營運貨車綜合燃料消耗量不確定度的評定分析

中圖分類號：U469.2 收稿日期：2025-03-17 DOI： 10.19999/j.cnki.1004-0226.2025.07.021

Assessment of the Uncertainty in Combined Fuel Consumption of Operational Vehicles

XiaoYangl CuiJunJie2LiXie1XueYongFeil ChenYao1 1.China Automotive Technology and Research Centre（Wuhan）Co.，Ltd，Wuhan 430056，China 2.Wuhan Daan Technology Co.，Ltd，Wuhan 430051，China

Abstract：Duetothecomplexityofvehicleoperatingconditions，thenonlinearcharacteristicsofmeasurementsystems，anddynamicinterferenefromenvironmentalfactorssignicantucertaintisexistinfuelconsumptionmeasurementresults.Teseuertain tiesdirectlyompromsethedibilityferyfciecyaluatiosndtoomparabilityereforentrodcingtai tyassessmentmethodsintocomprehensivefuelconsumptionmeasurementforcommercialvehiclesholdscrucialresearchsignificance for enhancing measurement reliability and establishing standardized evaluation frameworks.

Key words：Operating vehicles;Combined fuel consumption;Uncertainty;Assessment analysis

1前言

隨著全球能源戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型與“雙碳”目標(biāo)的深人推進(jìn)，道路運輸行業(yè)作為能源消耗的重點領(lǐng)域，其節(jié)能減排已成為產(chǎn)業(yè)升級的核心議題。營運貨車作為公路運輸?shù)闹饕d體，其燃料消耗量的精確測量與科學(xué)評定直接關(guān)系到運輸企業(yè)的運營成本控制、碳排放核算精度及政府監(jiān)管效能。然而，由于貨車運行工況的復(fù)雜性、測量系統(tǒng)的非線性特征以及環(huán)境因素的動態(tài)干擾，燃料消耗量的測量結(jié)果存在顯著的不確定性，這種不確定性直接影響能效評估的可信度與橫向可比性。

針對以上情況，依據(jù)JJF1059.1—2012《測量不確定度評定與表示》1]、GB/T12545.2—2001《商用車燃料消耗量試驗方法》2]，以及JT/T719—2025《營運貨車燃料消耗量限值及測量方法》3的技術(shù)規(guī)范，構(gòu)建營運貨車綜合燃料消耗量不確定度分層評定體系。通過建立測量系統(tǒng)輸入量的概率分布模型，可以量化環(huán)境溫度、壓力波動、燃油密度變化、駕駛員操作差異以及設(shè)備精度等關(guān)鍵影響因素的不確定度貢獻(xiàn)度。

2營運貨車燃料消耗量不確定度評定分析

2.1營運貨車不確定度的來源

根據(jù)交通部2025年3月頒布的標(biāo)準(zhǔn)JT/T719—2025《營運貨車燃料消耗量限值及測量方法》，營運貨車綜合燃料消耗量分為三部分，分別為等速燃料消耗量、加速燃料消耗量、怠速燃料消耗量。標(biāo)準(zhǔn)不確定度可以分為A類評定和B類評定，其中A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定是在規(guī)定測量條件下測得的量值用統(tǒng)計分析的方法進(jìn)行的測量不確定度分量的評定，B類標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定是對經(jīng)檢定的測量儀器的準(zhǔn)確度等級進(jìn)行的測量不確定度分量的評定。

