加油過程污染物排放THC不確定度評定

張圓圓 華晨 李憲斌 王茁

摘 要：依據JJF 1059.1-2012《測量不確定度評定與表示》和GB 18352.6-2016《輕型汽車污染物排放限值及測量方法（中國第六階段）》附錄I的規定，對加油過程中污染物排放THC結果的不確定度進行了分析評定。

關鍵詞：加油過程污染物排放;THC;污染物排放;不確定度

Abstract： According to the provisions of JJF 1059.1-2012《Evaluation and expression of uncertainty in measurement》and GB 18352.6-2016《Limits and measurement methods for emissions from light-duty vehicles （CHINA 6）》of appendix I， the uncertainty of THC results of pollutant emission during refueling is analyzed and evaluated.

Keywords： Refueling Test; THC; Pollutant Emission; Uncertainty Evaluation

前言

加油過程中污染物指汽車在加油過程中排放或泄露的碳氫污染物蒸氣[1]。測量不確定度評定是按照實際檢測過程和相關信息對檢測結果的分散性進行評估[2].本文按照GB 18352.6-2016《輕型汽車污染物排放限值及測量方法（中國第六階段）》附錄I的相關步驟，對加油過程污染物排放THC結果的影響因素進行系統評估及探討。

1 概述

1.1 測量原理

變溫密閉室分析儀主要用的是HC分析儀，采用的是氫火焰離子法（FID）的工作原理。

氫火焰離子法（FID）的工作原理是利用碳氫化合物在氫火焰的2000℃左右高溫中燃燒時可離子化成電子和自由離子，其離子數基本與碳原子數成正比。HC在氫火焰中分解出的離子在離子吸收極板間的電壓作用下形成電子流，其電流大小代表了樣氣中碳原子濃度，因此FID檢測的結果是樣氣中的碳原子ppm值。

用HC分析儀測量加油試驗過程中的的總THC排放量，再根據加油量得出每升油的加油排放，單位為g/L。

1.2 使用的儀器設備

1.3 燃油系統加油排放試驗程序

1.3.1 用電子天平碳罐初始質量為M1

1.3.2 用FUELLOAD 200加油小車往已組裝好的油箱被注入10%油箱標稱容積的燃油，靜置6h

1.3.3 用汽車燃油揮發物控制裝置性能測試系統將碳罐脫附600倍的碳罐有效容積的體積并用電子天平碳罐初始質量為M2，將燃油系統和碳罐進行連接。

1.3.3 由輕型車用變溫密閉倉設定加油排放ORVR程序將燃油系統以及加油小車的加油槍通過變溫密閉室的加油口連接完成。

1.3.4 將加油小車的加油溫度20±1℃、加油速率37±1L/min設置完成待溫度以及速率滿足要求后，根據變溫密閉室的計算機控制程序的提示進行加油排放實驗，記錄加油排放的總HC量M和加油量VD。

2 測量不確定度評定

影響燃油系統加油排放試驗的因素很多，根據計算公式以及使用經驗，確定主要包括：加油量、加油溫度、加油速率、密閉室凈容積、加油試驗前后密閉室的HC濃度CHCi、CHCf、加油試驗前后的大氣壓Pi、Pf、加油試驗前后的溫度Ti、Tf、碳罐的脫附量等。

2.1 加油量評定方法的確定

加油量直接參與加油排放結果的計算，加油量通過加油小車直接讀取，加油小車累積流量計的精度直接影響加油量的大小，故可以通過加油小車的技術參數進對加油量分量進行不確定度的B類評定。

2.2 加油試驗前后密閉室的HC濃度CHCi、CHCf評定方法的確定

分析設備自身的最大允許誤差和校準用的標準氣體的最大允許誤差均影響測試結果，故根據分析設備和標準氣體的說明書，分別對分析設備本身和標準氣體進行B類不確定度評價，最后再合成對加油實驗前后密閉室的HC濃度B類不確定度評價。

2.3 加油試驗前后的大氣壓Pi、Pf 評定方法的確定

試驗大氣壓均由變溫密閉室電腦進行控制，測量大氣壓的允許誤差會影響試驗的測試結果，故根據變溫密閉室測量氣壓的傳感器的傳感器精度以及變溫密閉室校準證書，可以對大氣壓分量Pi、Pf進行B類不確定度評價。

