Achtergrondartikelen over lucht, geluid en gezondheid

De techniek van Dieselgate: motormanagement, brandstofverbruik en Adblue (ureum)

Moderne auto's worden helemaal elektronisch gecontroleerd. Dat geldt ook voor de afstelling van de motor. Men noemt dat wel motormanagement. De hoeveelheid brandstof en de daarmee vermengde hoeveelheid lucht worden nauwkeurig afgeregeld.

Daarbij wordt gestreefd naar zo zuinig mogelijk rijden, want dat wil de klant graag, maar ook naar zo min mogelijk uitstoot van luchtvervuilende stoffen en van het broeikasgas CO2. Helaas gaat dat niet samen: als de elektronica de motor zo afstelt dat er weinig CO2 uitkomt, stoot hij relatief veel luchtvervuiling uit.

Dit artikel gaat in op hoe het motormanagement het benzineverbruik en de uitstoot van luchtvervuiling en CO2 beïnvloedt, hoe die uitstoot te manipuleren valt en wat TNO hier in 2013 nu precies wel of niet over meldde. We beperken ons tot personenauto's op diesel (tenzij anders vermeld).

- door Gerard Cats, met medewerking van Olivier Beens, Kracht van Utrecht, 26 oktober 2015

Motormanagement

Het motormanagement maakt gebruik van een groot aantal sensoren, bijvoorbeeld om de temperatuur en samenstelling van de uitlaatgassen te meten. Op basis van de gegevens die uit die sensoren komen, kan het motormanagement soms vaststellen of het om een testrit gaat, en zo ja, of die op de rollenbank en niet op de openbare weg wordt uitgevoerd. Welke sensoren het motormanagement daarbij gebruikt is (ons) niet bekend. Te denken valt aan GPS (op de rollenbank verplaatst de auto zich niet), het detecteren van twee of vier draaiende wielen, luchtweerstand, weghobbels en stuurbewegingen (die zijn er niet op de rollenbank), maar ook rijgedrag (maximum snelheid, optrekken, remgebruik), enzovoort.

Het afregelen van de motor aan de hand van rijgedrag kan leiden tot een lager brandstofgebruik, en is daarom in principe toegestaan. Maar Volkswagen is erop betrapt dat ze het motormanagement ook hebben ingezet om de Europese regels voor uitstoot van luchtvervuiling te omzeilen: op de rollenbank waren de uitlaatgassen schoner dan op de weg. Dit gebruik van het motormanagement is illegaal. De desbetreffende software wordt ook wel sjoemelsoftware genoemd. Het schandaal rondom Volkswagen (en waarschijnlijk ook wel andere automerken) heet dieselgate.

Brandstofgebruik

De hoeveelheid CO2 die een auto uitstoot hangt nauw samen met het brandstofgebruik. Veel brandstof betekent veel CO2, en dat is slecht voor het klimaat. Een dieselauto stoot per kilometer iets minder CO2 uit dan een benzineauto.

In Nederland worden auto's met weinig uitstoot van het broeikasgas CO2 gesubsidieerd. Als een autofabrikant aantoont dat zijn auto weinig CO2 uitstoot, dan wordt die auto voor de klant goedkoper. Natuurlijk is dat goed voor de verkoopcijfers. De fabrikant moet van de Europese Unie de CO2 uitstoot meten in een voorgeschreven testrit, maar daarbij mag hij allerlei trucs toepassen. Daardoor valt het brandstofgebruik tijdens de testrit meestal veel gunstiger uit dan bij normaal gebruik. Iedere autorijder heeft dat wel gemerkt: het brandstofgebruik is in de praktijk veel hoger dan wat de autofabrikant voorspiegelt. Momenteel wordt wel gespeculeerd dat het motormanagement de motor tijdens de testritten ook afregelt op laag brandstofgebruik, dus lage CO2 uitstoot. De bijbehorende hoge uitstoot van luchtvervuiling wordt op de koop toe genomen. Omdat het motormanagement hierbij de CO2 uitstoot aan de hand van rij-condities aanpast, is deze procedure wellicht niet illegaal.

Luchtvervuilende stoffen

De Europese Unie stelt steeds hogere eisen aan de uitstoot van luchtvervuilende stoffen. Het gaat dan met name om roet en om NOx. Om aan die eisen te voldoen hebben auto's een roetfilter en een katalysator, die NOx omzet in onschuldige stoffen. Ook roetfilter en katalysator worden nauwkeurig elektronisch geregeld door het motormanagement. Om aan de steeds scherpere eisen van de Europese Unie te voldoen, moet een autofabrikant aantonen dat zijn auto op de rollenbank weinig NOx uitstoot.

