阴谋还是自酿苦果：大众为什么要铤而走险？
九月底完成的前篇讲述了大众柴油门是如何被EPA抓包的来龙去脉，这篇则接着前面谈谈大众柴油门造成如此严重后果的前因是什么。随着美欧两地的调查深入，所披露出的更多信息也让前因更加明了，结合过去十多年的点点滴滴，不禁让人觉得此事真是冰冻三尺非一日之寒，小李子买的柴油门剧本应该有料拍。
手段：成熟却不高明的作弊软件
从EPA9月28日发给大众的违法通知（NOV）可以看出，EPA认定，同时大众也承认在2008-2015年的柴油车型中植入了一种令尾气处理系统失效的程序，使得尾气处理系统仅在台架测试时才能有效工作，失效程序令在日常行驶中尾气处理能力失效，以达到降低油耗和保证动力输出的目的，然而排放则会大大超标至35倍之多。
简单来说，这个可以“人前人样，人后鬼样”的失效程序原理就如同一个黑白开关：当车辆检测到是在台架上做排放测试时，失效程序会走白道，降低发动机功率，同时加强尾气处理系统的处理能力，一弱一强，合力将尾气排放降至限值之内。这一失效程序不仅仅用于EPA的实验室里，同时还可以帮助车主在日常的尾气检测中蒙混过关（美国尾气检测可没有黄牛打点通关，所以大众这个失效程序，相当于自带黄牛）。当车辆检测到不是在台架测试时，失效程序就会走黑道，让发动机恢复正常的动力水平，同时令尾气处理系统失效或进入怠工状态，一强一弱，动力和油耗都让消费者满意了，尾气排放却大幅超标35倍，然而此时也没人监测得了了。这实际效果如同国内被媒体屡次暗访曝光的那些排污小工厂，环保检查时开尾气处理装置，检查团一走就敞开排污如出一辙。
EPA形容该程序成熟且复杂，因为这个黑白开关是完全根据各国的测试循环精心量身定做的，失效程序可以通过检测方向盘位置、车速、发动机工作时间、甚至测试环境的气压和温度来准确判断车辆是否在进行台架测试，以确保次次台架测试都不会失手穿帮。然而讽刺的是，这些参数恰恰是EPA或者NEDC测试循环，为了保证测试公平一致所设定的基本测试条件，大众汽车却把它们当作测试信号灯。如此公然挑战标准测试流程的做法，其结果必然是违法必究的重罚，否则即是对其他尊重规则的竞争对手的不公平，也是对测试本身的藐视。也许在欧洲还能被包庇一下，但是在美国如此挑战底线的作弊，现在的大多数厂商还真没这个胆量，因此此次大众柴油车排放门的后果比之前EPA处罚现代和福特油耗数值造假要严重得多。
大众也许觉得这个失效程序很聪明很成熟，判断准确次次不失手，然而在原理和实施方法上看，却并不高明：这个失效程序被刷在每辆已经出售和未出售的车辆的ECU里面，这相当于单单在美国就有50万辆携带确凿罪证的大众柴油车可以被随时抽检，所以ICCT随便租用两辆大众柴油车路测一下就穿帮了，可见被抓包其实也是迟早的事情，因此那些还持阴谋论的还是散了吧。如今其他各国都通过美国传授的经验，测试遍布全球的1100万辆被植入失效程序的大众柴油车，很多国家和“地区”（特指我国台湾省）也都得到与EPA相类似的结果，估计此时政府的律师都在查法条看应该怎么写罚单，并且算计着该罚多少更开心。有趣的是，就连排放标准比中国还低的印度都在行动，中国工信部和环保部此刻在忙什么呢？不知道是否需要向台湾环保署这样的省一级环保单位学习一下如何全面贯彻“科学发展观”和“三个代表”主体思想，更好的“为人民服务”？
图2：台湾环保署在今年十月初时，初步对Volkswagen的Golf 1.6TDI，当时也表示之後将以可携式污染量测设备(PortableEmissions Measurement System，简称PEMS)进行道路实测。经过一个月的测试、数据资料整理之後，公布了包含一辆目前市售的Golf1.6TDI(引擎型号EA288)，以及向车主租借的两辆曾经在臺贩售Golf2.0TDI(引擎型号EA189)的检验结果。而这叁辆Golf的实验室检测皆符合排放标準，不过Golf1.6TDI道路实车测试结果较实验室法规测试结果高出约35~159%，而两辆Golf2.0TDI平均之後道路实车测试结果较实验室法规测试结果高出约430~578%。台湾环保署的道路实测结果11月2日发布后，台湾大众集团被迫于11月7日停售EA189柴油机车型(真是不撞南墙不死心啊！)
