o l o g i c a l p r o g r e s s
f o r c a r s a n d t r u c k s a n d n o s h i f t i n g o f t h e c a r / t r u c k m i x , w e c a n o n l y m e e t t h e s t a n d a r d s w i t h
w e i g h t a n d e n g i n e p o w e r l e v e l s e q u a l t o t h e i r 1 9 8 0 l e v e l s ; c h a n g i n g o n l y t h e c a r / t r u c k m i x d o e s
n o t a c h i e v e t h e s t a n d a r d . M o r e r a p i d t e c h n o l o g i c a l p r o g r e s s m a k e s t h e s t a n d a r d s e a s i e r t o a c h i e v e ,
b u t s t i l l r e q u i r e s c h a n g e s i n  e e t c h a r a c t e r i s t i c s , e i t h e r t h r o u g h t h e c a r / t r u c k m i x o r w e i g h t a n d
e n g i n e s i z e .
T h e r e a r e a n u m b e r o f r e a s o n s t o p r e f e r t h e u p p e r l e v e l s o f t e c h n o l o g i c a l p r o g r e s s . R e c a l l
1 8
p r o g r e s s w a s m o s t r a p i d d u r i n g t h e r u n u p o f C A F E s t a n d a r d s i n t h e e a r l y 1 9 8 0 s , a t i m e w h e n r e a l
g a s p r i c e s w e r e r o u g h l y e q u a l t o t h o s e o f t o d a y . F o r p a s s e n g e r c a r s , C A F E s t a n d a r d s t i g h t e n e d
f r o m t h e i r i n c e p t i o n i n 1 9 7 8 t o 1 9 8 5 ; t h e y w e n t f r o m 1 8 m p g t o 2 7 . 5 . C A F E s t a n d a r d s a c t u a l l y
d e c r e a s e d t o 2 6 m p g f r o m 1 9 8 6 t o 1 9 8 8 . D u r i n g t h i s p e r i o d o f i n c r e a s i n g C A F E s t a n d a r d s , t h e
a v e r a g e e s t i m a t e d p r o g r e s s f o r p a s s e n g e r c a r s i s 3 . 0 7 p e r c e n t . T h i s i s w e l l a b o v e t h e 7 5 t h p e r c e n t i l e .
F o r l i g h t t r u c k C A F E s t a n d a r d s , t h e i n i t i a l i n c r e a s e i n t h e s t a n d a r d s t o p p e d i n 1 9 8 7 . D u r i n g t h i s
t i m e , t h e e s t i m a t e d r a t e o f p r o g r e s s i s 2 . 1 2 p e r c e n t p e r y e a r , r o u g h l y e q u a l t o t h e 7 5 t h p e r c e n t i l e .
U s i n g t h e s e r a t e s o f p r o g r e s s l e a d s t o t w o a d d i t i o n a l c o m p l i a n c e s t r a t e g i e s f o r t h e n e w e s t C A F E
s t a n d a r d s , c o m p a r e d t o t h e a v e r a g e r a t e o f p r o g r e s s , w h i l e t h e s t a n d a r d s a d o p t e d u n d e r t h e B u s h
A d m i n i s t r a t i o n m e t b y s i m p l y s t o p p i n g t h e o b s e r v e d i n c r e a s e s i n e n g i n e p o w e r a n d w e i g h t .
6 A l t e r n a t i v e E s t i m a t o r s
T h e p r e v i o u s m o d e l s i m p l i c i t l y a s s u m e t h a t t h e \ t r a d e - o  " c o e  c i e n t s r e m a i n c o n s t a n t o v e r t i m e .
O n e c o n c e r n i s t h a t t h i s m a s k s a s p e c t s o f t e c h n o l o g i c a l p r o g r e s s t h a t c h a n g e t h e s e t r a d e - o  s .
B e c a u s e t h e a b o v e t r a d e - o  c o e  c i e n t s w i l l r e p r e s e n t t h e a v e r a g e t r a d e - o  s a c r o s s a l l y e a r s i n t h e
d a t a ( a p p r o p r i a t e l y w e i g h t e d ) , i f t h e t r a d e - o  s i n l a t e r y e a r s a r e n o t a s l a r g e , t e c h n o l o g i c a l p r o g r e s s
m a y b e b i a s e d d o w n w a r d s . 2 5 I r e l a x t h i s a s s u m p t i o n i n t w o w a y s a n d d i s c u s s t h e r e s u l t s a t t h e e n d
o f t h e s e c t i o n .
6 . 1 O a x a c a / B l i n d e r - T y p e D e c o m p o s i t i o n
B l i n d e r ( 1 9 7 3 ) a n d O a x a c a ( 1 9 7 3 ) n o t e t h a t t h e e s t i m a t e s o f t h e e  e c t o f a d u m m y v a r i a b l e , r a c e
i n t h e i r c a s e a n d y e a r i n m y c a s e , i n a m o d e l w h e r e t h e r e m a i n i n g c o e  c i e n t s a r e a s s u m e d t o b e
c o n s t a n t , w i l l a l s o c a p t u r e c h a n g e s i n t h e c o e  c i e n t s a s s o c i a t e d w i t h t h e o t h e r r i g h t h a n d s i d e
v a r i a b l e s i f t h e m e a n o f t h e s e v a r i a b l e s d i  e r a c r o s s t h e t w o s a m p l e s . T h e y a l s o n o t e t h a t t h e
e s t i m a t e d e  e c t f r o m t u r n i n g o n o r o  t h e i n d i c a t o r v a r i a b l e d e p e n d s o n w h i c h s e t o f c o e  c i e n t s
y o u \ h o l d c o n s t a n t " . I n m a n y c a s e s , t h e r e i s n o o b v i o u s g r o u p o f c o e  c i e n t s t o h o l d  x e d ; i n m y
c a s e s i n c e w e a r e i n t e r e s t e d i n a s k i n g w h a t t h e f u e l e c o n o m y o f c u r r e n t v e h i c l e s w o u l d b e i f t h e y
w e r e p r o d u c e d u s i n g t h e t e c h n o l o g y a v a i l a b l e i n 1 9 8 0 , a n a t u r a l c h o i c e i s t o u s e t h e c o e  c i e n t s
2 5 I f t h e m e a n w e i g h t , h o r s e p o w e r , e t c . a r e t h e s a m e i n b o t h t i m e p e r i o d s , t h e n t h e y e a r e  e c t s w i l l c o r r e c t l y
r e p r e s e n t t h e a v e r a g e i n c r e a s e i n f u e l e c o n o m y . H o w e v e r , i f t h e t r a d e - o  s b e c o m e l e s s s e v e r e a n d t h e a v e r a g e o f t h e s e
c h a r a c t e r i s t i c s i n t h e l a t e r y e a r s i s l a r g e r t h a n i n t h e e a r l i e r y e a r s , t h e n t h e y y e a r e  e c t s w i l l u n d e r e s t i m a t e t h e t r u e
i n c r e a s e . A s d i s c u s s e d a b o v e , t h e c h a r a c t e r i s t i c s h a v e i n d e e d i n c r e a s e d o v e r t i m e .
