大眾發動機尾氣作弊是什麼原理？

01-04

最近大眾在美國的部分車上安裝了尾氣作弊裝置，導致巨額賠償金和股價大跌，請問大神該作弊裝置具體是如何運行的呢？

去看摺疊區，有一個說SCR作弊的答案被摺疊了，因為大家覺得他說的不對，只有EGR作弊沒有SCR作弊，然而事實證明SCR也有，摺疊的多麼不公平，知乎這樣遲早藥丸

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32C3上看過個演講，有個德國小哥為了情懷自費逆向工程了大眾的ECU，研究到底如何作弊

這個是歐洲款柴油車，不是只用EGR的北美款，需要加AdBlue尿素清潔劑才能滿足排放標準，然而他發現自己的大眾車消耗AdBlue的速度顯著低於友商車款，基本不需要自己加，每次保養的時候技師加就可以了，這也是大眾的賣點之一。同時做到性能達標、排放達標、AdBlue消耗極低，大眾有啥黑科技？

加少了會NOx超標，加多了會變出氨來，不行

ECU是博世的，固件代碼部分很多型號通用，由於各家客戶的發動機都不一樣，博世預先內置了很多個模式，主機廠買回去改參數切換就可以了

主要模式，讀取各種感測器讀數以及發動機標定參數，計算AdBlue輸出量，能比較精準控制排放

大眾使用的一個備用模式，需要的讀數很少，計算的輸出量相當保守，因為多了會產生NH3。這種備用模式一般是車子有感測器故障的時候降格使用的

通過參數控制模式選擇，最終輸出到執行機構，並且輸出統計數據

然而選擇模式的參數相當奇怪，幾乎不可能觸發標準模式，所以他就覺得相當可疑

他於是記錄了一下自己的車都處在什麼模式，發現除了藍色的預熱狀態，幾乎時時刻刻都是備用模式，而車沒有什麼故障會導致切換成備用模式，黑人問號.jpg

於是接著回去看代碼

發現還有個Unlock條件可以觸發正常模式。

比如診斷模式，保養模式等等，以及一個黑人問號.jpg模式

逆向出來的彙編，有一個莫名其妙的akustikfunction(靜音函數)，可能是博世原廠留著的用來觸發某些巡航靜音模式的功能，但這裡被用來觸發排放控制，判斷條件為行駛里程與時間是否落在一個區間內，當中最大的兩塊德語注釋分別是靜音函數判斷的下限和上限

把下限和上限畫出來，發現有三個區間，仍然莫名其妙，不知道是什麼鬼

然後去看了NEDC排放測試的標準條件，這是速度和時間的對應關係

積分一下換成里程和時間的對應關係

再和之前畫出來的靜音函數區間疊加一下，卧槽！

然後小哥把車開去實驗室做了測試，發現只要你按照這個區間開，AdBlue就會正常輸出

但如果一開出去（曲線2可以看出區間），那麼AdBlue的輸出就會一下子減少，從第四個曲線的正常模式變成幾乎是0的備用模式，曲線3輸出一下子關掉了，曲線4的NOx排放一下子升高。

也就是說大眾的工程師故意把ECU配置成正常駕駛時bypass掉原廠符合排放規範的正常控制模式，並使用故障備用模式控制排放，而當系統檢測到行駛狀態滿足特定條件時，才把正常模式開回來控制排放。

這些實驗都是他自費做的，的確情懷

自上世紀90年代歐美製定排放法規以來，其嚴苛程度就以指數的形式增長著。不得不說給汽車製造商們帶來了很大的壓力。

歐美一般對四種污染物的排放進行限制。1）顆粒物（PM）：造成霧霾的元兇，危害人類的呼吸系統。2）氮氧化合物（NOx）：光化學污染的元兇，會對人類的中樞神經造成損害。3）碳氫化合物（THC）：與NOx協同造成光化學污染。4）一氧化碳（CO）：無色無味的有毒氣體，與血紅蛋白結合，使其無法為身體供氧。