本次試驗中，標(biāo)準(zhǔn)不確定度來源主要包括[4]：a.等速試驗中，貨車燃料消耗量 Q₁ 的測量的重復(fù)性帶來的標(biāo)準(zhǔn)不確定度 u_A ，使用A類評定方法評估；b.加速試驗中，貨車燃料消耗量 Q₂ 測量的重復(fù)性帶來的標(biāo)準(zhǔn)不確定度 u_B ，使用A類評定方法評估；c.怠速試驗中，貨車燃料消耗量 Q₃ 測量的重復(fù)性帶來的標(biāo)準(zhǔn)不確定度 u_C ，使用A類評定方法評估；d.柴油流量計帶來的標(biāo)準(zhǔn)不確定度 u_Vi ，使用B類評定方法評估；e.汽車綜合測試儀測量距離和時間帶來的標(biāo)準(zhǔn)不確定度 u_D??u_L??u_h ，使用B類評定方法評估;f.試驗溫度校正帶來的標(biāo)準(zhǔn)不確定度 u_C1i 使用B類評定方法評估； g. 氣體壓力校正帶來的標(biāo)準(zhǔn)不確定度 u_C2i ，使用B類評定方法評估;h.燃料的密度校正帶來的標(biāo)準(zhǔn)不確定度 u_C3i ，使用B類評定方法評估。

圖1營運貨車燃料消耗量不確定度因果關(guān)系圖

2.2數(shù)學(xué)模型

根據(jù)交通部標(biāo)準(zhǔn)JT/T719—2025《營運貨車燃料消耗量限值及測量方法》，貨車等速燃料消耗量 Q₁ 加速燃料消耗量 Q₂ 、怠速燃料消耗量 Q₃ 的數(shù)學(xué)模型分別為

$Q _ { 2 } = { ＼frac { V _ { 2 } } { L } } ＼times 1 0 0 ～ ＼$

$Q _ { 1 } = ＼frac { V _ { 1 } } { D } ＼times 1 0 0 ＼$

式中， V₁ 為被測貨車等速行駛 500m 的燃料消耗量， mL V₂ 為被測貨車從 50km/h 加速至 70km/h 的燃料消耗量， mL;V₃ 為被測貨車怠速 300s 的燃料消耗量， mL;D 為被測貨車等速行駛的距離， m;L 為被測貨車加速行駛的距離， m;h 為被測貨車怠速時間，s。

依據(jù)國標(biāo)GB/T12545.2—2001《商用車燃料消耗量試驗方法》的規(guī)定，貨車燃料消耗量的檢測值需進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的校正，校正公式如下：

式中， Q_0i 為被測貨車燃料消耗量的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)校正值， L/100km 為被測貨車燃料消耗量的算術(shù)平均值，L/100km 。 C₁ 為試驗溫度校正系數(shù)， C₁=1+0.0025×（20- T）;C₂ 為氣體壓力校正系數(shù)， C₂=1+0.002 1×（P-100）;C₃ 為燃料密度的校正系數(shù)， C₃=1+0.8×（0.830-G_d） 。

考慮到進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)校正，會影響到貨車燃料消耗量測量值，因此將式（1）、式（2）、式（3）式分別改寫成如下：

其中， V_1?V_2?V_3?D?L?h?C_1?C_2?C₃ 之前完全不相關(guān)，試驗溫度 T=30C ，大氣壓力 P=101.0kPa ，燃料密度 G_d= 0.825kg/m³ ，則 C₁=0.975 0，C₂=1.002 1，C₃=1.004 0

3營運貨車燃料消耗量不確定度評定

試驗在汽車單車上進(jìn)行試驗，總質(zhì)量為 12t 在同上檢測條件下 （T=30%，P=101.0kPa，G_d=0.825kg/m³） 等速試驗、加速試驗和怠速試驗分別進(jìn)行10次，所得測量數(shù)據(jù)如表1、表2和表3所示。

表1貨車等速試驗燃料消耗量測量數(shù)據(jù)

表2貨車加速試驗燃料消耗量數(shù)據(jù)

3.1等速試驗標(biāo)準(zhǔn)不確定度

表1中單次測量試驗標(biāo)準(zhǔn)差使用貝塞爾公式計算：

在檢測中，各個車速下的燃料消耗量需要往返檢測

表3貨車怠速試驗燃料消耗量數(shù)據(jù)

