Как Volkswagen смог обмануть тест на загрязнение в лаборатории?

Недавний скандал с проверкой на загрязнение Volkswagen потряс многих людей своей распространенностью, а также тем, как он был скрыт на протяжении многих лет.

В прошлом году Международный совет по чистым перевозкам (ICCT) в Вашингтоне, округ Колумбия, заключил контракт с учеными из Центра альтернативных видов топлива, двигателей и выбросов при Университете Западной Вирджинии в Моргантауне, чтобы проверить выбросы от трех легких дизельных транспортных средств в более реалистичных условиях, чем это возможно. в лаборатории. Для этого ученые оснастили автомобили портативной системой измерения выбросов, чтобы собирать непрерывный поток данных по различным типам дорог в США.

Испытания показали, что уровни NOx, испускаемые Volkswagen Jetta, были в 15–35 раз выше, чем предписано стандартом США (31 миллиграмм на километр), в зависимости от дороги и условий вождения.

Как выполнялась эта программа мошенничества и почему лабораторные тесты не смогли обнаружить присутствие этой программы мошенничества?

После того, как отчет ICCT 2014 года показал, что эти легковые пассажирские дизельные транспортные средства испускали слишком много NOx, и американские регуляторы столкнулись с VW по поводу результатов, VW провел некоторое тестирование и предложил добровольный отзыв программного обеспечения для повторной калибровки различных устройств контроля выбросов на затронутых транспортных средствах. Из письма о соответствии в использовании Совета по воздушным ресурсам Калифорнии (CARB) Volkwagen AG, 2015-09-18 , после этого отзыва:

Чтобы получить более контролируемую оценку высокого NOx, наблюдаемого на дороге, CARB разработал специальный цикл динамометра, который состоял из многократного вождения участка 2 фазы FTP. Этот специальный цикл показал, что калибровка отзыва VW действительно увеличивала дозировку дизельной выхлопной жидкости (DEF) при первом запуске; однако дозирование не было достаточным для предотвращения повышения уровня выбросов NOx в течение всего цикла. Это привело к неконтролируемым выбросам NOx, несмотря на то, что SCR достиг достаточных рабочих температур.

Здесь важно то, что CARB изменил цикл испытаний для этого дополнительного тестирования. Стандартные циклы испытаний EPA являются общедоступными и состоят из установленных моделей ускорения и торможения, каждый из которых предназначен для имитации реальной поездки *, характеризуемой определенным типом вождения (городское шоссе, сельские подъемы и спуски и т. Д.). Вот визуализация Федеральной процедуры испытаний 75 (FTP-75):

Производители обычно знают параметры циклов испытаний, которым их транспортные средства будут подвергаться на данном рынке. Затем они проектируют свои транспортные средства, чтобы пройти испытание. Регулятор обязан убедиться, что тестирование дает достаточно точную картину того, как автомобиль будет работать в течение всего срока службы. Эта прозрачность должна принести пользу всем участникам:

• предоставление производителям четкого пути к соблюдению и помощь в планировании НИОКР и контроле затрат;
• убедить законодателей и общественность в том, что регулирующий орган эффективно обеспечивает соблюдение законов, защищающих здоровье населения и окружающую среду;
• разрешение регулятору проводить контролируемые испытания на ограниченном количестве транспортных средств и экстраполировать их на парк транспортных средств, а не проводить испытания каждого транспортного средства (экономически нецелесообразно).

Тем не менее, ознакомление с деталями циклов испытаний также может позволить производителям обойти испытания таким образом, чтобы дать им преимущество в бизнесе без фактического сокращения выбросов. Это иногда называют «избиением цикла», и в автомобильной промышленности нет ничего нового. ** Что может быть нового здесь, так это то, как VW побеждает в цикле. Продолжение письма о соответствии, акцент мой:

CARB поделился своими результатами испытаний с VW 7 июля 2015 года. CARB также поделился своими результатами с EPA. После этого состоялось несколько технических встреч с VW, на которых VW сообщили, что Gen1, Gen2 и усовершенствованный автомобиль SCR 2015 года выпуска (известный как Gen3) имели вторую калибровку, предназначенную для запуска только во время сертификационных испытаний. Во время встречи 3 сентября 2015 года VW признался сотрудникам CARB и EPA, что эти автомобили были спроектированы и изготовлены с использованием поражающего устройства для обхода, поражения или вывода из строя элементов системы контроля выбросов транспортных средств.