Roet

Het roetfilter slaat het roet uit de uitlaatgassen op. Op gezette tijden moet dat roet worden verbrand. Het motormanagement regelt dat. Het kost extra brandstof, dus de autofabrikant wil dat zoveel mogelijk beperken. Daarom wordt het roet alleen verbrand als de motor heet is. Omdat niet elke auto tijdig een lange rit maakt komt het vaak voor dat het filter verstopt raakt. Vervangen van het filter is duur. Het is veel voordeliger om het filter uit te schakelen. Dan moet ook de regel-elektronica worden aangepast. In Nederland is een bloeiende industrie ontstaan rondom het uitschakelen van het roetfilter. Menig autorijder stoot liever veel roet uit dan een paar euro extra uit te geven. Dat is des te wranger omdat juist roet de meeste gezondheidsschade aanricht. Ooit is wel voorgesteld om tijdens de APK te controleren of het roetfilter nog werkt, maar het ministerie van Infrastructuur en Milieu wilde daarvan tot voor kort niets weten. Pas dit jaar, in een brief aan de Kamer d.d. 06 juli 2015, schrijft staatssecretaris Mansveld dat zij een effectieve controle op de aanwezigheid van roetfilters wil tijdens APK-keuringen en dat zij mogelijkheden onderzoekt om bedrijven die roetfilters verwijderen aan te pakken.

NOx

De NOx katalysator in een dieselauto werkt in twee stappen. De eerste stap wordt ook in benzineauto's toegepast, maar deze stap presteert te weinig in dieselauto's. Hier gaan we alleen in op de tweede stap, die dus momenteel alleen in dieselauto's wordt ingebouwd. In een zeer effectieve uitvoering van die tweede stap wordt NOx omgezet in onschuldige stoffen door een vloeistof in de uitlaatgassen te spuiten. Die vloeistof, bekend onder de merknaam AdBlue, heeft ureum als werkzaam bestanddeel. Een personenauto heeft dan ook een AdBlue tank nodig als deze methode wordt gebruikt. Om brandstof- en ruimtegebruik laag te houden is die tank zo klein mogelijk. Omdat automobilisten die tank niet graag zelf bijvullen, doet de garage dat bij een onderhoudsbeurt. Ook onderhoud heeft een automobilist niet graag, dus die beurten worden zoveel mogelijk uitgesteld. De autofabrikant probeert dan ook zo min mogelijk AdBlue te gebruiken: dan kan de tank klein blijven en hoeft de auto niet vaak terug voor een navulling.

Dieselgate en sjoemelsoftware

Hoewel de AdBlue methode er dus goed in slaagt om NOx uit de uitlaatgassen te verwijderen, heeft Volkswagen vanwege de bezwaren die eraan kleven geprobeerd een andere techniek te gebruiken. Dat is jammerlijk mislukt, waarop Volkswagen heeft besloten een illegale techniek in te zetten om toch te slagen bij de typekeuringstests. Als het motormanagement constateert dat de auto op de rollenbank staat, stel je de motor zo af dat hij schoon loopt, maar dat kost veel brandstof, en waarschijnlijk slijt het systeem dan ook te hard en wordt de auto minder "pittig". Dat zijn allemaal zaken die de autorijder niet wil, en daarom schakelt Volkswagen die schone afstelling van de motor weer uit als het motormanagement constateert dat de auto gewoon op de weg rijdt. Volkswagen bouwt deze software sinds 2005 in. In 2007 heeft de Europese commissie het verboden, en dus is de software illegaal.

Wat wist TNO in 2013?

Tot nu toe is de fraude alleen vastgesteld voor Volkswagen en enkele andere merken die dezelfde motor gebruiken. Maar TNO meldt in 2013 het bestaan van dit type software alsof het standaard is; niet voor de technologie die Volkswagen gebruikte, maar juist voor de AdBlue techniek (en TNO werpt en passant ook verdenking op benzinemotoren). Het is dan ook niet onwaarschijnlijk dat ook andere merken "sjoemelsoftware" toepassen. Dat is eenvoudig te doen: op de rollenbank spuit je veel AdBlue in, want dan komt er weinig NOx uit de uitlaat en is de Europese Commissie tevreden. Maar als de auto gewoon wordt gebruikt, dan spuit je weinig AdBlue in, zodat je lekker lang met een tankje AdBlue doet. Dat de auto dan meer luchtvervuiling produceert interesseert vele autorijders niet, en al helemaal de autofabrikant niet.

