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真能瞒天过海? 解析大众测试作弊事件
2015-09-23 09:24:06     作者:     来源: 汽车之家     主编: 赵垚

  这两天,大家一直在聊大众柴油车在美国被EPA查出了尾气排放作假的新闻,通过装有作弊程序的发动机电脑来规避严苛的排放测试,进而导致了大众车主在不知情的情况下为美国的环境增添了负担,大众也因此可能面临巨额罚款,这一条电脑程序就能引起这么大的波澜?

  ●怎么才能造假?

  EPA是美国环境保护署的英文缩写,只有通过这个认证的汽车、摩托车产品才能在美国进行销售。EPA进行的排放测试从本质上来说与我们在年检中进行的尾气检测类似,当然,测试标准和测试的细节也会有所不同。

  这样说来,出自EPA的排放测试就没有那么神秘了。在我早期的工作经历中,也有不少机会见到过为了通过尾气测试而使出的歪门邪道,像是把空气滤芯拆了(增加进气量)、曲轴箱通风管断开(不让机油蒸汽参与燃烧)这些伎俩是比较初级的,而早期较为普遍的分电器式点火则可以通过调慢点火时间的方式降低发动机功率,待通过检测时,再将各个部位复原。这是较为原始的且非官方的应试措施。

  说了半天,看上去似乎跟大众造假这事没有关系,其实不然,在技术层面上,很多原理都是相通的,当然,大众也不可能在EPA检测前后做人为的调整。如果作假事实确凿,那么,大众是如何通过那个所谓的非法植入的排放控制软件做到瞒天过海的呢?

  与人为调整不同,控制程序首先要做到的是像人一样识别出测试,确切的说是对EPA测试进行识别。在进行尾气排放测试中,车辆被置于检测台,测试人员让发动机处于测试要求的转速区间内运转,有些时候还会采用急加油的方式让发动机在短时间达到特定转速等,从发动机的工况来说,与日常驾驶所需的工况有较为明显的差异,通过对EPA测试的了解以及有针对的数据标定来识别出测试工况的方式可行。另一方面,其他周边数据也可作为程序开启的判断依据。从本质上来说,这与你将油门踩到低,变速箱会降挡一样,你并没有做出降挡的动作,甚至没有降挡的意识,但为了迎合你的加速需要,厂商通过数据的标定通过降挡拉升了转速。

  ●博世是帮凶?

  博世在柴油共轨以及控制技术方面占据了全球市场较大的份额,这次,大众被曝出的作弊车型中所使用的是博世提供的燃油控制系统,其中就包括承载作弊程序的ECU,这是否就意味着博世参与了作弊程序的标定工作呢?

  在我们此前参与的一些国内厂商内部的开发验证工作中,像博世这些供应商的确会参与到数据的标定过程中,帮助主机厂完善发动机控制程序的搭建。而像奔驰、宝马、奥迪或大众这些国际厂商而言,标定技术则是它们在这个行业的立足之本,各个厂商基于自己庞大的数据积累,针对不同的产品和市场进行相应的标定工作。而像博世这类的供应商仅会提供硬件以及底层数据的支持。从国际惯例来看,如果作弊程序时间确凿,应该是大众单方面的行为。这就好像陈冠希艳照事件,你不能因为他把视频存电脑里,警方就抓电脑厂商,一个道理。

  ●面对柴油发动机的排放问题,真的无计可施了吗?

  在我们的认知中,柴油发动机总是和那些黑烟、噪声大、冷启动困难、功率低联系联系在一起,但在西方国家里,柴油发动机则被认为是新能源时代到来之前最清洁的一种内燃机技术,但大众最近摊上的事是不是让我们对柴油发动机在乘用车领域的应用该画一个问号了?难道柴油发动机改善排放质量的技术真的黔驴技穷了吗?

  ●传统认知中的柴油发动机的弊端是如何“完善”的?

  缸内高压直喷、变截面涡轮增压器、废气循环以及后处理技术的应用在一定程度上遏制了柴油发动机的缺陷,从而使其高效、大扭矩的特点得到保留,当然,基于长行程的气缸结构原因,柴油发动机的转速低于汽油发动机,所以,在动力数据上,功率是个短板,但结合现代变速箱技术的使用,在日常驾驶时,高速巡航工况下,发动机转速也能得控制。

  ●柴油发动机与汽油发动机有什么不同?

