淺述碳平衡油耗儀測量結果不確定度的評定

崔素梅 高順 申海 王克喜 王偉

天津市計量監督檢測科學研究院 天津 300192

概述

隨著我國經濟的飛速發展，機動車數量也在迅猛增長，環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，有效控制并減少燃油消耗量成為重中之重[1-2]。依據GB18565-2016《道路運輸車輛綜合性能要求和檢驗方法》和GB/T18566-2011《道路運輸車輛燃料消耗量檢測評價方法》的要求，燃用柴油或汽油、額定總質量大于3.5t的在用營運客車和營運貨車均需要檢測燃料消耗量[3-5]。提高燃油車燃油經濟性，減少燃油消耗量，快速而又準確地掌握燃油規律，減少尾氣排放，對環境保護具有重要意義。

燃油消耗量的檢測方法分為直接法和間接法兩種。直接法需要專業人員拆解油路，容易損壞車輛原有的油路結構，且復雜、費時。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。

碳平衡油耗儀根據燃油在發動機中燃燒前碳總質量與燃燒后碳總質量相等的質量守恒定律測算汽車燃油消耗量[6-7]，主要由含碳氣體濃度測量裝置、稀釋排氣流量測量裝置、排氣稀釋收集裝置和測控系統等組成。用碳平衡油耗儀測量燃油車燃油消耗量，無須拆解發動機油路，簡單、方便、易操作，得到了汽車性能檢測站的廣泛青睞。碳平衡油耗儀示值準確與否至關重要，本文對碳平衡油耗儀測量結果不確定度進行評定，為碳平衡油耗儀溯源提供了有力的支持。

1 測量數學模型

利用標準CO2氣體對碳平衡油耗儀進氣管進行噴射，記錄碳平衡油耗儀測量值。將充裝標準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準值，碳平衡油耗儀測量值與標準值之差即為絕對示值誤差，本文以相對示值為數學模型進行不確定度分析。

式中，δ——相對示值誤差，%；

C——第i次碳平衡油耗儀的測量值，g；

C0——第i次噴射的CO2標準值，g。

因為各分量互不相關，則：

靈敏系數：

2 標準不確定度評定[3]

2.1 碳平衡油耗儀測量結果重復性引入的標準不確定度

在相同的條件下，選取150g為測定點，重復測量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%，單次試驗標準差為：

實際測量時，以3次測量的算術平均值作為測量結果，則可得到標準不確定度為：

2.2 標準氣體引入的標準不確定度

由標準氣體物質證書可知，U=1%，k=2，其引入的標準不確定度為：

2.3 標準器電子天平引入的標準不確定度

標準器電子天平準確度為±0.1g，按均勻分布分析，在測定點150g時，其引入的標準不確定度為：

3 合成標準不確定度評定

標準不確定度分量匯總如下：

表1 標準不確定度分量一覽表

以上各分量互不相關，故合成標準不確定度為

4 擴展不確定度評定

取k=2，則擴展不確定度為：Urel=0.57%×2=1.2%

5 結束語

機動車數量的不斷增加，帶來的尾氣排放愈發嚴重，有效控制尾氣排放成為環境保護中重要措施之一。快速而準確地掌握燃油規律，有助于減少尾氣排放帶來的環境污染。掌握油耗規律的方法分為直接法和間接法。直接法需要專業人員操作，復雜，沒有被廣泛應用。間接法快速、方便，得到廣泛應用，尤其是碳平衡法。

碳平衡油耗儀用于測量燃油車燃油消耗量，廣泛應用于汽車性能檢測站，碳平衡油耗儀示值準確與否至關重要，本文參考GB18565-2016《道路運輸車輛綜合性能要求和檢驗方法》、GB/T18566-2011《道路運輸車輛燃料消耗量檢測評價方法》以及JJF1059.1-2012《測量不確定度評定與表示》等技術文件，對碳平衡油耗儀測量結果不確定度進行了評定，為碳平衡油耗儀溯源提供了技術支撐，對有效控制并減少燃油消耗量具有一定的實際意義。