淺述碳平衡油耗儀測(cè)量結(jié)果不確定度的評(píng)定

崔素梅 高順 申海 王克喜 王偉

天津市計(jì)量監(jiān)督檢測(cè)科學(xué)研究院 天津 300192

概述

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，機(jī)動(dòng)車數(shù)量也在迅猛增長(zhǎng)，環(huán)境空氣污染逐步加重，全球能源日益緊張，作為燃油消耗大國(guó)，有效控制并減少燃油消耗量成為重中之重[1-2]。依據(jù)GB18565-2016《道路運(yùn)輸車輛綜合性能要求和檢驗(yàn)方法》和GB/T18566-2011《道路運(yùn)輸車輛燃料消耗量檢測(cè)評(píng)價(jià)方法》的要求，燃用柴油或汽油、額定總質(zhì)量大于3.5t的在用營(yíng)運(yùn)客車和營(yíng)運(yùn)貨車均需要檢測(cè)燃料消耗量[3-5]。提高燃油車燃油經(jīng)濟(jì)性，減少燃油消耗量，快速而又準(zhǔn)確地掌握燃油規(guī)律，減少尾氣排放，對(duì)環(huán)境保護(hù)具有重要意義。

燃油消耗量的檢測(cè)方法分為直接法和間接法兩種。直接法需要專業(yè)人員拆解油路，容易損壞車輛原有的油路結(jié)構(gòu)，且復(fù)雜、費(fèi)時(shí)。間接法不需要拆解油路，方便、快捷，容易操作。碳平衡法是間接法中最常用的方法之一。

碳平衡油耗儀根據(jù)燃油在發(fā)動(dòng)機(jī)中燃燒前碳總質(zhì)量與燃燒后碳總質(zhì)量相等的質(zhì)量守恒定律測(cè)算汽車燃油消耗量[6-7]，主要由含碳?xì)怏w濃度測(cè)量裝置、稀釋排氣流量測(cè)量裝置、排氣稀釋收集裝置和測(cè)控系統(tǒng)等組成。用碳平衡油耗儀測(cè)量燃油車燃油消耗量，無須拆解發(fā)動(dòng)機(jī)油路，簡(jiǎn)單、方便、易操作，得到了汽車性能檢測(cè)站的廣泛青睞。碳平衡油耗儀示值準(zhǔn)確與否至關(guān)重要，本文對(duì)碳平衡油耗儀測(cè)量結(jié)果不確定度進(jìn)行評(píng)定，為碳平衡油耗儀溯源提供了有力的支持。

1 測(cè)量數(shù)學(xué)模型

利用標(biāo)準(zhǔn)CO2氣體對(duì)碳平衡油耗儀進(jìn)氣管進(jìn)行噴射，記錄碳平衡油耗儀測(cè)量值。將充裝標(biāo)準(zhǔn)CO2氣體的氣瓶放置在電子天平上，記錄噴射前后氣瓶的電子天平上的示值。以噴射前后氣瓶電子天平之差作為標(biāo)準(zhǔn)值，碳平衡油耗儀測(cè)量值與標(biāo)準(zhǔn)值之差即為絕對(duì)示值誤差，本文以相對(duì)示值為數(shù)學(xué)模型進(jìn)行不確定度分析。

式中，δ——相對(duì)示值誤差，%；

C——第i次碳平衡油耗儀的測(cè)量值，g；

C0——第i次噴射的CO2標(biāo)準(zhǔn)值，g。

因?yàn)楦鞣至炕ゲ幌嚓P(guān)，則：

靈敏系數(shù)：

2 標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定[3]

2.1 碳平衡油耗儀測(cè)量結(jié)果重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度

在相同的條件下，選取150g為測(cè)定點(diǎn)，重復(fù)測(cè)量10次，碳平衡油耗儀示值誤差為1.8%、2%、1.5%、2.5%、2.8%、2.4%、2.3%、1.2%、1.8%、2.1%，單次試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差為：

實(shí)際測(cè)量時(shí)，以3次測(cè)量的算術(shù)平均值作為測(cè)量結(jié)果，則可得到標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

2.2 標(biāo)準(zhǔn)氣體引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度

由標(biāo)準(zhǔn)氣體物質(zhì)證書可知，U=1%，k=2，其引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

2.3 標(biāo)準(zhǔn)器電子天平引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度

標(biāo)準(zhǔn)器電子天平準(zhǔn)確度為±0.1g，按均勻分布分析，在測(cè)定點(diǎn)150g時(shí)，其引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

3 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定

標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量匯總?cè)缦拢?/p>

表1 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量一覽表

以上各分量互不相關(guān)，故合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

4 擴(kuò)展不確定度評(píng)定

取k=2，則擴(kuò)展不確定度為：Urel=0.57%×2=1.2%

5 結(jié)束語

機(jī)動(dòng)車數(shù)量的不斷增加，帶來的尾氣排放愈發(fā)嚴(yán)重，有效控制尾氣排放成為環(huán)境保護(hù)中重要措施之一。快速而準(zhǔn)確地掌握燃油規(guī)律，有助于減少尾氣排放帶來的環(huán)境污染。掌握油耗規(guī)律的方法分為直接法和間接法。直接法需要專業(yè)人員操作，復(fù)雜，沒有被廣泛應(yīng)用。間接法快速、方便，得到廣泛應(yīng)用，尤其是碳平衡法。

碳平衡油耗儀用于測(cè)量燃油車燃油消耗量，廣泛應(yīng)用于汽車性能檢測(cè)站，碳平衡油耗儀示值準(zhǔn)確與否至關(guān)重要，本文參考GB18565-2016《道路運(yùn)輸車輛綜合性能要求和檢驗(yàn)方法》、GB/T18566-2011《道路運(yùn)輸車輛燃料消耗量檢測(cè)評(píng)價(jià)方法》以及JJF1059.1-2012《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》等技術(shù)文件，對(duì)碳平衡油耗儀測(cè)量結(jié)果不確定度進(jìn)行了評(píng)定，為碳平衡油耗儀溯源提供了技術(shù)支撐，對(duì)有效控制并減少燃油消耗量具有一定的實(shí)際意義。