1 9
f r o m t h e b e g i n n i n g o f t h e s a m p l e t o e s t i m a t e t h e f u e l e c o n o m y o f a g i v e n v e h i c l e i n 2 0 0 6 u s i n g t h e
t e c h n o l o g y i n 1 9 8 0 .
T o i m p l e m e n t t h i s , I e s t i m a t e M o d e l s 3 a n d 6 u s i n g d a t a f r o m o n l y  r s t t h r e e y e a r s o f t h e
s a m p l e . 2 6 U s i n g t h e s e c o e  c i e n t s , I  t f u e l e c o n o m y f o r t h e r e m a i n i n g o b s e r v a t i o n s a n d c a l c u l a t e
t h e d i  e r e n c e b e t w e e n a c t u a l f u e l e c o n o m y a n d t h e  t t e d v a l u e . 2 7 T h e d i  e r e n c e m e a s u r e s t e c h -
n o l o g i c a l p r o g r e s s u s i n g t h e e s t i m a t e d t r a d e - o  s i n t h e  r s t t h r e e y e a r s o f t h e s a m p l e , t h e r e f o r e i t
a c c o u n t s f o r r e l a x a t i o n o f t h e s e t r a d e - o  s .
6 . 2 M a t c h i n g E s t i m a t o r
A s a s e c o n d r o b u s t n e s s c h e c k , I e s t i m a t e a p r o p e n s i t y s c o r e m a t c h i n g m o d e l . M a t c h i n g m o d e l s a r e
o f t e n u s e d t o e s t i m a t e a t r e a t m e n t e  e c t w h e n t h e r e i s s e l e c t i o n o n o b s e r v a b l e s . B y c o m p a r i n g a n
o b s e r v a t i o n i n t h e \ t r e a t m e n t g r o u p " w i t h o n e i n t h e \ c o n t r o l " g r o u p w h i c h h a s a v e r y s i m i l a r e x
a n t e p r o b a b i l i t y o f b e i n g i n t h e t r e a t m e n t g r o u p , a s m e a s u r e d b y t h e p r o p e n s i t y s c o r e , t h e e s t i m a t e
w i l l b e c o n s i s t e n t i n t h e p r e s e n c e o f s e l e c t i o n o n o b s e r v a b l e s .
T o r e f r a m e t e c h n o l o g i c a l p r o g r e s s w i t h i n s t a n d a r d u s e s o f m a t c h i n g e s t i m a t o r s , t o e s t i m a t e
t e c h n o l o g i c a l p r o g r e s s f r o m 1 9 8 0 t o 2 0 0 6 , w e a r e i n t e r e s t e d i n h o w t h e f u e l e c o n o m y o f a v e h i c l e
b u i l t i n 2 0 0 6 w o u l d c h a n g e i f t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e v e h i c l e , i n t e r m s o f w e i g h t , e n g i n e p o w e r ,
e t c . , d i d n o t c h a n g e , b u t t h e v e h i c l e u s e d t h e t e c h n o l o g y a v a i l a b l e i n 1 9 8 0 . W e c a n d e  n e t h e
\ t r e a t m e n t " , W i = 1 , a s u s i n g 2 0 0 6 ' s t e c h n o l o g y ; W i = 0 i m p l i e s u s i n g 1 9 8 0 ' s t e c h n o l o g y . I f w e
d e  n e t h e l o g o f f u e l e c o n o m y f o r v e h i c l e , i , a s y i , w e w a n t t o e s t i m a t e :
4 y i = y i ( W i = 1 ) 􀀀 y i ( W i = 0 ) ( 6 )
W e c a n t h e n s u m m a r i z e t h e s a m p l e a v e r a g e t r e a t m e n t e  e c t a s :
4 y i = S A T E =
1
N X y i ( W i = 1 ) 􀀀 y i ( W i = 0 ) ( 7 )
2 6 T h e r e i s a p o w e r / b i a s t r a d e - o  . U s i n g o n l y t h e  r s t y e a r w i l l m i n i m i z e a n y b i a s , b u t y i e l d s n o i s i e r c o e  c i e n t s
o n s o m e o f t h e t r a n s l o g c o e  c i e n t s . W h i l e t h e r e s u l t s a r e r o b u s t t o u s i n g o n l y t h e  r s t y e a r , I i n c l u d e t h e  r s t t h r e e
y e a r s f o r m o r e p r e c i s i o n . T h e e s t i m a t e d t e c h n o l o g i c a l p r o g r e s s f o r 1 9 8 1 a n d 1 9 8 2 t h e r e f o r e b e c o m e s t h e y e a r e  e c t s
a s s o c i a t e d w i t h t h e s e y e a r s . T h e r e s u l t s a r e r o b u s t t o m o v i n g t h i s c u t - o  a r o u n d .
2 7 I f w e w e r e i n t e r e s t e d i n t h e h e t e r o g e n e i t y o f t h i s e s t i m a t e a c r o s s a l l v e h i c l e s i n a g i v e n y e a r , X , a b e t t e r m e a s u r e
m a y b e t h e  t t e d v a l u e s o f t h e s e v e h i c l e s f r o m a r e g r e s s i o n u s i n g t h e d a t a f r o m X . S i n c e I o n l y r e p o r t t h e m e a n
a c r o s s a l l v e h i c l e s d o i n g t h i s w o u l d y i e l d t h e s a m e m e a s u r e .
2 0
M o r e i m p o r t a n t i s t h e a v e r a g e t r e a t m e n t e  e c t f o r t h e t r e a t e d w h i c h m e a s u r e s h o w m u c h m o r e
f u e l e  c i e n t t h e a v e r a g e v e h i c l e i n 2 0 0 6 i s c o m p a r e d t o i f t h e s e s a m e v e h i c l e s w e r e p r o d u c e d u s i n g
t e c h n o l o g y f r o m 1 9 8 0 :
4 y i j W i = 1 = S A T T =
1
N 1 X i j W i = 1
y i ( W i = 1 ) 􀀀 y i ( W i = 0 ) ( 8 )
w h e r e N 1 i s t h e 2 0 0 6 s a m p l e .
