Como a Volkswagen conseguiu enganar o teste de poluição do laboratório?

O recente escândalo de fraude nos testes de poluição da Volkswagen chocou muitas pessoas com sua ampla extensão e com a forma como ficou oculto por tantos anos.

No ano passado, o Conselho Internacional de Transporte Limpo (ICCT) em Washington DC contratou cientistas do Centro de Motores e Emissões de Combustíveis Alternativos da West Virginia University em Morgantown para testar as emissões de três veículos a diesel leves sob condições mais realistas do que é possível no laboratório. Para fazer isso, os cientistas equiparam os carros com um sistema portátil de medição de emissões para reunir um fluxo contínuo de dados sobre vários tipos de estradas nos EUA.

Os testes constataram que os níveis de NOx emitidos por um Volkswagen Jetta eram 15 a 35 vezes maiores do que os ditados pelo padrão americano (31 miligramas por quilômetro), dependendo das condições da estrada e da direção.

Como foi realizado esse programa de trapaça e por que os testes de laboratório não conseguiram detectar a presença desse programa?

Depois que o relatório da ICCT de 2014 revelou que esses veículos a diesel para passageiros leves emitiam muito NOx e os reguladores dos EUA confrontaram a VW sobre os resultados, a VW fez alguns testes e propôs um recall voluntário de software para recalibrar os vários dispositivos de controle de emissões nos veículos afetados. Da carta de conformidade em uso do CARB da California Air Resources Board (CARB) à Volkwagen AG, 18/09/2015 , após esse recall:

Para ter uma avaliação mais controlada do alto NOx observado na estrada, a CARB desenvolveu um ciclo dinamômetro especial que consistia em dirigir a parte da Fase 2 do FTP repetidamente. Esse ciclo especial revelou que a calibração de recall da VW aumentou a dosagem do fluido de escape de diesel (DEF) na inicialização inicial; no entanto, a dosagem não foi suficiente para impedir que os níveis de emissão de NOx aumentassem ao longo do ciclo. Isso resultou em emissões descontroladas de NOx, apesar do SCR atingir temperaturas operacionais suficientes.

O que é significativo aqui é que a CARB mudou o ciclo de teste para esse teste adicional. Os ciclos de teste padrão da EPA estão disponíveis ao público e consistem em padrões definidos de aceleração e frenagem, cada um com o objetivo de simular uma viagem real * caracterizada por um certo tipo de direção (rodovia urbana, subida e descida rurais e assim por diante). Aqui está uma visualização do Federal Test Procedure 75 (FTP-75):

Os fabricantes geralmente conhecem os parâmetros dos ciclos de teste aos quais seus veículos serão submetidos em um determinado mercado. Eles então projetam seus veículos para passar no teste. É responsabilidade do regulador garantir que o teste forneça uma imagem razoavelmente precisa de como o veículo se comportará durante sua vida útil. Essa transparência deve beneficiar todos os envolvidos por:

• dando aos fabricantes um caminho claro para conformidade e ajudando-os a planejar P&D e controlar custos;
• tranquilizar os legisladores e o público de que o regulador está efetivamente aplicando as leis que protegem a saúde pública e o meio ambiente;
• permitindo que o regulador realize testes controlados em um número limitado de veículos e extrapole-o para a frota em uso, em vez de testar todos os veículos (não economicamente viável).

No entanto, tornar conhecidos os detalhes dos ciclos de teste também tem o potencial de permitir que os fabricantes contornem os testes de uma maneira que lhes ofereça uma vantagem comercial sem realmente fornecer a redução de emissões obrigatória. Às vezes, isso é chamado de "surra de ciclo" e não é novidade na indústria automotiva. ** O que pode ser novo aqui é como a VW superou o ciclo. Continuando da carta de conformidade, enfatize a minha:

O CARB compartilhou seus resultados de teste com a VW em 7 de julho de 2015. O CARB também compartilhou seus resultados com a EPA. Várias reuniões técnicas com a VW se seguiram, onde a VW divulgou que o Gen1, Gen2 e o veículo SCR aprimorado no ano modelo 2015 (conhecido como Gen3) tinham uma segunda calibração destinada a ser executada apenas durante os testes de certificação. Durante uma reunião em 3 de setembro de 2015, a VW admitiu ao pessoal da CARB e da EPA que esses veículos foram projetados e fabricados com um dispositivo de derrota para contornar, derrotar ou tornar elementos inoperantes do sistema de controle de emissões dos veículos.

