重型底盤測(cè)功機(jī)法排放測(cè)試NOX排放不確定度分析

0 引言

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，公路網(wǎng)和物流需求不斷擴(kuò)大，重型柴油車的保有量也迅速增加，2021全年商用車銷量479萬輛，尾氣排放已成了公眾焦點(diǎn)。世界各國(guó)均在不斷推行更加嚴(yán)苛的排放法規(guī)，車企也在不斷迭代發(fā)動(dòng)機(jī)及后處理技術(shù)以減少排放。為了更加準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)污染物排放水平，以及推進(jìn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)各實(shí)驗(yàn)室之間的互認(rèn)，不確定度評(píng)價(jià)成為了測(cè)試工作中的重要一環(huán)。現(xiàn)根據(jù)GB 17691-2018法規(guī)要求，對(duì)底盤測(cè)功機(jī)法測(cè)試中的NO

排放量進(jìn)行不確定度分析。

1 影響因素分析及評(píng)估方法的確定

1.1 試驗(yàn)程序

①將車輛在底盤測(cè)功機(jī)上安全固定，并將CVS系統(tǒng)氣體采樣管路與整車排氣尾管相連并確保其密封性；

②在底盤測(cè)功機(jī)主控電腦上輸入車輛參數(shù)、道路阻力系數(shù)；按照GB27840-2021法規(guī)要求熱車滑行；確定底盤測(cè)功機(jī)滑行阻力系數(shù)后，選擇車型對(duì)應(yīng)C-WTVC測(cè)試曲線；

③CVS排氣采樣分析系統(tǒng)進(jìn)行充分預(yù)熱，根據(jù)測(cè)試車輛選定CFV流量及分析儀量程；

④被測(cè)車輛根據(jù)試驗(yàn)程序進(jìn)行測(cè)試，采樣系統(tǒng)進(jìn)行氣袋采樣；

農(nóng)村空巢老人健康狀況普遍較差，體弱多病，醫(yī)療保障程度低，大多數(shù)老人都患有疾病，有的還存在生活不能自理等問題，但他們迫于高額的醫(yī)藥費(fèi)而選擇簡(jiǎn)單的治療方式，這無益于老人的身體健康。據(jù)調(diào)查，很多老人都擔(dān)心自己生病后無法承擔(dān)巨額的醫(yī)藥費(fèi)用，因此病痛若在自身可承受范圍之內(nèi)，就堅(jiān)決不去醫(yī)院進(jìn)行治療。

⑤測(cè)試循環(huán)完成后對(duì)采樣氣體進(jìn)行分析，并生成報(bào)告。

1.2 影響因素分析及評(píng)估方法確定

重型車底盤測(cè)功機(jī)法排放測(cè)試中有諸多因素能夠影響排氣污染物測(cè)量結(jié)果。通過分析各排放物的計(jì)算模型和測(cè)試經(jīng)驗(yàn)確定了如下主要因素：稀釋排氣總質(zhì)量m

、NO

濕度校正系數(shù)K

、稀釋排氣污染物校正濃度c

、測(cè)試期間環(huán)境溫度、環(huán)境壓力、環(huán)境濕度、排放分析系統(tǒng)、標(biāo)定用標(biāo)準(zhǔn)氣體、底盤測(cè)功機(jī)系統(tǒng)、試驗(yàn)燃料特性等。

1.2.1 稀釋排氣總質(zhì)量m

“各學(xué)段的閱讀教學(xué)都要重視朗讀和默讀。加強(qiáng)對(duì)閱讀方法的指導(dǎo)，讓學(xué)生逐步學(xué)會(huì)精讀、略讀和瀏覽?！保ㄐW(xué)語文課程標(biāo)準(zhǔn)）告訴我們默讀既是教學(xué)目標(biāo)，也是閱讀教學(xué)中的一個(gè)非常重要的方式方法。因此，教科書從二年級(jí)下學(xué)期，一般在中段起，開始安排默讀的訓(xùn)練?？晒P者卻驚訝的發(fā)現(xiàn)，在筆者所接觸的語文教師的課堂中，平均默讀時(shí)間每節(jié)課大約2-3分鐘，有的甚至根本沒有設(shè)計(jì)默讀時(shí)間；所在學(xué)校學(xué)生的默讀能力普遍較差，甚至到了高年級(jí)還不知道怎樣默讀。默讀如此被忽視，與當(dāng)前在小學(xué)語文閱讀教學(xué)中較普遍重視朗讀教學(xué)有關(guān)。而教師側(cè)重朗讀教學(xué)則源于新課程倡導(dǎo)讓學(xué)生動(dòng)起來，讓課堂活起來。