O f c o u r s e , w e c a n n o t v i e w t h e a c t u a l c o u n t e r f a c t u a l a s w e n e v e r s e e a 2 0 0 6 H o n d a A c c o r d b e i n g
m a d e w i t h 1 9 8 0 t e c h n o l o g y . T h e m a t c h i n g e s t i m a t e u s e s \ s i m i l a r " v e h i c l e s i n 1 9 8 0 t o c o m p a r e
t o t h e 2 0 0 6 v e h i c l e a s a w a y t o i m p u t e t h e f u e l e c o n o m y o f t h e 2 0 0 6 H o n d a A c c o r d u s i n g 1 9 8 0
t e c h n o l o g y . I f w e h a d o n l y f u e l e c o n o m y a n d , s a y , w e i g h t , t h i s w o u l d b e a s i m p l e e s t i m a t o r . W e
w o u l d c h o o s e t h e m c l o s e s t c a r s , i n t e r m s o f w e i g h t , t o t h e 2 0 0 6 H o n d a A c c o r d a n d c a l c u l a t e t h e
a v e r a g e d i  e r e n c e i n f u e l e c o n o m y a c r o s s t h e 2 0 0 6 H o n d a A c c o r d a n d t h e \ c o n t r o l g r o u p " . M u l t i p l e
a t t r i b u t e s r e q u i r e s r e d u c i n g t h e s e t o a s i n g l e i n d e x u s i n g s o m e n o r m ; t h e p r o p e n s i t y s c o r e d o e s t h i s .
G i v e n a s e t o f v e h i c l e s m a d e i n t w o y e a r s , s a y 1 9 8 0 a n d 2 0 0 6 , t h e p r o p e n s i t y s c o r e i s d e  n e d a s
t h e p r o b a b i l i t y a g i v e n v e h i c l e i s p r o d u c e d i n 2 0 0 6 , c o n d i t i o n a l o n a s e t o f a t t r i b u t e s , P r ( W i = 1 j X i ) .
I e s t i m a t e t h e p r o p e n s i t y s c o r e b y e s t i m a t i n g a p r o b i t m o d e l w h e r e t h e d e p e n d e n t v a r i a b l e i s o n e
i f t h e v e h i c l e s i s b u i l t i n 2 0 0 6 a n d z e r o i f b u i l t i n 1 9 8 0 . U s i n g t h i s , f o r a g i v e n v e h i c l e i n 2 0 0 6 t h e
\ c o n t r o l g r o u p " i s t h e a v e r a g e f u e l e c o n o m y o f t h e c l o s e s t f o u r v e h i c l e s a s m e a s u r e d b y t h e  t t e d
p r o b a b i l i t y f r o m t h e p r o b i t , i . e . , t h e f o u r c l o s e s t m a t c h e s t o t h e 2 0 0 6 v e h i c l e .
T o e s t i m a t e t h e p r o p e n s i t y s c o r e H i r a n o , I m b e n s , a n d R i d d e r ( 2 0 0 3 ) s u g g e s t s b e i n g a s  e x i b l e
a s p o s s i b l e ; I i n c l u d e t h e s e t o f t r a n s l o g v a r i a b l e s f r o m M o d e l 6 a s c o n d i t i o n i n g v a r i a b l e s a n d u s e t h e
n e a r e s t f o u r v e h i c l e s a s m a t c h e s . A b a d i e a n d I m b e n s ( 2 0 0 2 ) s h o w t h a t u n l e s s m a t c h e s a r e p e r f e c t ,
t h e e s t i m a t e s w i l l b e b i a s e d . I a d o p t t h e i r b i a s - c o r r e c t i o n p r o c e d u r e t h a t u s e s t h e r e l a t i o n s h i p
b e t w e e n t h e e s t i m a t e d t r e a t m e n t e  e c t a n d t h e p r o p e n s i t y s c o r e t o a d j u s t c o m p a r i s o n s t h a t d o n o t
m a t c h p e r f e c t l y . I u s e t h e C o b b - D o u g l a s s e t o f c o - v a r i a t e s f o r t h e b i a s c o r r e c t i o n . 2 8 I a l s o c o r r e c t
t h e s t a n d a r d e r r o r s t o a c c o u n t f o r h e t e r o s k e d a s t i c i t y .
2 8 A b a d i e a n d I m b e n s ( 2 0 0 2 ) a l s o u s e a s m a l l e r s e t o f c o v a r i a t e s f o r t h e b i a s c o r r e c t i o n t e r m . I h a v e f o u n d t h a t
u s i n g t h e t r a n s l o g s e t y i e l d s u n r e a l i s t i c a l l y l a r g e e s t i m a t e s o f p r o g r e s s .
2 1
6 . 3 R e s u l t s f r o m A l t e r n a t i v e E s t i m a t o r s
C o l u m n s 8 a n d 9 o f T a b l e s 3 a n d 5 r e p o r t t h e t e c h n o l o g i c a l p r o g r e s s e s t i m a t e s f r o m t h e s e t w o
a l t e r n a t i v e e s t i m a t o r s f o r p a s s e n g e r c a r s a n d l i g h t t r u c k s , r e s p e c t i v e l y . B o t h t h e O a x a c a / B l i n d e r -
t y p e ( O B ) a n d m a t c h i n g m o d e l e s t i m a t e s l a r g e l y a g r e e w i t h t h e m o r e p a r a m e t r i c m o d e l s . T h r e e
o f t h e f o u r m o d e l s y i e l d l a r g e r e s t i m a t e s o f t h a n t h e p r e v i o u s m o d e l s . F o r p a s s e n g e r c a r s , t h e
O B e s t i m a t e s i m p l y t e c h n o l o g i c a l a d v a n c e s b e t w e e n 4 2 . 7 a n d 6 1 . 8 p e r c e n t b y 2 0 0 6 ; t h e s e e s t i m a t e s
b o o k e n d t h e p r e v i o u s r e s u l t s . F o r l i g h t d u t y t r u c k s , b o t h O B e s t i m a t e s a r e l a r g e r t h a n t h e p r e v i o u s
m o d e l s . T h e m a t c h i n g m o d e l s t e n d t o y i e l d n o i s i e r e s t i m a t e s , b u t a r e s t i l l c o n s i s t e n t w i t h t h e
p r e v i o u s m o d e l s . F o r p a s s e n g e r c a r s , p r o g r e s s i s e s t i m a t e d t o b e 4 7 . 6 p e r c e n t b y 2 0 0 6 f o r p a s s e n g e r
c a r s a n d 6 8 . 2 p e r c e n t f o r l i g h t d u t y t r u c k s .
C o m b i n e d t h e s e r e s u l t s s u g g e s t t h a t u s i n g t h e p a r a m e t r i c m o d e l s y i e l d s c o n s e r v a t i v e e s t i m a t e s
f o r t h e t e c h n o l o g i c a l p r o g r e s s .
