Volkswagen-Skandal: Warum ist es So schwer, saubere Diesel-Pkw?

Anmerkung des Herausgebers: diese Geschichte wurde aktualisiert am Freitag, 25 September um 1:15 Uhr ET

Die Nachricht wird einfach immer schlimmer für Volkswagen.

Das Unternehmen möglicherweise bis zu 500.000 Fahrzeugen in den Vereinigten Staaten und weltweit 11 Millionen Fahrzeuge zu erinnern, denn sie bis zu 40 Mal das zulässige Niveau der Luftschadstoffe emittieren, die Stickoxide (NOx) aufgerufen werden, berichtet die New York Times.

Das Unternehmen ist jetzt in einen Skandal verwickelt, nachdem bekannt wurde, dass Volkswagen den Filter entwickelt, um NOx aus dem Auspuff trap absichtlich deaktiviert.

"sie schrieb gerade ein Stück Code, das heißt"nur einschalten wenn Sie erprobt sind,"," sagte Jorn Herner, Chef der Forschungsplanung, Verwaltung und Emission Minderung Zweig der Forschungsabteilung des California Air Resources Board. Die Breite und eklatante Art des Betrugs hat erzürnte viele Autobesitzer und CEO des Unternehmens zum Rücktritt gezwungen wurde. [Hyperloop, Jetpacks & mehr: 9 futuristische Transit Ideen]

Aber der Rückruf hat auch diese Frage aufgeworfen: war es schwer, Diesel-Pkw mit niedrigen Emissionen führen, die das Unternehmen musste auf Betrug zu machen?

Es stellt sich heraus, dass Dieselmotoren eine inhärente Kompromiss zwischen Leistung, Kraftstoffverbrauch und saubere Emissionen haben Experten sagten.

"Sie haben macht, Sie haben Energie, Sie haben Emissionen: Sie erhalten zwei von ihnen, wählen", sagte Don Hillebrand, der Direktor des Energie-Systeme-Forschung am Argonne National Laboratory in Illinois und der ehemalige Präsident der Gesellschaft für Automobil-Ingenieure.

In diesem Fall sagte Volkswagen Leistung und Kraftstoffverbrauch priorisiert über Treffen der Staat und die U.S. Environmental Protection Agency Abgasnormen, Herner.

Benzin-Motoren

Um zu verstehen, warum dieser Kompromiss besteht, ist es hilfreich zu wissen, über die Unterschiede zwischen Diesel und Benzin-Verbrennungsmotoren. Die Benzinmotoren, dass die meisten amerikanischen Autos Arbeit durch Anzünden eine Dampf von Benzin und Luft mit einer Zündkerze. Wenn das Benzin-Luft-Dampf-verbrennt es erweitert und drückt einen Kolben nach unten, das Drehmoment, das die Räder dreht sich um und treibt das Auto produziert.

Da Benzin sehr raffiniert ist, sagte es besteht eine ziemlich gleichmäßige Mischung aus relativ kurzen Ketten verknüpften Wasserstoff und Kohlenstoff-Atome, bekannt als Kohlenwasserstoffe, Hillebrand.

"Sie weiß genau das, was der Kraftstoff aussieht", sagte Hillebrand Leben Wissenschaft. "Es ist ziemlich einfach, genau die chemische Zusammensetzung von Ihrem Auspuff wissen."

Mit einheitlichen Verbrennungsprodukte ist es eine relativ einfache Angelegenheit, die Abgase zu reinigen. Gasmotoren verwenden einfache Katalysatoren, wie ein Material wie Platin, um giftige Chemikalien wie Kohlenmonoxid zu binden, und wandeln sie in harmlose Substanzen wie Kohlendioxid. (Kohlendioxid ist das wichtigste Treibhausgas Klimawandel fahren, aber ist auch die harmlose Substanz, die wir atmen, wenn wir atmen.) Autohersteller geworden extrem gut bei der Reinigung Benzin Emissionen, sagte Hillebrand.

"Nach einem Benzin-Motor Auspuff herauskommt, die Luft ist eigentlich sauberer als der Hintergrund Luft in Chicago," sagte Hillebrand. [6 unerwartete Effekte des Klimawandels]

Diesel-Motoren

Dieselmotoren arbeiten anders. Anstelle einer Zündkerze zu verbrennen den Treibstoff ein Dieselmotors komprimiert einen Nebel von flüssigem Brennstoff und Luft, unglaublich hohe Temperaturen und drücke — bisweilen Tausende von Grad Fahrenheit. Dieser Schnellkochtopf Umgebung ist eigentlich das, was bewirkt, dass das Gemisch zu spontan verbrennen.

