基于數(shù)理統(tǒng)計原理對在用車排放結(jié)果的分析

李允平，劉澤硯

(山東理工大學(xué)交通與車輛工程學(xué)院)

鑒于汽車特別是在用車是對空氣的污染越來越嚴重，界各國都在采取積極的措施來控制汽車有害物質(zhì)的排放。并開發(fā)和建立了科學(xué)、先進的機動車尾氣排放檢測方法以及相應(yīng)維修制度，即I/M制度(I/M是英文“檢測”、“維修”兩個詞開頭的第一個字母)，它需要首先通過一定的檢測方法在檢測線上找出高排放汽車，第二步通過維修使其恢復(fù)到應(yīng)有的排放水平，但不能要求其恢復(fù)到當前新車的排放水平。該制度已成為控制機動車排放污染的重要措施。

1 概述

1.1 檢測結(jié)果有效性的判別指標

用簡易I/M檢測方法檢測在用車排放有效性的判別指標有:(1)正判率;(2)誤判率;(3)過判率;(4)漏判率。顯然它們之間有正判率+誤判率(過判率+漏判率)=100%的關(guān)系。正判率是指對一定數(shù)量的汽車用簡易工況檢測法得出的合格和不合格車輛占采用新車型式認證的方法測得的結(jié)果的比率;誤判率是指檢測所得的結(jié)果與正判所得結(jié)果不一致的車輛占全部被測車輛的比率;過判率是指在檢測過程中把合格的車輛而誤判為不合格車輛占全部被測車輛的比率;漏判率是指本應(yīng)判為不合格的車輛而判為合格的車輛占全部被測車輛的比率。

1.2 影響檢測結(jié)果的因素

影響檢測結(jié)果的因素很多，主要有:汽油機的控制方式(機械、電子)，例如采用化油器的發(fā)動機，在工況發(fā)生變化時，其控制參數(shù)是連續(xù)變化的，用簡單的怠速法就能得到滿意的結(jié)果，但是并不能完全反映汽車排放的真實情況，而電子控制的發(fā)動機的汽車電腦可以克服由原來機械控制的發(fā)動機控制參數(shù)是連續(xù)的這一弊端，控制電腦能根據(jù)發(fā)動機的不同工況發(fā)出互相獨立的、數(shù)據(jù)離散的指令信號。因此，在排放檢測時用I/M檢測方法更能檢出高排放車輛;汽車排放后處理技術(shù)，如果作為汽車排放后處理的催化轉(zhuǎn)化器活性喪失后，對瞬態(tài)工況汽車的排放將帶來很大的不利影響;燃油定量閉環(huán)控制，采用燃油定量閉環(huán)控制的發(fā)動機，當氧傳感器失效時會使得發(fā)動機的空燃比偏離理論值而使得催化轉(zhuǎn)化器不能發(fā)揮其應(yīng)有的效能，儀器設(shè)備的精度、檢測人員的業(yè)務(wù)水平等。

2 I/M檢測方法

目前，中國采用的有怠速法、穩(wěn)態(tài)(ASM)工況法和簡易瞬態(tài)(VMAS)工況法，實驗循環(huán)按使用檔位和工況分解見表1，各省市所采用的方法也不相同，例如北京市采用的是穩(wěn)態(tài)(ASM)工況法，山東省采用的是簡易瞬態(tài)(VMAS)工況法等。國家制定了相應(yīng)測試方法以及排放標準，各省市也制定了相應(yīng)的地方標準，具體的檢測方法見有關(guān)標準。VMAS是一種瞬態(tài)加載簡易工況法。檢測系統(tǒng)由一臺底盤測功機和一套尾氣分析系統(tǒng)等，以及VMAS傳感器以及測試數(shù)據(jù)分析和結(jié)果輸出等組成。進行檢測時，通過底盤測功機對汽車發(fā)動機與車速相適應(yīng)的負荷以模擬汽車在行駛過程中受到的阻力。底盤測功機能根據(jù)汽車參數(shù)自動選擇測試參數(shù)、測試工況的加載功率和模擬慣量。汽車排放的檢測結(jié)果能夠自動輸出和保存。