1.2.2 試驗(yàn)室內(nèi)絕對(duì)濕度

由于NO

易溶于水，稀釋空氣中的水蒸氣會(huì)對(duì)排氣污染物NO

分析測(cè)量產(chǎn)生影響，因此需要對(duì)濕度進(jìn)行校正來修正測(cè)試結(jié)果。根據(jù)法規(guī)要求，需要通過測(cè)試期間的絕對(duì)濕度計(jì)算濕度校正系數(shù)k

，而絕對(duì)濕度是通過測(cè)試期間的環(huán)境空氣相對(duì)濕度、飽和蒸氣壓、大氣壓力這三個(gè)參數(shù)通過經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算得出。測(cè)試系統(tǒng)中的氣象站具備直接輸出絕對(duì)濕度的功能。根據(jù)氣象站的說明書，采用B類不確定度進(jìn)行評(píng)價(jià)。

根據(jù)GB 17691-2018規(guī)定，以NO

排放量為例，說明排氣污染物不確定度的計(jì)算。e

計(jì)算公式為：

根據(jù)數(shù)學(xué)模型可知稀釋排氣校正濃度直接參與排放運(yùn)算。稀釋排氣校正濃度由稀釋排氣NO

的濃度，稀釋空氣（背景氣）NO

的濃度和稀釋系數(shù)計(jì)算得出。而稀釋系數(shù)又是通過取樣袋中稀釋排氣CO

的濃度，HC濃度、CO濃度和空燃比計(jì)算得出。因此，需通過排放分析系統(tǒng)測(cè)得稀釋排氣和稀釋空氣中各排放氣體濃度。而排放氣體濃度的測(cè)量不確定度由分析系統(tǒng)的不確定度分量和標(biāo)定用標(biāo)準(zhǔn)氣體的不確定度分量?jī)刹糠謽?gòu)成。分析系統(tǒng)影響排放氣體濃度的測(cè)量結(jié)果，標(biāo)準(zhǔn)氣體影響分析設(shè)備的零點(diǎn)、量距和漂移修正，進(jìn)而影響污染物濃度的測(cè)量準(zhǔn)確性。根據(jù)分析系統(tǒng)說明書和標(biāo)準(zhǔn)氣體的出廠報(bào)告，分別采用B類不確定度進(jìn)行評(píng)價(jià)，然后再合成為稀釋排氣中排放氣體的校正濃度不確定度。

1.2.3 NO

稀釋排氣校正濃度c

1.2.4 測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度

分析測(cè)試過程及計(jì)算模型可知部分因素同樣會(huì)對(duì)測(cè)試產(chǎn)生影響，但無法用數(shù)學(xué)公式準(zhǔn)確表達(dá)，所以通常采用重復(fù)性試驗(yàn)的方法，故將以下因素納入A類不確定度：

①測(cè)試期間大氣壓力影響測(cè)試車輛進(jìn)氣量，駕駛員駕駛習(xí)慣（加速踏板、制動(dòng)踏板、變速箱的操作）會(huì)影響發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷，進(jìn)而影響燃燒情況，最終影響排放量。

這一點(diǎn)對(duì)于自我意識(shí)還沒有形成的小寶寶來說確實(shí)勉為其難，但這種意識(shí)卻要在點(diǎn)滴的生活小事中及早播種、及早萌芽。每次抱寶寶出門玩，可以讓寶寶想想帶什么，幾次提醒，寶寶便主動(dòng)想起要戴好帽子或穿好外套。寶寶會(huì)表達(dá)、會(huì)思考以后，可讓寶寶試著安排一下今天到哪里玩、準(zhǔn)備做些什么，并幫助寶寶分析這樣做的優(yōu)劣和可能性。當(dāng)寶寶要帶東西出去而忘記帶或把帶出去的東西忘在外面而生氣發(fā)脾氣時(shí)，父母千萬不能自攬責(zé)任包辦代替，而要讓寶寶意識(shí)到自己想做的事自己應(yīng)該安排好，并且學(xué)著負(fù)責(zé)到底。經(jīng)常注意給寶寶這樣的提醒、教育和幫助，寶寶便逐漸地有了這種“負(fù)責(zé)”的意識(shí)。