這裡首先要說到汽油發動機與柴油發動機的不同。汽油發動機油氣均勻混合入氣缸，然後用火花塞點燃油氣混合物。為了防止氣體在活塞行進至上止點（top dead center）點火之前就直接壓燃了，它的壓縮比就不能很高。壓縮比小，就直接導致了熱效率低。而柴油機的壓縮比可以很大，因為柴油機是先壓縮空氣，然後在上止點附近直接噴油，油噴進去在高溫下直接燃燒。可問題是由於油氣不均勻混合，產生的顆粒物（PM）就比汽油機多很多，壓縮比大也導致燃燒溫度高，也會增加NOx的生成。

相比於美國更加重視的氮氧化物（NOx）、顆粒物（PM）等污染物的排放，歐盟更致力於減少溫室氣體的排放。柴油汽車雖然會排放較多的氮氧化物（NOx）和顆粒物（PM），可是其輸出功率大，熱效率高。這也就意味著當輸出功率一致時，柴油機的油耗更少，這也就大大的降低了溫室氣體二氧化碳（CO2）的排放量。為了減少溫室氣體的排放，歐洲對於柴油有著偏向性的稅收政策，這也就導致了歐洲擁有者更大比例的柴油汽車。同樣為了推廣柴油車，歐盟對於氮氧化物的排放標準相對美國更加寬鬆。而出生在歐洲的大眾品牌為了在美國市場推廣，就需要同時滿足EPA各項更為嚴苛的排放標準。

NOx的形成多少雖然可以被柴油的種類（例如生物柴油，合成柴油）所影響，但是與油品的提升關係不大。提高尾氣處理系統的工作效率，或者降低燃燒過程中氣缸內產生的NOx，都可以減少排放到大氣中的NOx含量，從而達到排放標準。

汽油機一般使用three-way catalyst（TWC）進行尾氣處理，利用three-way catalyst 可以同時做到還原NOx，並氧化顆粒物（PM），碳氫化合物（THC）和一氧化碳（CO）。可TWC只能在化學配比平衡的（stoichiometry）時候使用（油和氧氣的比例不多不少正好反應完全）。而柴油機的燃燒並不是遵循化學配比平衡的，所以不能用這種催化劑。

柴油機尾氣處理降低NOx 主要有兩種方式。一種是使用LNT （Lean NOx Trap），其工作原理是在柴油機正常運行的時候，用存儲材料（storage material）將NOx暫時存儲。而後，以富油燃燒（油多空氣少）的方式產生較多不完全燃燒產物一氧化碳（CO）和碳氫化合物（THC），用來與NOx發生中和反應，還原NOx形成氮氣。另一種NOx後處理系統為SCR（Selective Catalytic Reduction），通過向尾氣中噴射尿素溶液，分解產生的氨氣（NH3）與NO或NO2發生中和反應，產生無害的氮氣（N2）和水。

相比於SCR，LNT的優勢在於其成本相對較低，體積較小，不需要後續填充尿素。尿素溶劑的凝固點為 -11oC，所以需要加熱系統以應對寒冷地區氣候。每次更換機油周期大概需要5加侖（19升）尿素溶劑，更對於其體積和質量提出了要求。可是，LNT儲存的NOx需要富油燃燒再生周期定時對其還原，這會對車輛的燃油經濟性（fuel economy）產生負面影響，也就意味著行駛同樣的路程需要更多的燃油，降低了每加侖英里數（MPG）。使用LNT大概會降低3-7% 的燃油經濟性。同時，對於大排量柴油機，LNT的效果差強人意，近年來更多品牌的選擇了使用成本較高的SCR。

