专家详解大众汽车尾气排放作弊事件

2015年09月24日 19:11 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

大众汽车尾气排放作弊事件公布以来,导致强烈振荡,大众公司面临美国环保署180亿美元重罚;股价两日下跌40%,市值损失超过2千亿元人民币;大众 CEO宣布辞职。笔者认为,这只是开始,随着调查的进一步开展及处罚逐步升级,更大风暴还在后面,大众公司及一众高管前途极不乐观。笔者从专业角度为您详细解读本次事件。

要说清本次事件,必须首先说清尾气排放控制(净化)系统。

尾气排放控制(净化)简介

内燃机汽车在行驶(更准确的说法是发动机工作时候)过程中会排放有毒有害气体,这已经是基本常识。

大家都知道,汽车发动机通常有汽油机及柴油机两类。两类发动机排放的有害成分是不一样的。在排放控制总体策略上,两类发动机都采用同时机内净化加机外净化策略。机内净化是指通过对发动机的改进,使发动机的燃烧更充分,对发动机的燃烧过程进行控制,使发动机排放直接出的尾气(称为原始排放,简称原排)更干净,有害物含量更低。在排气管上加装净化装置(尾气净化催化剂,过滤器等),对原排进行再次净化,去除80%以上污染物,这套系统方法称为机外净化。机内及机外净化同时作用,能去除绝大部分有害气体。由于汽油机及柴油机排放污染物的不同,具体控制(净化)方法也有所不同。

机内净化比较复杂,太多专业术语及知识,很难简单说清楚,大家也不需要了解这么多,这次事件应该也不涉及,因此这次不谈,感兴趣的人多的话,抽时间另写一文介绍。后面内容主要介绍机外净化。

汽油机排放的废气主要污染物为一氧化碳CO,总碳氢化合物THC,及总氮氧化合物NOx三大类。同时还有少量颗粒物PM排放。目前主要针对CO、THC及NOx三类有害气体进行处理,更严格的标准(现行的美国加州标准,及将来的欧美日中标准)都将增加要求对PM的净化。

汽油车采用三(元)效催化剂(Three-waycatalyst, TWC)同时净化CO、THC及NOx三类有害气体。其机理是在三效催化剂内,在一定的温度及发动机空燃比状况下,三类气体经催化作用,相互同时发生氧化还原反应,生成无害的H2O(水),CO2(二氧化碳),及氮气。更严格的排放标准则需在三效催化剂后加颗粒物过滤装置GPF。

柴油发动机压缩比高,空燃比高,燃烧完全,所以输出功率大,燃油经济性好(用人话说就是力量大,省油省钱),原排中CO及THC含量很少;但同时导致NOx及颗粒物PM(包括大家已经很耳熟能详的PM2.5,PM10,还有大家不熟悉的PM1,PM0.1等)大量生成。氮氧化合物NOx及颗粒物PM单个好治理,两者同时治理非常麻烦。

针对柴油车排放的NOx及PM净化(控制),目前有多种线路方法正在实施。在此不一一列举,仅谈大众等欧洲汽车厂商的治理方法(欧洲路线)。

欧洲路线通常为:首先提升发动机燃烧效率,能燃烧的尽量烧完,这样颗粒物(主要成分是碳烟)排放就很低了,与此同时,NOx的排放大幅度上升,在排气管加装SCR系统,净化NOx。换个说法就是机内净化碳烟,机外净化氮氧。这样的措施能达到欧5标准。在欧6及美国(尤其是加州),因为标准更严,还需要加装颗粒过滤装置DPF及为SCR及DPF服务的DOC催化剂。欧洲路线又通常成为SCR路线。采用SCR路线,发动机燃烧效率高,可节约4~7%燃油,发动机系统设计制造简单,发动机生产成本低,故障率低,维护保养也较容易,广泛在欧洲及亚洲(包括中日韩)使用,欧洲出口美国车也使用SCR路线。

什么是SCR

SCR是selectivecatalytic reduction 选择性催化还原的简写。柴油机尾气原排中有含有大量氧气及NOx,而缺乏还原性的CO及THC气体,不能象汽油车一样利用尾气中物质互相反应净化,需要额外的还原剂把NOx还原为氮气。

其方法是在排气管内喷射雾状32.5%尿素水溶液,尿素溶液在180℃以上温度分解为氨气NH3及二氧化碳。氨气与NOx在SCR催化剂上发生还原反应,生成无害的氮气N2及水。

SCR系统包含了SCR催化剂(系统核心),尿素存储及喷射系统,控制系统DCU(控制尿素喷射时机及喷射量,可视为SCR系统的大脑),NOx检测传感器及温度检测传感器。

只有正确的喷射尿素,SCR催化剂才能正常工作净化NOx。SCR路线的柴油发动机,由于燃烧温度高,进氧量高,NOx原始排放非常高。一旦SCR系统不工作,其NOx排放较其他路线车辆高数倍。和油一样,尿素溶液是会消耗完的,一般行驶3~5千公里需要补充一次特制尿素溶液(add blue),欧美日的加油站及中国正规的加油站都有add blue 液出售,价格并不昂贵。事实上,使用SCR系统的车辆,由于节油,即便添加add blue需要费用,但总体使用成本仍然较低。

为防止SCR系统故障,车辆上安装了大量传感器检测SCR系统及NOx排放,一旦系统出现故障,或催化剂失去活性,车辆会自动报警,告诉车主要去修车了。

同时为防止尿素用完车主不及时添加,及系统出问题后不及时维修,在车载检测系统OBD中还增加了SCR监测模块。发现尿素溶液用尽或系统出现故障时,立即点亮警示灯提示驾驶者及时维修处理。如驾驶者置之不理,使用一段时间后系统自动对发动机限扭,降低发动机输出功率,这时候车辆行驶无力,跑不快,负不了重,但还能开到维修站。如车主继续置之不理,则系统自动启动终极大招:锁死发动机。发动机熄火后再不能启动,必须维修SCR系统,交一笔罚款(通常5千美元以上)才能解锁。

