Who, How & Why

Who

It is not just VW, Audi, Seat, Skoda and Porsche. It is Ford, Fiat, Opel, Mercedes, BMW, Toyota, Nissan, Renault, Peugeot, Citroen, Iveco, Chevrolet, Land Rover, Jaguar, Jeep  – all car manufacturers in the world that produce modern diesel pessenger cars take part in the Big Cheating: NOx emissions in compliance with legal limits in the laboratory test, and way too high on the road, in real live, where citizens are breathing the toxic emissions.

 

Es ist nicht nur VW mit den Marken Audi, Seat, Skoda und Porsche. Auch Ford, Opel, Mercedes, BMW, Toyota, Nissan, Renault, Peugeot, Citroen, Iveco, Chevrolet, Land Rover, Jaguar, Jeep – alle Hersteller moderner Diesel-PKW haben bei dem großen Betrug mitgemacht: Die NOx-Emissionen sind nur im Labortest unter Grenzwert, auf der Straße sind sie viel zu hoch –  also dort, wo Menschen die gesundheitsgefährdenden Gase einatmen.

How

Any emission behaviour of modern diesel cars is defined – within the boundaries of the hardware design – by its software: The ECU (Engine Control Unit), normally built by Bosch, Continental or Delphi. That means: emissions are the result of the software programming.

As legal limits for NOx were lowered with Euro 4 and Euro 5 in Europe (and much stricter limits in the US, especially in California), all car manufacturers „optimized“ the emission behaviour for the test cycle, to meet the legal lmitis in the test, not on the road. The Hardware was just good enough to meet the NOx limits in the lab test – not on the road.

In the case of Euro 5 diesel cars, manufacturers used only high-pressure EGR (Exhaust Gas Recirculation) for NOx-reduction. EGR works fine at low revolutions and low torque and helps in the NEDC test cycle to reduce NOx effectively. But under real driving conditions on the road, a high EGR-rate for reduced NOx would choke the combustion process with all the recirculated exhaust gas- the car would not be driveable. Thus the EGR-rate is reduced under real driving conditions, wich is reducing the effectiveness of the emission control system. That is is a defeat device which is prohibited.

In the case of Euro 6 diesel cars, manufacturers often chose a DeNOx-catalyst (SCR or NSC/LNT). Those catalysts need high temperatures to work (SCR) or to regenerate (NSC/LNT). High temperatures are generally produced by late injection, increasing consumption. Therefore most car manufactureres make the catalyst work after the cold start just for the test cycle, shutting them down on the road (or working less time). This results in a reduction of the effectiveness of the emission control system, legally called „defeat device“, prohibited by law.

 

 

 

Das Emissionsverhalten moderner Dieselautos wird von der Software bestimmt – innerhalb der Grenzen der Hardware. Das Motorsteuergerät (ECU = Engine Control Unit), hergestellt zumeist von Bosch, Continental oder Delphi, bestimmt in jedem Fahrzustand, wie hoch die Emissionen sind.

Mit Euro 4 und 5 wurden die NOx-Grenzwerte verschärft – in den USA und insbesondere in Kalifornien besonders drastisch. Die Autobauer mussten teure Hardware-Lösungen einsetzen. Eigentlich.

Statt teurer Hardware entschieden sie sich für eine Softwarelösung, welche das Emissionsverhalten für den Testzyklus im Labor optimierte, so dass dort die Grenzwerte eingehalten wurden. Nicht aber auf der Straße, also im normalen Leben. Die Hardware wurde so gewählt und dimensioniert, dass im Labortest der Grenzwert eingehalten werden konnte –  nicht aber im Straßenbetrieb.