如果說利用尾氣處理系統降低NOx是亡羊補牢，那麼在燃燒過程中減少NOx的形成便是釜底抽薪。NOx在氣缸內的形成主要有三種原理，第一種thermal NOx也是最主要的形成機理，就是高溫下氮氣氧氣反應形成，反應速率與溫度指數形式正相關。第二種是promote NOx，是油在燃燒過程中產生的中間產物例如CH成為了NOx形成的催化劑。也是生物柴油biodiesel會增加NOx的主要原理。第三種是fuel NOx，就是由於油中含氮元素，導致NOx的形成。可是一般的汽油成份並沒有太大區別，不會引起後兩部分部分造成的差別。所以降低反應溫度和缸內氧氣濃度便成了減少thermal NOx的重點。

為了降低缸內燃燒溫度和氧氣濃度，柴油車往往使用排氣再循環（EGR：Exhaust
gas recirculation）的方法，即把一部分廢氣導回氣缸內。廢氣再循環使得氧氣濃度變低，同時廢氣中的二氧化碳有較高的比熱容，可以有效地降低缸內燃燒溫度。同時，廢氣中的顆粒物（PM）會導致EGR管道結垢（EGR cooler fouling），增加了其不穩定性。因為一旦結垢，廢氣便無法回到缸內，整個EGR系統也就失效了。

先進燃燒模式（Advanced Combustion Mode）也成為有效降低發動機排放的手段。均質壓燃（HCCI：Homogenous Charge Compression
Ignition）,低溫燃燒（LTC：Low-Temperature
Combustion）預混壓燃（PCCI：Partially-Premixed Charge Compression
Ignition）等燃燒模式，通過增加EGR，改變噴油時間和壓力等手段，降低燃燒溫度從而減少缸內NOx的形成。

但是，EGR和先進燃燒模式的引入會降低燃油經濟性。同時，先進燃燒模式所能提供的最高輸出轉矩也會降低，影響了車輛的加速性能和使用體驗。

相比於其他汽車企業，大眾並沒有把過多的精力放在新興的電動車以及混合動力車的研發上。而作為大眾標誌的柴油汽車，用來吸引消費者的重點，就在於其較低的油耗和較高的性價比。換而言之，就是較高的每加侖英里數（MPG）。大眾要最大程度的降低油耗，選擇動力最優模式的同時就意味著只能忽略排放。

為了保證其節能車的地位，並同時滿足EPA的排放需求，於是大眾只能用作弊的手段在正常行駛的時候採用一套模式，在應對EPA檢測的時候採取另一套模式。

所以大眾可能運用了以下手段：為了保證較高的每加侖英里數（MPG），在正常行駛的過程中，可以選擇性關閉EGR，將發動機設置為動力最優模式，也不會使用富油燃燒來再生LNT。造成了NOx從形成到排放都得不到控制。而傳統燃燒模式較好的加速性能，以及不需要更換尿素溶劑更是提高了用戶體驗度。使用LNT而非SCR作為後處理系統更是有效地降低了所需體積以及成本。

當作弊軟體通過方向盤轉角、車輛震動、車外壓力等因素察覺到其正在進行尾氣測試時。就會開啟清潔燃燒模式，同時啟用LNT再生，將車輛的排放控制在標準範圍內。而正常的路上行駛時，又會開啟另一模式，使其得到較好的加速性能和燃油經濟性。

現在降低柴油機氮氧化物主要是兩種辦法,egr和scr。

scr是最主流的辦法，簡單地說就是通過添加劑來消滅氮氧化物。大眾在北美只有少量車型（比如帕薩特）使用scr, 現在發現帕薩特的問題就是檢測的時候添加劑能噴多少噴多少，上路的時候能噴多少噴多少。不過用了scr的車型不是這次事件的中心。

中心在於沒有採用SCR而是用EGR的車型，原來以為是黑科技，現在發現是吹牛逼。

EGR者，

又稱廢氣再循環（Exhaust Gas Recirculation）乃汽車用小型內燃機在燃燒後將排出氣體的一部分導入吸氣側使其再度吸氣的技術（手法或方法），取其每個英語單字的字首「EGR」為通稱，主要目的為降低排出氣體中的氮氧化物（NOx）與分擔部分負荷時可提高燃料消費率。

原理就是通過把含氧量很低的廢氣再導入氣缸降低了氣缸內的溫度和壓力，減少氮氧化物的產生。

This dilutes the O2 in the incoming air stream and provides gases inert to combustion to act as absorbents of combustion heat to reduce peak in-cylinder temperatures. NOx is produced in a narrow band of high cylinder temperatures and pressures.

