非道路柴油机气态污染物测量的不确定度研究.pdf

1、第 5 期2023 年 10 月内燃机Internal Combustion EnginesNo.5Oct.2023绿色发展非道路柴油机气态污染物测量的不确定度研究李劲松,吴春玲,闫鹏勇,翟学超(中汽研汽车检验中心(天津)有限公司,天津,300300)摘要:本文旨在研究非道路柴油机气态污染物排放测量的不确定度,非道路柴油机在发动机台架上运行了 5 次非道路稳态循环试验(NRSC),采用全流稀释采样系统和排放分析仪,对 NOx和 HC 排放进行测量,并对测量结果进行不确定度分析。将 NOx比排放的不确定度通过 3 个分量(NOx质量流量、发动机功率、NOx湿度校正系数)进行 A 类、B 类不确定

2、度评定。将 HC 比排放的不确定度通过 2 个分量(HC 质量流量、发动机功率)进行 A 类、B 类不确定度评定。研究结果表明:NOx的比排放扩展不确定度为 0.2471g/(kWh),置信概率为 95%;HC 的比排放扩展不确定度为 0.0017g/(kWh),置信概率为 95%。二者不确定度的最大贡献者是背景校正浓度重复性测量引入的 A 类不确定度,即发动机和后处理状态的稳定性对排放结果的不确定度影响较大。关键词:全流稀释采样系统;柴油机;气态污染物;不确定度分量;扩展不确定度中图分类号:U464 文章编码:1000-6494(2023)05-0001-09收稿日期:2023 年 9 月

3、3 日基金项目:国家重点研发计划(2022YFC3703600)作者简介:李劲松(1996),男,硕士,主要从事发动机排放与性能测试研究,E-mail:2018201291 Research on the Uncertainty of Measurement of Gaseous Pollutants in Non-road Diesel EnginesLI Jinsong,WU Chunling,YAN Pengyong,ZHAI Xuechao(CATARC Automotive Test Center(Tianjin)Co.,Ltd.,Tianjin 300300,China)Abstr

4、act:This article aims to investigate the uncertainty of measurement of gaseous pollutants emissions from non-road diesel engines.Non-road diesel engines were tested on an engine bench for 5 NRSC test cycles using a full flow dilution sampling system and an emis-sion analyzer to measure NOx and HC em

5、issions,and the uncertainty of the measurement results was analyzed.Evaluate the uncertainty of NOx specific emissions through three components(NOx mass flow rate,engine power,NOx humidity correction factor)for Class A and Class B uncertainty.Evaluate the uncertainty of HC specific emissions through

6、 two components(HC mass flow rate,engine power)for Class A and Class B uncertainty.The research results indicate that the expand uncertainty of NOx specific emissions is 0.2471g/(kWh),with a confidence probability of 95%;The expand uncertainty of HC specific emissions is 0.0017g/(kWh),with a confide

7、nce probability of 95%.The biggest contributor to the uncertainty of both is the Class A uncertainty introduced by the back-ground corrected concentration repeatability measurement,which means that the stability of the engine and aftertreatment state has a significant impact on the uncertainty of em

8、ission results.Keywords:full flow dilution sampling system;diesel engines;gaseous pollutant;uncertainty component;expand uncertaintyDOI:10.20082/ki.nrj.2023.05.001 2 内燃机2023 年 10 月0 前言近年来,我国构建绿色交通运输体系已初见成效,对非道路移动源的减排潜力挖掘已成为减排发展的新动能。据统计,全国非道路移动源四项污染物总量为 1557.7t。其中,气态污染物 NOx、HC 排放较多,分别为 478.9t 和 42.9t

9、1。目前,非道路移动源环境管理制度体系初步形成,全面实施的非道路移动柴油机国四(简称“非四”)排放标准,除了进一步加严了污染物的排放限制,对检测设备的精度和检测方法的科学性也提出了更高的要求。在完成发动机的非四检测认证工作后,检测机构会给出相关的测量结果。为保证测量结果的可信度,各试验室在测量不确定度的验证方面也做了很多工作。冀树德2讨论分析了欧洲稳态测试循环(ESC)中 NOx排放的不确定度。张凡3基于理论方法分析了测量重复性、稀释排气流量、排气污染物浓度等各种参数对国六柴油机 NOx排放测量不确定度的影响。王侃4对非道路柴油机稳态循环颗粒物排放测量不确定度进行了分析研究。黄志强5对影响非道

