壓燃式發動機汽車排氣光吸收系數檢驗不確定度評定

江蘇省質量協會 高 飛

壓燃式發動機汽車排氣光吸收系數檢驗不確定度評定

江蘇省質量協會 高 飛

根據《檢驗檢測機構資質認定評審準則》要求,檢驗檢測機構應要建立和保持應用評定測量不確定度的程序。本文分析影響柴油車排氣光吸收系數檢測的因素,研究排氣光吸收系數檢測不確定度評定的方法。

壓燃式發動機;排氣光吸收系數;不確定度評定;方法探究

1.概述

隨著機動車保有量的增加,機動車尾氣排放對環境的影響越來越顯著,因此,要恰如其分評價機動車尾氣排放檢驗結果,檢驗結果的不確定度評定在檢驗報告合格判定中的顯得尤為重要。

排氣光吸收系數(k)是衡量柴油車環保性能的重要指標之一, (除此以外,氮氧化合物排放量也是柴油車環保性能之一),是柴油汽車環保性能定期檢測必檢的項目之一。研究柴油車排氣光吸收系數(k)檢驗不確定度評定,對提高柴油車環保性能檢驗質量、增強柴油車環保性能檢驗結果的可信度,保障機動車檢測機構環保性能檢驗比對結果評價正確性有重要意義。

根據GB3847-2005《車用壓燃式發動機和壓燃式發動機汽車排氣煙度排放限值及測量方法》標準的要求,對于2001年10月1日起生產的在用汽車,須進行排氣光吸收系數(k)檢驗。本文依據JJF1059.1-2012《測量不確定度評定與表示》的要求,對排氣光吸收系數(k)檢驗中涉及的儀器設備、方法、車輛特性等影響因素進行了分析,并按照要求對檢驗結果的不確定度進行了評定和表述。

2.檢驗方法和檢驗過程

2.1 檢驗目的

機動車環保排放定期檢驗。

2.2 檢驗過程

2.2.1 檢驗前儀器及車輛準備

(1)送檢柴油車的進氣系統須安裝空氣濾清器,排氣系統須安裝排氣消聲器,進、排氣系統不得有泄漏。(2)檢驗前及檢驗過程中,發動機的溫度(指冷卻水和潤滑油的溫度)應達到汽車生產廠家規定的熱狀態。(3)檢驗前,應增加至少3次自由加速工況或其他等效方法,以便掃盡排氣管積存的碳煙。(4)燃料應使用規定牌號的柴油,不得添加消煙劑。(5)應使用分流式不透光煙度計。

2.2.2 檢驗程序

(1)在完成排氣管3次吹拂(或等效方法)情況后,發動機處于怠速工況下,插入不透光煙度計取樣探頭。(2)在1s內將試驗柴油車的油門踏板快速、連續地完全踏到底,使噴油泵在最短時間內供給發動機最大供油量。當發動機轉速一旦達到最大,立即松開油門踏板,使發動機恢復至怠速工況,不透光煙度計恢復到相應待檢狀態。(3)重復步驟⑵操作至少3次,記錄不透光煙度計的每次最大數值作為該次檢驗數值。(4)計算最后3次檢驗結果的算術平均值,作為本次檢驗結果。

2.2.3 注意事項

(1)取樣管的長度和內徑對檢測結果有影響,不得隨意更換。 (2)為使引入的排氣能夠均勻地充滿測量不透光煙度計的氣室,保證光吸收系數k檢驗準確,取樣探頭的橫截面與排氣管的橫截面之比應不小于0.05,排氣管內取樣探頭開口處測得的空氣背壓不應大于735Pa。 (3)探頭開口前方排氣管路的直管部分應該等于排氣管直徑6倍的長度,探頭開口后方的排氣管直管部分應該是等于排氣管直徑3倍的長度。如果使用延長管,則延長管與排氣管接口處不允許有空氣進入。將取樣探頭固定于排氣管內,并使取樣探頭中心線與排氣管軸線平行。 (4)取樣探頭在排氣管上安裝時,應基本位于排氣管截面的中間位置,減少取樣探頭對排氣背壓的影響,以保證樣氣采集的準確性。如果取樣探頭安裝位置嚴重不當時,不僅可能采樣到積存樣氣,不能作為真實的實時檢測,而且可能增大排氣背壓,導致檢驗結果失真。(5)為避免取樣探頭因碳煙附著影響測量和不透光煙度計壽命,應盡可能把取樣探頭安裝在排氣管的水平段。(6)采樣軟管的長度應盡可能短,以避免采樣軟管內壁上的碳煙附著,以消除檢驗數據的波動。(7)應確保從不透光煙度計的采樣管始終有一個朝向排氣管的向下的斜度,以防止形成冷凝物阻塞取樣管路。(8)檢驗結束后,應從排氣管抽出取樣探頭,待不透光煙度計儀表回零后方可檢下一輛車。 (9)不檢驗時,取樣探頭要吊掛,防止污染受損。

2.3 檢測設備

(1)不透光煙度計

不透光煙度計規格型號:FLB-100;

校準報告結果(根據JJG 976-2010《透射式煙度計檢定規程》):

吸收比N測量范圍:0～99.90 % ;

光吸收系數K測量范圍:0～16.0 m-1;

分辨力:

吸收比N:0.1%;

光吸收系數K:0.01m-1;

示值誤差:

光吸收系數K:0.7%

(2)NDF-2標準中型濾光片

3.建立數學模型

根據GB3847-2005標準的要求,計算取最后3次檢驗結果的算術平均值作為本次檢驗的結果,因此建立數學模型:

式中:

4.檢驗結果不確定度評價

4.1 檢驗結果不確定主要來源

(1)NDF-2濾光片校準不確定度引入的不確定度;(2)不透光煙度計FLB-100分辨力引入的不確定度;(3)不透光煙度計FLB-100示值誤差引入的不確定度;(4)檢驗重復性引入的不確定度。

4.2 NDF-2濾光片校準不確定度引入的不確定度

NDF-2濾光片校準證書給出的本次校準結果的擴展不確定度為:

4.3 不透光煙度計FLB-100示值誤差引入的不確定度

不透光煙度計FLB-100檢定證書給出的光吸收系數示值誤差為0.7%,測量誤差分布屬于矩形(均勻)分布,因此,取,故:4.4 不透光煙度計FLB-100分辨力引入的不確定度

不透光煙度計FLB-100顯示儀表的分辨力是0.1 %,由分辨力引起的量化誤差以等概率分布(也即矩形分布),落在寬度為-0.05%至0.05%的區間內,概率p為100%。通過對其分布的估計,可以得出由分辨力引入標準不確定度為: