W jaki sposób Volkswagen mógł oszukać test zanieczyszczenia laboratoryjnego?

Niedawny skandal oszustw związanych z testami zanieczyszczenia Volkswagen zszokował wielu ludzi jego szerokim zasięgiem, a także sposobem, w jaki był ukryty przez tyle lat.

W ubiegłym roku Międzynarodowa Rada ds. Czystego Transportu (ICCT) w Waszyngtonie zleciła naukowcom z Center of Alternative Fuels Engines Engines and Emissions na West Virginia University w Morgantown testowanie emisji z trzech lekkich pojazdów z silnikiem Diesla w bardziej realistycznych warunkach, niż jest to możliwe w laboratorium. W tym celu naukowcy wyposażyli samochody w przenośny system pomiaru emisji w celu gromadzenia ciągłego strumienia danych na różnych rodzajach dróg w USA.

Testy wykazały, że poziomy NOx emitowane przez Volkswagena Jetta były 15–35 razy wyższe niż wynika to z amerykańskiego standardu (31 miligramów na kilometr), w zależności od warunków drogowych i jazdy.

Jak przeprowadzono ten program oszukiwania i dlaczego testy laboratoryjne nie były w stanie wykryć obecności tego programu oszukiwania?

Po tym, jak raport ICCT z 2014 r. Ujawnił, że te lekkie pasażerskie pojazdy z silnikiem Diesla emitowały zbyt dużo NOx, a amerykańskie organy regulacyjne skonfrontowały VW z wynikami, VW przeprowadził pewne testy i zaproponował dobrowolne wycofanie oprogramowania w celu ponownej kalibracji różnych urządzeń kontroli emisji w dotkniętych pojazdach. Z pisma California Air Resources Board (CARB) w sprawie zgodności w użyciu do Volkwagen AG, 18.09.2015 , w następstwie tego przypomnienia:

Aby uzyskać bardziej kontrolowaną ocenę wysokiego NOx obserwowanego na drodze, CARB opracował specjalny cykl dynamometru, który polegał na wielokrotnym prowadzeniu części 2 fazy FTP. Ten specjalny cykl ujawnił, że kalibracja wycofania VW zwiększyła dawkę płynu wydechowego (DEF) przy pierwszym uruchomieniu; jednak dawkowanie nie było wystarczające, aby utrzymać wzrost poziomu emisji NOx w całym cyklu. Spowodowało to niekontrolowaną emisję NOx, mimo że SCR osiągnął wystarczającą temperaturę roboczą.

Istotne jest tutaj to, że CARB zmieniło cykl testów dla tych dodatkowych testów. Standardowe cykle testowe EPA są publicznie dostępne i składają się z ustalonych wzorców przyspieszenia i hamowania, z których każdy ma na celu symulację prawdziwej podróży * charakteryzującej się określonym rodzajem jazdy (autostrada miejska, wiejski podjazd i zjazd itp.). Oto wizualizacja Federalnej Procedury Testowej 75 (FTP-75):

Producenci zazwyczaj znają parametry cykli testowych, którym zostaną poddane ich pojazdy na danym rynku. Następnie projektują swoje pojazdy, aby przejść test. Obowiązkiem regulatora jest upewnienie się, że testy zapewniają wystarczająco dokładny obraz tego, jak pojazd będzie się zachowywał przez cały okres jego użytkowania. Ta przejrzystość powinna przynieść korzyści wszystkim zaangażowanym w:

• zapewnienie producentom jasnej ścieżki do zgodności i pomoc w planowaniu badań i rozwoju oraz kontroli kosztów;
• uspokajając ustawodawców i opinię publiczną, że organ regulacyjny skutecznie egzekwuje przepisy chroniące zdrowie publiczne i środowisko;
• umożliwiając organowi regulacyjnemu przeprowadzenie kontrolowanych testów na ograniczonej liczbie pojazdów i dokonanie ekstrapolacji na używaną flotę, zamiast testowania każdego pojazdu (nie jest to ekonomicznie wykonalne).

Jednak ujawnienie szczegółów cykli testowych może również umożliwić producentom obejście testów w sposób zapewniający im korzyść biznesową bez faktycznego zapewnienia obowiązkowej redukcji emisji. Czasami nazywa się to „biciem roweru” i nie jest niczym nowym w branży motoryzacyjnej. ** Nowością może być to, jak VW zaczął bić ten cykl. Ciąg dalszy od listu zgodności, podkreśl moje:

CARB podzielił się wynikami testu z VW w dniu 7 lipca 2015 r. CARB również podzielił się wynikami z EPA. Następnie odbyło się kilka spotkań technicznych z VW, podczas których VW ujawnił, że Gen1, Gen2 i udoskonalony pojazd SCR z 2015 roku (znany jako Gen3) przeszły drugą kalibrację przeznaczoną do przeprowadzenia tylko podczas testów certyfikacyjnych. Podczas spotkania w dniu 3 września 2015 r. VW przyznał pracownikom CARB i EPA, że pojazdy te zostały zaprojektowane i wyprodukowane z urządzeniem do pokonania w celu ominięcia, pokonania lub unieruchomienia elementów układu kontroli emisji pojazdów.