各2次，以4次檢測結(jié)果的算術(shù)平均值作為檢測結(jié)果，所以等速試驗中，貨車燃料消耗量檢測重復(fù)性的標(biāo)準(zhǔn)不確定度如下：

根據(jù)式（5）、式（6）式（7）及表1的數(shù)據(jù)，消耗的燃油量 V₁ 對等速試驗燃料消耗量的靈敏系數(shù)為：

距離測量 D 對等速試驗燃料消耗量的靈敏系數(shù)為：

試驗溫度 T 校正對等速試驗燃料消耗量的靈敏系數(shù)為：

氣體壓力 P 校正對等速試驗燃料消耗量的靈敏系數(shù)為：

燃料密度 G_d 校正對等速試驗燃料消耗量的靈敏系數(shù)為：

3.2加速試驗標(biāo)準(zhǔn)不確定度

表2中單次測量試驗標(biāo)準(zhǔn)差使用貝塞爾公式計算：

在檢測中，每次試驗都需要往返檢測各2次，以4次檢測結(jié)果的算術(shù)平均值作為檢測結(jié)果，所以加速試驗中，貨車燃料消耗量檢測重復(fù)性的標(biāo)準(zhǔn)不確定度如下：

根據(jù)式（5）、式（6）、式（7）及表2的數(shù)據(jù)，消耗的燃油量 V₂ 對加速試驗燃料消耗量的靈敏系數(shù)為：

距離測量 L 對加速試驗燃料消耗量的靈敏系數(shù)為：

試驗溫度 T 校正對加速試驗燃料消耗量的靈敏系數(shù)為：

氣體壓力 P 校正對加速試驗燃料消耗量的靈敏系數(shù)為：

燃料密度 G_d 校正對加速試驗燃料消耗量的靈敏系數(shù)為：

3.3怠速試驗標(biāo)準(zhǔn)不確定度

表3中單次測量試驗標(biāo)準(zhǔn)差使用貝塞爾公式計算：

在檢測中，每次試驗需要重復(fù)檢測3次，以3次檢測結(jié)果的算術(shù)平均值作為檢測結(jié)果，所以怠速試驗中，貨車燃料消耗量檢測重復(fù)性的標(biāo)準(zhǔn)不確定度如下：

根據(jù)式（5）式（6）、式（7）及表3的數(shù)據(jù)，消耗的燃油量 V₃ 對怠速試驗燃料消耗量的靈敏系數(shù)為：

怠速時間 h 對燃料消耗量的靈敏系數(shù)為：

試驗溫度校正對燃料消耗量的靈敏系數(shù)為：

氣體壓力校正對燃料消耗量的靈敏系數(shù)為：

燃料密度校正對燃料消耗量的靈敏系數(shù)為：

3.4 柴油流量計帶來的標(biāo)準(zhǔn)不確定度 u_vi

柴油流量計的允許誤差為 ±0.5% ，按均勻分布計算，取包含因子 ，則標(biāo)準(zhǔn)不確定度 u_r（V₁）=u_r（V₂）= ，故等速試驗中柴油流量計帶來的標(biāo)準(zhǔn)不確定度 u_V1=107.11×0.29%=0.311（mL） ，加速試驗中柴油流量計帶來的標(biāo)準(zhǔn)不確定度 u_V2=87.76× 0.29%=0.255（mL） ，怠速試驗中柴油流量計帶來的標(biāo)準(zhǔn)不確定度 u_V3=106.11×0.29%=0.308（mL） 。

3.5汽車綜合測試儀帶來的標(biāo)準(zhǔn)不確定度uD、uL、uh

汽車綜合測試儀的允許誤差為 ±0.5% ，按均勻分布計算，取包含因子 ，則標(biāo)準(zhǔn)不確定度 u_r ，故等速試驗中汽車綜合測試儀帶來的標(biāo)準(zhǔn)不確定度 u_D=500×0.29%=1.45 （m） ，加速試驗中汽車綜合測試儀帶來的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u_L=249.1×0.29%=0.72（m） ，怠速試驗中汽車綜合測試儀帶來的標(biāo)準(zhǔn)不確定度 $u _ { h } { = } 3 0 0 { ＼times } 0 . 2 9 ＼% { = } 0 . 8 7 ＼ ＼$ So

