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柴油門 / dieselgate

本島在加入世界貿易組織 (WTO) 之前是禁止柴油小客車進口的,所以,國內有柴油小客車的出現其實也就是最近這 10 餘年的事。

除了少部分的四期環保法規時期引進的柴油小客車之外,開始有較多的柴油小客車的引進,應該是在五期環保法規實行之後的事,這時候有個比較大的差異是五期環保的柴油車款是配有『柴油微粒過濾器』(DPF) 的車型。

印象中 VAG 集團的 Golf TDi 應該是最早引進到本島的德國柴油小客車,而 BMW 的 E60 520d 則是符合五期環保法規進入本島的第一款柴油 BMW。

過去長久以來,柴油引擎的運作方式始終給人排污嚴重的印象,加上本島的汽車工業在過去幾十年都依附在日系車廠下,所以,如果不是因為加入 WTO,實在很難講柴油小客車是不是會那麼早出現在台灣。

在這裡插花一則訊息,在 ALPINA 官方網站中有一則被列為公司重要里程碑的資訊:在 2010 年 BMW ALPINA D3 Bi-Turbo 是第一輛引進日本市場的 ALPINA 柴油車款,同時也是第一輛廣義的 BMW 柴油車進入日本市場。

本島在 2008 年就引進了 BMW E60 520d,但是,在日本是早就有 BMW 日本分公司的地方,居然到 2010 年才有第一輛柴油 BMW 上路,而且還是 ALPINA D3 Bi-Turbo,從這個訊息不難發現日系車廠為什麼少有柴油引擎配置。

在 2008 年那段時間是國際原油價格極高的年代,每桶原油甚至高達 145 美元,當然這也必然有一些發展歷程,而高油價時代的驅使,加上柴油高壓共軌技術的精進與應用,歐系車廠莫不加強柴油引擎的開發,因為,對他們的邏輯而言,相同一公升的燃料,柴油車就是可以比汽油車行駛更多的里程,特別是歐陸有長距離用車的需求,山地公路的需求,柴油引擎所能夠提供的扭力與續航力,在引擎的污染防治能夠通過歐盟 5 期排放標準之時,自然是當下車款推出的主流。

在那個時空背景下,日本車廠走的路則是所謂的「油電混合動力」,實際原因不知,個人的猜想是日本市場本來就不喜有柴油小客車,加上如果是都會用車居多,小排量汽油引擎再配合電動馬達,或許就是日本人迎戰高油價時代的思維所在。

好,現在回到本文的主題「柴油門」dieselgate (德文),或者就是普遍知曉的 VW 大眾汽車排放醜聞。

事情的起源大概要從 1998 年開始,當時瑞典有研究人員批評了當下的歐盟排放標準,可能造成車輛的排放測試與實際車輛運行的排放數值存在明顯的差異,簡單地講,就是測試歸測試,等車子上路後的污染排放數據可能與測試時的數據存在差異。

然而在那段時間,柴油引擎技術事實上是不斷改良精進,特別是到了油價高漲的時候,因為柴油引擎的污染排放能夠被有效控制,在高油價驅使下更促進了柴油車輛越來越被這些歐系車廠所重視。

在本島,高油價也同時讓柴油小客車的銷售量增長。

到了 2013 年 International Council on Clean Transportation 國際乾淨運輸委員會 (簡稱 ICCT) ,這個在歐洲獨立的協會想了解到底車輛在真實使用的情況下,其污染排放狀況到底如何?於是提撥一筆經費委託了美國的西維吉尼亞大學的研究人員,希望他們能夠在美國當地進行車輛使用中的排污測試。

當時,這些研究人員找了三輛車來進行公路行進中的實測,分別是柴油款的 VW Passat,VW Jetta 與 BMW X5,原本也希望能夠測試 Mercedes Benz,但被拒絕了。