To wykracza poza brak należytej staranności. Możesz sobie wyobrazić sytuację, w której producent samochodów „uczy się testu”, tj. Projektuje swój system emisji ze szczególnym naciskiem na to, co musi zrobić, aby przejść testy, i po prostu nie zdaje sobie sprawy lub nie odkrywa wady, która spowoduje -zgodne poziomy emisji średnio. Możesz nazwać tę tandetną lub niekompetentną pracę; można nawet powiedzieć, że regulator ponosi winy za to, że nie ma lepszego zestawu testów.

W tym przypadku VW zaprojektował oprogramowanie, które kontroluje układ emisji pojazdu, aby oszukać test. To bardzo przypomina zatrudnienie kogoś, kto napisałby esej lub zdał egzamin, podczas gdy ty bierzesz kredyt; system pojazdu, który testowali EPA i CARB, nie był dosłownie tym samym systemem, który kupowali i prowadzili klienci, co czyni test bez znaczenia.

The International Business Times, powołując się na źródło Senior Fellow John German John , podało w tym tygodniu, że:

Nie wiadomo jeszcze dokładnie, co mierzył Volkswagen. Niemiec powiedział, że prawdopodobnie miną miesiące, zanim dowiemy się, co dokładnie robiła firma. Agencja Ochrony Środowiska wyjaśniła, że ​​„urządzenia” nie może wyłączyć użytkownik, a Volkswagen będzie teraz musiał rozwiązać problem bez ponoszenia opłat przez właściciela.

Chociaż nie wiemy dokładnie, jak VW to zrobił, jasne jest, że oprogramowanie, które napisali dla tych pojazdów, zawierało pewien algorytm (algorytmy) do wykrycia na podstawie danych z kompleksowego zestawu czujników zawartych w układach OBD nowoczesnych pojazdów i ich znajomość parametrów amerykańskich cykli testowych, w których pojazd był i nie był w trakcie jednego z tych cykli testowych. Ten artykuł w Washington Post jest najlepszym podsumowaniem, jakie do tej pory przeczytałem.

Niektóre raporty sugerują, że wszystko, co zrobili, to wykrycie, czy kierownica się porusza , ponieważ po podłączeniu do laboratorium nie ma żadnych obrotów - ale ponieważ litera CARB sugeruje, że „specjalny cykl dynamometru” był w stanie zmusić jednostkę sterującą do przełączenia poza specjalnym trybem „testowym” oczekuję, że rzeczywisty algorytm był nieco bardziej wyrafinowany. Zawiadomienie EPA o naruszeniu praw autorskich do 2015-09-18 przedstawia ten konkretny zarzut:

„Przełącznik” wykrywa, czy pojazd jest testowany, czy nie na podstawie różnych danych wejściowych, w tym położenia kierownicy, prędkości pojazdu, czasu pracy silnika i ciśnienia barometrycznego. Te dane wejściowe dokładnie śledzą parametry federalnej procedury testowej stosowanej do testowania emisji do celów certyfikacji EPA.

Jeśli chodzi o to, dlaczego testy laboratoryjne nie wykryły obecności tego programu oszukiwania, po prostu nie są zaprojektowane do wyłapywania celowych, wyrafinowanych oszustw. Programy te są drogie, są finansowane z dolarów podatników, a egzekwowane przez nie przepisy sprawiają, że samochody są droższe, co oznacza, że ​​podatnicy posiadający pojazdy ponoszą koszty z wielu kierunków. Producenci samochodów są duzi i mają wiele do stracenia, oszukując system - wpływ finansowy tego skandalu na VW był już w miliardach dolarów, zanim jeszcze wiadomości się rozbiły i spadły o 40% (dziesiątki miliardów kapitalizacji rynkowej) i zanim zostaną ogłoszone jakiekolwiek grzywny (również potencjalnie w dziesiątkach miliardów).

Koszty są ogromnym, ogromnym, nie do przecenienia problemem w świecie regulacji środowiskowych (i zdrowia publicznego). Koszt, a nie nauka, prawie zawsze zabija postępy w tej dziedzinie. Ufamy więc, że producenci samochodów dołożą uzasadnionego wysiłku, aby się do tego dostosować, i płacimy za testy, które w zasadzie sprowadzają się do: postawienia samochodu na rolkach; „przejechać” przez cykl testowy z torbą wokół rury wydechowej; zobacz co jest w torbie.

