基于数理统计原理对在用车排放结果的分析

李允平，刘泽砚

(山东理工大学交通与车辆工程学院)

鉴于汽车特别是在用车是对空气的污染越来越严重，界各国都在采取积极的措施来控制汽车有害物质的排放。并开发和建立了科学、先进的机动车尾气排放检测方法以及相应维修制度，即I/M制度(I/M是英文“检测”、“维修”两个词开头的第一个字母)，它需要首先通过一定的检测方法在检测线上找出高排放汽车，第二步通过维修使其恢复到应有的排放水平，但不能要求其恢复到当前新车的排放水平。该制度已成为控制机动车排放污染的重要措施。

1 概述

1.1 检测结果有效性的判别指标

用简易I/M检测方法检测在用车排放有效性的判别指标有:(1)正判率;(2)误判率;(3)过判率;(4)漏判率。显然它们之间有正判率+误判率(过判率+漏判率)=100%的关系。正判率是指对一定数量的汽车用简易工况检测法得出的合格和不合格车辆占采用新车型式认证的方法测得的结果的比率;误判率是指检测所得的结果与正判所得结果不一致的车辆占全部被测车辆的比率;过判率是指在检测过程中把合格的车辆而误判为不合格车辆占全部被测车辆的比率;漏判率是指本应判为不合格的车辆而判为合格的车辆占全部被测车辆的比率。

1.2 影响检测结果的因素

影响检测结果的因素很多，主要有:汽油机的控制方式(机械、电子)，例如采用化油器的发动机，在工况发生变化时，其控制参数是连续变化的，用简单的怠速法就能得到满意的结果，但是并不能完全反映汽车排放的真实情况，而电子控制的发动机的汽车电脑可以克服由原来机械控制的发动机控制参数是连续的这一弊端，控制电脑能根据发动机的不同工况发出互相独立的、数据离散的指令信号。因此，在排放检测时用I/M检测方法更能检出高排放车辆;汽车排放后处理技术，如果作为汽车排放后处理的催化转化器活性丧失后，对瞬态工况汽车的排放将带来很大的不利影响;燃油定量闭环控制，采用燃油定量闭环控制的发动机，当氧传感器失效时会使得发动机的空燃比偏离理论值而使得催化转化器不能发挥其应有的效能，仪器设备的精度、检测人员的业务水平等。

2 I/M检测方法

目前，中国采用的有怠速法、稳态(ASM)工况法和简易瞬态(VMAS)工况法，实验循环按使用档位和工况分解见表1，各省市所采用的方法也不相同，例如北京市采用的是稳态(ASM)工况法，山东省采用的是简易瞬态(VMAS)工况法等。国家制定了相应测试方法以及排放标准，各省市也制定了相应的地方标准，具体的检测方法见有关标准。VMAS是一种瞬态加载简易工况法。检测系统由一台底盘测功机和一套尾气分析系统等，以及VMAS传感器以及测试数据分析和结果输出等组成。进行检测时，通过底盘测功机对汽车发动机与车速相适应的负荷以模拟汽车在行驶过程中受到的阻力。底盘测功机能根据汽车参数自动选择测试参数、测试工况的加载功率和模拟惯量。汽车排放的检测结果能够自动输出和保存。

表1 按使用档位和工况分解表

3 检测结果

3.1 检测实例

本检测实例的数据来自于淄博市机动车排放污染物检测中心，该中心是山东省环保局和技术监督局授权的开展对社会进行机动车排放污染物检测的单位，同时也承担着科研和教学任务，所使用仪器设备技术指标均符合GB18285-2006标准的要求。该中心出具的检测数据客观、科学、准确、公正、公开，有较高的可信度。

3.2 检测结果

检验结果分别从日常监测的数据库中随机抽取了4组数据，样本情况见表2。其中不合格车辆的有关测试数据只列出了部分数据见表3。

表2 样本情况统计表

表3 部分不合格车辆的有关测试数据单位:g/km

3.3 检测结果分析

根据概率论与数理统计的基本原理，对排放不合格车辆的CO和HC+NOx给出了散点曲线图，如图1所示。并对维修前(原车)和维修后的排放数据结果样本进行了分析。由于国家标准规定CO和HC+NOx以及λ中如果其中的任一项超标，则整车的排放就判定为不合格。下面仅对CO的排放结果分析如下:

(1)样本基本参数的计算

(2)线性假设的显著性检验

我们可以根据实际检测的数据用假设检验的方法来检验随机变量Y(实际检测结果)与X(标准限值)的关系，根据相关系数表达式，其计算结果为0，也就是说ρ=0。说明了实际检测结果数据与国家标准限值并不存在线性关系。

(3)检测结果的判定

图1 排放不合格车辆的CO和HC+NOx散点曲线

4 结束语

(1)从检验和统计计算可以看出，被检测车辆在维修前所测得的数据已超过了国家标准的限值，是不合格的，而经过维修后所测得的数据低于国家标准的限值，是合格的。

(3)用I/M制度中简易瞬态(VMAS)工况检测法对在用车用进行检验，能够很好的找出排放超标的车辆，通过利用I/M制度进行检测、维修可以达到改善排放的目的，同时误判率低、科学、准确，效果明显。

[1]钱人一.汽油机电子控制与检测维修(I/M)技术[M］.北京:机械工业出版社，2011:188-20.

[2]刘巽俊.内燃机的排放与控制[M］.北京:机械工业出版社，2002:276-304.

[3]中华人民共和国国家技术监督局.GB18285-2005.确定点燃式发动机在用汽车简易工况法和排气污染物排放限值的基本原则和方法(双怠速及简易工况法)[M］.北京:中国环境科学出版社，2005:28-37.

[4]山东省地方标准.山东省点燃式发动机在用轻型汽车排气污染物排放限值DB/37-2011.济南:山东省技术监督信息研究所，2011.

[5]郭跃华.概率论与数理统计[M］.北京:机械工业出版社，2007:125-234，3-4.