加载减速法异常测试结果的甄别方法研究

林 曼

（广东省汕头市生态环境局机动车排气污染防治中心，广东 汕头 515000）

加载减速法是我国柴油车排放定期检验所采用的主要排气检测方法，测量的主要排气污染物技术指标为光吸收系数k、NOx和最大轮边功率[1].为规范加载减速法测试过程，标准规定了一系列测试过程质控参数，主要包括起始扫描功率、测试过程的CO2值、扫描过程的车速变化率、工况测量过程的车速允许偏差等，这些参数是否符合标准规范要求，是甄别加载减速法测试过程是否有效的主要技术参数.

1 加载减速法测试过程简介

图1是典型的加载减速法测试过程曲线[1-2].由图可知，加载减速法测试过程主要包括扫描过程、测量过程及过渡过程3个测试阶段，扫描过程的作用是确定测试车辆输出最大轮边功率时的速度VelMaxHP值，测量过程则以VelMaxHP为基础，分别测量100% VelMaxHP和80% VelMaxHP两个速度工况的轮边功率、光吸收系数和NOx排放.

图1 典型的加载减速法测试过程曲线图

表1是根据标准[3-4]规定以及加载减速法测试特点所建立的加载减速法测试过程质控参数[5]，表中的非标值为经验值.表1也是识别加载减速法测试结果是否有效的基础.

表1 加载减速法测试质控参数情况

虽然部分车辆可以直接从车载OBD系统读取发动机转速，但由于我国新生产柴油车监管欠缺，致使大多国Ⅲ、国Ⅳ柴油车和部分国Ⅴ未安装符合标准规范要求的OBD系统，所以GB3847-2018也仅对2018年1月1日起生产的柴油车强制进行OBD检查.因目前发动机转速测量没有其它很好的解决方案，排气测试主要使用振动式传感器测量，转速测量误差较大，所以表1未列出与转速相关的质控参数.

2 影响加载减速法测试结果的主要因素

2.1 车型参数对测试结果的影响分析

加载减速法测试过程的车辆操控相对简单，在确定好测试挡位后，只需按正常驾驶将车辆快速换档至测试挡位后保持油门处于最大开度[6].就此而论，加载减速法测试过程表征的是车辆实际运行性能，车型参数对测试结果没有影响.

为保证测试过程车辆操控的有效，防止测试过程中有意不将车辆油门控制至最大开度的违规行为，标准规定功率扫描过程实测的MaxHP值应大于40%额定功率，且规定100%VelMaxHP工况所测量的最大轮边功率值P轮限值为40%额定功率值.此外，现行在用的环保行业标准HJ/T292-2006《柴油车加载减速工况法排气烟度测量设备技术要求》规定，加载减速法测试时车辆输出最大轮边功率时的发动机转速应处于±90%额定转速范围.可见，额定功率和额定转速都是影响加载减速法测试结果是否有效的重要技术参数.

2.2 环境参数对测试结果的影响分析

为保证测试结果具有良好可比性，国标GB3847-2018规定，应对加载减速法的测试结果使用环境参数进行修正，并依据修正结果来判定检测结果是否合格，因此，环境参数也对加载减速法的测试结果造成一定影响.以环境参数异常易于识别，本文不进行这方面的讨论.

2.3 测试过程质控参数对测试结果的影响分析

GB3847-2018规定，加载减速法测试过程的测试挡位不变，油门开度始终保持最大开度，言下之意是测试过程的挡位和油门都不会发生改变.如果测试过程中的各质控参数不符合表1要求，就难以保证扫描过程所获得的MaxHP值和VelMaxHP值的准确，将导致测量工况目标车速与加载量错误或不稳定，使测量工况所获得的轮边功率值与污染物排放值不正确.此外，如果测试过程的CO2值低于2.0%，则表示取样探头的插入深度不符合标准规定要求.

如果测量工况所获得的轮边功率与扫描过程对应车速下所测得的轮边功率比值超出受限范围，说明测试过程中的油门控制不稳定且发生了改变，同样也影响测量结果的准确性.

3 加载减速法异常测试结果的甄别思路

甄别异常排气测试结果的目的是通过数据分析排查排气检测过程中违规突出问题，通过对突出问题的整改和行政处罚以起到震慑作用和促进排放检验行业的逐步规范.通常的甄别思路如下：

（1）将特定时间内的排气检测数据导出，常见的方法是导出为Excel文件.

（2）根据影响排气检测结果有效性的影响因素，对整体数据进行初步分析，确定重点分析内容与方法.

（3）根据整体数据状况以初始放松、逐步加严和逐步规范为原则，确定疑似异常测试结果的甄别比例和甄别参数（简称甄别比例和甄别参数）.

（4）对不能根据测试结果直接甄别为异常的测试结果，则使用过程数据做进一步甄别.

图2是根据上述思路建立的加载减速法异常测试结果的甄别流程.

