Wie konnte Volkswagen den Laborverschmutzungstest austricksen?

Der jüngste Betrugsskandal im Rahmen des Volkswagen-Schadstofftests hat viele Menschen mit seinem weit verbreiteten Ausmaß und der Tatsache, dass er so lange verborgen war, erschüttert.

Im vergangenen Jahr beauftragte der International Council on Clean Transportation (ICCT) in Washington DC Wissenschaftler des Zentrums für alternative Kraftstoffe und Emissionen an der West Virginia University in Morgantown, die Emissionen von drei leichten Dieselfahrzeugen unter realistischeren Bedingungen zu testen, als dies möglich ist im Labor. Zu diesem Zweck rüsteten die Wissenschaftler Autos mit einem tragbaren Emissionsmesssystem aus, um einen kontinuierlichen Datenstrom über eine Vielzahl von US-amerikanischen Straßentypen zu erfassen.

Die Tests ergaben, dass der NOx-Ausstoß eines Volkswagen Jetta je nach Straßen- und Fahrbedingungen 15- bis 35-mal höher war als in den USA vorgeschrieben (31 Milligramm pro Kilometer).

Wie wurde dieses Betrugsprogramm durchgeführt und warum konnten die Labortests das Vorhandensein dieses Betrugsprogramms nicht feststellen?

Nachdem der ICCT-Bericht 2014 enthüllte, dass diese leichten Pkw-Dieselmotoren zu viel NOx ausstoßen und die US-Aufsichtsbehörden VW mit den Ergebnissen konfrontierten, führte VW einige Tests durch und schlug einen freiwilligen Software-Rückruf vor, um die verschiedenen Abgasreinigungsgeräte der betroffenen Fahrzeuge neu zu kalibrieren. Aus dem Konformitätsschreiben des California Air Resources Board (CARB) an die Volkwagen AG vom 18.09.2015 , in dem es heißt:

Um die über die Straße beobachteten hohen NOx-Werte kontrollierter auswerten zu können, hat CARB einen speziellen Dynamometerzyklus entwickelt, der darin bestand, den Phase-2-Teil des FTP wiederholt anzutreiben. Dieser spezielle Zyklus ergab, dass die Rückrufkalibrierung von VW die Dosierung von Diesel Exhaust Fluid (DEF) beim ersten Start erhöhte. Die Dosierung reichte jedoch nicht aus, um einen Anstieg der NOx-Emissionen während des gesamten Zyklus zu verhindern. Dies führte zu unkontrollierten NOx-Emissionen, obwohl der SCR ausreichende Betriebstemperaturen erreichte.

Was hier von Bedeutung ist, ist, dass CARB den Testzyklus für dieses zusätzliche Testen geändert hat . Die Standardprüfzyklen der EPA sind öffentlich verfügbar und bestehen aus festgelegten Beschleunigungs- und Bremsmustern, die jeweils eine reale Fahrt * simulieren sollen, die durch eine bestimmte Fahrweise gekennzeichnet ist (Stadtautobahn, Landstraße bergauf und bergab usw.). Hier ist eine Visualisierung des Federal Test Procedure 75 (FTP-75):

Die Hersteller kennen typischerweise die Parameter der Testzyklen, denen ihre Fahrzeuge in einem bestimmten Markt ausgesetzt sind. Sie entwerfen dann ihre Fahrzeuge, um den Test zu bestehen. Es liegt in der Verantwortung des Regulators, sicherzustellen, dass die Tests ein hinreichend genaues Bild der Leistung des Fahrzeugs während seiner Lebensdauer liefern. Diese Transparenz sollte allen Beteiligten zugute kommen, indem:

• Geben Sie den Herstellern einen klaren Weg zur Einhaltung und helfen Sie ihnen, F & E zu planen und Kosten zu kontrollieren.
• den Gesetzgebern und der Öffentlichkeit versichern, dass die Regulierungsbehörde die Gesetze zum Schutz der öffentlichen Gesundheit und der Umwelt wirksam durchsetzt;
• Zulassen, dass die Aufsichtsbehörde kontrollierte Tests an einer begrenzten Anzahl von Fahrzeugen durchführt und diese auf die im Einsatz befindliche Flotte hochrechnet, anstatt jedes Fahrzeug zu testen (was wirtschaftlich nicht machbar ist).

Die Bekanntgabe der Details der Testzyklen bietet jedoch auch die Möglichkeit, dass die Hersteller die Tests auf eine Weise umgehen können, die ihnen einen Geschäftsvorteil verschafft, ohne die vorgeschriebene Emissionsreduzierung zu gewährleisten. Dies wird manchmal als "Fahrradschlagen" bezeichnet und ist in der Automobilindustrie nichts Neues. ** Was hier möglicherweise neu ist, ist die Vorgehensweise von VW, das Fahrrad zu schlagen. Fortsetzung des Konformitätsschreibens, Schwerpunkt Mine:

CARB teilte seine Testergebnisse am 7. Juli 2015 VW mit. CARB teilte seine Ergebnisse auch der EPA mit. Es folgten mehrere technische Treffen mit VW, bei denen VW bekannt gab, dass Gen1, Gen2 und das verbesserte SCR-Fahrzeug (Gen3) für das Modelljahr 2015 eine zweite Kalibrierung hatten, die nur während der Zertifizierungstests durchgeführt werden sollte. Während eines Treffens am 3. September 2015 gab VW den Mitarbeitern von CARB und EPA zu, dass diese Fahrzeuge mit einer Abschalteinrichtung konstruiert und hergestellt wurden , um Elemente des Abgasreinigungssystems der Fahrzeuge zu umgehen, zu beseitigen oder funktionsunfähig zu machen.

