Scandalul Volkswagen explicat tehnic

    Luna Septembrie 2015 marchează istoria industrie de automobile datorită scandalului în care este implicat concernul VW. Pe scurt, organismele de omologare din SUA (EPA și CARB) acuză VW că ar fi conceput și utilizat un algoritm software în calculatorul de injecție care detectează testele de omologare și modifică parametrii motorului astfel încât emisiile poluante să se încadreze în norme.

    Grupul VW este acuzat că în regim de utilizare normal, anumite automobile cu motorizare diesel au emisii de oxizi de azot (NOx) mai mari de 40 de ori peste limita admisă.

    Pentru impactul emisiilor poluante asupra sănătății citiți articolul ”Impactul emisiilor automobilelor asupra sănătăţii”.

Introducere în normele privind emisiile poluante

1. SUA

    Reglementările în ceea ce privește normele de poluare din SUA sunt diferite față de cele din UE. În SUA sunt în vigoare două reglementări oficiale:

  • US Federal (standardele TIER 2)
  • California (standardele LEV II)

    Standardul TIER 2 impune emisii de oxizi de azot (NOx) de maxim 0.07 g/milă, pentru o durată de viață de 120 000 mile. Acestă valoare reprezintă media pe flota de automobile comercializate.

    Standardul LEV II impune emisii de oxizi de azot (NOx) de maxim 0.05 g/milă cel puțin 50 000 de mile de funcționare și de 0.07 g/milă pentru cel puțin 120 000 mile.

    De menționat că limitele prevăzute în standardele TIER 2 și LEV II nu sunt distincte între motorizările diesel și pe benzină.

    Emisiile prevăzute în standard se măsoară pe un ciclu de omologare. În SUA ciclul de omologare este descris de standardul FTP (Federal Test Procedure).

    Ciclul de omologare din FTP presupune urmărirea unui anumit profil de viteză.

Profilul de viteză pentru ciclul de omologare FTP 75

Foto: Profilul de viteză pentru ciclul de omologare FTP 75

2. UE

    În Uniunea Europeană sunt în vigoare normele Euro 6. Legislația europeană prevede diferite limite de emisii în funcție de tipul de motor: diesel sau pe benzină. Pentru automobilele cu motorizare diesel limita maximă de emisii de oxizi de azot (NOx) este de 0.08 g/km pentru 160 000 km durată de viață.

    Emisiile poluante se măsoară pe ciclul de omologare numit NEDC:

Profilul de viteză pentru ciclul de omologare NEDC

Foto: Profilul de viteză pentru ciclul de omologare NEDC

    Observăm că limitele emisiilor de oxizi de azot sunt exprimate în diferite unități de măsură pentru standardele SUA și UE. Pentru a le putea compara le exprimăm pe toate în g/km:

  Normă Emisii [g/km] Durabilitate [km]
SUA TIER 2 0.0435 193121
LEV II 0.0310 80467
0.0435 193121
UE Euro 6 0.0800 160000

    Analizând comparativ standardele din SUA și UE în ceea ce privește emisiile de oxizi de azot (NOx), precum și ciclurile de omologare, putem concluziona următoarele:

  • nivelul de emisii de oxizi de azot (NOx) pentru SUA este mult mai mic decât cel din UE
  • durabilitatea pentru care trebuie îndeplinite normele de poluare este mai mare în SUA
  • ciclul de omologare din SUA este mult mai apropiat de un ciclu real de exploatare deaorece conține mai multe faze de regimuri tranzitorii (accelerații-decelerații)

    Pe scurt un automobil cu motorizare diesel Euro 6 nu îndeplinește condițiile de omologare pentru a fi comercializat în SUA. Mai mult ca sigur că același motor, pentru a avea aceleași performanțe dinamice, are nevoie de tehnologii adiționale pentru a putea îndeplini cerințele legate de emisiile de NOx din SUA.

    Datorită severității normelor de poluare din SUA mulți constructori auto nu comercializează automobile cu motorizări diesel. Tehnologiile actuale permit îndeplinirea acestor norme dar cu impact asupra performanțelor. Cu alte cuvinte un automobil cu motorizare diesel Euro 6 de 150 CP poate îndeplini normele TIER 2 sau LEV II dar prin degradarea performanțelor dinamice, puterea fiind limitată de exemplu la 120-130 CP.

    Emisiile de oxizi de azot (NOx) apar în pricipal datorită:

  • prezenței oxigenului în exces în camera de ardere
  • temperaturilor înalte

    Condițiile în care motorul dezvoltă cuplul și puterea maximă sunt aceleași cu condițiile de apariție ale oxizilor de azot. La un motor diesel supraalimentat dacă dorim cuplu maxim comandăm turbo-compresorul să genereze presiune maximă (oxigen în exces) și mărim debitul de combustibil injectat (temperatură ardere mărită).