动机：美国全球最严排放标准+利益驱动催生大众柴油门
之前让大家看的元首的愤怒版柴油门视频不是笑笑而已，寥寥几分钟，饱含大众汽车进军美国的用心良苦，从宣传策略，到技术手段，甚至是危机应对方式都被扮演希特勒的演员演绎得一应俱全。在美国市场，TDI柴油车是被大众寄予厚望的，不同于美国三大千篇一律的V6，日本三大各式不同的混动，风靡欧洲的柴油车是大众进军美国的卖点噱头，同时“CleanTDI”也是大众砸最多广告费希望植入的概念，使得德味十足又“清洁”的TDI哪怕比自家汽油车价格更高也会有粉丝或被洗脑后买单（此次群体诉讼索赔和要求原价回购的车主有很大一部分是由粉转黑，也不足为奇了）。另一方面，奥巴马的2025年54.5MPG节能减排放卫星也得靠柴油车多卖点才能平衡CAFE（企业平均燃油经济性值），但是大众，甚至奔驰和宝马都深知柴油车的减排潜力不足，尾气处理难度越来越大，因此来自欧洲的大众，宝马和奔驰也是最为反对的，当然反对的结果仍然是然并卵，美国不是欧洲，更不是照搬欧洲标准的中国，欧洲车厂对美国公共政策的影响力微不足道。
与奔驰和宝马在美国推广柴油车的情况不同的是，大众作为一个普通品牌并没有奔驰和宝马的豪华品牌光环，因此虽然大众的柴油车可以比自己的汽油车贵，但是却不能贵太多，而美国的排放限值又不会对普通品牌网开一面，都是一视同仁的。这就意味着，大众柴油车相比奔驰和宝马同类产品在成本上没有太多余量，因此在尾气处理系统上，大众选择了相对廉价很多的解决方案以保持利润率。
图4：美国和加拿大政府从2006年10月开始对于柴油动力乘用车采取排放标准一步到位的手段，所执行的Tier2 Bin5排放标准对于柴油动力乘用车的氮氧化物和颗粒物平均最高限值分别为0.04g/km和0.00625g/km，也就是图中黄色小星星的位置，相当于下降90%氮氧化物排放。如果这事放在国内，都不用等大众反对，早就有人要跳脚了。
这段历史的来龙去脉还得从2006年10月，北美执行Tier 2 Bin5排放标准说起。美国和加拿大政府从2006年10月开始对于柴油动力乘用车采取排放标准一步到位的手段，所执行的Tier2 Bin5排放标准对于柴油动力乘用车的氮氧化物和颗粒物平均最高限值分别为0.04g/km和0.00625g/km，这意味着北美市场对柴油车提出了较欧洲高出很多的排放要求（相当于现在的欧六，北美整整提前了9年时间）。可以说Tier 2 Bin5排放标准的实施令欧洲厂商在北美销售柴油车的计划一波三折。
图4：面临美国的高门槛，奔驰不屈不挠开发出特供给美国人民的良心柴油车E320 Bluetec，而欧洲消费者继续煎熬在欧四排放，照样被歧视。
其中最执着的当属奔驰，因为当时大众等其他欧洲厂商选择的是将柴油车型暂时退出北美市场。当美国政府于2006年10月开始执行Tier 2排放标准的两年以前，奔驰就已经将首次应用Bluetec尾气净化技术的奔驰E320 Bluetec柴油车进行Tier 2 Bin5排放标准检测，但是2004年并未达标。随后奔驰为E320Bluetec柴油车增配了DeNOx氮氧化合物触媒转化器和SCR选择性触媒转化器等尾气处理设备。尽管如此，奔驰E320 Bluetec也仅在2006年时通过了美国45州的排放法规，而排放门槛更高的加州、缅因州、麻萨诸塞州、纽约州和佛蒙特州仍然禁止奔驰E320Bluetec柴油车销售。不过，奔驰在降低柴油车尾气排放的执着努力使得奔驰E320 Bluetec柴油车成为2006年新排放标准实施后，在美国市场唯一销售的柴油轿车。而值得注意的是，当奔驰于2006年在美国市场销售E320 Bluetec柴油车时，奔驰并没有也不可能会在排放限值落后很多的欧洲市场同步引进具有完整Bluetec技术的车型。哪怕是热爱并且一直为柴油车卖单的欧洲消费者照样被自家厂商歧视，在此我还是要以此例再次吐槽一下YYP所谓按国别区分的技术/市场驱动和所谓工程师文化的“谬论”。真实的情况是：哪国制定的标准高，哪国可以得到最完善的产品，一向如此。