2.4 加油試驗前后的溫度Ti、Tf評定方法的確定

試驗溫度均由變溫密閉室電腦進行控制，測量溫度的允許誤差會影響試驗的測試結果，故根據變溫密閉室測量溫度的傳感器的傳感器精度以及變溫密閉室校準證書，可以對溫度分量Ti、Tf進行B類不確定度評價。

2.5 測量重復性引入的不確定度（f1）

下列因素在規定的同等試驗條件下對試驗結果有影響，可以通過統計分析的方法對其進行測量不確定度的A類評定：

（1）加油試驗時的加油溫度。

（2）加油試驗時的加油速率。

（3）使用干燥干空氣以25L/min脫附的脫附速率準確性以及總脫附量。

將以上影響因素所產生的重復性因素組合在一起，歸為輸出量的重復性因素，不需要分別評估各輸入量重復性引入的不確定度分量，而是直接評估測量結果的重復性的不確定度引入的不確定度分量（不確定度B類）。

3 數學模型

3.1 燃油系統加油排放不確定度的計算

根據GB 18352.6-2016《輕型汽車污染物排放限值及測量方法（中國第六階段）》附錄I.6.1計算公式。

中加油試驗排放量：

MHC ---加油試驗總排放量，單位是g;

V---經汽車容積矯正后的密閉室凈容積，如果未確定汽車容積，則從密閉室內部容積減去1.42m3，單位是m3;

CHCi、CHCf ---密閉室內碳氫化合物濃度，ppmC1當量;

Tf、Ti---加油試驗前后密閉室內環境溫度;

Pf、Pi---加油試驗前后密閉室內大氣壓力;

對于加油試驗，H/C取2.33。

加油排放試驗的最終結果應用加油試驗碳氫排放質量除以輸送燃油的總體積按下列公式計算：

3.2 合成標準不確定度計算公式

因為Ti和Tf采用同一天平進行測量，所以它們屬于強相關，相關系數r（Ti， Tf）=1，同理Pi和Pf屬于強相關，相關系數r（pi， pf）=1，同理CCHi和CCHf屬于強相關，相關系數r（CCHi， CCHf ）=1。

則燃油系統加油排放的合成標準不確定度為：

則燃油系統加油排放的相對合成標準不定度為：

輸出量RE的不確定來源有5個方面：

（1）測量重復性引入的相對標準不確定度ur（f1）;

（2）密閉室容積引入的相對標準不確定度ur（V）;

（3）加油前后密閉室內碳氫化合物濃度引入的相對標準不確定度ur（CHCi）、ur（CHCf）;

（4）加油前后密閉室內溫度引入的相對標準不確定度ur（Ti）、ur（Tf）;

（5）加油前后密閉室內溫度大氣壓力引入的相對標準不確定度ur（Pi）、ur（Pf）;

（6）加油量引入的相對校準不確定度ur（VD）。

靈敏系數：

c（f1）=1，為重復性實驗引入的不確定度的靈敏系數;

c（V）=1，為密閉室容積的靈敏系數;

c（CCHi）=1，c（CCHf）=-1，為加油前后密閉室內碳氫化合物濃度的靈敏系數;

c（Ti）=-1，c（Tf）=1，為加油前后密閉室內溫度的靈敏系數;

c（Pi）=1，c（Pf）=-1，為加油前后密閉室內溫度大氣壓力的靈敏系數;

c（VD）=-1，為加油量的靈敏系數;

4 測試結果不確定度的評估

根據1.3試驗程序進行9次測試，9次燃油系統加油排放測量結果：

5 合成標準不確定度評定

將所有來源的不確定度值和靈敏系數代入，得到合成相對標準不確定度：

本次試驗的加油排放量RE=0.0019g/l，則燃油系統的加油排放的合成標準不確定度：

6 擴展不確定度評定

7 相對擴展不確定度的評定

8 結果分析

燃油系統的加油排放的擴展不確定度U=0.001g/l，它是由合成標準不確定度uc（RE）=0.0005g/l乘以包含因子k=2而得到的。相對擴展不確定度為52.6%。

9 結論

本文對加油過程中污染物排放THC結果的不確定度進行了分析評定。闡述了試驗過程中所用儀器設備，根據計算公式等建立了數學模型，并且分析了影響加油過程中污染物排放THC的主要分量，評定了各分量引入的不確定度，最終得到加油過程中污染物排放THC的擴展不確定度及相對擴展不確定度。

參考文獻

[1] GB 18352.6-2016輕型汽車污染物排放限值及測量方法（中國第六階段）.

[2] JJF 1059.1-2012測量不確定度的評定與表示.