7 R o b u s t n e s s t o V e h i c l e - S p e c i  c T e c h n o l o g y E x p e n d i t u r e s
I e s t i m a t e t h r e e a d d i t i o n a l m o d e l s t h a t s h e d l i g h t o n w h e t h e r t h e t e c h n o l o g i c a l p r o g r e s s a n d t r a d e -
o  e s t i m a t e s a b o v e a r e b i a s e d d u e t o m o v e m e n t s i n v e h i c l e - s p e c i  c t e c h n o l o g y e x p e n d i t u r e s e i t h e r
w i t h i n a y e a r o r o v e r t i m e . T h e  r s t m o d e l i n c l u d e s v e h i c l e - s p e c i  c r e l a t i v e p r i c e s w i t h i n a g i v e n
y e a r o n t h e r i g h t h a n d s i d e . T a b l e s 8 a n d 9 r e p o r t t h e t r a d e - o  a n d t e c h n o l o g i c a l p r o g r e s s e s t i m a t e s
f o r p a s s e n g e r c a r s , r e s p e c t i v e l y , w h i l e T a b l e s 1 0 a n d 1 1 r e p o r t t h e t r a d e - o  a n d t e c h n o l o g i c a l
p r o g r e s s e s t i m a t e s f o r l i g h t d u t y t r u c k s , r e s p e c t i v e l y .
I f t h e d e g r e e o f t e c h n o l o g y a d o p t i o n i s c o r r e l a t e d w i t h t h e o t h e r r i g h t h a n d s i d e v a r i a b l e s , w e
w o u l d e x p e c t t h e t r a d e - o  e s t i m a t e s t o c h a n g e s o n c e p r i c e w a s i n c l u d e d o n t h e r i g h t h a n d s i d e ,
s i n c e v e h i c l e s p r i c e s r e l i k e l y p o s i t i v e l y c o r r e l a t e d w i t h t e c h n o l o g y a d o p t i o n . 2 9 T h i s d o e s i s n o t t h e
c a s e . F o r t h e C o b b - D o u g l a s s p e c i  c a t i o n , t h e t r a d e - o  e s t i m a t e s a r e e x t r e m e l y s i m i l a r a c r o s s b o t h
p a s s e n g e r c a r s a n d l i g h t d u t y t r u c k s . F o r p a s s e n g e r c a r s , t h e l a r g e s t c h a n g e i s l e s s t h a n 0 . 0 3 ( t h e
c o e  c i e n t a s s o c i a t e d w i t h h o r s e p o w e r ) , w h i l e t h e l a r g e s t c h a n g e f o r t r u c k s i s l e s s t h a n 0 . 0 1 ( t h e
c o e  c i e n t a s s o c i a t e d w i t h w e i g h t ) . T h e t r a n s l o g s p e c i  c a t i o n i s m o r e d i  c u l t t o i n t e r p r e t s i n c e
t h e r i g h t h a n d s i d e v a r i a b l e s a r e s o c o r r e l a t e d , s o I f o c u s o n t h e e s t i m a t e s o f t e c h n o l o g i c a l p r o g r e s s .
2 9 I u s e t h e m o d e l ' s M S R P . F o r 3 8 1 o f t h e 2 7 , 1 8 5 o b s e r v a t i o n s p r i c e i s n o t a v a i l a b l e .
2 2
T h e e s t i m a t e s o f t e c h n o l o g i c a l p r o g r e s s a l s o c h a n g e l i t t l e w h e n w e a c c o u n t f o r r e l a t i v e p r i c e s .
F o r t h e C o b b - D o u g l a s m o d e l , t h e e s t i m a t e d t e c h n o l o g i c a l g a i n s b y 2 0 0 6 a r e 4 4 . 8 p e r c e n t , c o m p a r e d
t o 4 7 . 4 p e r c e n t w h e n t h e r e l a t i v e p r i c e i s o m i t t e d f o r p a s s e n g e r c a r s , a n d 4 5 . 9 p e r c e n t c o m p a r e d
t o 4 6 . 3 p e r c e n t w h e n p r i c e i s o m i t t e d f o r l i g h t d u t y t r u c k s . F o r t h e t r a n s l o g m o d e l , o n c e r e l a t i v e
p r i c e s a r e i n c l u d e d , t h e g a i n s b y 2 0 0 6 c h a n g e f r o m 4 5 . 7 p e r c e n t t o 4 1 . 0 p e r c e n t f o r p a s s e n g e r c a r s
a n d f r o m 4 3 . 4 p e r c e n t t o 4 2 . 0 p e r c e n t f o r l i g h t t r u c k s .
I n b o t h t h e C o b b - D o u g l a s a n d t r a n s l o g m o d e l s , r e l a t i v e p r i c e s a r e n e g a t i v e l y c o r r e l a t e d w i t h
f u e l e c o n o m y a n d t h e e  e c t i s s m a l l . T h e C o b b - D o u g l a s m o d e l s u g g e s t s t h a t a d o u b l i n g o f p r i c e
i s c o r r e l a t e d w i t h a 2 . 7 p e r c e n t r e d u c t i o n i n f u e l e c o n o m y f o r p a s s e n g e r c a r s a n d a 1 . 8 p e r c e n t
r e d u c t i o n f o r l i g h t t r u c k s ; t h i s e  e c t i s s i g n i  c a n t a t t h e 5 p e r c e n t l e v e l f o r c a r s , b u t i s s t a t i s t i c a l l y
i n s i g n i  c a n t f o r t r u c k s . T h e t r a n s l o g m o d e l s u g g e s t s t h a t a d o u b l i n g o f p r i c e i s c o r r e l a t e d w i t h
a 5 . 3 p e r c e n t r e d u c t i o n i n f u e l e c o n o m y f o r p a s s e n g e r c a r s a n d a 3 . 4 p e r c e n t r e d u c t i o n f o r l i g h t
t r u c k s ; t h i s e  e c t i s s i g n i  c a n t a t t h e 1 p e r c e n t l e v e l f o r c a r s , b u t a g a i n i s s t a t i s t i c a l l y i n s i g n i  c a n t
f o r t r u c k s .