原本 ICCT 是希望透過在美國的實測,向歐洲人證明即使在環保法規更嚴格的美國,這些柴油車都能符合乾淨運行的標準。結果,這些大學研究人員在美國本土的州際公路上經過三千多公里的公路實測之後,發現只有 BMW X5 在某些高負載路段可能接近排放規定的上限,其餘路程都是低於排放法規。但是 VW 的兩輛柴油車的排放卻出乎意料地不符規定, Passat 超過了 5 ~ 20 倍,VW Jetta  則是超過 15 ~ 35 倍。

這樣的廢氣排放檢測結果讓 ICCT 大吃一驚,讓他們也在歐洲當地進行了類似的測試,並獲得相似的結論,據此在 2014 年,ICCT 把這些測試結果給了美國環保署與加州空氣資源委員會。類似的車輛排污運行數據也由美國官方機構再次的測試,並且獲得了與 ICCT 類似的結果。

由於這些車輛都是通過當地政府的排污測試取得認證後才在市場上銷售的,甚至當時 VW 集團還申請了美國政府機構的 排放潔淨獎勵,但,這些排污測試都是在車輛靜態下進行的,多年來沒有人針對車輛行進中進行排污數據的收集。

車輛的排放污染其實應該是定義在引擎發動之後,除非引擎熄火,否則引擎的運行過程自然必須有廢氣排放的問題。

因此 2015 年經過多方測試的結果,美國環保署通知了 VW 集團並且要求解釋,為什麼車輛在靜止狀態下可以通過排放法規,但只要車輛在路上運行,排放污染就失去控制而超過法定的數值甚多?

當下 VW 所做的解釋是本來車輛在靜態與動態就有不同的運行條件,所以,排放數據在兩種引擎運作狀態下本來就會不一樣。但這個說法並沒有被接受,環保署官員舉出 BMW X5 為例,證實無論是車輛靜止或是行進狀態,X5 的廢氣排放都沒有超過法令規定的數據,BMW 可以,VW 為何就不行?最後在相關單位以 VW 車輛通過 2016 的法規認證為要挾,終於讓 VW 承認他們在引擎控制電腦上,裝置了兩種不同的引擎控制程式,一種是車輛原地靜止所使用的,另一種則是車輛行進中所使用,而兩種程式的切換要件是安置於車上的輪速感應器。

當車輛開始行進,輪速感應器會傳遞訊息,這輪速訊息也會觸發引擎控制模組進入「車輛行駛」模式,啟用行進模式的程式組。

這樣的設計讓車輛在原地不動的前提下,進行法規認證,但一旦車子進入行駛模式,就開啟另一套模組內的控制程式,而這樣的引擎控制邏輯讓車輛的廢氣排放變成污染嚴重超標。

就這樣轟動全球的 VW 汽車排放醜聞,就此正式被媒體報導,也就是「柴油門」dieselgate 事件的爆發。

由於 VW 集團包括了 VW,AUDI,PORSCHE 等汽車品牌,品牌間的柴油引擎共用本就是習以為常,也因此接下來的車輛召回修改引擎控制軟體,政府單位的罰款等等,一連串的事件讓整個集團陷入作弊醜聞中。

由於規模龐大,幾乎德國各品牌車廠都被調查,甚至引發部分城市企圖對柴油車輛發出禁止進入特定都市區域的禁令。

由於汽車工業是 德國經濟的關鍵產業之一,整個柴油排放醜聞讓德國政府在 2017 年 8 月邀集各車廠召開了所謂的「柴油高峰會」,與會車廠代表有的宣稱只要採用 AdBlue 尿素的添加就可以解決污染排放的問題,有的車廠代表則是堅持只要維持精準的引擎控制就可以解決柴油車的污染排放。這兩家車廠大家都很熟悉的。

最後,柴油高峰會的決議是把有問題的車輛召回,更新引擎控制軟體,政府也暫時不施行任何禁止柴油車的法令。

因為這個柴油排放醜聞的爆發,歐盟 EURO 6 期的環保法規更進一步以附加條款的方式,規定 2019 年起車輛的排放污染測試必須在靜態與動態都要進行。據此規定,BMW 在 2018 年 3 月對外宣布將在汽油車款上安裝「汽油微粒過濾器」(GPF),這是類似「柴油微粒過濾器」(DPF) 的污染防治設備,並且已經從 2018 年 7 月生產的汽油車款開始加裝 GPF。根據 BMW 的說法, 汽油引擎車款如果不增加排放控制組件,將很難通過 EURO 6 的附加條款所規定的「動態測試」。