  首先可以肯定的是,在尾气排放控制技术领域,柴油发动机始终走在汽油发动机前面,这与油品特性、发动机工作原理有不可分割的关系。

  ◆柴油发动机工作原理

  燃油的引燃方式是二者最大的差异,汽油发动机用火花塞点燃喷入气缸的燃油,而柴油发动机则是通过活塞上行过程中不断上升的缸压生成热量引燃燃油,基于不同的引燃燃油方式。

  两类发动机在气缸参数上也有着明显差异,汽油发动机在压缩比参数中就要比柴油发动机低不少,更高的压缩比能够释放出更多的能量且效率更高也是被公认的定律,所以,在汽油发动机的研发中,工程师也开始将高压缩比的理念植入。事实上,在当下的汽油发动机身上,你能够看到很多借鉴自柴油发动机的技术,我们最熟悉的就是缸内直喷及其中的高压共轨技术,而随着排放法规的提高,还会有更多的在柴油发动机上得到普及的技术嫁接到汽油发动机,例如,EGR。

  ● EGR废气再循环技术

  EGR在柴油发动机上是一个十分普遍的装置,它通过将排气门排出的废气重新引向进气侧进行二次燃烧的方式来降低尾气中的氮氧化物。由于排出的废气有着较高的温度,直接将其引入燃烧室会让燃烧环境不断恶化,所以在完成循环之前要经过一道冷却装置。

  现在,在一些汽油发动机上,像搭载于飞度和雅阁的本田地球梦发动机也能看到EGR结构了,但事实上,EGR应用于汽油发动机并非近两年的事。早在奥迪第五代A6车型上搭载的V6发动机上就尝试了使用这项技术,而在后来的技术发展中,工程师通过可变正时技术的加持、催化技术的进步以及润滑、冷却技术的优化等,便能够满足当时的排放要求,所以,也就省去了结构复杂的EGR系统了。当然,对于现阶段的汽油发动机来说,EGR不失为一个改善排放质量的办法。

  对于现阶段的乘用车来说,在尾气控制这部分大多会在前端采用EGR系统进行废气二次循环,之后用催化器进行氮氧化物的转化,在后端装配颗粒过滤器以此减少粉尘的排放。尽管如此,面对日渐苛刻的法规要求,这样的技术配置可能也将迎来瓶颈,而已经十分成熟的SCR是柴油发动机眼下最好的尾气处理方案。

  ● SCR将拯救柴油发动机在乘用车上的命运

  对于EPA来说, 2010年是一个时代的结束,其实,上一个时代也仅仅停留在2007年至2010年之间而已,时代因检测标准的提高而变迁,此前的标准依靠上面提到的EGR、催化器以及发动机本身的技术优化或许可以勉强达到,的确,从行业的报告来看,即便是旧标准下的EPA测试的通过与否也有着很强的不确定性。换句话说,现在要想通过EPA,之前的那套设备已经不管用了。但据我所知,似乎还没有厂商运用了摆在眼前的新技术(言下之意,随着EPA对此事更大规模的检测,或许会有更多作弊的厂商被揪出来),为什么不用?SCR到底是什么?

  SCR全称为选择性催化还原系统,通过将一种尿素水溶剂注入含有贵金属和非贵金属催化剂的装置中,经过较为复杂的物理、化学反应,对尾气中氮氧化物进行处理,实现减排的目的。对于氮氧化物的处理,SCR有着十分显著的效果,经行业内证实,不同的工况下,SCR可减低65%至99%的氮氧化物的排放。

  目前来看,SCR技术是较为主流的技术路线,在搭载柴油发动机的商用车中已经被广泛应用,那么,为什么这项技术迟迟不能装到乘用车身上呢?

  在我看有两方面原因,一是大家都认可的成本原因,复杂的技术结构需要主机厂重新考虑安装布置以及闭环控制的数据标定,另一方面则是在使用便利性方面,在日常的用车中,尿素是随着车辆行驶不断损耗的,一般情况下,燃烧100L燃油需要消耗5L左右的尿素水溶液。

  这样的消耗意味着在布置空间有限的乘用车上需要预留一个尿素溶液储液罐的地方,可以想象下,一般的玻璃水储液罐容积不到3升,它就要在发动机舱内占据一个较大的空间,而一个容积至少要在5升(这个容积意味着每加两次燃油就要补充一次用于催化反应的尿素溶剂)的容器想在越来越注重车内空间最大化的乘用车上找到一席之地确实有点困难。不仅如此,对于乘用车车主来说,这个步骤太麻烦了,的确,有些车主你让他加个玻璃水他都懒得干。

  综上所述,基于成本、设计开发以及后续使用便利性的原因,在随后的一段时间内都有可能成为阻碍乘用车柴油发动机通过EPA测试的根本原因,或者,也会促使更新的排放控制技术诞生。

  编辑总结:

  单纯从技术角度来说,这个用于尾气排放测试的程序属于发动机适应工况的范畴,就好像有些厂商为自己的车型设置了测功模式一样,平常你根本用不到测功状态下的数据。当然,事情一定不是这么简单,跳出技术层面的讨论,两件事还是不能放在一起说。无论是油耗,还是尾气排放测试都应该尽可能的兼顾到更多的实际使用工况,单一工况测试不严谨,而为了测试在ECU中设置一个测试工况更是有悖厂商对社会应有的责任。有关排放测试应试教育的问题,我们依旧会继续保持关注。不管怎样,还是希望能够看到更适合乘用车使用的改善尾气质量的技术更快投入使用。(图/文汽车之家 李博旭)

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