從建市以來，東營(yíng)三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的演進(jìn)，也基本符合上述定律，第一產(chǎn)業(yè)、第二產(chǎn)業(yè)呈下降趨勢(shì)，第三產(chǎn)業(yè)呈上升趨勢(shì)，但有三個(gè)明顯的特征：一是從建之初即已形成第二產(chǎn)業(yè)為主的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)；二是從發(fā)展的趨勢(shì)來看，近年來，東營(yíng)的第三產(chǎn)業(yè)每年大約以1個(gè)百分點(diǎn)的速度穩(wěn)步上升；三是由于工業(yè)項(xiàng)目固定資產(chǎn)投資較大的影響，第三產(chǎn)業(yè)占比的增速較慢，第三產(chǎn)業(yè)占比與全國(guó)、全省的差距有加大的趨勢(shì)。特別是從2009年至2012年?yáng)|營(yíng)第三產(chǎn)業(yè)占比與全省平均水平的差距由相差11.9增加到14.3個(gè)百分點(diǎn)。

②測(cè)試期間環(huán)境溫度影響發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣密度，還會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)和后處理達(dá)到正常工作溫度的時(shí)間產(chǎn)生影響，最終影響排放量。

③底盤測(cè)功機(jī)道路阻力系數(shù)設(shè)定，及滑行后產(chǎn)生的轉(zhuǎn)轂阻力直接影響測(cè)試車輛的負(fù)載大小，進(jìn)而影響排放量。

④迎面風(fēng)機(jī)的冷卻風(fēng)量影響試驗(yàn)過程中的發(fā)動(dòng)機(jī)和后處理的溫度，進(jìn)而影響排放量。

⑤輪胎壓力會(huì)影響試驗(yàn)過程中的車輛滑行進(jìn)行影響轉(zhuǎn)轂阻力，導(dǎo)致測(cè)試車輛負(fù)荷的變化，進(jìn)而影響排放量。

⑥試驗(yàn)用燃料特性的辛烷值、蒸汽壓、組分（苯、烯烴和芳烴含量）和硫含量會(huì)直接或間接影響整車排放。

⑦發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)功按照法規(guī)規(guī)定通過ECU獲取轉(zhuǎn)速、扭矩?cái)?shù)據(jù)，參與排放計(jì)算進(jìn)而影響排放量。

將以上影響因素所產(chǎn)生的重復(fù)性因素組合在一起，歸為輸出量的重復(fù)性因素，不需要分別評(píng)估各輸入量重復(fù)性引入的不確定度分量，而是直接評(píng)估測(cè)量結(jié)果的重復(fù)性引入的不確定度分量（A類不確定度）。

重型柴油車底盤測(cè)功機(jī)法排氣污染物NO

不確定度分析的魚骨圖如圖1所示。

2 數(shù)學(xué)模型

2.1 比排放eNOX計(jì)算方法

[41]Dustin Roasa,“China’s Soft Power Surge”, https://foreignpolicy.com/2012/11/19/chinas-soft-power-surge/, 2012年11月19日。

2.2 綜合以上影響測(cè)量結(jié)果的所有來源，建立比排放eNOx的合成相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度