Bei Euro 5 Dieselautos verwendeten die Autohersteller in der Regel nur Hochdruck-AGR (Abgasrückführungssystem) zur NOx-Reduzierung. Das funktioniert bei niedriger Umdrehungszahl und geringer Leistung im NEFZ Testzyklus. Aber unter realen Bedingungen auf der Straße bedeutet eine hohe AGR-Rate, dass all das rückgeführte Abgas den Motor erstickt. Das Auto ist nicht fahrbar. Deshalb wird die AGR-Rate unter normalen Straßenbedingungen stark reduziert oder auf Null zurückgefahren, wodurch die Wirksamkeit des Emissionskontrollsystems verringert ist. Das nennt der Gesetzgeber Abschalteinrichtung, die verboten ist.

Bei Euro 6 Dieselautos verwenden die Autohersteller häufig Entstickungs-Katalysatoren (SCR oder NSK/LNT). Die benötigen hohe Temperaturen, um zu funktionieren (SCR) oder um zu regenerieren (NSC/LNT). Hohe Temperaturen werden in der Regel mit Späteinspritzung erzielt, was einen höheren Verbrauch bedeutet. Deshalb lassen Autohersteller die Katalysatoren im Testzyklus nach Kaltstart funktionieren, auf der Straße hingegen werden sie deaktiviert (keine Regeneration von NSK/LNT) oder auf Sparflamme betrieben (SCR-Kat nur selten auf Betriebstemperatur, nicht groß genug für Abgasvolumenstrom; NSK/LNT nicht groß genug für Abgasvolumenstrom, Verzicht auf häufige Regeneration). Dadurch ist die Hardware zwar billig und der Spritverbrauch geringer, aber die Wirksamkeit des Emissionskontrollsystems wird im Straßenbetrieb verringert. Das heißt: Abschalteinrichtung. Verboten.

Why

Money. Poor Hardware design is cheaper, keeping diesel cars competetive with gasoline cars. NOx emission reduction requires installing proper DeNOx-technology as SCR catalysts or LNT/NSC catalysts. If you do not install proper hardware, you have to reduce dramatically torque and revolutions for real live driving, if you want the car to meet the legal NOx limits on the road, too (European case) and the durability of your exhaust system components must improve, which means higher costs (US case). This is why carmakers used the software to meet the legal emission limits in the lab – but not on the road. This emission behaviour is illegal, defined as „defeat device“ by UNECE regulation which has been adapted by US and European legislation. (See „Rules and Laws“)

In the beginning of the last decade, when those defeat devices were developed, there appeared to be no risk to be caught. NOx emission measurement was a complicated high-tech matter, no mobile measurement techniques had been developed yet that would discover high NOx emissions of passenger cars in real driving. Who would notice?

 

 

Wie immer geht es um Geld. Hardware zur NOx-Reduzierung ist teuer, etwa SCR-Katalysatoren oder LNT-Speicherkats, wodurch Dieselautos gegenüber Benzinern noch teurer würden. Ohne diese Hardware aber muss Drehmoment und Drehzahl drastisch reduziert werden, wenn die Grenzwerte auch im Straßenbetrieb eingehalten werden sollen (Europa) und die Haltbarkeit von Komponenten des Abgasstrangs muss kostenintensiv verbessert werden (USA).

Lahme Autos verkaufen sich nicht, teure Autos verkaufen sich schlecht.

Deshalb haben Autobauer auf die nötige Hardware verzichetet und die Software so programmiert, dass im Labortest der Grenzwert trotz fehlender Hardware eingehalten wird, was dann auf der Straße nicht mehr möglich ist. Dieses Abgasverhalten wird in der UNECE-Regulierung als „Abschalteinrichtung“ definiert und wurde in europäisches und US-Recht übernommen. (Siehe „Rules and Laws“)

Als diese Abschalteinrichtungen zu Beginn des vergangenen Jahrzehnts entwickelt wurden, schien das Risiko erwischt zu werden gering. NOx-Messungen waren nur stationär mit großen, teuren Apparaten möglich. Eine NOx-Messung bei einem Auto im Straßenbetrieb? Das war nicht absehbar. Wer also sollte den Betrug bemerken?