T h e s e c o n d m o d e l i n c l u d e s t h e l o g o f t h e r e a l p r i c e o n t h e r i g h t h a n d s i d e . I f s h i f t s i n t h e
P P F c a p t u r e i n c r e a s e s i n h o w m u c h m a n u f a c t u r e r s a r e s p e n d i n g o n t e c h n o l o g y o v e r t i m e , w e w o u l d
e x p e c t t h a t i n c l u d i n g t h e r e a l p r i c e w o u l d r e d u c e t h e t e c h n o l o g i c a l p r o g r e s s e s t i m a t e s . G i v e n t h e
i n c l u s i o n o f  x e d y e a r e  e c t s , t h e w i t h i n y e a r t r a d e - o  e s t i m a t e s a r e i d e n t i c a l t o t h o s e w h e n w e
i n c l u d e r e l a t i v e p r i c e s , s o I o n l y d i s c u s s t h e t e c h n o l o g i c a l p r o g r e s s e s t i m a t e s . F o r t h e C o b b - D o u g l a s
m o d e l , t h e e s t i m a t e d t e c h n o l o g i c a l g a i n s b y 2 0 0 6 i s 4 6 . 4 p e r c e n t , c o m p a r e d t o 4 7 . 4 p e r c e n t w h e n
t h e r e a l p r i c e i s o m i t t e d f o r p a s s e n g e r c a r s . F o r l i g h t t r u c k s i t i s 4 7 . 0 p e r c e n t c o m p a r e d t o 4 6 . 4
p e r c e n t w h e n p r i c e i s o m i t t e d . F o r t h e t r a n s l o g m o d e l , t h e c o e  c i e n t f o r p a s s e n g e r c a r s c h a n g e s
f r o m 4 5 . 8 p e r c e n t ( b a s e m o d e l ) t o 4 4 . 0 p e r c e n t a n d i n c r e a s e s f r o m 4 3 . 4 p e r c e n t t o 4 3 . 9 p e r c e n t f o r
l i g h t t r u c k s .
T h e  n a l m o d e l i s s i m i l a r i n n a t u r e a n d c o m p a r e s t h e r e l a t i v e f u e l e c o n o m y o f b a s e a n d \ l u x u r y "
b r a n d s o  e r e d b y t h e s a m e m a n u f a c t u r e r . T h a t i s , I c o m p a r e t h e r e l a t i v e e  c i e n c y o f A c u r a v .
H o n d a , F o r d v . L i n c o l n , G M C v . C a d i l l a c , I n  n i t i v . N i s s a n a n d T o y o t a v . L e x u s . F o r p a s s e n g e r
c a r s , t h e l u x u r y b r a n d i s c o r r e l a t e d w i t h l o w e r f u e l e c o n o m y a n d o n c e a g a i n t h e c o e  c i e n t i s
s m a l l . F o r l i g h t t r u c k s t h e c o e  c i e n t i s a l s o s m a l l a n d t h e c o r r e l a t i o n i s n o t s t a t i s t i c a l l y s i g n i  c a n t .
I n t e r e s t i n g l y , d e s p i t e t h e f a c t t h a t t h i s m o d e l u s e s o n l y  v e m a n u f a c t u r e r s , t h e e s t i m a t e d t r a d e - o  s
c h a n g e v e r y l i t t l e . A g a i n f o c u s i n g o n t h e C o b b - D o u g l a s r e s u l t s , t h e l a r g e s t c h a n g e f o r p a s s e n g e r
2 3
c a r s i s l e s s t h a n 0 . 0 2 ( w e i g h t ) . T h e c o e  c i e n t s c h a n g e s l i g h t l y m o r e f o r l i g h t t r u c k s , b u t t h e c h a n g e s
r e m a i n b e l o w 0 . 0 8 . T h e e s t i m a t e d e  c i e n c y g a i n s a r e a l s o s i m i l a r . F o r p a s s e n g e r c a r s , t h e d e g r e e
o f t e c h n o l o g i c a l p r o g r e s s b y 2 0 0 6 c h a n g e s f r o m 4 7 . 4 t o 4 5 . 9 p e r c e n t a n d f r o m 4 5 . 8 t o 4 3 . 9 p e r c e n t
f o r t h e C o b b - D o u g l a s a n d t r a n s l o g m o d e l s , r e s p e c t i v e l y . F o r l i g h t t r u c k s , t h e e s t i m a t e s c h a n g e
f r o m 4 6 . 4 t o 4 5 . 8 p e r c e n t a n d f r o m 4 3 . 4 t o 4 2 . 6 p e r c e n t f o r t h e C o b b - D o u g l a s a n d t r a n s l o g m o d e l s ,
r e s p e c t i v e l y
A l l t h r e e o f t h e s e e x t e n s i o n s t o t h e b a s e m o d e l s s u g g e s t t h a t p r i c e s h a v e a s m a l l n e g a t i v e
c o r r e l a t i o n w i t h f u e l e c o n o m y a n d t h a t t h e e s t i m a t e d t e c h n o l o g i c a l p r o g r e s s i s l a r g e l y u n a  e c t e d .
T h i s s u p p o r t s t h e v i e w t h a t t h e t h e s h i f t s i n t h e P P F r e p r e s e n t t e c h n o l o g i c a l p r o g r e s s . T h e s m a l l
a n d o f t e n s t a t i s t i c a l l y i n s i g n i  c a n t a s s o c i a t i o n b e t w e e n p r i c e a n d f u e l e c o n o m y , c o n d i t i o n a l o n
w e i g h t a n d e n g i n e p o w e r a n d t h e s m a l l c h a n g e i n t h e t r a d e - o  e s t i m a t e s a l s o s u g g e s t s t h a t t h e b i a s
i n t h e t r a d e - o  e s t i m a t e s i s l i k e l y t o b e s m a l l .
8 M a n u f a c t u r e r H e t e r o g e n e i t y
I n t h i s s e c t i o n , I i n v e s t i g a t e w h e t h e r t h e r e i s  r m h e t e r o g e n e i t y i n t e r m s o f t h e i r a b i l i t y t o g e n e r a t e
f u e l e c o n o m y f r o m a v e h i c l e o f a c e r t a i n e n g i n e p o w e r l e v e l a n d w e i g h t . U s i n g a p a r t i c u l a r  r m a s
t h e \ b a s e l i n e " , t h e m a n u f a c t u r e r  x e d e  e c t s m e a s u r e h o w m u c h m o r e o r l e s s f u e l e c o n o m y a n o t h e r
m a n u f a c t u r e r i s a b l e t o a c h i e v e , c o n d i t i o n a l o n a p a r t i c u l a r l e v e l o f e n g i n e p o w e r a n d w e i g h t . 3 0
T h e e s t i m a t e s f o r p a s s e n g e r c a r s a r e p l o t t e d i n F i g u r e 2 0 r a n k e d f r o m l o w e s t t o h i g h e s t . I o m i t
t h e e l e v e n l e a s t e  c i e n t  r m s f r o m t h e g r a p h , w h i c h a r e t h e \ e x o t i c " m a n u f a c t u r e r s , a s w e l l a s
Y u g o . ( O m i t t i n g t h e s e  r m s f r o m t h e r e g r e s s i o n s d o e s n o t c h a n g e t h e r e s u l t s . ) T o s e e w h e t h e r t h e
r a n k o f  r m s h a s c h a n g e d o v e r t i m e , I e s t i m a t e s e p a r a t e c o e  c i e n t s f o r t h e  r s t h a l f o f t h e s a m p l e ,
t h e e n t i r e s a m p l e a n d t h e s e c o n d h a l f . U S m a n u f a c t u r e r s p e r f o r m r e a s o n a b l y w e l l . G M C i s a m o n g
t h e t o p i n t e r m s o f e x t r a c t i n g f u e l e  c i e n c y f r o m a g i v e n w e i g h t , H P a n d t o r q u e . C h r y s l e r a n d
F o r d | t h e  r m s e t t o t h e \ n u m e r a i r e " | o u t p e r f o r m a n u m b e r o f o t h e r  r m s , i n c l u d i n g m a n y o f t h e
G e r m a n a n d K o r e a n m a n u f a c t u r e r s .