2.3 輸出量的不確定度

①測(cè)量重復(fù)性引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度u

（f

）；

②稀釋排氣總質(zhì)量引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度u

（m

）；

現(xiàn)代機(jī)械制造工藝是必定要向精密的方向發(fā)展，而這個(gè)過程將面臨巨大的阻礙，即如何評(píng)定產(chǎn)品的質(zhì)量，如果一個(gè)機(jī)械制造企業(yè)在評(píng)定產(chǎn)品質(zhì)量是過于粗放，那么最終獲得的產(chǎn)品將無法滿足市場(chǎng)的需求。現(xiàn)代機(jī)械制造企業(yè)可以運(yùn)用計(jì)算機(jī)等高科技技術(shù)制定嚴(yán)格的評(píng)定方式。比如可以運(yùn)用模型的方式進(jìn)行評(píng)估，即在生產(chǎn)一件產(chǎn)品前，為這種產(chǎn)品制作一個(gè)評(píng)估模型，當(dāng)需要評(píng)估這種產(chǎn)品時(shí)只需要采取這種產(chǎn)品的相關(guān)數(shù)據(jù)就可以了，使得評(píng)估更加的快捷、精準(zhǔn)。

③稀釋排氣中污染物的校正濃度引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度u

（c

），包括CVS設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)氣體的影響；

表1和表2表明，本文算法MAP值比基準(zhǔn)對(duì)比算法的高，而且大多數(shù)MAP值提高的幅度比較大，性能提升效果顯著，但也存在少數(shù)MAP值低于對(duì)比算法的，說明本文算法還存在不穩(wěn)定性，需要進(jìn)一步研究.

④絕對(duì)濕度引起的濕度校正系數(shù)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度u

（H

）。

2.4 靈敏系數(shù)

c（f

）=1，為重復(fù)性測(cè)量的靈敏系數(shù)；

高壓直流輸電系統(tǒng)中的交流系統(tǒng)在不對(duì)稱情況下，換流器兩側(cè)會(huì)存在各次諧波，當(dāng)兩側(cè)諧波含量較大時(shí)，換流閥的觸發(fā)及換相過程會(huì)受到較大的影響。其中，交流側(cè)電壓影響換流閥的觸發(fā)和換相過程，直流側(cè)電流也會(huì)影響換流閥的換相持續(xù)時(shí)間，因此需要對(duì)不對(duì)稱情況下?lián)Q流器交流側(cè)電壓和直流側(cè)電流進(jìn)行頻譜分析。

c（m

）=1，為稀釋排氣總質(zhì)量的靈敏系數(shù)；

根據(jù)數(shù)學(xué)模型可知稀釋排氣總質(zhì)量直接參與排放運(yùn)算，而稀釋排氣總質(zhì)量與CFV標(biāo)定系數(shù)（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（101.3kPa，273K）下的CVS容積流量）、測(cè)試過程中文丘里管進(jìn)口處溫度以及進(jìn)口處壓力相關(guān)，由試驗(yàn)設(shè)定的CFV容積流量檔位乘以循環(huán)時(shí)間計(jì)算得出。在實(shí)際測(cè)試中，CVF進(jìn)口處的絕對(duì)溫度和絕對(duì)壓力實(shí)時(shí)變化，因此瞬時(shí)質(zhì)量流量處于動(dòng)態(tài)變化中，且各參數(shù)之間相互影響，綜合計(jì)算過程復(fù)雜。測(cè)試設(shè)備控制系統(tǒng)中已根據(jù)相關(guān)要求建立了數(shù)模，根據(jù)采樣系統(tǒng)中各傳感器測(cè)量信號(hào)，帶入數(shù)模直接可得到測(cè)試期間的稀釋排氣質(zhì)量流量。參照測(cè)試設(shè)備說明書，采用B類不確定度進(jìn)行評(píng)價(jià)。

c（c

）=1，為稀釋排氣背景校正濃度的靈敏系數(shù)；

乒乓球?qū)τ谶\(yùn)動(dòng)者的技術(shù)要求很高，當(dāng)雙方的技術(shù)水平相當(dāng)時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)對(duì)拉、搶打等高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)。有資料顯示，乒乓球是一個(gè)間歇性較為明顯的體育項(xiàng)目。在比賽中，負(fù)荷強(qiáng)度大多是正常比賽時(shí)間的1/3，且群眾能夠較好地適應(yīng)乒乓球項(xiàng)目，因?yàn)槠溥\(yùn)動(dòng)量的大小能夠進(jìn)行自我調(diào)節(jié)。乒乓球?qū)τ谀挲g、性別等都沒有任何限制，所有人都能參與。乒乓球運(yùn)動(dòng)，能夠讓運(yùn)動(dòng)者的各個(gè)器官得到全面、合理的鍛煉，從而增強(qiáng)運(yùn)動(dòng)者的身體素質(zhì)，達(dá)到強(qiáng)身健體的作用。

