压燃式发动机汽车排气光吸收系数检验不确定度评定

江苏省质量协会 高 飞

压燃式发动机汽车排气光吸收系数检验不确定度评定

江苏省质量协会 高 飞

根据《检验检测机构资质认定评审准则》要求,检验检测机构应要建立和保持应用评定测量不确定度的程序。本文分析影响柴油车排气光吸收系数检测的因素,研究排气光吸收系数检测不确定度评定的方法。

压燃式发动机;排气光吸收系数;不确定度评定;方法探究

1.概述

随着机动车保有量的增加,机动车尾气排放对环境的影响越来越显著,因此,要恰如其分评价机动车尾气排放检验结果,检验结果的不确定度评定在检验报告合格判定中的显得尤为重要。

排气光吸收系数(k)是衡量柴油车环保性能的重要指标之一, (除此以外,氮氧化合物排放量也是柴油车环保性能之一),是柴油汽车环保性能定期检测必检的项目之一。研究柴油车排气光吸收系数(k)检验不确定度评定,对提高柴油车环保性能检验质量、增强柴油车环保性能检验结果的可信度,保障机动车检测机构环保性能检验比对结果评价正确性有重要意义。

根据GB3847-2005《车用压燃式发动机和压燃式发动机汽车排气烟度排放限值及测量方法》标准的要求,对于2001年10月1日起生产的在用汽车,须进行排气光吸收系数(k)检验。本文依据JJF1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》的要求,对排气光吸收系数(k)检验中涉及的仪器设备、方法、车辆特性等影响因素进行了分析,并按照要求对检验结果的不确定度进行了评定和表述。

2.检验方法和检验过程

2.1 检验目的

机动车环保排放定期检验。

2.2 检验过程

2.2.1 检验前仪器及车辆准备

(1)送检柴油车的进气系统须安装空气滤清器,排气系统须安装排气消声器,进、排气系统不得有泄漏。(2)检验前及检验过程中,发动机的温度(指冷却水和润滑油的温度)应达到汽车生产厂家规定的热状态。(3)检验前,应增加至少3次自由加速工况或其他等效方法,以便扫尽排气管积存的碳烟。(4)燃料应使用规定牌号的柴油,不得添加消烟剂。(5)应使用分流式不透光烟度计。

2.2.2 检验程序

(1)在完成排气管3次吹拂(或等效方法)情况后,发动机处于怠速工况下,插入不透光烟度计取样探头。(2)在1s内将试验柴油车的油门踏板快速、连续地完全踏到底,使喷油泵在最短时间内供给发动机最大供油量。当发动机转速一旦达到最大,立即松开油门踏板,使发动机恢复至怠速工况,不透光烟度计恢复到相应待检状态。(3)重复步骤⑵操作至少3次,记录不透光烟度计的每次最大数值作为该次检验数值。(4)计算最后3次检验结果的算术平均值,作为本次检验结果。

2.2.3 注意事项

(1)取样管的长度和内径对检测结果有影响,不得随意更换。 (2)为使引入的排气能够均匀地充满测量不透光烟度计的气室,保证光吸收系数k检验准确,取样探头的横截面与排气管的横截面之比应不小于0.05,排气管内取样探头开口处测得的空气背压不应大于735Pa。 (3)探头开口前方排气管路的直管部分应该等于排气管直径6倍的长度,探头开口后方的排气管直管部分应该是等于排气管直径3倍的长度。如果使用延长管,则延长管与排气管接口处不允许有空气进入。将取样探头固定于排气管内,并使取样探头中心线与排气管轴线平行。 (4)取样探头在排气管上安装时,应基本位于排气管截面的中间位置,减少取样探头对排气背压的影响,以保证样气采集的准确性。如果取样探头安装位置严重不当时,不仅可能采样到积存样气,不能作为真实的实时检测,而且可能增大排气背压,导致检验结果失真。(5)为避免取样探头因碳烟附着影响测量和不透光烟度计寿命,应尽可能把取样探头安装在排气管的水平段。(6)采样软管的长度应尽可能短,以避免采样软管内壁上的碳烟附着,以消除检验数据的波动。(7)应确保从不透光烟度计的采样管始终有一个朝向排气管的向下的斜度,以防止形成冷凝物阻塞取样管路。(8)检验结束后,应从排气管抽出取样探头,待不透光烟度计仪表回零后方可检下一辆车。 (9)不检验时,取样探头要吊挂,防止污染受损。

2.3 检测设备

(1)不透光烟度计

不透光烟度计规格型号:FLB-100;

校准报告结果(根据JJG 976-2010《透射式烟度计检定规程》):

吸收比N测量范围:0～99.90 % ;

光吸收系数K测量范围:0～16.0 m-1;

分辨力:

吸收比N:0.1%;

光吸收系数K:0.01m-1;

示值误差:

光吸收系数K:0.7%

(2)NDF-2标准中型滤光片

3.建立数学模型

根据GB3847-2005标准的要求,计算取最后3次检验结果的算术平均值作为本次检验的结果,因此建立数学模型:

式中:

4.检验结果不确定度评价

4.1 检验结果不确定主要来源

(1)NDF-2滤光片校准不确定度引入的不确定度;(2)不透光烟度计FLB-100分辨力引入的不确定度;(3)不透光烟度计FLB-100示值误差引入的不确定度;(4)检验重复性引入的不确定度。

4.2 NDF-2滤光片校准不确定度引入的不确定度

NDF-2滤光片校准证书给出的本次校准结果的扩展不确定度为:

4.3 不透光烟度计FLB-100示值误差引入的不确定度

不透光烟度计FLB-100检定证书给出的光吸收系数示值误差为0.7%,测量误差分布属于矩形(均匀)分布,因此,取,故:4.4 不透光烟度计FLB-100分辨力引入的不确定度

不透光烟度计FLB-100显示仪表的分辨力是0.1 %,由分辨力引起的量化误差以等概率分布(也即矩形分布),落在宽度为-0.05%至0.05%的区间内,概率p为100%。通过对其分布的估计,可以得出由分辨力引入标准不确定度为: