基于數(shù)理統(tǒng)計(jì)原理對(duì)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(duì)空氣的污染越來(lái)越嚴(yán)重，界各國(guó)都在采取積極的措施來(lái)控制汽車有害物質(zhì)的排放。并開(kāi)發(fā)和建立了科學(xué)、先進(jìn)的機(jī)動(dòng)車尾氣排放檢測(cè)方法以及相應(yīng)維修制度，即I/M制度(I/M是英文“檢測(cè)”、“維修”兩個(gè)詞開(kāi)頭的第一個(gè)字母)，它需要首先通過(guò)一定的檢測(cè)方法在檢測(cè)線上找出高排放汽車，第二步通過(guò)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(dāng)前新車的排放水平。該制度已成為控制機(jī)動(dòng)車排放污染的重要措施。

1 概述

1.1 檢測(cè)結(jié)果有效性的判別指標(biāo)

用簡(jiǎn)易I/M檢測(cè)方法檢測(cè)在用車排放有效性的判別指標(biāo)有:(1)正判率;(2)誤判率;(3)過(guò)判率;(4)漏判率。顯然它們之間有正判率+誤判率(過(guò)判率+漏判率)=100%的關(guān)系。正判率是指對(duì)一定數(shù)量的汽車用簡(jiǎn)易工況檢測(cè)法得出的合格和不合格車輛占采用新車型式認(rèn)證的方法測(cè)得的結(jié)果的比率;誤判率是指檢測(cè)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(cè)車輛的比率;過(guò)判率是指在檢測(cè)過(guò)程中把合格的車輛而誤判為不合格車輛占全部被測(cè)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(cè)車輛的比率。

1.2 影響檢測(cè)結(jié)果的因素

影響檢測(cè)結(jié)果的因素很多，主要有:汽油機(jī)的控制方式(機(jī)械、電子)，例如采用化油器的發(fā)動(dòng)機(jī)，在工況發(fā)生變化時(shí)，其控制參數(shù)是連續(xù)變化的，用簡(jiǎn)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(shí)情況，而電子控制的發(fā)動(dòng)機(jī)的汽車電腦可以克服由原來(lái)機(jī)械控制的發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)的不同工況發(fā)出互相獨(dú)立的、數(shù)據(jù)離散的指令信號(hào)。因此，在排放檢測(cè)時(shí)用I/M檢測(cè)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(duì)瞬態(tài)工況汽車的排放將帶來(lái)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(dòng)機(jī)，當(dāng)氧傳感器失效時(shí)會(huì)使得發(fā)動(dòng)機(jī)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(cè)人員的業(yè)務(wù)水平等。

2 I/M檢測(cè)方法

目前，中國(guó)采用的有怠速法、穩(wěn)態(tài)(ASM)工況法和簡(jiǎn)易瞬態(tài)(VMAS)工況法，實(shí)驗(yàn)循環(huán)按使用檔位和工況分解見(jiàn)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(jiǎn)易瞬態(tài)(VMAS)工況法等。國(guó)家制定了相應(yīng)測(cè)試方法以及排放標(biāo)準(zhǔn)，各省市也制定了相應(yīng)的地方標(biāo)準(zhǔn)，具體的檢測(cè)方法見(jiàn)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。VMAS是一種瞬態(tài)加載簡(jiǎn)易工況法。檢測(cè)系統(tǒng)由一臺(tái)底盤測(cè)功機(jī)和一套尾氣分析系統(tǒng)等，以及VMAS傳感器以及測(cè)試數(shù)據(jù)分析和結(jié)果輸出等組成。進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，通過(guò)底盤測(cè)功機(jī)對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)與車速相適應(yīng)的負(fù)荷以模擬汽車在行駛過(guò)程中受到的阻力。底盤測(cè)功機(jī)能根據(jù)汽車參數(shù)自動(dòng)選擇測(cè)試參數(shù)、測(cè)試工況的加載功率和模擬慣量。汽車排放的檢測(cè)結(jié)果能夠自動(dòng)輸出和保存。

表1 按使用檔位和工況分解表

3 檢測(cè)結(jié)果

3.1 檢測(cè)實(shí)例

本檢測(cè)實(shí)例的數(shù)據(jù)來(lái)自于淄博市機(jī)動(dòng)車排放污染物檢測(cè)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(kāi)展對(duì)社會(huì)進(jìn)行機(jī)動(dòng)車排放污染物檢測(cè)的單位，同時(shí)也承擔(dān)著科研和教學(xué)任務(wù)，所使用儀器設(shè)備技術(shù)指標(biāo)均符合GB18285-2006標(biāo)準(zhǔn)的要求。該中心出具的檢測(cè)數(shù)據(jù)客觀、科學(xué)、準(zhǔn)確、公正、公開(kāi)，有較高的可信度。

3.2 檢測(cè)結(jié)果

檢驗(yàn)結(jié)果分別從日常監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)庫(kù)中隨機(jī)抽取了4組數(shù)據(jù)，樣本情況見(jiàn)表2。其中不合格車輛的有關(guān)測(cè)試數(shù)據(jù)只列出了部分?jǐn)?shù)據(jù)見(jiàn)表3。

表2 樣本情況統(tǒng)計(jì)表

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

3.3 檢測(cè)結(jié)果分析

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

(1)樣本基本參數(shù)的計(jì)算

(2)線性假設(shè)的顯著性檢驗(yàn)

我們可以根據(jù)實(shí)際檢測(cè)的數(shù)據(jù)用假設(shè)檢驗(yàn)的方法來(lái)檢驗(yàn)隨機(jī)變量Y(實(shí)際檢測(cè)結(jié)果)與X(標(biāo)準(zhǔn)限值)的關(guān)系，根據(jù)相關(guān)系數(shù)表達(dá)式，其計(jì)算結(jié)果為0，也就是說(shuō)ρ=0。說(shuō)明了實(shí)際檢測(cè)結(jié)果數(shù)據(jù)與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)限值并不存在線性關(guān)系。

(3)檢測(cè)結(jié)果的判定

圖1 排放不合格車輛的CO和HC+NOx散點(diǎn)曲線

4 結(jié)束語(yǔ)

(1)從檢驗(yàn)和統(tǒng)計(jì)計(jì)算可以看出，被檢測(cè)車輛在維修前所測(cè)得的數(shù)據(jù)已超過(guò)了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的限值，是不合格的，而經(jīng)過(guò)維修后所測(cè)得的數(shù)據(jù)低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的限值，是合格的。

(3)用I/M制度中簡(jiǎn)易瞬態(tài)(VMAS)工況檢測(cè)法對(duì)在用車用進(jìn)行檢驗(yàn)，能夠很好的找出排放超標(biāo)的車輛，通過(guò)利用I/M制度進(jìn)行檢測(cè)、維修可以達(dá)到改善排放的目的，同時(shí)誤判率低、科學(xué)、準(zhǔn)確，效果明顯。

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

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

[3]中華人民共和國(guó)國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局.GB18285-2005.確定點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)在用汽車簡(jiǎn)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(jiǎn)易工況法)[M］.北京:中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2005:28-37.

[4]山東省地方標(biāo)準(zhǔn).山東省點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)在用輕型汽車排氣污染物排放限值DB/37-2011.濟(jì)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(jì)[M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2007:125-234，3-4.