營運貨車燃料消耗量不確定度的評定

林明瀚

摘 要：影響營運貨車燃料消耗量的因素很多，在營運貨車燃料消耗量測試過程中，人們對測量結果的有效性和可信度存在疑問，將不確定度評定方法應用于營運貨車燃料消耗量的測量可以解決上述問題。

關鍵詞：營運貨車 燃料消耗量 不確定度

1 引言

隨著人民生活水平的提高，汽車日益普及，無論是家用汽車還是營運車輛都日漸增多。在這種情況下，人們對汽車的油耗也更加關注。近些年來，不論是國內標準還是國外標準，對汽車油耗的要求都更加嚴格。2016年，中華人民共和國交通運輸部發(fā)布了行業(yè)標準JT/T 719-2016《營運貨車燃料消耗量限值及測量方法》，對營運貨車油耗測量方法進行進一步的細化。除了原本的等速油耗試驗外，標準引入了加速油耗試驗和怠速油耗試驗，更加全面的評估營運貨車的綜合油耗。作為檢測機構，在對營運貨車油耗測量時，不但要準確的測量出營運貨車的油耗，還應對影響營運貨車油耗的各方面因素進行分析，對測量結果的有效性和可信度進行評估，以得出一個準確可信的測量結果。

2 營運貨車油耗測量結果不確定度分析

根據(jù)JT/T 719-2016《營運貨車燃料消耗量限值及測量方法》，營運貨車綜合油耗分為三部分，等速油耗、加速油耗、怠速油耗。營運貨車綜合油耗數(shù)學模型為：

Q=

（Qu為等速油耗測量結果，vui為目標速度值，kui為該目標速度值等速油耗的權重，ku為等速油耗工況權重；Qa為加速油耗測量結果，ka為加速油耗工況權重，Sa為加速油耗工況平均加速距離，Ta為加速油耗工況平均加速時間；Ql為怠速油耗測量結果，kl為怠速油耗工況權重）。在數(shù)學模型中，除了三個測量結果外，其他部分都為常數(shù)（Sa/Ta可視為常數(shù)）。故而，先單獨計算出等速油耗、加速油耗、怠速油耗測量結果的不確定度，再得出營運貨車綜合油耗不確定度。本標準中，測量結果根據(jù)氣壓、溫度、燃油密度將測量結果校正到標準狀態(tài)，以排除環(huán)境條件和燃油差異對測量結果的影響，所以，不考慮這部分因素引入的不確定度。

2.1 等速油耗不確定度

綜合等速油耗數(shù)學模型為：Qu

（vui為第i個等速油耗目標車速，kui為第個等速油耗目標車速的權重，為第i個等速油耗目標車速的測量結果，根據(jù)標準n為5）。在本模型中，在確定車型的情況下，vui和kui為常數(shù)。

等速油耗數(shù)學模型：（單位為l/100km；lj為第j個燃料流量測量值，單位為ml；Sj為第j個距離測量值，單位為m，按照標準規(guī)定S為500m；m為測量次數(shù)，根據(jù)標準m為4）。的不確定度分為兩部分，A類不確定度和B類不確定度。A類不確定度是由測量重復性帶來的，可通過標準差計算。B類不確定度是由測量儀器誤差帶來的，本公式中使用的儀器為流量傳感器和距離傳感器，按照標準要求流量傳感器和距離傳感器精度均為±0.5%。

2.2 加速油耗不確定度

加速油耗數(shù)學模型為：

（Qa單位為l/100km；Qak為第k個燃料流量測量值，單位為ml；Sak第k個距離測量值，單位為s；p為測量次數(shù)，根據(jù)標準為4）。Qa的不確定度分為兩部分，A類不確定度和B類不確定度。A類不確定度是由測量重復性帶來的，可通過標準差計算。B類不確定度是由測量儀器誤差帶來的，本公式中使用的儀器為流量傳感器和距離傳感器，按照標準要求流量傳感器和距離傳感器精度均為±0.5%。