在历经一年的修改和重新调校后，奔驰E320Bluetec柴油车终于在2007年10月通过了堪称全美最严苛的加州排放标准，并且成为世界上第一款通过这一标准的柴油车型。当时有美国媒体甚至评价称“奔驰E320Bluetec柴油车进入加州意味着从加州消失10年之久的柴油轿车重新回归”。奔驰动力研发部门负责人Leopold Mikulic博士也在发布会上表示：“为了能在全世界范围内推广柴油车，我们不得不寻求把柴油机做得同汽油机一样清洁。通过Bluetec技术，氮氧化物能够被极大地减少，所以才能够满足这里世界上最严厉的法规要求。”
图7：两篇论文的作者及职位，身为高管的Richard Dorenkamp（时任大众发动机尾气排放技术主管）和Kalko Rudolph（时任大众柴油机技术主管）已经被停职调查，第五位的Vdldten不知道是否就是美国大众CEO所说的临时工码农。
进入2008年之后，大众汽车在美国和加拿大市场逐步重新推出排放达标的捷达（速腾）柴油车型，以及在2009年1月才推出的满足美国50州排放标准的CleanTDI系列。不过与奔驰用高成本尾气处理装置堆出来的E320 Bluetec不同的是，大众宣称的解决方案是发动机优化+低成本尾气处理，这一具有突破性的“创新”方案甚至分两期刊登在德国著名发动机业内期刊《MTZ》（《发动机技术杂志》Volkswagen's New 2.0 L TDI Engine for the MostStringent Emission Standards），第一期详解如何优化发动机（失效程序可没在中间提及，但是现在大家都知道他们是怎么“优化”的了），第二期阐述怎么用低成本尾气处理方式，以满足全球最严的美国排放标准。文中声称：针对美国排放标准，重新设计的EA189发动机可以以低成本尾气处理方案降低90%以上的氮氧化物排放。
有趣的是，至今还可以通过论文检索找到这两篇文章，然而根据前些时间的报道，文中作者，身为高管的RichardDorenkamp（时任大众发动机尾气排放技术主管）和Kalko Rudolph（时任大众柴油机技术主管）已经被停职调查。如果最后证据坐实文中数据是基于造假实现的，这还将是一起学术造假案件。现在你知道我为什么不相信大众开始所谓的高层一概不知，两三个软件工程师私下所为的临时工式说辞，也就能骗骗圈外人。
分析：氮氧化物处理 之大众“神科技”VS奔驰 “壕科技”
下面我们就来说说这论文中所描述的大众低成本“神科技”与奔驰下血本的“壕科技”的区别：简单来说，“神科技”和“壕科技”的最大区别就是“神科技”减配了“壕科技”里原有高成本的SCR（选择性触媒转化器）。没错，就是现在大众正在苦思冥想怎么通过召回的手段重新加上去的SCR和尿素罐。不过，减配只是大众突破性创新“神科技”方案的一个组成部分，更重要的还是要靠“人前人样，人后鬼样”的失效程序才能应对美国排放测试，两者组合，缺一不可，当然这种大实话是不能发表在MTZ的论文里的，当然文中他们称之为”发动机优化“。
图9：大众减配SCR后的Clean TDI。不过，减配只是大众突破性创新“神科技”方案的一个组成部分，更重要的还是要靠“人前人样，人后鬼样”的失效程序才能应对美国排放测试，两者组合，缺一不可。
详细的说，柴油车因为燃料燃烧方式的不同，所产生的排放物也与汽油车有所不同，污染物种类较多，主要有HC、CO、NOx和颗粒物，因此柴油车的尾气处理系统随着排放要求的提高，也变得越来越复杂，在发达国家销售的柴油车尾气处理系统多级过滤，各司其职，已经相当于一套小型化学实验室，同时日益增多的尾气处理系统也进一步压缩了柴油机本身结构简单，制造成本较低的传统优势。注：下面所说的尾气处理技术应用很多与国内销售的柴油车无关。因为我国的现状是高标低配，属于厂家+政府+消费者多方勾结的假环保真排污的渎职模式，因此实际污染比欧美都要严重，这个以后有时间在细说。