Isso vai muito além de uma falha na devida diligência. Você pode imaginar uma situação em que uma montadora está "ensinando para o teste", ou seja, projetando seu sistema de emissões com um foco estrito no que eles devem fazer para passar no teste e apenas falha em perceber ou descobrir alguma falha que resultará em não níveis de emissões compatíveis em média. Você pode chamar isso de trabalho de má qualidade ou incompetente; você pode até dizer que o regulador é o culpado por não ter um conjunto melhor de testes.

Nesse caso, a VW projetou o software que controla o sistema de emissões do veículo para enganar o teste. É como contratar alguém para escrever uma redação ou fazer um exame para você, enquanto você recebe o crédito; o sistema de veículo que a EPA e a CARB estavam testando literalmente não era o mesmo sistema que os consumidores estavam comprando e dirigindo, tornando o teste sem sentido.

O International Business Times, referindo o colega sênior do ICCT John German como a fonte, relatou no início desta semana que:

Ainda não se sabe exatamente o que a Volkswagen estava medindo. German disse que provavelmente levará meses para descobrirmos exatamente o que a empresa estava fazendo. A EPA explicou que o "dispositivo" não pode ser desligado pelo usuário, e a Volkswagen precisará agora corrigir o problema sem que o proprietário incorra em cobranças.

Embora não saibamos exatamente como a VW fez isso, é claro que o software que eles escreveram para esses veículos continha algum tipo de algoritmo (s) a ser detectado, com base nos dados do conjunto abrangente de sensores incluídos nos sistemas OBD dos veículos modernos e seu conhecimento dos parâmetros dos ciclos de teste regulatórios dos EUA, quando o veículo estava e não estava sendo executado em um desses ciclos de teste. Este artigo do Washington Post é o melhor resumo leigo que li até agora.

Alguns relatórios sugerem que tudo o que eles fizeram foi detectar se o volante estava se movendo , porque quando conectado ao laboratório não há curvas - mas como a carta CARB sugere que um "ciclo dinamômetro especial" foi capaz de fazer com que a unidade de controle alternasse fora do modo "teste" especial, espero que o algoritmo real seja um pouco mais sofisticado do que isso. O aviso de violação da VW da EPA de 2015-09-18 faz esta alegação específica:

O "interruptor" detecta se o veículo está sendo testado ou não com base em várias entradas, incluindo a posição do volante, a velocidade do veículo, a duração da operação do motor e a pressão barométrica. Essas entradas rastreiam com precisão os parâmetros do procedimento de teste federal usado para testes de emissão para fins de certificação EPA.

Quanto ao motivo pelo qual os testes de laboratório não detectaram a presença desse programa de trapaça, eles simplesmente não foram projetados para detectar fraudes deliberadas e sofisticadas. Esses programas são caros, são financiados por dólares dos contribuintes e os regulamentos que eles aplicam tornam os carros mais caros, o que significa que os contribuintes que possuem veículos são atingidos pelos custos de várias direções. Os fabricantes de automóveis são grandes e têm muito a perder com a fraude do sistema - o impacto financeiro desse escândalo na VW já estava na casa dos bilhões de dólares, mesmo antes das notícias chegarem e enviarem suas ações para baixo em 40% (dezenas de bilhões em capitalização de mercado) e antes de qualquer multa ser anunciada (também potencialmente na ordem de dezenas de bilhões).

Os custos são uma questão enorme, enorme, que não pode ser exagerada no mundo da regulamentação ambiental (e de saúde pública). Custo, não ciência, é quase sempre o que mata avanços nessa área. Portanto, confiamos que os fabricantes de automóveis farão um esforço razoável para cumprir e pagamos pelos testes que basicamente equivalem a: Coloque o carro em rolos; "conduzi-lo" através de um ciclo de teste com uma bolsa em volta do tubo de escape; veja o que está na bolsa.