10、路柴油机 NOx排放的多个因素进行了分析。通过研究相关文献可知,即使是同一台发动机,重复测量的排放结果也存在差异,而不确定度是表述这一差异是否合理的最佳选择。本检测机构系统地对满足国六、非四排放标准的发动机各类排放物测量的不确定度进行了分析,刘康6对国六柴油机颗粒物与细小颗粒物数量比排放量的不确定度进行了分析。闫鹏勇7对国六天然气发动机 NOx比排放量的不确定度进行分析。本文将针对非四柴油机的气态污染物测量结果进行不确定度分析。1 试验系统1.1 试验发动机参数试验选用一台 15.7L 满足非四排放标准的增压中冷式柴油发动机,试验发动机的基本参数见表1,此功率段 NOx、HC、CO 的排放限值

11、分别为 2.0 g/(kWh)、0.19 g/(kWh)、3.5 g/(kWh)8。表 1 试验发动机基本参数项目参数发动机点火方式压燃排量/L15.7进气方式增压中冷额定功率/kW382额定点转速/(rmin-1)1800最大扭矩/(Nm)2256最大扭矩点转速/(rmin-1)90013001.2 试验测试设备发动机试验台架和全流稀释采样系统的台架示意图如图 1 所示。气态污染物采用全流稀释采样系统测量,在稀释通道内连续测量 NOx排放,通过积分的方法对整个循环内取样袋采集到的气体浓度进行分析,以确定 HC、CO、CO2的排放情况。除此之外,发动机试验台架测试系统还包括进气、供油、冷却水、

12、供电、空调、传感器等必要的附属系统,试验中用到的主要测试设备见表 2。图 1 发动机试验台架示意图表 2 主要试验设备参数测试设备型号电力测功机HT250台架操控系统HORIBA STARS进气空调CAC2400-C油耗仪FQ-3100DP台架传感器温度传感器:PT100/K 型压力传感器:压力变送器气象站HMT333进气温湿度传感器HMT333CVS 全流稀释采样系统(稀释袋采分析+直采分析)、稀释采样通道MEXA-ONE-DC-OVDLT-1240W/DLT-0812W1.3 测试步骤本次试验依据国家标准 GB 208912014 非第 5 期李劲松,等:非道路柴油机气态污染物测量的不确定

13、度研究 3 道路移动机械用柴油机排气污染物排放限值及测量方法(中国第三、四阶段)9,基本测量程序如下。(1)将试验发动机安装在试验台架上。(2)按照实施细则中规定的试验条件,设置发动机边界条件,设置好测功机参数。(3)连续运行 5 次 NRSC 测试。(4)对法规要求的气态污染物进行采样。(5)采样完成后对气态污染物的不确定度进行评定。1.4 不确定度的评定步骤由于 CO 的比排放接近 0,所以不考虑其不确定度。只对 NOx和 HC 的测量结果不确定度进行评定,评定步骤如下。(1)气态污染物的比排放通过函数公式来确定,列出参与计算的相关分量,为避免重复计算,建立这些分量的关系图。(2)计算各分

14、量由重复性测量引起的 A 类不确定度和非统计方法引起的 B 类不确定度(数据来源包括校准证书、技术说明书、仪器特性等)。(3)计算各分量和比排放的合成不确定度,计算扩展不确定度。2 NOx比排放不确定度评定NRSC 试验 8 工况 NOx的比排放计算公式如下10。S(NOx)=ni=1(Gasmass,iWFiKHi)ni=1(P(n)iWFi)(1)式中:Gasmass,i为 每 工 况 的 NOx质 量 流 量,kg/s;WFi为每工况的加权系数;P(n)i为每工况的输出功率,kW;KHi为每工况的 NOx湿度校正系数。由公式(1)可以看出,由于每工况的加权系数是恒定的,8 工况加权系数分

15、别为 0.15、0.15、0.15、0.1、0.1、0.1、0.1、0.15,故不考虑其不确定度。NOx的比排放由 8 工况的 NOx质量流量、输出功率、NOx湿度校正系数这 3 个输入变量决定,识别不确定度来源后,画出如图 2 所示的关系分量图,对每一个分量的不确定度进行评估。图 2 NOx比排放不确定度分量图2.1 NOx质量流量不确定度评定NOx质量流量计算公式如下。Gasmass=0.001587concGTOTW(2)式中:conc 为 NOx背景校正浓度,ppm;GTOTW为稀释排气质量流量,kg/s。由公式(2)可以看出,NOx的质量流量并非直接测得量,而是由 NOx背景校正浓度