T h e s e r e s u l t s a l s o i n f o r m u s a s t o h o w t h e r e l a t i v e p o s i t i o n s o f  r m s c h a n g e o v e r t i m e . W h i l e
t h e r a n k i n g s a r e f a i r l y s t a b l e f r o m t h e  r s t t o t h e s e c o n d h a l f o f t h e s a m p l e , t h e r e s u l t s s u g g e s t
t h a t H o n d a h a s i n c r e a s e d i t s r e l a t i v e e  c i e n c y a l a r g e a m o u n t . U s i n g t h e  r s t h a l f o f t h e d a t a ,
3 0 T h e  x e d e  e c t s w i l l a l s o c a p t u r e m a n u f a c t u r e r h e t e r o g e n e i t y i n t e c h n o l o g y u s e . H o w e v e r , I n o t e t h a t t h e o r d e r
r e m a i n s l a r g e l y u n c h a n g e d w h e n I i n c l u d e e i t h e r r e l a t i v e o r r e a l p r i c e s o n t h e r i g h t h a n d s i d e .
2 4
H o n d a s a c h i e v e 3 . 1 p e r c e n t g r e a t e r f u e l e c o n o m y c o m p a r e d t o F o r d . T h i s i n c r e a s e s t o 9 . 3 p e r c e n t
i n t h e s e c o n d h a l f . T h e d r o p i n F o r d ' s e  c i e n c y r e l a t i v e t o H o n d a i s n o t u n i q u e . T h e v a s t m a j o r i t y
o f  r m s i m p r o v e t h e i r p o s i t i o n r e l a t i v e t o F o r d . O f t h e 2 5 m a n u f a c t u r e r s f o r w h i c h t h e i r i s a  x e d
e  e c t e s t i m a t e i n b o t h t i m e p e r i o d s , 8 5 p e r c e n t i n c r e a s e r e l a t i v e t o F o r d ; 8 0 p e r c e n t o f n o n - e x o t i c
 r m s i n c r e a s e t h e i r r e l a t i v e e  c i e n c y . T h i s p a t t e r n a l s o h o l d s f o r G M C a n d C h r y s l e r . E i g h t y
p e r c e n t o f t h e  r m s i n c r e a s e t h e i r p o s i t i o n r e l a t i v e t o G M C ; 6 4 p e r c e n t o f n o n - e x o t i c s . E i g h t y - o n e
p e r c e n t o f m a n u f a c t u r e r s i n c r e a s e t h e i r r e l a t i v e p o s i t i o n c o m p a r e d t o C h r y s l e r ; 7 6 p e r c e n t a m o n g
n o n - e x o t i c s . T h e s e r e s u l t s m a y p r o v i d e s o m e i n s i g h t i n t o t h e  n a n c i a l c o n d i t i o n s o f U S  r m s .
N e x t I c o m p a r e  r m - l e v e l e  c i e n c y a c r o s s p a s s e n g e r c a r s a n d l i g h t d u t y t r u c k s i n F i g u r e 2 1 ,
r a n k e d b y t h e l i g h t t r u c k  x e d e  e c t . T h e e s t i m a t e s a r e r a n k e d b y t h e  r m s ' l i g h t t r u c k e  c i e n c y ;
t h e r a n k i n g s c h a n g e c o n s i d e r a b l y . H o n d a , T o y o t a a n d N i s s a n r a n k h i g h e r t h a n U S m a n u f a c t u r e r s
f o r p a s s e n g e r c a r s ( N i s s a n a n d G M C a r e e  e c t i v e l y e q u a l ) , b u t t h e t h r e e J a p a n e s e m a n u f a c t u r e r s
t r a i l G M C w h e n b u i l d i n g l i g h t d u t y t r u c k s , w h i l e o n l y H o n d a s u r p a s s e s F o r d . A t a  r s t g l a n c e ,
t h e s e r e s u l t s s u g g e s t t h a t t h e d e c i s i o n o f U S m a n u f a c t u r e r s t o f o c u s o n l i g h t t r u c k s a l e s m a y h a v e
b e e n a g o o d o n e . H o w e v e r , a f u r t h e r c u t o f t h e d a t a s u g g e s t s t h a t t h i s i s n o t t h e c a s e . F i g u r e 2 2
p l o t s t h e e s t i m a t e d  x e d e  e c t s f r o m e s t i m a t i n g M o d e l 3 u s i n g t h e  r s t a n d s e c o n d h a l v e s o f t h e
d a t a . W h i l e a c r o s s t h e e n t i r e s a m p l e , G M C a n d F o r d a r e a m o n g t h e b e s t i n t e r m s o f f u e l e  c i e n c y ,
o v e r t i m e t h e i r r e l a t i v e p o s i t i o n s h a v e d i m i n i s h e d . F i r m s s u c h a s A u d i , T o y o t a , H o n d a a n d S u b a r u
h a v e m a d e l a r g e g a i n s r e l a t i v e t o U S m a n u f a c t u r e r s . A c r o s s a l l m a n u f a c t u r e r s , 8 6 p e r c e n t o f t h e
 r m s i n c r e a s e t h e i r r e l a t i v e p o s i t i o n c o m p a r e d t o F o r d ; a l l o f t h e  r m s i n c r e a s e d t h e i r p o s i t i o n
r e l a t i v e t o G M C , w h i l e 4 3 p e r c e n t d i d s o r e l a t i v e t o C h r y s l e r .
9 C o n c l u s i o n s
T h i s p a p e r e s t i m a t e s t h e t r a d e - o  s t h a t c o n s u m e r s a n d m a n u f a c t u r e r s f a c e w h e n c h o o s i n g b e t w e e n
f u e l e c o n o m y , v e h i c l e s i z e a n d v e h i c l e p o w e r , a s w e l l a s t h e t e c h n o l o g i c a l a d v a n c e s t h a t h a v e o c c u r r e d
o v e r t h e s e d i m e n s i o n s f r o m 1 9 8 0 t o 2 0 0 6 . T h e r e s u l t s i m p l y t h a t i f w e w e r e t o h a v e k e p t v e h i c l e
s i z e a n d p o w e r a t t h e i r 1 9 8 0 l e v e l s , f u e l e c o n o m y w o u l d h a v e b e e n n e a r l y 5 0 p e r c e n t h i g h e r i n 2 0 0 6 .