直到 2018 年,相關的訊息都還時有所聞,相對的為了符合更高的排放標準,燃油引擎的電控與排放控制元件的製造成本是增加的,也因此各車廠開始加重電動車的研發比重,有的車廠曾經宣稱不再開發新的燃油引擎,但最近又發了新聞,說明因為柴油引擎在市場上有其不可取代性,因此他們將推出新式更環保的柴油引擎,兩條訊息出自同一家公司,所以,到底未來會真的全電動車?還是,不斷精進的汽油與柴油引擎車款始終存在?一切都存在變化。

特別值得一提的是目前全球最大的汽車市場:中國,實際上並沒有大量的使用柴油小客車,為了突破內燃機技術專利的限制,中國訂定了電動車發展的相關規定,迫使所有在中國市場上的各汽車品牌,都必須依比例銷售一定數額的電動車款,為此,德國大媽總理還親自到中國談判,為德國汽車品牌爭取到緩行一年的特別待遇,但事實上,柴油引擎車款之所以在歐陸盛行,其小排量大扭力與每公升燃油的續航力是重要的關鍵。而這種特性其實就是最合適於大陸型的地區。

由於各品牌車廠在近期都將投入極高的研發預算在自動駕駛與電動車上,加上共享車是否能普遍化?每個課題都影響汽車工業的發展方向,有些人支持車輛全面電動化,有些人則抱持觀望態度,然而最近日本豐田汽車宣布將免費開放手中的油電混合動力專利技術,無疑又是在電動與燃油之間放出誘因,而中國內地也開始出現,當年政府補助購買優惠的電動車,但,時至今日必須更換新的電池卻得付出高價,造成買了卻修不起的情況。所以,等一切都成定局,恐怕還有很長一段時間。

最後,全電動車款一但發生燃燒事件,消防單位是不是有能力與經驗能快速處置鋰電火災?這個情況還未明朗。

個人長年一直在車輛保修實務領域中,近些年也為了解決車輛積碳問題特別關注於車用化學品項目,在產品推廣過程中,有一個問題讓我始終很好奇:為什麼感覺好像 BMW 的柴油車款積碳比較多?而其他品牌就比較少聽到?直到柴油門事件爆發,或多或少解釋了我的疑問。

基本上,柴油引擎由於是仰賴高壓縮爆炸方式來使用燃油,所以比起汽油引擎更容易產生燃油不易燃燒完全的狀況,為了解決這樣的問題,多數透過 EGR 這樣的廢氣再循環機制,達到將廢氣二次導入引擎的進氣系統作為再次的應用,藉此讓柴油的排放污染也能夠因為重複燃燒獲得一定程度的控制。

那麼,究竟柴油門所配的兩套軟體到底要做哪些事來讓污染排放有所差異,合理的懷疑這些帶有作弊程式的引擎,在車輛運行時,很可能也在所謂的廢氣二次燃燒部分動了手腳,也因為這樣,才有可能讓這些車輛的積碳問題減輕。

當然,這只是我個人的猜測,隨著這些作弊程式被召回改正之後,這些品牌車輛的積碳問題是不是會浮現更多?或許就能應證我猜對還是猜錯了。

也許,看到這裡,有些車友又會想問,那是要如何解決柴油引擎的積碳問題?

針對這個問題,我的答案始終都是:如果「積碳」已經生成,適當的拆洗是穩當的方式,如果想抑制「積碳」的生成,那麼目前已知的方式是儘量創造燃油的燃燒完全,因為積碳就是沒法燃燒完全的燃油高溫炭化的現象,改變燃油品質也是一種方法。無論如何,預防勝於治療,這樣的概念其實同樣適用於汽車養護。