图2 加载减速法异常测试结果甄别流程

4 甄别实例

4.1 分析样本情况

本次分析样本取自汕头市2022年某个月全月的加载减速法排放检测数据，共包含了9 064条记录，表2是具体样本分类情况.

表2 分析样本情况

由表可见，分析样本中的国Ⅵ车辆较少，拟纳入国Ⅴ车辆合并甄别.为提高甄别的准确性，将导出的Excel文件按轻型柴油车和重型柴油车，以及按国Ⅲ、国Ⅳ、国Ⅳ后拆分为多个Excel分别甄别.

此外，分析样本中有2条记录的车辆总质量小于500 kg，属明显异常车型参数.

4.2 甄别参数的设置

根据加载减速法的测试特点，可将加载减速法测试结果的甄别参数按功率、排气污染物和过程参数分为3类.表3是根据分析样本设置的疑似异常测试结果甄别参数，甄别比例约为5.0%左右，测试过程甄别参数的设置则使用表1所示参数.表中的功率比[7]是指实测轮边功率与额定功率比，相关研究表明柴油货车的机械传动效率为0.82～0.85[8]，表中将机械传动效率放宽至90%.

值得说明的是，表3是针对数据样本情况设置的，所设置的甄别参数相对较宽松，随着事后数据监管的强化，异常测试结果的减少，应结合实际情况逐步加严甄别参数的设置.

表3 分析样本测试结果甄别参数的设置情况

4.3 实测最大轮边功率值甄别结果

9 064条样本中功率比大于0.9有136条，功率比值小于0.3有48条，分别约占总样本的1.50%和0.53%，总占比约2.0%.

造成功率比异常的主要原因为录入的额定功率值小于实际额定功率值或设备工控软件的算法存在问题，造成功率比偏小的主要原因是加载减速法测试过程中，检验员未规定将油门开度保持在最大状态.

录入的额定功率值偏小，可一定程度上提高排气检测合格率，实测轮边功率偏小则会造成合格率下降，这两种情况都属违规行为，应予杜绝.

4.4 污染物测试结果甄别结果

表4为按表3设置的甄别参数统计的疑似异常数据样本.

表4 疑似异常数据统计情况

由表4可知，轻柴和重柴共有263条样本为疑似异常样本，占分析总样本的比例为2.9%左右.

4.5 过程数据分析甄别结果

功率比甄别方法基本能确定甄别结果的有效，污染物测试结果则还需进一步通过过程数据分析来判定.

由于过程数据需要对测试结果的样本单条分析，分析的数据量较大，本文仅抽取了263条异常记录中的30条样本进行分析，确认为异常测试结果的样本数量为22条，具体异常原因情况详见图3所示.

图3 样本异常原因统计情况

图中的A1～A7分别表示原始尾气CO2值异常、MaxHP点前车速变化率异常、MaxHP点后车速变化率异常、100%VelMaxHP工况车速变化异常、80%VelMaxHP工况车速变化异常、100%VelMaxHP“测量/扫描”功率比η异常和80%VelMaxH“测量/扫描”功率比η异常，图中显示“测量/扫描”功率比η异常问题较突出，说明加载减速法测试时油门未保持在最大开度状态和油门控制不稳定，这也是造成光吸收系数值和NOx值偏小的主要原因之一.因同一个样本可能同时出现2个或2个以上异常原因，所以图中异常原因的总数量大于异常样本数量.

MaxHP值、最大轮边功率工况测量值P轮已包含在4.3节甄别，起始扫描轮边功率、测试全过程车速变化率、总测试时长等异常的样本数为零，所以图3中未包含这些参数.

根据抽取疑似异常样本的过程数据分析结果，可粗略估算出约有193条分析样本被确定为异常样本，占总分析样本数的2.1%左右.

4.6 异常样本的分布情况分析

由于本次仅对30条污染物测试结果样本进行了过程数据分析，不能反映全部污染物测试结果样本的分布情况，所以这里仅讨论功率比异常样本的分布情况.

4.3节共甄别出184条功率比异常样本，将这些样本重新分析，全市有13家检验机构存在功率比异常问题，但主要集中在3家检测数量较多的检验机构.图4是功率比异常样本分布情况.

为方便比较，图中显示的总样本数量为除10后之值.由图可知，仅机构2、机构4和机构12三家检验机构的总异常样本数量就达到了134条，机构2、机构3、机构4和机构12的异常样本占比超过了4.5%，这几家检验机构应作为日常监管的重点对象.

5 结语

对异常排气测试结果进行甄别可有效提高排放检验事后监管的效率和有效性.日常工作中，也可以采取类似方法对其它排气检测方法的异常测试进行甄别，还可以将疑似异常测试结果按设备品牌、设备类别、车辆属地等进行分类甄别，并结合视频录像监控等，以进一步细化重点监管对象.