La Citroën C4 a des taux d'émission de CO2 au km compris entre 120 et 200 grammes sur l'ensemble de ses motorisations en boîte manuelle : 153 grammes de CO2/km sur le 1.4 essence 90 ch, soit la classe D de l'ADEME (Agence de l'Environnement et de la Maîtrise de l'Energie), 169 g sur le 1.6 essence 110 ch, 182 g sur le 2.0 143 ch, et 200 g sur le moteur 2.0 sportif 180 ch, soit la classe E de l'ADEME et un malus écologique à l'achat de 750 sur 3 des 4 moteurs proposés.
Les moteurs diesel sont plus économes : 120 g sur le 1.6 diesel HDi 92 ch, 128 g sur le 1.6 HDi 110 ch, soit la classe B, et 140 g sur le 2.0 HDi 138 ch, soit la classe D. La Citroën C4 bénéficie d'un bonus écologique à l'achat avec les moteurs diesel 92 ch et 110 ch.
Un filtre à particules réduisant l'émission de particules polluantes sans nuire à l'agrément de conduite et aux performances est proposé sur les moteurs HDi 1.6 110 ch et 2.0 138 ch.
La consommation mixte des moteurs essence 90, 110 et 143 ch est réduite autour des 7.0 litres. En diesel, les consommations des moteurs HDi 90 et 110 ch sont réduites : 6 litres en ville et moins de 5 litres en mixte.
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