3.6 試驗溫度校正帶來的標(biāo)準(zhǔn)不確定度 δδu_CIi

手持氣象站檢測溫度的允許誤差為 ±1% ，按均勻分布計算，取包含因子 ，則各試驗的標(biāo)準(zhǔn)不確定度 。

3.7氣體壓力校正帶來的標(biāo)準(zhǔn)不確定度 u_C2i

手持氣象站檢測壓強的允許誤差為 ±1% ，按均勻分布計算，取包含因子 ，則各試驗的標(biāo)準(zhǔn)不確定度 ，故 u_C21=u_C22=u_C23=101×0.58%=0.59（kPa） 。

3.8 燃料密度校正帶來的標(biāo)準(zhǔn)不確定度 u_C3i

密度計檢測燃料密度的允許誤差為 ±0.5% ，按均勻分布計算，取包含因子 ，則各試驗的標(biāo)準(zhǔn)不確定度 ，故 u_C31=u_C32=u_C33=0.825×0.29%=0.0024（g/mL） 。

4計算結(jié)果

4.1等速試驗

表4為等速燃料消耗量 Q₁ 的標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表，故等速工況的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

表4等速燃料消耗量 Q₁ 的標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表

4.2加速試驗

表，故加速工況的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

表5為加速燃料消耗量 Q₂ 的標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總

表5加速燃料消耗量 Q₂ 的標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表

表，故怠速工況標(biāo)準(zhǔn)的不確定度為：

4.3怠速試驗

表6為怠速燃料消耗量 Q₃ 的標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總

表6怠速燃料消耗量 Q₃ 的標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表

=0.14L/100km

5不確定度評定

5.1綜合燃料消耗量標(biāo)準(zhǔn)不確定度 u

利用標(biāo)準(zhǔn)里的公式，同時采用方根法合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度，取 k_u=0.72，k_a=0.18，k_l=0.1 ，則 u 的計算為：

5.2擴(kuò)展不確定度

本次營運貨車燃料消耗量 Q 檢測結(jié)果取置信概率95% 區(qū)間的擴(kuò)展不確定度： U=ku=0.28L/100km，k=2 ；本次營運貨車綜合燃料消耗量為 23.7L/100km ，其相對擴(kuò)展不確定度 U_rel=1.2% k=2 。

6結(jié)語

營運貨車綜合燃料消耗量的不確定度評定是確保測試結(jié)果科學(xué)性和可靠性的重要環(huán)節(jié)。通過對測量系統(tǒng)各環(huán)節(jié)誤差源的深人分析與量化，構(gòu)建了完整的數(shù)學(xué)模型，系統(tǒng)評估了設(shè)備精度、環(huán)境條件、操作規(guī)范等因素對最終結(jié)果的影響。結(jié)果表明，在現(xiàn)有測試條件下，置信區(qū)間覆蓋范圍滿足營運貨車應(yīng)用需求。

參考文獻(xiàn)：

[1]JJF1059.1—2012測量不確定度評定與表示[S].

[2]GB/T12545.2—2001商用車燃料消耗量試驗方法[S].

[3]JT/T719—2025營運貨車燃料消耗量限值及測量方法[S]. [4]JJF1059.2—2012用蒙特卡洛法評定測量不確定度[S]. [5]CNAS一GL023汽車和摩托車檢測領(lǐng)域典型參數(shù)的測量不確定度 評估指南及實例[S].

作者簡介：

肖陽，男，1982年生，工程師，研究方向為整車及智能網(wǎng)聯(lián)的相關(guān)檢測和管理。