Weil das Gemisch spontan verbrennt, ist es bei der perfekten Druck und Temperatur, effizient Energie im Kraftstoff zu verbrennen. Größere Gasausdehnung stärkere Komprimierung der Kolben, bewirkt, dass die mehr Drehmoment produziert, sagte Hillebrand. Big Rigs Diesel genau für diese zusätzliche Abschleppen Fähigkeit nutzen, sagte er. (Um die höchste Temperaturen und drücke, produziert in den Verbrennungsprozess zu widerstehen, müssen Dieselmotoren auch erfolgen viel stabiler, dicker Materialien, weshalb sie für Hunderte von Tausenden von Meilen laufen können Hillebrand hinzugefügt).

Dieselkraftstoff

Dieselkraftstoff ist auch anders als Benzin. Die Dicke, zähflüssige Substanz ist nicht viel anders als das Öl direkt aus tief unter der Erde gezogen. Chemisch, sagte es hat kaum noch verfeinert und enthält eine Mischung aus viel längeren Kohlenwasserstoffketten und andere Rätsel-Verbindungen, Hillebrand.

Denn es hat prall voll von längeren Kohlenwasserstoff-Ketten, jede Gallone Dieselkraftstoff enthält mehr Energie. Die Kombination des Energie-Dichte Kraftstoffs mit seiner effizienteren Verbrennungsprozess, kann der Dieselmotor viel höheren Kraftstoffverbrauch erzielen.

Aber das Problem ist, dass "es Chemikalien drin hat und Dinge, die Sie brennen werden nicht immer wissen, was sie sind," Obwohl viele von ihnen reich an Schwefel sind, sagte Hillebrand.

Der alte Diesel-Pkw, die stinkenden, rußigen Auspuff spuckten wurden viele dieser schwefelhaltige Partikel in die Atmosphäre spucken. Heutzutage haben Autohersteller bekommen sehr gut abfangen derartiger Luftschadstoff aus Dieselabgasen, sagte er. (Ultra-low Sulfur Dieselkraftstoff reduziert auch diese Emissionen nach dem US Department of Energy.)

Giftige Dämpfe

Aber Volkswagen geriet in Schwierigkeiten, wenn Sie versuchen, eine andere Art von Schadstoff, genannt NOx trap. NOx umfasst eine Vielzahl von Stickstoff und Sauerstoff chemischen Verbindungen (z. B. NO2, NO3, etc.), die nur bei hohen Temperaturen bilden. NOx reagiert mit Sonnenlicht in der Atmosphäre und Ozon wandelt und Ozon ist ein Ärgernis, sagte Herner.

"Es macht Ihr Wasser in die Augen, es macht Ihr den Hals verletzt, es verschlimmert Asthma und es gibt alle Arten von Herz-Kreislauf-Problemen daraus man kann" Herner sagte.

Diesel-Pkw produzieren viel mehr NOx als Benzinautos. Beispielsweise beim Herner und seine Kollegen Emissionen von 20.000 2009 und späteren Modell Pkw in Los Angeles, nur 0,6 Prozent Diesel-Pkw wurden getestet, noch sie produziert einen erheblichen Anteil der NOx-Emissionen und die meisten kamen von Volkswagen und Audi, sagte er.

"Die Temperaturen und Drücke unter denen Dieselmotor die meisten Kraftstoff sparenden ausgeführt wird und die meisten schwungvoll auch die Bedingungen, die die maximale Menge an Sauerstoff und Stickstoff NOx umzuwandeln wird", sagte Herner Leben Wissenschaft.

Den Vereinigten Staaten hat nach stark NOx-Emissionen einzudämmen, und die Obama-Administration hat vor kurzem vorgeschlagen noch niedriger Ozon-Standards, die auch weitere NOx Reduzierungen Kraftstoff werden. In Europa, wo etwa die Hälfte der Autos laufen auf Dieselkraftstoff, Regulierungsbehörden konzentrierten sich stattdessen auf die Steigerung der Kraftstoffeffizienz und CO2-Reduktion, mit der Trade-off schmutziger Luft, Herner sagte. [Die 10 am stärksten verschmutzten Orte auf der Erde]

Schmutzige Emissionen, mehr Leistung

Auch die Reinigung von NOx aus Dieselkraftstoff ist ein schwieriger Prozess. Wegen des Kraftstoffs sagte vielfältiger Zusammensetzung und den Motor Verwendung von Selbstentzündung, es ist nicht klar, wann und genau welche Verbindungen gebildet haben, so dass es schwieriger zu bereinigen, Hillebrand.

