VW-skandalen: avsløring av uante dimensjoner eller storm i et vannglass?

Svært mye har vært skrevet angående det som nå har blitt kjent som «VW-skandalen», der det tyder på at en av de største motorprodusentene har jukset med programvaren som styrer motoren til å forstå at bilen er under testing (og ikke i normal kjøring), og at den da skal gå optimalt i forhold til utslipp, og dermed møte kravene som gjelder.

Saken er under etterforskning og svarene på hva som faktisk har skjedd vil komme etter hvert. Likevel har saken belyst flere viktige moment. Det ene er at kravene har blitt særdeles strenge, og motorprodusentene har utfordringer med å møte disse. Det andre som er belyst er at testene som gjøres for å sertifisere motorer er av en karakter som ikke (i særlig grad) representerer normal kjøring. Hva er det som gjør dette så vanskelig at VW-konsernet velger å jukse?

Hvorfor er det så vanskelig å redusere disse utslippene?

Ingeniørene som jobber med å utvikle motorer har mange utfordringer samtidig. Derfor er dette også et spennende fagfelt. En motor skal yte masse, det vil si kunne omgjøre så mye som mulig av energien som er bundet opp i drivstoffet til mekanisk energi i motoren. Dette skal skje fort for å øke ytelse, og helst med så lite drivstoff som mulig.

Hvorfor er det så vanskelig å redusere utslippene? Jo, motorprodusentene har et helt grunnleggende dilemma når det gjelder å redusere utslipp! Se på figuren til siden som viser det typiske forholdet mellom utslipp av nitrogenoksider (NOx) på den ene siden og CO og uforbrente hydrokarboner (UHC) på den andre, avhengig av forbrenningstemperaturen. Ønsker man å redusere NOx ved å redusere forbrenningstemperaturen, så fyker utslipp av CO og UHC været. Eller motsatt, er man tvunget til å redusere utslipp av CO og UHC så går det på bekostning av høyere NOx. Ved å finjustere parametere som drivstoffmengde og innsprøytningstid, men det krever nøye kontroll av programvaren i motoren.

Ser man så videre historisk på hva som har skjedd med strengere krav til utslipp fra dieselbiler, kan man antyde noe av forklaringen på hvorfor vi nå har den såkalte «VW skandalen». Tabellen viser Europeiske utslippskrav etter hvert som de har blitt endret (strengt tatt burde vi se på amerikanske utslippskrav også, men de europeiske standardene er mest relevante for oss og reflekterer poenget). I 2009 måtte man redusere utslipp av partikler (PM) til 1/5! (Utslipp av PM henger tett sammen med utslipp av UHC). Utslipp av NOx måtte reduseres med ca 30%. I 2014 har kun NOx- kravet blitt skjerpet og det med over 50%. Ser man tilbake på figuren over skjønner man at ingeniørene har en stor utfordring når de skal oppnå lave verdier av begge disse typer utslipp under vanlig kjøring! Da blir det også viktig med effektive avgass systemer som partikkelfilter og katalysatorer.

Hva gjør de under testene da, og hvorfor er ikke de mer realistiske?

Når bilene testes ønsker man å eliminere effekten av forskjeller mellom bilene som ikke har med motorens ytelse å gjøre. Samtidig er det nok mer kosteffektivt å utføre slike tester i en testhall med konstante «ute»-forhold enn å kjøre bilen rundt med mobilt måleutstyr festet på bilen. Man kan argumentere for at dette gjør det urealistisk, men samtidig må man forenkle prosedyren slik at man faktisk kan sammenligne ulike typer biler, og eliminere forhold som kan påvirke resultatene men som ikke har med bilen å gjøre. Utstyret de bruker er programmert til å «kjøre» bilen som en sjåfør styrer bilen gjennom trafikk og lengre turer. Et eksempel på slike sykluser er vist i figuren under. ECE er europeisk standard for urban syklus ECE-15, og EUDC står for «extra urban driving cycle». Her endres hastigheten opp og ned over tid (i sekunder), en kortere syklus og en lengre syklus. Den europeiske standarden omfatter flere repetisjoner av disse syklusene, og et gjennomsnittlig utslipp blir beregnet. Testprosedyrene er kjente for motorprodusentene og det er nok ikke veldig vanskelig å programmere bilen til å «forstå» at den testes.

Hva nå?

Det er vanskelig å vite hva som skjer videre i denne saken. Den har belyst mange nok problemer med dagens status til at den kan avfeies som en storm i et vannglass. Samtidig bør man prøve å se saken i et større perspektiv enn det at en aktør antagelig har fått urettmessig sertifisering av en motor på et internasjonalt marked. Enn så lenge vet vi for lite om hva juksingen faktisk gikk ut på, og å postulere hva som blir konsekvensen er derfor ikke så lett uten å spekulere – noe vi forskere generelt ikke liker å gjøre!

Er du interessert i å lære mer? Se for eksempel rapport fra transportøkonomisk institutt: Utslipp fra kjøretøy med Euro 6/VI teknologi.

Dette blogginnlegget ble opprinnelig publisert 03.10.2015 på www.ntnutechzone.no

Terese Løvås

Terese Løvås er professor ved NTNU – Institutt for energi og prosessteknikk