HCCO的处理方式: DOC氧化催化转化器 (Diesel Oxidation Converter)
颗粒物的处理方式:DPF颗粒捕集器 （Diesel Particulate Filter）
NOx的处理方式:LNT稀燃NOx捕集技术，SCR选择性催化还原
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LNT（Lean NOx Trap），即稀燃NOx捕集技术，工作原理是，当发动机正常运转时处于稀燃阶段，使用捕集器中的具有氮氧化物吸附力的碱金属化合物先将氮氧化物吸收存储，当捕集器饱和时，通过加大发动机喷油量，产生富燃条件，充分燃烧生成无害的氮气和氧气。
SCR (Selective Catalytic Reduction)，即选择性催化还原，最初应用在锅炉、焚烧炉和发电厂等固定式的污染源上，用来降低NOx排放的技术。以尿素作为还原剂的SCR系统，可以降低柴油机NOx排放95%以上，但柴油机需要一套复杂的控制还原剂喷射量的系统，还需要配备尿素罐以及防止尿素结冰的加热装置，同时尿素是耗材，用户在使用过程中还需要随时添加尿素以保证SCR系统正常工作。柴油车用的SCR系统添加的尿素，也被奔驰称为AdBlue，是一种淡蓝色无味无毒的液体，尿素的水溶液在大于200度的温度下会产生NH3。当废气从发动机排出后，它会与废气一起达到催化转化器，然后将NOx转化为无害的氮气和水，从而大大降低氮氧化物排放量。
图：尿素的水溶液在大于200度的温度下会产生NH3。当废气从发动机排出后，它会与废气一起达到催化转化器，然后将NOx转化为无害的氮气和水，从而大大降低氮氧化物排放量。SCR的尾气处理是连续性的化学反应，尽管成本更高，但是车型适应性更强，工作性能更加稳定，因此是现在柴油车氮氧化物尾气处理的主流。
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至于之前阿miu在视频节目中所说的EGR（废气再循环）虽然可以在一定程度上改善氮氧化物的排放，但它并不属于尾气处理方式，而属于柴油机燃烧控制的范畴，例如，高压共轨喷射系统，涡轮增压等等，这些技术在国内现有柴油车上有所应用，但是仅仅在发动机端优化是远远不够的。HCCO和颗粒物的处理方式DOC和DPF非常常见，并且在奔驰“壕科技”和大众“神科技”中都有体现。两者真正不同的在于NOx的处理方式，这也是大众此次被EPA抓包超标35倍之多的项目。
奔驰的“壕科技”在氮氧化物处理方案的选择是LNT+SCR，多重过滤双保险。而大众的“神科技”则要从中做一个选择，LNT或是SCR，两个只能选一个，大众恰恰选了一个最廉价效果也有很多短板的LNT。通过大众在2006年-2008年发表的论文可以看出，这个选择是根据百般衡量后的选择，而且大众的工程师非常明白LNT的适用范围和风险，但是一想到有失效程序保驾护航，作出这个决定似乎也并不困难。
LNT和SCR两两相比，LNT的尾气处理是间歇性的，SCR的尾气处理是连续性的， LNT结构相比SCR更加简单，无需复杂管路和尿素罐，占用空间小，成本也更低，但是LNT受捕集器容量限制和间歇性的工作原理，不适合大型车辆和排放更大的大功率柴油机，而且需要经常富燃还原，油耗也会明显增加。相比之下，连续性处理的SCR尽管成本更高，但是车型适应性更强，工作性能更加稳定，因此是现在柴油车氮氧化物尾气处理的主流。
小结：靠作弊的不妥协应该被重罚