Het rapport waarin TNO melding maakt van de sjoemelsoftware werd opgesteld in opdracht van het Ministerie van Infrastructuur en Milieu. Niemand bij TNO of bij het ministerie viel toen over het gebruik van die software. Het is overigens nog een vraag hoe TNO wist dat die software werd gebruikt. Dat kan niet uit hun metingen zijn gebleken, omdat er immers ook vele andere redenen zijn waarom de auto op de rollenbank beter presteert dan op de weg (zie het brandstofgebruik). De zaak kwam pas aan het rollen toen VW moest toegeven aan de Amerikaanse autoriteiten dat ze sjoemelden. Het is verontrustend dat alleen de VW motor nu onder verdenking staat, terwijl TNO juist de sjoemelsoftware voor de AdBlue techniek meldt.

Dat de autobezitter niet zit te wachten op schone lucht zie je niet alleen bij roetfilters. Ook rondom het uitschakelen van AdBlue is een industrie ontstaan.

Als je dan toch met regel-elektronica de hoeveelheid AdBlue kunt instellen, kun je ook wel ervoor zorgen dat je wat extra gebruikt als je een testrit uitvoert om de CO2 uitstoot te meten. En dan kun je er ook wel voor zorgen dat de motor zuiniger wordt afgesteld. Je produceert wel extra NOx, maar als dat je echt dwars zit, dan vang je dat wel weer weg door een extra shot AdBlue. Mogelijk is deze truc dus wel legaal, want de EU staat immers toe dat je de motor bij die testrit zo gunstig mogelijk afregelt. Zo kan de sjoemelsoftware ook gebruikt worden om je auto in een zuiniger klasse te krijgen, en om (in Nederland) op meer subsidie, lagere bijtelling, enzovoort aanspraak te maken. Goed voor de verkoopcijfers, slecht voor het klimaat.

Bronnen:

Dit artikel is gebaseerd op een veelheid van bronnen. Hier een greep daaruit:

TDI Wiki over roetfilter / Diesel Partikel Filter (DPF)

Frankfurter Algemeine 2 oktober 2015: Volkswagen hat auf die falsche Technologie gesetzt

Wikipedia over AdBlue, selectieve katalytische reductie en de driewegkatalysator

Elsevier 29 september 2015: Wat is de schade van 'Dieselgate'?

Eenvandaag 30 september 2015: Europarlementariërs met bijbaantjes in beklaagdenbank

Volkskrant, 23 september 2015: Sjoemelsoftware stamt al uit 2005 

Nature, 24 september 2015: The Science behind the Volkswagen emission scandal

Blog over besparingen door het gebruik van Adblue uit te schakelen

Het TNO rapport waaraan wordt gerefereerd: Investigations and real world emission performance of Euro 6 light-duty vehicles (TNO, 2013)

Daaruit het volgende citaat: 

Beschikbare technologieën zijn EGR (uitlaatgasrecirculatie), SCR (selectieve katalytische reductie) en LNT (Lean NOx Trap). Net als bij Euro 5 dieselvoertuigen wordt bij Euro 6 voertuigen selectief gebruik gemaakt van deze systemen die zorg dragen voor verlaging van NOx-emissies in de uitlaatgassen. De regelstrategie is zodanig dat EGR en SCR systemen tijdens de rijomstandigheden die optreden bij de typekeuringstest functioneel zijn, maar onder praktijkomstandigheden om economische redenen (gedeeltelijk) worden uitgeschakeld. 

(EGR is de eerste stap in de NOx katalysator, LNT is de techniek die Volkswagen wilde toepassen, en SCR is de techniek gebaseerd op AdBlue. TNO meldt dus wel de sjoemelsoftware bij de AdBlue techniek, en niet bij Volkswagen. Omdat EGR ook in benzinemotoren wordt toegepast staan die dus ook niet meer boven verdenking.)

Foto bovenaan: Kickaffe (Mario von Berg) onder CC-BY-SA-4.0 licentie. 

Reageren? Stuur uw Dit e-mailadres wordt beveiligd tegen spambots. JavaScript dient ingeschakeld te zijn om het te bekijken.

--

Gerard Cats, met dank aan input van Olivier Beens