    Astfel trebuie evitată funcționarea motorului la sarcini mari dacă se dorește limitarea emisiilor de oxizi de azot. Pe ciclul NEDC este relativ simplu deoarece accelerațiile sunt mai rare și de amplitudine redusă. Pe ciclul FTP există mai multe reprize de accelerații bruște care se pot obține doar cu sarcini mari ale motorului.

Concluzia: un motor Euro 6 diesel, cu aceeași definiție tehnică trebuie limitat în cuplu și putere pentru a îndeplini normele de poluare din SUA!

    Teoretic sună bine, practic nu prea. Chiar dacă emisiile poluante sunt îndeplinite, dacă performanțele dinamice ale motorului lasă de dorit, automobilului nu va fi achiziționat de publicul larg.

    O ”soluție” ar fi adaptarea parametrilor motorului în funcție de regimul de exploatare: real sau teste. Acest lucru este ilegal deoarece legislația pentru emisii poluante stipulează explicit că un automobil nu poate avea componente, software sau parametrii speciali pentru faza de omologare, testare.

Cum se poate face identificarea regimului de testare/omologare

    Este foarte simplu, chiar extrem de simplu de identificat dacă automobilul se deplasează pe un drum real sau dacă este pe un banc de teste.

    Pentru a putea fi repetitiv, ciclul de omologare se efectuează de obicei în laborator pe un banc de teste (banc cu rulouri). Automobilul rulează pe niște rulouri care simulează rezistențele la înaintare (rulare, aerodinamice) ale automobilului.

Exemplu de banc cu rulouri

Foto: Exemplu de banc cu rulouri

    Când automobilul este supus unui test de omologare se îndeplinesc următoarele condiții:

  • viteza roților (automobilului) urmărește un anumit profil
  • volanul este în poziție neutră
  • automobilul stă pe loc (accelerație nulă)

    Software-ul din calculatorul de injecție poate conține un algoritm care la fiecare plecare de pe loc a automobilului compară viteza roților cu un anumit profil (FTP sau NEDC). Dacă viteza roților corespunde cu cea a ciclului, cu o marjă de eroare admisă de procedura de testare, pe o durată de minim 30-60 s, unghiul volanului este în jur de 0° iar accelerația automobilului de 0 m/s2, mai mult ca sigur că automobilul este pe un banc cu rulouri.

    Detecția ciclului fiind relizată se intră într-un anumit mod de funcționare care poate limita presiunea de supraalimentare sau cuplul maxim al motorului pentru a împiedica funcționarea la sarcini mari (favorabil emisiilor de oxizi de azot).

    Toate informațiile necesare pentru detecția regimului de testare sunt disponibile pe magistrala CAN: viteza roților și accelerația automobilului vin de la calculatorul ABS iar unghiul volanului de la calculatorul sistemului de direcție asistată.

    Tehnic se poate face detecția ciclului de omologare, foarte simplu chiar, informațiile necesare fiind dispnibile. Nu se practică acest mod de lucru deoarece este ilegal, imoral și odată descoperit, impactul negativ asupra mărcii este foarte greu de reparat, poate chiar imposibil, mai ales dacă este facut cu bună stiința la nivelul managementului superior al companiei.

Pentru a comenta articolul trebuie să vă înregistrați!

Comentarii

Laurentiu Cancel
Vineri, 25 Septembrie 2015 Votează 5 / 5Votează 5 / 5Votează 5 / 5Votează 5 / 5Votează 5 / 5
@Relu, Danut: Mulțumesc pentru comentarii!

@Relu: Pe baza informației de la tine am scris un nou articol, cu completări, în care am explicat mai bine modalitățile de reducere al NOx.

Raportează comentariul
Relu
Joi, 24 Septembrie 2015 Votează 5 / 5Votează 5 / 5Votează 5 / 5Votează 5 / 5Votează 5 / 5
Trebuie mentionat si faptul ca folosindu-se de SCR au reusit sa scada mult emisiile de NOx, 'abuzand' sistemul de uree injectata, lucru care daca ar fi reprodus pe viu, ar duce la golirea rapida a rezervorului de uree. Practic deci, nu este imposibil sa se obtina noxele impuse, problema vine de la costul aditional al ureei, pe care clientul nu si-l doreste.

Raportează comentariul
Danut_marin2006
Joi, 24 Septembrie 2015 Votează 5 / 5Votează 5 / 5Votează 5 / 5Votează 5 / 5Votează 5 / 5
Bravo Laurentiu,chiar căutăm pe google cum manareau ăștia normele și nu am găsit nimic concret.

Raportează comentariul
Georgel.M
Joi, 24 Septembrie 2015 Votează 5 / 5Votează 5 / 5Votează 5 / 5Votează 5 / 5Votează 5 / 5

Login

Logo motorul anului