Über ein Jahrzehnt bevor Abgasnormen gesenkt wurden, verfolgt Autofirmen unterschiedliche Strategien für die Lösung dieses Problems.

"Verschiedener Hersteller Wetten auf verschiedene Technologien", sagte Herner.

Autos von Mercedes-Benz, zum Beispiel gebaut, eine zusätzliche Flüssigkeit namens Harnstoff zur Umwandlung von NOx in weniger schädliche Stoffe zu injizieren. Dieser Ansatz (Bluetec genannt) nicht auf Kraftstoffverbrauch und Leistung beeinträchtigen, aber es erfordert einen separaten Tank für den Harnstoff, der in regelmäßigen Abständen nachgefüllt werden muss, sagte der Herner.

Volkswagen investiert Millionen, um stattdessen eine NOx-Falle zu entwickeln. Die Falle ist von Lachgas und Stickstoffdioxid wie ein Schwamm saugt. Sobald die Falle voll ist, kann das System eine Dosis von Kraftstoff vor der Freigabe Abgas Stoffe injizieren. Der Brennstoff reagiert mit NOx Form gutartige Substanzen, Herner sagte. In der Regel sagte läuft der Filter nur für ca. 10 Sekunden, alle 10 Minuten, Herner. (sie können auch ihre Verbrennung anders an bestimmten Punkten zu niedrigeren Emissionen ausführen.)

Angesichts der jüngsten Enthüllungen jedoch sieht es aus wie Volkswagen die falsche Wette gemacht.

Volkswagen kann zu betrügen, weil die NOx-Falle Kraftstoff frisst oder reduziert das Auto Pep Herner sagte zurückgegriffen haben. Es ist eine relativ einfache Lösung, NOx fallen auf den zurückgerufenen Autos zu reaktivieren, sagte er.

"Diese Fahrzeuge innerhalb unserer Vorschriften bewegen können", sagte Herner. "Unsere Priorität ist jetzt bekommen sie fest, dass sie dies tun."

Aber Volkswagen Besitzer können am Ende ist enttäuscht über die träge, benzinfressenden Autos bekommen sie zurück, sagte der Herner.

Zukunftstechnologie?

Es ist wahrscheinlich, dass die Autos der Zukunft werden Diesel-Technologie enthalten, die reinigen-Emission Techniken vereint Leistung und Wirtschaftlichkeit, sagte Hillebrand. Beim Analysieren von Ingenieuren der Verbrennung von Diesel-Motor haben sie festgestellt, dass es einige Drücke und Temperaturen, die hohe Niveaus der Ruß oder NOx zu produzieren. Aber einige Regelungen für Temperatur und Druck bekommen effiziente Kraftstoffverbrennung ohne entweder Schadstoff zu produzieren.

Hillebrand Team entwickelt Niedertemperatur-Verbrennung, die genau das tun sollen. Diese Systeme entweder gerade mal Kraftstoffeinspritzung oder sogar Benzin und Diesel zu verschiedenen Zeiten in der Car-Betrieb verwenden, um die Sweetspot getroffen, sagte er. Diese experimentellen Systemen benötigen jedoch viel mehr Technik, bevor sie eine marktfähige Lösung sind, fügte er hinzu.

Klar, das Problem der saubere Diesel Motoren extrem schwierig ist, sagte die Experten.

"Es ist nicht, dass es einfach ist. Aber das bedeutet nicht, dass Sie zu betrügen", sagte Herner.

Anmerkung des Herausgebers: diese Geschichte wurde korrigiert, um klarzustellen, dass zwar von bis zu 11 Millionen Autos betroffen sind die Emissionen cheat Algorithmus, Volkswagen hat eine offizielle Rückrufaktion für alle Autos noch nicht ausgestellt. Der Artikel auch klargestellt, dass reduzierten Schwefelemissionen auch im großen Teil auf ultra schwefelarmen Dieselkraftstoffen.)

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