同時降溫降壓也會降低發動機功率輸出，影響車輛性能。之所以說是黑科技就是因為大眾能夠解決這個矛盾，既有低排放，又有高性能；結果是用軟體控制，測試的時候把廢氣循環打開，上路的時候關掉，不過是把中國大車作弊的辦法自動化了而已。

將發動機排放出來的尾氣再次導入氣缸內參與下一個循環周期的燃燒，這叫廢氣再循環技術。但是廢氣導入過多會嚴重影響發動機動力性能。

糾正一下，實際上根據wiki上面所述，應該是大眾只在車上裝了EGR，但是設計了兩個工況：1應付檢測時EGR火力全開，排放就會達標但發動機動力受影響；2正常行駛時EGR低工況，保證發動機輸出，排放的廢氣就不達標。

用obd介面完成。普通的車輛檢測時都要接obd口，以便獲得車輛基本信息。作弊的策略就是當監測到obd介面插入，轉入環保模式，開egr或者scr。

說簡單點一般時候微計算機控制發動機燃燒曲線為A曲線，省油。測試時以B曲線，減少氮氧化物和顆粒物。這樣就可以在技術達不到的情況下同時達到節能與減排的要求。

http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzA4Njk4Njg5MA==mid=209461793idx=2sn=b53b0f11a248cf418df545052e44adf6scene=2srcid=0926lSmxsMyeU4gSrygzKEUQfrom=timelineisappinstalled=0#rd

看看這篇文章，介紹挺詳細的。

第一名搞錯了，出事的大眾車上根本沒有SCR。大眾表示我們黑科技不需要SCR，用廢氣重利用技術EGR來降低排放。問題是這技術導致性能下降油耗上升，乾脆平時就不用。只在監測到檢測的時候開啟。

有個視頻可以解決你的疑問可惜不能給你

其實就是廢氣再利用加過濾沒啥特別的

當然vw拿來怎麼用我們也管不著

首先，美國車輛尾氣檢測是拿儀器插在汽車的OBD介面上直接讀取數據就可以了，不像中國拿個檢測器直接伸到排氣管那裡測。不太恰當的比喻，像電腦插U盤一樣，當U盤發！現電腦在讀取數據時，U盤就用自帶的軟體把數據發給電腦，這個數據是修改過的。或者說，U盤平時只發揮50%的功力，當發現電腦來檢測的時候，馬上發揮100%的功力，電腦一看，功力挺足，合格！

大概就是這個意思。

具體的原理不是簡單一篇文章說的清楚的，其實只要了解原因和目的就可以了：達到了動力技術，但排放標準不過關，如果要攻克這一難題，可能在研發上就需要投入不少資金。所以冒險一博，結果蒙蔽了這麼多年，僥倖心理越發嚴重。而且，在各大廠商會拿來競爭對手的發動機研究，這在各大廠商之間也不是什麼秘密，只是大家心照不宣，因為大眾碰到的這一問題，也是別的品牌所需要解決的問題。

也許大眾就不是第一個吃螃蟹的人，但是倒霉的卻是他

在這個心理，歐美系車都有嫌疑

唯獨日系車沒有任何風吹草動，這個跟日本製造商的造車理念是有很大關係的，簡單說是：最小排量，最大動力。

http://jalopnik.com/how-volkswagen-could-have-gotten-away-with-it-1732703680

Easy as taking a shit