T h e r e s u l t s a l s o g e n e r a t e a v a r i e t y o f p o t e n t i a l c o m p l i a n c e s t r a t e g i e s f o r t h e n e w C A F E s t a n -
d a r d s a d o p t e d b y b o t h t h e B u s h a n d O b a m a a d m i n i s t r a t i o n s . T h e  n d i n g s s u g g e s t t h a t t h e B u s h
C A F E s t a n d a r d s w o u l d h a v e d o n e l i t t l e t o p u s h m a n u f a c t u r e r s a n d c o n s u m e r s t o s m a l l e r , l e s s p o w -
e r f u l c a r s , o r a w a y f r o m S U V s a n d b a c k i n t o p a s s e n g e r c a r s . I n c o n t r a s t t h e O b a m a s t a n d a r d s w i l l
2 5
r e q u i r e s h i f t s t o s m a l l e r , l e s s p o w e r f u l c a r s a n d f e w e r S U V s .
T h e e m p i r i c a l m o d e l g e n e r a t e s e s t i m a t e s o f m a n u f a c t u r e r s ' r e l a t i v e a b i l i t y t o o b t a i n f u e l e c o n -
o m y c o n d i t i o n a l o n w e i g h t a n d e n g i n e p o w e r . S o m e w h a t s u r p r i s i n g l y , I  n d t h a t U S m a n u f a c t u r e r s
f a i r w e l l c o m p a r e d t o o t h e r m a n u f a c t u r e r s i n t h e p r o d u c t i o n o f p a s s e n g e r c a r s . W h i l e H o n d a , T o y -
o t a a n d N i s s a n p e r f o r m w e l l , G M C o u t p e r f o r m s N i s s a n , w h i l e F o r d o u t p e r f o r m s m o s t n o n - J a p a n e s e
m a n u f a c t u r e r s . I n a d d i t i o n , w h e n c o n s i d e r i n g l i g h t t r u c k s , G M C o u t p e r f o r m s a l l t h r e e J a p a n e s e
m a n u f a c t u r e r s , w h i l e F o r d t r a i l s o n l y H o n d a . H o w e v e r , t h e r e s u l t s a l s o s u g g e s t t h a t t h e U S a d v a n -
t a g e s u b s i d e s d u r i n g t h e s e c o n d h a l f o f t h e s a m p l e . T h i s s u g g e s t s t h a t o n e d r i v e r o f t h e i r r e c e n t
 n a n c i a l t r o u b l e s m a y b e l o s i n g g r o u n d t o t h e i r c o m p e t i t o r s w h e n i t c o m e s t o f u e l e c o n o m y , w e i g h t
a n d e n g i n e p o w e r .
2 6
R e f e r e n c e s
A b a d i e , A . , a n d G . I m b e n s ( 2 0 0 2 ) : \ S i m p l e a n d B i a s - C o r r e c t e d M a t c h i n g E s t i m a t o r s , " M i m e o ,
H a r v a r d U n i v e r s i t y .
B e r r y , S . , J . L e v i n s o h n , a n d A . P a k e s ( 1 9 9 5 ) : \ A u t o m o b i l e P r i c e s i n M a r k e t E q u i l i b r i u m , "
E c o n o m e t r i c a , 6 3 ( 4 ) , 8 4 1 { 8 9 0 .
B l i n d e r , A . S . ( 1 9 7 3 ) : \ W a g e D i s c r i m i n a t i o n : R e d u c e d F o r m a n d S t r u c t u r a l V a r i a b l e s , " J o u r n a l
o f H u m a n R e s o u r c e s , 8 , 4 3 6 { 4 5 5 .
C h o n , D . M . , a n d J . B . H e y w o o d ( 2 0 0 0 ) : \ P e r f o r m a n c e S c a l i n g o f S p a r k - I g n i t i o n E n g i n e s :
C o r r e l a t i o n a n d H i s t o r i c a l A n a l y s i s o f P r o d u c t i o n E n g i n e D a t a , " S A E p a p e r n o . 2 0 0 0 - 0 1 - 0 5 6 5 .
D a l e n , J . v . , a n d B . B o d i e ( 2 0 0 4 ) : \ Q u a l i t y - c o r r e c t e d P r c e I n d i c e s : T h e C a s e o f t h e D u t c h N e w
P a s s e n g e r C a r M a r k e t 1 9 9 0 - 1 9 9 9 , " A p p l i e d E c o n o m i c s , 3 4 , 1 1 6 9 { 1 1 9 7 .
D e C i c c o , J . , F . , F . A n , a n d M . R o s s ( 2 0 0 1 ) : T e c h n i c a l O p t i o n s f o r I m p r o v i n g F u e l E c o n o m y
o f U S C a r s a n d L g h t T r u c k s , b y 2 0 1 0 - 2 0 1 5 . A m e r i c a n C o u n c i l f o r a n E n e r g y - E  c i e n t E c o n o m y ,
W a s h i n g t o n , D . C .
D e C i c c o , J . , a n d M . R o s s ( 1 9 9 6 ) : \ R e c e n t A d v a n c e s i n A u t o m o t i v e T e c h n o l o g y a n d t h e C o s t -
E  e c t i v e n e s s o f F u e l E c o n o m y I m p r o v e m e n t , " T r a n s p o r t a t i o n R e s e a r c h D , 1 ( 2 ) , 7 9 { 9 6 .
E c k e r , H . J . , D . G i l l , a n d M . S c h w a d e r l a p p ( 2 0 0 0 ) : \ D o w n s i z i n g o f D i e s e l E n g i n e s : 3 -
C y l i n d e r / 4 - C y l i n d e r , " S A E p a p e r n o . 2 0 0 0 - 0 1 - 0 9 9 0 .
G o l d b e r g , P . K . ( 1 9 9 5 ) : \ P r o d u c t D i  e r e n t i a t i o n a n d O l i g o p o l y i n I n t e r n a t i o n a l M a r k e t s : T h e
C a s e o f t h e U . S . A u t o m o b i l e I n d u s t r y , " E c o n o m e t r i c a , 6 3 ( 4 ) , 8 9 1 { 9 5 1 .
G r e e n e , D . L . , a n d K . D u l e e p ( 1 9 9 3 ) : \ C o s t s a n d B e n e  t s o f A u t o m o t i v e F u e l E c o n o m y
I m p r o v e m e n t : A P a r t i a l E q u i l i b r i u m A n a l y s i s , " T r a n s p o r t a t i o n R e s e a r c h , 2 7 ( A ) , 2 1 7 { 2 3 5 .