其实了解了LNT和SCR的异同，不难理解一开始的问题：大众为什么会使用失效程序铤而走险？大众从一开始就非常明白LNT的先天缺点，但是不希望因此而去调低柴油机功率，也不希望LNT频繁的进行富燃还原增加油耗，所以在不想妥协动力性和燃油经济性的前提下，失效程序的根本目的就是尽量少的使用LNT，以保持TDI发动机在动力和油耗的竞争力。这也解释了为什么美国TDI车主表示实际油耗性能好于EPA油耗测试，当然如果大众此次召回之后，动力和油耗都将明显打折扣，很可能会招来更多的不满。可能有人会问更晚在美国上市的大众帕萨特TDI已经放弃LNT而转用SCR，为何仍然被抓包排放超标25倍？其实原因是一样的，转用SCR是因为在负载更大的中级车上，即便作弊也已经突破LNT的处理极限，当LNT+失效程序组合无法应对，只能采用处理效果更好的SCR+失效程序配合。另外继续使用失效程序可以在实际使用中尽量少使用SCR，以保持动力和油耗的竞争力，甚至还可以比奔驰，宝马这些同样使用SCR系统的柴油车获得更低的尿素消耗量，而这点已经在ICCT先前的道路测试中得到证实。
图14：从这个图可以看出，LNT的先天缺点大众心知肚明，因此在捷达TDI上用LNT减排，尤其是面对美国排放测试犹如走钢丝，远不如SCR稳定，但是有失效程序这都不是风险了。
图15：大众TDI在美国的广告语就是性能油耗不妥协，但是靠作弊提高产品竞争力的做法却非常令人不齿。
不得不说，这种靠作弊提高产品竞争力的做法很隐蔽，但是却非常令人不齿。如果不是EPA抓包，这一靠作弊得来的竞争优势还能继续保持。相反，如果EPA不重罚或者没有加强监管这种挑战公平性底线的做法，失去规则和秩序将又会出现什么情况？这里还有一个插曲，在2008年前，大众，奥迪和奔驰在柴油机尾气处理Bluetec壕科技上是合作关系，并且计划共用Bluetec商标在美国市场合力推广柴油车，然而大众因为Bluetec的专利纠纷中途放弃这一合作，采用减配技术（取消SCR）并且自立Clean TDI招牌推广，这应该也是为什么奔驰CEO蔡澈前段时间面对美国媒体采访时公开指责大众柴油门抹黑德国制造招牌的源头。
参考文章：
[PBS] Volkswagen’s Little Engine ThatCouldn’t
http://www.pbs.org/wgbh/nova/next/tech/volkswagen-diesel-emissions/
[连线] VW Could Fool theEPA, But It Couldn’t Trick Chemistry
http://www.wired.com/2015/09/vw-fool-epa-couldnt-trick-chemistry/
[财富]Volkswagenhas suspended 10 senior executives in emissions probe
http://www.ft.com/intl/cms/s/0/337b86de-78c8-11e5-933d-efcdc3c11c89.html#axzz3rgRJvzLS
[纽约时报]Volkswagen TestRigging Follows a Long Auto Industry Pattern
http://www.nytimes.com/2015/09/24/business/international/volkswagen-test-rigging-follows-a-long-auto-industry-pattern.html
[华尔街日报] MerkelComplained in 2010 About California Emissions Rules
http://www.wsj.com/articles/merkel-complained-in-2010-about-california-emissions-rules-1447349303?alg=y
蔡澈：大众柴油门影响德国制造声誉和信任
http://auto.sina.com.cn/news/hy/2015-11-11/detail-ifxkniup6315324.shtml
[优酷] 元首的愤怒版大众柴油门视频
未完待续：阴谋还是自酿苦果：柴油车省油与环保的悖论
详解：柴油机和汽油机有什么不同
分析：柴油车省油的秘密
讨论：低碳不代表就是环保
上篇导读：阴谋还是自酿苦果：大众排放门究竟是怎么被揭开的？
起因：一份善意的建议报告
博弈：大众式推诿不只是在中国
大众柴油机排放门重大事件时间表