Das geht weit über ein Versagen der Sorgfaltspflicht hinaus. Sie können sich eine Situation vorstellen, in der ein Autohersteller "den Test lehrt", dh sein Abgassystem mit einem strengen Fokus auf das, was er tun muss, um den Test zu bestehen, und einen Fehler, der dazu führt, dass er nicht erkannt oder entdeckt wird, konstruiert Emissionswerte im Durchschnitt. Sie könnten diese miese oder inkompetente Arbeit nennen; Man könnte sogar sagen, der Regler ist dort schuld, weil er keine bessere Testsuite hat.

In diesem Fall hat VW die Software entwickelt, die das Abgassystem des Fahrzeugs steuert, um den Test zu überlisten. Es ist fast so, als würde man jemanden einstellen, der einen Aufsatz schreibt oder eine Prüfung für Sie ablegt, während Sie den Kredit aufnehmen. Das Fahrzeugsystem, das EPA und CARB testeten, war buchstäblich nicht dasselbe System, das die Verbraucher kauften und fuhren, was den Test bedeutungslos machte.

Die International Business Times, in der ICCT Senior Fellow John German als Quelle genannt wurde, berichtete Anfang dieser Woche :

Es ist noch nicht genau bekannt, was Volkswagen gemessen hat. German sagte, dass es wahrscheinlich Monate dauern wird, bis wir herausfinden, was genau das Unternehmen tat. Die EPA erklärte, dass das "Gerät" vom Benutzer nicht ausgeschaltet werden kann und Volkswagen nun aufgefordert wird, das Problem zu beheben, ohne dass dem Eigentümer Gebühren entstehen.

Wir wissen zwar nicht genau, wie VW es gemacht hat, aber es ist klar, dass die Software, die sie für diese Fahrzeuge geschrieben haben, eine Art Algorithmus (Algorithmen) enthielt, der auf Daten aus der umfassenden Reihe von Sensoren basiert, die in den OBD- Systemen und von modernen Fahrzeugen enthalten sind ihre Kenntnis der Parameter der US-amerikanischen Prüfzyklen, in denen das Fahrzeug einen dieser Prüfzyklen durchlief und nicht durchlief. Dieser Artikel in der Washington Post ist die beste Zusammenfassung, die ich bisher gelesen habe.

Aus einigen Berichten geht hervor, dass sie lediglich festgestellt haben, ob sich das Lenkrad bewegt hat , da es beim Anschließen im Labor keine Umdrehungen gibt - aber da der CARB-Brief vorschlägt, dass ein "spezieller Leistungsprüfstandszyklus" das Steuergerät zum Umschalten bringen konnte Außerhalb des speziellen "Test" -Modus erwarte ich, dass der eigentliche Algorithmus etwas ausgefeilter war. In der Bekanntmachung der EPA an VW vom 18.09.2015 heißt es :

Der "Schalter" erfasst, ob das Fahrzeug getestet wird oder nicht, basierend auf verschiedenen Eingaben, einschließlich der Position des Lenkrads, der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Dauer des Motorbetriebs und des Luftdrucks. Diese Eingaben verfolgen genau die Parameter des Bundesprüfverfahrens, das für Emissionsprüfungen zu EPA-Zertifizierungszwecken verwendet wird.

Warum die Labortests das Vorhandensein dieses Betrugsprogramms nicht festgestellt haben, ist nicht darauf ausgelegt, vorsätzlichen, raffinierten Betrug zu fangen. Diese Programme sind teuer, werden mit Steuergeldern finanziert und die geltenden Vorschriften verteuern Autos, was bedeutet, dass Steuerzahler, die Fahrzeuge besitzen, aus verschiedenen Richtungen mit Kosten belastet werden. Die Autohersteller sind groß und haben viel zu verlieren, wenn sie das System betrügen. Die finanziellen Auswirkungen dieses Skandals auf VW beliefen sich bereits auf mehrere Milliarden US-Dollar, bevor die Nachrichten bekannt wurden und ihre Aktien um 40% zurückgingen (zig Milliarden an Marktkapitalisierung). und bevor irgendwelche Bußgelder angekündigt wurden (möglicherweise auch in zweistelliger Milliardenhöhe).

Kosten sind ein riesiges, enormes und nicht zu übertreibendes Thema in der Welt der Umwelt- (und Gesundheits) regulierung. Kosten, nicht Wissenschaft, sind fast immer das, was Fortschritte in diesem Bereich zunichte macht. Wir vertrauen daher darauf, dass die Autohersteller angemessene Anstrengungen unternehmen, um die Anforderungen zu erfüllen, und wir zahlen für Tests, die sich im Wesentlichen auf Folgendes belaufen: Stellen Sie das Auto auf Rollen; Fahren Sie ihn mit einer Tasche um das Auspuffrohr durch einen Testzyklus. Sehen Sie, was in der Tasche ist.