Это выходит далеко за рамки провала должной осмотрительности. Вы можете представить себе ситуацию, когда автопроизводитель «обучает тестированию», т. Е. Разрабатывает свою систему выбросов с уделением особого внимания тому, что они должны сделать, чтобы пройти тестирование, и просто не может осознать или обнаружить какой-то недостаток, который приведет к уровни выбросов в среднем. Вы могли бы назвать это дрянной или некомпетентной работой; Вы могли бы даже сказать, что регулятор виноват в том, что у вас нет лучшего набора тестов.

В этом случае VW разработала программное обеспечение, которое контролирует систему выбросов транспортного средства, чтобы обмануть тест. Это очень похоже на наем кого-то, чтобы написать эссе или сдать экзамен для вас, пока вы берете кредит; система транспортных средств, которую тестировали EPA и CARB, в буквальном смысле не была той же системой, которую покупатели покупали за рулем, что делало тест бессмысленным.

The International Business Times, ссылаясь на старшего научного сотрудника ICCT Джона Джермана в качестве источника, ранее сообщала, что:

Пока неизвестно, что именно измерял Volkswagen. Герман сказал, что, вероятно, пройдут месяцы, прежде чем мы узнаем, что именно делает компания. Агентство по охране окружающей среды пояснило, что «устройство» не может быть отключено пользователем, и теперь Volkswagen будет обязан решить проблему без взимания с владельца платы.

Хотя мы не знаем точно, как VW сделал это, ясно, что программное обеспечение, которое они написали для этих транспортных средств, содержало некоторый алгоритм (ы) для обнаружения на основе данных от всеобъемлющего набора датчиков, включенных в системы БД современных транспортных средств, и их знание параметров регулирующих испытательных циклов США, когда транспортное средство проходило и не проходило один из этих испытательных циклов. Эта статья в «Вашингтон пост» - лучшее краткое изложение, которое я когда-либо читал.

Некоторые отчеты предполагают, что все, что они сделали, это обнаружили, движется ли рулевое колесо , потому что при подключении в лаборатории нет поворотов, но поскольку буква CARB предполагает, что «специальный цикл динамометра» смог заставить блок управления переключиться Я полагаю, что из специального «тестового» режима реальный алгоритм был немного сложнее. EPA 2015-09-18 Уведомление о нарушении VW делает это конкретное утверждение:

«Переключатель» определяет, тестируется ли транспортное средство или нет, на основе различных входных данных, включая положение рулевого колеса, скорость транспортного средства, продолжительность работы двигателя и атмосферное давление. Эти входные данные точно отслеживают параметры федеральной процедуры испытаний, используемых для испытаний на выбросы в целях сертификации EPA.

Что касается того, почему лабораторные тесты не обнаружили присутствие этой программы мошенничества, они просто не предназначены для умышленного, изощренного мошенничества. Эти программы дороги, они финансируются за счет долларов налогоплательщиков, а применяемые ими нормативные требования делают автомобили более дорогими, то есть налогоплательщики, владеющие транспортными средствами, сталкиваются с расходами в нескольких направлениях. Автопроизводители велики и могут многое потерять, обманув систему - финансовое влияние этого скандала на VW уже исчислялось миллиардами долларов, даже до того, как новость обнародовалась, и их акции упали на 40% (десятки миллиардов рыночной капитализации) и до того, как будут объявлены какие-либо штрафы (также потенциально в десятки миллиардов).

Затраты - это огромная, огромная, не подлежащая завышению проблема в мире регулирования окружающей среды (и общественного здравоохранения). Стоимость, а не наука, почти всегда убивает успехи в этой области. Поэтому мы верим, что автопроизводители приложат разумные усилия для соблюдения требований, и мы платим за тестирование, которое в основном сводится к следующему: поставить автомобиль на ролики; «прогнать» его через цикл испытаний с мешком вокруг его выхлопной трубы; посмотри что в сумке.