Tego rodzaju testy, o ile cykle testowe są znane z góry, po prostu nie są w stanie wykryć oszustwa w oprogramowaniu sterującym. W rzeczywistości, biorąc pod uwagę poziom zaawansowania możliwy we współczesnych algorytmach programowych, nawet ukrywanie niektórych lub wszystkich szczegółów cyklu testowego może nie wystarczyć do całkowitego pokonania tego podejścia, pod warunkiem, że producent jest wystarczająco zdeterminowany, a testy odbywają się w sztucznie kontrolowane warunki laboratoryjne.

Grupa ICCT wykorzystała PEMS *** do pomiaru emisji z rury wydechowej w rzeczywistych warunkach, podczas jazdy po rzeczywistych drogach z rzeczywistymi wzorcami ruchu, których oprogramowanie VW nie rozpoznało jako odpowiadające testom emisji. Umożliwiło im to zgromadzenie dokładniejszych danych na temat rzeczywistych osiągów systemów emisji spalin - ale kosztem 50 000 USD za tylko trzy pojazdy i przy bardzo ograniczonym zakresie tego, czego szukali.

Więcej lektur

• NPR Morning Edition: How a Little Lab w Zachodniej Wirginii przyłapał Big Cheata Volkswagena (zawiera krótkie wywiady z niektórymi zaangażowanymi naukowcami)
• Przewodowe: Właściciele VW nie polubią poprawek dla swoich silników wysokoprężnych (po co w ogóle oszukiwać?)
• Wyjaśnij to: Jak działają dynamometry? (patrz „Dynamometry podwoziowe” na dole)
• Oświadczenie Rady Nadzorczej Volkswagen AG, 25 września 2015 r
• US EPA: Powiadomienia o naruszeniach, lekkich samochodach i ciężarówkach

* Nota badawcza 96-11: Wzorce jazdy i emisje: nowy cykl testowy (CARB 1996) zawiera krótki opis tego, jak opracowuje się cykl testowy.

** Na przykład patrz Cycle-Beating i EU Test Cycle for Cars (Kågeson 1998) .

*** Powiedz, że to tak, jakby to brzmiało - „pems” - lub nazwij to laboratorium w pudełku, ale nie myl tego z PeMS , PEMS , PM CEMS ...

W niemieckiej prasie pojawiły się szczegóły, które wskazują, że wiadomo o tym w 2007 roku ( z niemieckiej gazety Bild am Sonntag, w tłumaczeniu Automotive News ):

Według raportu Bosch twierdzi, że dostarczył Volkswagenowi oprogramowanie do zarządzania silnikami wysokoprężnymi pod wrażeniem, że będzie ono używane tylko w testach pojazdów. To oprogramowanie, które było w stanie aktywować urządzenia do kontroli emisji po wykryciu środowiska testowego i dezaktywować je podczas normalnej jazdy, jakoś trafiło do pojazdów produkcyjnych. Według Bild am Sonntag, Bosch napisał do Volkswagena w 2007 roku, ostrzegając producenta, że ​​używanie tego oprogramowania w pojazdach sprzedawanych publicznie jest nielegalne.

...

W oświadczeniu opublikowanym w zeszłym tygodniu Bosch ujawnił, że dostarczył układy wtrysku paliwa common rail, a także moduły zasilające i dozujące do oczyszczania spalin, w modelach Volkswagen i Audi w centrum narastającego skandalu związanego z emisjami. „Jak zwykle w branży motoryzacyjnej, Bosch dostarcza te komponenty zgodnie ze specyfikacjami producenta”, czytamy w oświadczeniu. „Za sposób kalibracji i integracji tych elementów w kompletnych systemach pojazdu odpowiada każdy producent samochodów.”

...

Automotive News informuje, że kryzys zaczął się, gdy wówczas - szef marki VW Wolfgang Bernhard i inżynier Rudolf Krebs rozpoczęli prace nad nowym silnikiem Diesla na rynek amerykański w 2005 roku. Bernhard i Krebs zdali sobie sprawę, że system oczyszczania spalin z mocznika AdBlue będzie potrzebny, aby spełnić wymagania USA normy emisji, szacowany koszt 335 USD na pojazd. Podobno dyrektorzy finansowi VW stwierdzili, że koszt ten był zbyt wysoki, ponieważ wówczas trwała redukcja kosztów w całej firmie.

Rozumiem, że większość, jeśli nie wszystkie, tych pojazdów ma elektroniczny układ przeciwpoślizgowy i / lub elektroniczną kontrolę stabilności podczas przechyłu, pochylenia i odchylenia. Ponieważ testy przeprowadzane są na „tocznej drodze”, która wykorzystuje tylko oś napędzaną, czujniki tych czujników muszą być wyłączone, ponieważ nieruchome koła są nieruchome.