c（H

）=1，為濕度校正系數(shù)的靈敏系數(shù)。

3 測(cè)試結(jié)果不確定度評(píng)估

3.1 測(cè)量重復(fù)性引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（f1）

表1中單次測(cè)量實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差使用貝塞爾公式計(jì)算：

由于實(shí)際檢測(cè)中，法規(guī)規(guī)定需重復(fù)檢測(cè)3次，以3次結(jié)果的算是平均值為檢測(cè)結(jié)果，所以測(cè)量重復(fù)性標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

一是未將“課程思政”建設(shè)納入教師考核評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。目前，各行業(yè)特色型大學(xué)多是在學(xué)科和專業(yè)建設(shè)層面將“課程思政”建設(shè)納入考核指標(biāo)和教學(xué)任務(wù)，并作為正向獎(jiǎng)勵(lì)對(duì)教師進(jìn)行引導(dǎo)，尚未將其納入教師個(gè)人考核評(píng)價(jià)范疇。二是未將行業(yè)精神納入教師考核評(píng)價(jià)范疇。目前，各行業(yè)特色型大學(xué)對(duì)行業(yè)精神的傳播更多地停留在宣傳部門的宣傳報(bào)道、先進(jìn)人物的事跡報(bào)告以及部分教師的案例教學(xué)活動(dòng)中，尚未強(qiáng)制性地融入教師教學(xué)、科研活動(dòng)中，更未納入教師考核評(píng)價(jià)范疇，使得學(xué)生對(duì)行業(yè)精神的理解和認(rèn)知浮于表面，難以將行業(yè)精神與自己的學(xué)習(xí)和生活等有機(jī)結(jié)合起來。

3.2 med引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定ur（med）

3.3 稀釋排氣背景校正濃度cNOX引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（c NOX）

由分析設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)氣體兩部分合成。

3.4 濕度校正系數(shù)Hh，d引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（Hh，d）

3.5 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)估

由公式（5），將所有不確定度及靈敏系數(shù)帶入，得到合成相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

本次試驗(yàn)的e

=68.39mg/kWh，則e

的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

4 結(jié)論

本文對(duì)底盤測(cè)功機(jī)法排氣污染物測(cè)試中NO

排放結(jié)果進(jìn)行分析，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試程序和測(cè)量方法建立了e

測(cè)量模型，通過分析模型中各參數(shù)引起的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度，得出排氣污染物中NO

排放量的合成相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為3.32%。結(jié)合數(shù)學(xué)模型及分析過程可知，整車后處理系統(tǒng)、排氣采樣分析系統(tǒng)、底盤測(cè)功機(jī)等因素對(duì)排放測(cè)量結(jié)果影響較大，需做好排氣采樣分析系統(tǒng)及底盤測(cè)功機(jī)的日常保養(yǎng)維護(hù)和計(jì)量標(biāo)定工作；并嚴(yán)格按照測(cè)試程序確保測(cè)試車輛狀態(tài)良好下開展測(cè)試。

[1]國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局.GB 17691-2018重型柴油車污染物排放限值及測(cè)量方法（中國(guó)第六階段）[S].北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2018.

[2]中國(guó)合格評(píng)定國(guó)家認(rèn)可委員會(huì).CNAS-GL023:2018汽車和摩托車檢測(cè)領(lǐng)域典型參數(shù)的測(cè)量不確定度評(píng)估指南及實(shí)[S].北京：中國(guó)計(jì)量出版社，2018.

[3]全國(guó)法制計(jì)量管理計(jì)量技術(shù)文員會(huì).JJF1001-2011通用計(jì)量屬于及定義[S].北京：中國(guó)計(jì)量出版社，2011.

[4]全國(guó)法制計(jì)量管理計(jì)量技術(shù)文員會(huì).JJF1059.1-2012測(cè)量不確定度評(píng)價(jià)與表示[S].北京：中國(guó)計(jì)量出版社，2011.