Этот вид тестирования, поскольку циклы тестирования известны заранее, просто не способен обнаружить мошенничество в контрольном программном обеспечении. Фактически, учитывая уровень сложности, возможный в современных алгоритмах программного обеспечения, даже сокрытие некоторых или всех деталей цикла тестирования может оказаться недостаточным для полного отказа от этого подхода, если производитель достаточно определен и тестирование проводится в искусственно контролируемые лабораторные условия.

Группа ICCT использовала систему PEMS *** для измерения выбросов выхлопных газов в реальных условиях, а также при движении по реальным дорогам с фактическими схемами движения, которые программное обеспечение VW не распознало как соответствующие испытаниям на выбросы. Это позволило им собрать более точные данные о реальных характеристиках систем выхлопных газов транспортных средств - но при стоимости всего 50 000 долл. США только для трех транспортных средств и с очень ограниченным объемом того, что они искали.

Больше чтения

• Утреннее издание NPR: Как маленькая лаборатория в Западной Вирджинии поймала большой обман Volkswagen (включает краткие интервью с некоторыми участвующими учеными)
• Wired: владельцам VW не понравится исправления для их дизелей (зачем вообще жульничать?)
• Объясните это: как работают динамометры? (см. «Динамометры шасси» внизу)
• Заявление наблюдательного совета Volkswagen AG, 25 сентября 2015 г.
• Агентство по охране окружающей среды США: уведомления о нарушениях, легкие автомобили и грузовики

* Исследовательская заметка 96-11: Схемы вождения и выбросы: новый цикл испытаний (CARB 1996) дает краткое описание того, как разрабатывается цикл испытаний.

** Например, см. Cycle-Beat и EU Test Cycle для автомобилей (Kågeson 1998) .

*** Скажи, что это звучит как «pems», или назови это лабораторной работой, но не путай это с PeMS , PEMS , PM CEMS ...

В немецкой прессе появились подробности, свидетельствующие о том, что об этом было известно в 2007 году ( из немецкой газеты Bild am Sonntag, в переводе Automotive News ):

Согласно отчету, Bosch утверждает, что поставлял Volkswagen программное обеспечение для управления дизельными двигателями, полагая, что оно будет использоваться только для испытаний транспортных средств. Это программное обеспечение, которое могло активировать устройства контроля выбросов при обнаружении среды тестирования и деактивировать их во время обычного вождения, каким-то образом оказалось в серийных автомобилях. Согласно Bild am Sonntag, в 2007 году Bosch написал Volkswagen, предупреждая автопроизводителя о том, что использование этого программного обеспечения в публично продаваемых автомобилях является незаконным.

...

В заявлении, опубликованном на прошлой неделе, Bosch сообщил, что он поставлял системы впрыска топлива Common-Rail, а также модули подачи и дозирования для очистки выхлопных газов на моделях Volkswagen и Audi в центре растущего скандала с мошенничеством с выбросами. «Как обычно в автомобильной промышленности, Bosch поставляет эти компоненты в соответствии со спецификациями автопроизводителя», - говорится в сообщении. «Как эти компоненты откалиброваны и интегрированы в комплексные системы автомобиля - ответственность каждого автопроизводителя».

...

Automotive News сообщает, что кризис начался, когда тогдашний руководитель бренда VW Вольфганг Бернхард и инженер Рудольф Кребс начали разработку нового дизельного двигателя для рынка США в 2005 году. Бернхард и Кребс поняли, что для удовлетворения потребностей США потребуется система очистки мочевины AdBlue. Нормы выбросов по ориентировочной цене 335 долл. США за транспортное средство. По сообщениям, финансовые руководители VW определили, что эти затраты были слишком высоки, поскольку в то время проводилась работа по сокращению расходов в масштабах всей компании.

Я понимаю, что большинство, если не все, этих автомобилей имеют электронную систему торможения противоскольжения и / или электронный контроль устойчивости при крене, тангаже и рыскании. Поскольку испытания проводятся на «скользящей дороге», в которой используется только ведомая ось, датчики для них должны быть отключены, поскольку неповрежденные колеса неподвижны.