Esse tipo de teste, desde que os ciclos de teste sejam conhecidos antecipadamente, simplesmente não é capaz de detectar fraudes no software de controle. De fato, considerando o nível de sofisticação possível nos algoritmos modernos de software, mesmo ocultar alguns ou todos os detalhes do ciclo de teste pode não ser suficiente para derrotar completamente essa abordagem, desde que o fabricante seja determinado o suficiente e os testes sejam realizados em condições de laboratório artificialmente controladas.

O que o grupo ICCT fez foi usar um PEMS *** para medir as emissões do tubo de escape em condições reais, enquanto dirigia em estradas reais com padrões de tráfego reais que o software da VW não reconheceu como correspondente ao teste de emissões. Isso lhes permitiu reunir dados mais precisos sobre o desempenho real dos sistemas de emissões de veículos - mas a um custo de US $ 50.000 para apenas três veículos e com um escopo muito limitado do que eles estavam procurando.

Mais leitura

• NPR Morning Edition: Como um pequeno laboratório na Virgínia Ocidental pegou a grande fraude da Volkswagen (inclui breves entrevistas com alguns dos cientistas envolvidos)
• Wired: Os proprietários da VW não vão gostar das correções para seus diesel (por que trapacear em primeiro lugar?)
• Explique as coisas: Como funcionam os dinamômetros? (veja "dinamômetros de chassi" na parte inferior)
• Declaração do Conselho Fiscal da Volkswagen AG, 25 de setembro de 2015
• EPA dos EUA: avisos de violações, carros leves e caminhões

* Nota de Pesquisa 96-11: Padrões e Emissões de Condução: Um Novo Ciclo de Testes (CARB 1996) fornece uma breve descrição de como um ciclo de testes é desenvolvido.

** Por exemplo, consulte Ciclo de batida e Ciclo de teste da UE para carros (Kågeson 1998) .

*** Diga exatamente como parece - "pems" - ou chame-o de lab-in-a-box, mas não confunda com PeMS , PEMS , PM CEMS ...

Surgiram detalhes na imprensa alemã que indicam que isso era conhecido em 2007 ( do jornal alemão Bild am Sonntag, traduzido pela Automotive News ):

Segundo o relatório, a Bosch alega ter fornecido à Volkswagen um software de gerenciamento de motores diesel, com a impressão de que seria usado apenas em testes de veículos. Esse software, capaz de ativar dispositivos de controle de emissões quando um ambiente de teste foi detectado e desativá-los durante a condução normal, acabou de alguma forma nos veículos de produção. Segundo a Bild am Sonntag, a Bosch escreveu para a Volkswagen em 2007 alertando a montadora de que o uso desse software em veículos vendidos publicamente era ilegal.

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Em comunicado divulgado na semana passada, a Bosch revelou que forneceu sistemas de injeção de combustível em trilhos comuns, bem como módulos de fornecimento e dosagem para tratamento de gases de escape, nos modelos Volkswagen e Audi, no centro do crescente escândalo de fraude de emissões. "Como é usual no setor de suprimentos automotivos, a Bosch fornece esses componentes com as especificações da montadora", diz o comunicado. "Como esses componentes são calibrados e integrados em sistemas completos de veículos é de responsabilidade de cada montadora."

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Automotive News relata que a crise começou quando o então chefe da marca VW, Wolfgang Bernhard, e o engenheiro Rudolf Krebs começaram a desenvolver um novo motor diesel para o mercado dos EUA em 2005. Bernhard e Krebs perceberam que seria necessário um sistema de tratamento de exaustão de uréia da AdBlue para atender os EUA. padrões de emissões, a um custo estimado de US $ 335 por veículo. Segundo informações, os diretores financeiros da VW determinaram que esse custo era muito alto, pois estava em andamento um exercício de corte de custos em toda a empresa.

Entendo que a maioria desses veículos, se não todos, possui um sistema eletrônico de freios antiderrapagem e / ou um controle eletrônico de estabilidade para giro, inclinação e guinada. Como os testes são feitos em uma "estrada rolante", que usa apenas o eixo motorizado, os sensores devem ser desativados, pois as rodas não motrizes são estacionárias.