2.3 怠速油耗不確定度

怠速油耗數(shù)學模型為：

（Ql單位為l/h；Qdh為第h個燃料流量測量值，單位為ml；Tdh第h個距離測量值，單位為s；r為測量次數(shù)，根據(jù)標準r為3）。Ql的不確定度分為兩部分，A類不確定度和B類不確定度。A類不確定度是由測量重復性帶來的，可通過標準差計算。B類不確定度是由測量儀器誤差帶來的，本公式中使用的儀器為流量傳感器和時間傳感器，按照標準要求流量傳感器精度為±0.5%，時間傳感器精度為±0.1s。

3 營運貨車油耗測量結果不確定度評定

文章以標準規(guī)定的汽車單車為樣本，對其油耗測量結果進行不確定度評定。

3.1 等速油耗不確定度評定，見表1

首先，根據(jù)貝塞爾公式分別計算出5個目標車速下A類不確定度uA（）。再對等速油耗數(shù)學模型求偏微分，得出距離不確定度靈敏系數(shù)和流量不確定度靈敏系數(shù)（為目標車速下m組流量讀數(shù)均值，單位ml；為目標車速下m組距離讀數(shù)均值，單位m；根據(jù)標準m為4）。

然后，合成等速油耗不確定度，u（）=

（為距離傳感器精度，為±0.5%；u（l）為流量傳感器精度，為±0.5%）。

最后，合成綜合等速油耗不確定度，根據(jù)數(shù)學模型，=0.091（l/100km）。

3.2 加速油耗不確定度評定，見表2

首先，根據(jù)貝塞爾公式計算A類不確定度uA（Qa）。再對加速油耗數(shù)學模型求偏微分，得出距離不確定度靈敏系數(shù)和流量不確定度靈敏系數(shù)（為目標車速下p組流量讀數(shù)均值，單位ml；為目標車速下p組距離讀數(shù)均值，單位m；根據(jù)標準p為4）。

然后，合成加速油耗不確定度，=0.194（單位l/100km；u（s）為距離傳感器精度，為±0.5%；u（l）為流量傳感器精度，為±0.5%）。

3.3 怠速油耗不確定度評定，見表3

首先，根據(jù)貝塞爾公式計算A類不確定度uA（Ql）。再對怠速油耗數(shù)學模型求偏微分，得出時間不確定度靈敏系數(shù)和流量不確定度靈敏系數(shù)（為目標車速下p組流量讀數(shù)均值，單位ml；為目標車速下p組時間讀數(shù)均值，單位s；根據(jù)標準p為3）。

然后，合成加速油耗不確定度，=0.006（單位l/h；u（s）為時間傳感器精度，為±0.1s；u（l）為流量傳感器精度，為±0.5%）。

3.4 營運貨車綜合油耗不確定度評定

分別計算等速油耗靈敏系數(shù)C7=

，加速油耗靈敏系數(shù)

和怠速油耗靈敏系數(shù)

（uvi為目標速度值，kvi為該目標速度值等速油耗的權重，kv為等速油耗工況權重；ka為加速油耗工況權重，Sa為加速油耗工況平均加速距離，Ta為加速油耗工況平均加速時間；kl為怠速油耗工況權重）。

然后，合成營運貨車綜合油耗不確定度，=0.083（l/100km）。

3.5 擴展不確定度評定

本次營運貨車綜合油耗測量結果不確定度取置信概率95%區(qū)間計算擴展不確定度，U（Q）=k×u（Q）=0.166（l/100km），k=2。

本次營運貨車綜合油耗測量結果為19.7 l/100km，其相對擴展不確定度為0.84%，k=2。

4 結論

測量不確定度是對測量準確度的量化評估，反映了測量結果的準確性和可信度。一個完整的測量結果包括兩方面內容：一是測量值，即當次測量結果的估計值；二是測量不確定度，反映了當次測量結果的準確度。

參考文獻：

[1] JT/ 719-2016 《營運貨車燃料消耗量限值及測量方法》.

[2] JJF 1059.1-2012 《測量不確定度評定與表示》.

[3] JJF 1059.2-2012 《用蒙特卡洛法評定測量不確定度》.