營運(yùn)貨車燃料消耗量不確定度的評定

林明瀚

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

關(guān)鍵詞：營運(yùn)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(yùn)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(guān)注。近些年來，不論是國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)還是國外標(biāo)準(zhǔn)，對汽車油耗的要求都更加嚴(yán)格。2016年，中華人民共和國交通運(yùn)輸部發(fā)布了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JT/T 719-2016《營運(yùn)貨車燃料消耗量限值及測量方法》，對營運(yùn)貨車油耗測量方法進(jìn)行進(jìn)一步的細(xì)化。除了原本的等速油耗試驗外，標(biāo)準(zhǔn)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(yùn)貨車的綜合油耗。作為檢測機(jī)構(gòu)，在對營運(yùn)貨車油耗測量時，不但要準(zhǔn)確的測量出營運(yùn)貨車的油耗，還應(yīng)對影響營運(yùn)貨車油耗的各方面因素進(jìn)行分析，對測量結(jié)果的有效性和可信度進(jìn)行評估，以得出一個準(zhǔn)確可信的測量結(jié)果。

2 營運(yùn)貨車油耗測量結(jié)果不確定度分析

根據(jù)JT/T 719-2016《營運(yùn)貨車燃料消耗量限值及測量方法》，營運(yùn)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(yùn)貨車綜合油耗數(shù)學(xué)模型為：

Q=

（Qu為等速油耗測量結(jié)果，vui為目標(biāo)速度值，kui為該目標(biāo)速度值等速油耗的權(quán)重，ku為等速油耗工況權(quán)重；Qa為加速油耗測量結(jié)果，ka為加速油耗工況權(quán)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(jié)果，kl為怠速油耗工況權(quán)重）。在數(shù)學(xué)模型中，除了三個測量結(jié)果外，其他部分都為常數(shù)（Sa/Ta可視為常數(shù)）。故而，先單獨(dú)計算出等速油耗、加速油耗、怠速油耗測量結(jié)果的不確定度，再得出營運(yùn)貨車綜合油耗不確定度。本標(biāo)準(zhǔn)中，測量結(jié)果根據(jù)氣壓、溫度、燃油密度將測量結(jié)果校正到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，以排除環(huán)境條件和燃油差異對測量結(jié)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(xué)模型為：Qu

（vui為第i個等速油耗目標(biāo)車速，kui為第個等速油耗目標(biāo)車速的權(quán)重，為第i個等速油耗目標(biāo)車速的測量結(jié)果，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)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(xué)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(biāo)準(zhǔn)規(guī)定S為500m；m為測量次數(shù)，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)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(fù)性帶來的，可通過標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(xué)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(biāo)準(zhǔn)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(fù)性帶來的，可通過標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(xué)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(biāo)準(zhǔn)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(fù)性帶來的，可通過標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(yùn)貨車油耗測量結(jié)果不確定度評定

文章以標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的汽車單車為樣本，對其油耗測量結(jié)果進(jìn)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(biāo)車速下A類不確定度uA（）。再對等速油耗數(shù)學(xué)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(biāo)車速下m組流量讀數(shù)均值，單位ml；為目標(biāo)車速下m組距離讀數(shù)均值，單位m；根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)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(xué)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(xué)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(biāo)車速下p組流量讀數(shù)均值，單位ml；為目標(biāo)車速下p組距離讀數(shù)均值，單位m；根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)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(xué)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(biāo)車速下p組流量讀數(shù)均值，單位ml；為目標(biāo)車速下p組時間讀數(shù)均值，單位s；根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)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(yùn)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(biāo)速度值，kvi為該目標(biāo)速度值等速油耗的權(quán)重，kv為等速油耗工況權(quán)重；ka為加速油耗工況權(quán)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(quán)重）。

然后，合成營運(yùn)貨車綜合油耗不確定度，=0.083（l/100km）。

3.5 擴(kuò)展不確定度評定

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

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

4 結(jié)論

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

參考文獻(xiàn)：

[1] JT/ 719-2016 《營運(yùn)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》.