大众作弊事件分析

大众作弊事件,从目前信息来看,是采用欺骗软件,在车辆进行排放检测时启动尿素喷射,SCR系统工作,净化NOx;平时上路时自动关闭尿素喷射,任凭NOx大量排放。

新车出厂、车辆年检都要检测尾气排放是否合格,美国欧洲还有随机抽检。如果检测时尾气排放不达标,相关责任者是要被罚款的。

车辆自己自动识别是排放检测状态还是上路状态,自动开启或关闭排放控制措施,听起来是很牛的黑科技吧?

其实是有一些办法的,标准的排放检测是在转鼓上进行的,(你去做车辆年检时,车轮总要开上两个圆筒跑,这圆筒就是转鼓),转鼓检测时通常只有驱动轮运动,从动轮是不动的;排气检测按照标准工况进行,车轮旋转速度及转鼓的阻力是按规定进行的。

增加车轮速度及扭力检测传感器,开发专门软件,车辆即可自动判断是处于测试状态还是上路状态,从而控制排放系统(尿素喷射)的开启或关闭。大众这套系统非常成功,成功欺骗了各国检测、研究机构达7年之久。如果大众用于正路的系统也如此有效可靠,那大众真的可成为“神车”了。

为实现作弊,需增加传感器,同时开发该欺骗系统,我估计也需要数百万到数千万美元的费用。

大众煞费苦心开发的欺骗系统,并不能降低制造成本,相反,成本增加了,这与通常的造假是相反的。大众的欺骗系统,是为了减少尿素消耗,减少车主添加尿素溶液的麻烦,节约购买尿素溶液的钱,目的是为了增加车辆销售。

可见全球的大众汽车都一个样:为了车辆销售完全不择手段,毫无底线编制“神车”假话。

中国大众参与了吗?

此次发现的是大众柴油轿车,涉及捷达、奥迪、甲壳虫、帕萨特等品牌。这些车辆均为欧洲及美洲工厂制造。

在中国,由于柴油车的“傻大黑粗”低端形象深入人心,柴油轿车市场形象差;中国柴油品质低下;中国排放控制的研究者及政策制定者对小型柴油机排放始终存在顾虑(这里赞一个),柴油轿车在中国基本没有起步,大众在中国合资建立的两个车厂一汽大众及上海大众目前生产的均为汽油车,并未涉入此次欺骗事件。

但这次事件并非不会对大众在中国合资公司造成影响,后面谈。

事态发展预测

事件目前只是拉开序幕,风暴还在后面。

此前尽管出现丰田“刹车门”等事故,全球每年都有大量汽车召回,但更这次的大众“排放门”相比,完全不是一个档次,完全不是一个性质。

以往的汽车质量事件及召回,通常是由于设计缺陷或某批次配件质量问题导致。属于“我努力做好,但人无完人”性质,即便如此,也让丰田等厂商付出高昂代价。

这次的大众“排放门”,则属于史无前例故意的欺骗监管部门及民众的严重事件,属于极端恶劣的犯罪行为。整个汽车工业从来没有过这样的恶意欺诈行为,整个工业有史以来也从没有过这么严重这么大规模的欺骗事件。

因此,大众公司必将遭受极端严厉的惩罚。

美国是世界上排放法规最严,管理最严,全球执法最霸道的国家,大众都敢赤裸裸的欺诈,可想,在欧洲,在亚洲,大众不可能不欺诈。大众自己也承认有约1100万辆车涉及欺诈事件。

在美国销售的48万辆车,可能面临着美国政府的180亿美元处罚。剩下的1050万辆车,将受到什么样的处罚?这些车,主要在欧洲及日本销售,很难想象欧洲及日本政府能轻易放过大众。

美国的调查只是序幕,欧洲开展调查及处罚,才是风暴。

随着真相的一步步揭露,可以预料,在美国,除政府处罚外,民间的环保组织及民众,也将开展对大众的索赔,美国的律师们,嗜血的律师们,必将蜂拥而上,争夺大众的每一块肉,每一滴血。美国判了,欧洲人民会怎么办?

大众将会象一只自作孽掉到水中的肥羊,巨鲨、凶鳄及食人鱼将争相抢食,最终还能剩些什么,我们拭目以待。

大众的高管正在拼命推卸责任,扮可怜,求原谅,博同情。但这么大的事情,绝不可能只是下面的自作主张,高层蒙在鼓里。欺诈事件,定然是高层的决定及授意。相关责任人,必然受到欺诈、质量事故等刑事诉讼,甚至面临故意危害公众监控,故意危害公共安全等控告。多人将有牢狱之灾,部分人可能没有活着出狱那天了。

大众在中国的合资公司由于未牵涉,这次不用流血。因为婆家的自顾不暇,管理层将有几天的逍遥自在日子,甚至升迁机会。

但随着大众母公司的重创,大众在新技术新车型的研究将受严重影响,没有新鲜血液注入,大众中国合资公司将在技术、管理上逐步落后。

而随着大众汽车的全球形象破产,近来形象不佳的中国大众“神车”神话将彻底破灭,销量将受到影响。苦日子就要开始了。

对于大众,包括中国大众,凛冬正在来临。

文/cnBeta.COM 特约作者 踏浪天下 如需转载请联络作者获得许可

资深化学工程师,长期研究空气污染防治。

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