Solange die Testzyklen im Voraus bekannt sind, ist diese Art der Prüfung nicht in der Lage, Betrug innerhalb der Steuerungssoftware zu erkennen. In Anbetracht der Komplexität moderner Softwarealgorithmen ist es möglicherweise nicht ausreichend, einige oder alle Details des Testzyklus zu verbergen, um diesen Ansatz vollständig zu umgehen, solange der Hersteller ausreichend bestimmt ist und die Tests in ausgeführt werden künstlich kontrollierte Laborbedingungen.

Die ICCT-Gruppe verwendete ein PEMS ***, um die Auspuffemissionen unter realen Bedingungen zu messen, während sie auf tatsächlichen Straßen mit tatsächlichen Verkehrsmustern fuhr, die die VW-Software nicht als den Emissionsprüfungen entsprechend erkannte. Auf diese Weise konnten sie genauere Daten über die tatsächliche Leistung der Fahrzeugemissionssysteme sammeln - allerdings zu einem Preis von 50.000 USD für nur drei Fahrzeuge und mit einem sehr begrenzten Umfang dessen, wonach sie suchten.

Mehr lesen

• NPR Morning Edition: Wie ein kleines Labor in West Virginia den großen Betrug von Volkswagen abfing (einschließlich kurzer Interviews mit einigen der beteiligten Wissenschaftler)
• Wired: VW-Besitzer werden die Reparaturen für ihren Diesel nicht mögen (warum überhaupt betrügen?)
• Erklären Sie folgendes: Wie funktionieren Dynamometer? (siehe "Rollenprüfstände" unten)
• Erklärung des Aufsichtsrats der Volkswagen AG vom 25. September 2015
• US EPA: Hinweise auf Verstöße, leichte PKWs und LKWs

* Research Note 96-11: Fahrmuster und Emissionen: Ein neuer Testzyklus (CARB 1996) beschreibt kurz, wie ein Testzyklus entwickelt wird.

** Siehe beispielsweise Cycle-Beating und den EU-Testzyklus für Autos (Kågeson 1998) .

*** Sagen Sie es so, wie es sich anhört - "pems" - oder nennen Sie es ein Lab-in-a-Box, aber verwechseln Sie es nicht mit PeMS , PEMS , PM CEMS ...

In der deutschen Presse sind Einzelheiten bekannt geworden, die darauf hinweisen, dass dies im Jahr 2007 bekannt war ( aus der deutschen Zeitung Bild am Sonntag, übersetzt von Automotive News ):

Laut dem Bericht soll Bosch Volkswagen mit einer Dieselmotor-Management-Software ausgestattet haben, die nur für Fahrzeugtests verwendet werden soll. Diese Software, die in der Lage war, emissionsmindernde Einrichtungen zu aktivieren, wenn eine Testumgebung erkannt wurde, und diese während des normalen Fahrens zu deaktivieren, landete irgendwie in Serienfahrzeugen. Laut Bild am Sonntag schrieb Bosch 2007 an Volkswagen und warnte den Autohersteller, dass die Verwendung dieser Software in öffentlich verkauften Fahrzeugen illegal sei.

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In einer Erklärung, die letzte Woche veröffentlicht wurde, gab Bosch bekannt, dass das Unternehmen Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsysteme sowie Versorgungs- und Dosiermodule für die Abgasreinigung für die Volkswagen- und Audi-Modelle geliefert hat, die im Zentrum des wachsenden Emissionsskandals stehen. „Bosch liefert diese Komponenten wie in der Automobilzulieferindustrie üblich nach den Vorgaben des Autoherstellers“, heißt es in der Stellungnahme. "Wie diese Komponenten kalibriert und in komplette Fahrzeugsysteme integriert werden, liegt in der Verantwortung jedes Autoherstellers."

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Automotive News berichtet, dass die Krise begann, als VW-Markenchef Wolfgang Bernhard und Ingenieur Rudolf Krebs 2005 mit der Entwicklung eines neuen Dieselmotors für den US-Markt begannen. Bernhard und Krebs erkannten, dass ein AdBlue-Harnstoff-Abgasnachbehandlungssystem für die USA erforderlich sein würde Emissionsstandards zu einem geschätzten Preis von 335 USD pro Fahrzeug. Berichten zufolge stellten die VW-Finanzchefs fest, dass diese Kosten zu hoch waren, da eine unternehmensweite Kostensenkung durchgeführt wurde.

Ich verstehe, dass die meisten, wenn nicht alle dieser Fahrzeuge über ein elektronisches Antiblockiersystem und / oder eine elektronische Stabilitätskontrolle für Wank-, Nick- und Gierbewegungen verfügen. Da die Tests auf einer "rollenden Straße" durchgeführt werden, bei der nur die angetriebene Achse verwendet wird, müssen die Sensoren für diese deaktiviert werden, da die nicht angetriebenen Räder stationär sind.