表1 按使用檔位和工況分解表

3 檢測結(jié)果

3.1 檢測實例

本檢測實例的數(shù)據(jù)來自于淄博市機動車排放污染物檢測中心，該中心是山東省環(huán)保局和技術(shù)監(jiān)督局授權(quán)的開展對社會進行機動車排放污染物檢測的單位，同時也承擔著科研和教學(xué)任務(wù)，所使用儀器設(shè)備技術(shù)指標均符合GB18285-2006標準的要求。該中心出具的檢測數(shù)據(jù)客觀、科學(xué)、準確、公正、公開，有較高的可信度。

3.2 檢測結(jié)果

檢驗結(jié)果分別從日常監(jiān)測的數(shù)據(jù)庫中隨機抽取了4組數(shù)據(jù)，樣本情況見表2。其中不合格車輛的有關(guān)測試數(shù)據(jù)只列出了部分數(shù)據(jù)見表3。

表2 樣本情況統(tǒng)計表

表3 部分不合格車輛的有關(guān)測試數(shù)據(jù)單位:g/km

3.3 檢測結(jié)果分析

根據(jù)概率論與數(shù)理統(tǒng)計的基本原理，對排放不合格車輛的CO和HC+NOx給出了散點曲線圖，如圖1所示。并對維修前(原車)和維修后的排放數(shù)據(jù)結(jié)果樣本進行了分析。由于國家標準規(guī)定CO和HC+NOx以及λ中如果其中的任一項超標，則整車的排放就判定為不合格。下面僅對CO的排放結(jié)果分析如下:

(1)樣本基本參數(shù)的計算

(2)線性假設(shè)的顯著性檢驗

我們可以根據(jù)實際檢測的數(shù)據(jù)用假設(shè)檢驗的方法來檢驗隨機變量Y(實際檢測結(jié)果)與X(標準限值)的關(guān)系，根據(jù)相關(guān)系數(shù)表達式，其計算結(jié)果為0，也就是說ρ=0。說明了實際檢測結(jié)果數(shù)據(jù)與國家標準限值并不存在線性關(guān)系。

(3)檢測結(jié)果的判定

圖1 排放不合格車輛的CO和HC+NOx散點曲線

4 結(jié)束語

(1)從檢驗和統(tǒng)計計算可以看出，被檢測車輛在維修前所測得的數(shù)據(jù)已超過了國家標準的限值，是不合格的，而經(jīng)過維修后所測得的數(shù)據(jù)低于國家標準的限值，是合格的。

(3)用I/M制度中簡易瞬態(tài)(VMAS)工況檢測法對在用車用進行檢驗，能夠很好的找出排放超標的車輛，通過利用I/M制度進行檢測、維修可以達到改善排放的目的，同時誤判率低、科學(xué)、準確，效果明顯。

[1]錢人一.汽油機電子控制與檢測維修(I/M)技術(shù)[M］.北京:機械工業(yè)出版社，2011:188-20.

[2]劉巽俊.內(nèi)燃機的排放與控制[M］.北京:機械工業(yè)出版社，2002:276-304.

[3]中華人民共和國國家技術(shù)監(jiān)督局.GB18285-2005.確定點燃式發(fā)動機在用汽車簡易工況法和排氣污染物排放限值的基本原則和方法(雙怠速及簡易工況法)[M］.北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社，2005:28-37.

[4]山東省地方標準.山東省點燃式發(fā)動機在用輕型汽車排氣污染物排放限值DB/37-2011.濟南:山東省技術(shù)監(jiān)督信息研究所，2011.

[5]郭躍華.概率論與數(shù)理統(tǒng)計[M］.北京:機械工業(yè)出版社，2007:125-234，3-4.