H i r a n o , K . , G . I m b e n s , a n d G . R i d d e r ( 2 0 0 3 ) : \ E  c i e n t E s t i m a t i o n o f A v e r a g e T r e a t m e n t
E  e c t s u s i n g t h e E s t i m a t e d P r o p e n s i t y S c o r e , " E c o n o m e t r i c a , 7 1 , 1 1 6 1 { 1 1 8 9 .
K l i e r , T . , a n d J . L i n n ( 2 0 0 8 ) : \ T h e P r i c e o f G a s o l i n e a n d t h e D e m a n d f o r F u e l E  c i e n c y :
E v i d e n c e f r o m M o n t h l y N e w V e h i c l e s S a l e s D a t a , " U n i v e r s i t y o f I l l i n o i s a t C h i c a g o .
2 7
L u t s e y , N . , a n d D . S p e r l i n g ( 2 0 0 5 ) : \ E n e r g y E  c i e n c y , F u e l E c o n o m y , a n d P o l i c y I m p l i c a -
t i o n s , " T r a n s p o r t a t i o n R e s e a r c h R e c o r d , 1 9 4 1 , 8 { 1 7 .
M a t a s , A . , a n d J . - L . R a y m o n d ( 2 0 0 8 ) : \ H e d o n i c p r i c e s f o r c a r s : a n a p p l i c a t i o n t o t h e S p a n i s h
c a r m a r k e t , 1 9 8 1 - 2 0 0 5 , " A p p l i e d E c o n o m i c s , p p . 1 { 1 8 .
N e w e l l , R . G . , A . B . J a f f e , a n d R . N . S t a v i n s ( 1 9 9 9 ) : \ T h e I n d u c e d I n n o v a t i o n H y p o t h e s i s
a n d E n e r g y - S a v i n g T e c h n o l o g i c a l C h a n g e , " Q u a r t e r l y J o u r n a l o f E c o n o m i c s , 1 1 4 ( 3 ) , 9 4 1 { 9 7 5 .
O a x a c a , R . ( 1 9 7 3 ) : \ M a l e - F e m a l e W a g e D i  e r e n t i a l s i n U r b a n L a b o r M a r k e t s , " I n t e r n a t i o n a l
E c o n o m i c R e v i e w , 1 4 ( 3 ) , 6 9 3 { 7 0 9 .
P o p p , D . ( 2 0 0 2 ) : \ I n d u c e d I n n o v a t i o n a n d E n e r g y P r i c e s , " A m e r i c a n E c o n o m i c R e v i e w , 9 2 ( 1 ) ,
1 6 0 { 1 8 0 .
R e q u e n a - S i l v e n t e , F . , a n d B . W a l k e r ( 2 0 0 8 ) : \ C a l c u l a t i n g H e d o n i c P r i c e I n d i c e s w i t h U n -
o b s e r v e d P r o d u c t A t t r i b u t e s : a n A p p l i c a t i o n t o t h e U K C a r M a r k e t , " A p p l i e d E c o n o m i c s , p p .
1 { 1 8 .
S a w h i l l , J . W . ( 2 0 0 8 ) : \ A r e C a p i t a l a n d O p e r a t i n g C o s t s W e i g h t e d E q u a l l y i n D u r a b l e G o o d s
P u r c h a s e s ? E v i d e n c e f r o m t h e U S A u t o m o b i l e M a r k e t , " U n i v e r s i t y o f C a l i f o r n i a , B e r k e l e y .
2 8
A p p e n d i x
1 T a b l e s
Passenger Cars
Variable Mean Std. Dev. Min Max Mean in 1980 Mean in 2006
Fuel Economy 27.90 6.43 8.70 76.40 22.89 27.11
Curb Weight 3019.45 593.70 1450.00 6200.00 3041.64 3455.04
HP 157.14 76.97 48.00 660.00 110.63 247.02
Torque 238.71 105.16 69.40 1001.00 226.29 329.67
Acceleration 10.56 2.52 3.03 20.75 13.14 8.08
Liters 2.77 1.15 1.00 8.30 3.41 3.22
Diesel 0.03 0.18 0 1 0.07 0.01
Manual 0.38 0.49 0 1 0.35 0.35
Supercharged 0.01 0.11 0 1 0.00 0.05
Turbocharged 0.11 0.31 0 1 0.03 0.15
Sample Size 14337 507 572
Light Trucks
Fuel Economy 20.76 4.65 9.90 45.10 16.81 22.80
Curb Weight 3835.90 915.72 0.00 6700.00 3877.33 4427.68
HP 160.37 53.76 48.00 500.00 138.59 236.52
Torque 296.01 90.95 76.60 750.00 304.48 351.21
Acceleration 12.13 2.34 4.89 28.19 13.16 9.65
Liters 4.06 1.33 1.20 8.30 4.72 3.95
Diesel 0.05 0.21 0 1 0.02 0.00
Manual 0.33 0.47 0 1 0.42 0.17
Supercharged 0.00 0.05 0 1 0.00 0.01
Turbocharged 0.01 0.11 0 1 0.00 0.03
Sample Size 12805 669 470
T a b l e 1 : S u m m a r y S t a t i s t i c s
2 9
Model 1 Model 2 Model 3 Model 4 Model 5 Model 6
ln( Weight) - 0.401** - 0.390** - 0.426** 0.435 0.193 - 0.038
( 0.047) ( 0.032) ( 0.030) ( 1.250) ( 1.270) ( 1.256)
ln( HP) - 0.315** - 0.257** - 0.251** - 3.032** - 3.596** - 3.433**
( 0.047) ( 0.040) ( 0.044) ( 0.868) ( 0.733) ( 0.806)
ln( Torque) - 0.030 - 0.077* - 0.057 0.277 0.524 0.495
( 0.038) ( 0.033) ( 0.037) ( 0.764) ( 0.622) ( 0.714)
ln( Weight) 2 - 0.213+ - 0.173 - 0.162
( 0.114) ( 0.114) ( 0.117)
ln( HP) 2 - 0.219* - 0.140* - 0.191**
( 0.103) ( 0.055) ( 0.061)
ln( Torque) 2 - 0.053 0.001 - 0.044
( 0.123) ( 0.065) ( 0.067)
ln( Weight)* ln( HP) 0.543** 0.564** 0.550**
( 0.149) ( 0.137) ( 0.154)
ln( Weight)* ln( Torque) - 0.030 - 0.104 - 0.088
( 0.106) ( 0.126) ( 0.142)
ln( HP)* ln( Torque) 0.105 0.042 0.127*
( 0.195) ( 0.061)