16、和稀释排气质量流量这 2 个分量决定,需对每一个分量的不确定度进行评估10。2.1.1 NOx背景校正浓度的不确定度通过 5 次重复独立的试验循环,得到一系列 8工况的 NOx背景校正浓度的测得值。试验标准偏差 s(x)用统计学的方法计算得出,之后 5 次试验结果的算数平均值 x-作为被测得量的估计值,重复性测量引入的 A 类标准不确定度按公式(3)计 4 内燃机2023 年 10 月算,自由度 v 为 n-1,A 类不确定 uA表征重复试验被测量估计值 x-的分散性11。uA=u(x-)=s(x-)=s(x)n=1n-1ni=1(xi-x-)n(3)u(xi)=u(xi)x-(4)式中:n

17、为试验次数,此处为 5;x-为均值。排放分析系统最大允许误差为测量值的2%,区间服从均匀分布,置信因子 k=3,量距气在试验前后的偏差低于满量程的 1%,区间内服从梯形分布,置信因子 k=2。通过公式(5)可计算分析设备和标准气体精度引入的 B 类标准的不确定度12。uB=ak(5)式中:uB为 B 类不确定度;a 为半宽区间;k为置信因子。分别求出 A 类、B 类标准不确定度后,通过公式(4)换算出 A 类、B 类相对不确定度,NOx背景校正浓度的合成相对不确定度计算方法见公式(6)。NOx背景校正浓度 8 工况的合成不确定度结果见表 3。u=u2A+u2B(6)表 3 NOx背景校正浓度不

18、确定度序号工况 1工况 2工况 3工况 4工况 5工况 6工况 7工况 8168.543075.773227.679117.516439.37701.88237.79891.1852268.960276.954720.220016.787444.06512.958510.67280.7723368.560978.753728.032917.429339.02542.64298.15840.5624465.281578.186729.236817.381040.72022.11446.97500.5921563.441874.981627.252416.907241.38743.48597.75

19、280.5061均值66.957576.930026.484217.204340.91502.61688.27160.7236标准偏差2.46301.58433.57890.33222.00750.64511.41000.2766A 类标准1.10150.70851.60050.14860.89780.28850.63060.1237A 类相对0.01650.00920.06040.00860.02190.11020.07620.1709B1 相对0.01150.01150.01150.01150.01150.01150.01150.0115B2 相对0.00500.00500.00500.0

20、0500.00500.00500.00500.0050B 类合成0.01260.01260.01260.01260.01260.01260.01260.0126合成相对0.02070.01560.06170.01530.02530.11100.07730.17142.1.2 稀释排气质量流量的不确定度根据 5 次试验测得的稀释排气质量流量结果,再结合公式(3)和公式(4)即可求出重复性引入的 A 类标准不确定度和 A 类相对不确定度。全流采用定容取样-临界流量文丘里管(CFV-CVS)系统,利用热交换器使得整个试验循环内稀释排气温度保持在11K 范围内,则试验循环质量流量计算公式如下13。me

21、d=1.293tKvPp/T0.5(7)式中:t 为循环时间,s;KV为标准条件下临界流量文丘里管标定系数;Pp为文丘里管入口绝对压力,kPa;T 为文丘里管入口绝对温度,K。由公式(7)可知,CVS 的排气质量流量的影响因素包括标准条件下临界流量文丘里管标定系数、文丘里管入口绝对压力、文丘里管入口绝对温度。根据校准证书和技术手册,得到各分量引入的 B 类不确定度。标准条件下临界流量文丘里管标定系数的平均值为 8.832,B1 标准不确定度为 0.0030。文丘里管入口绝对压力最大允许误差为满量程的1%,区间服从均匀分布,置信因子 k=3,求出 B2 类相对不确定度。文丘里管入口绝对温度的绝对

22、误差为1,区间服从均匀分布,置信因子 k=3,求出 B3 类相对不确定度。在单独计算各分量的 B 类标准不确定度和相对不确定度之后,考虑到各分量之间的不相关性,并且根据公式(7)所符合的 Y=AX1P1X2P2.XNPN 的数学模型,可以使用公式(8)来计算 B 类合成相对不确定度。具体计算结果见表 4。uc(y)/y=Ni=1Piu(xi)2(8)第 5 期李劲松,等:非道路柴油机气态污染物测量的不确定度研究 5 表 4 稀释排气质量流量不确定度序号工况 1工况 2工况 3工况 4工况 5工况 6工况 7工况 812.18882.13042.14652.21022.20752.19502.2

23、1912.305422.16142.11722.13902.20482.20232.18842.21382.300732.18122.11922.13432.19752.19562.18122.20662.295142.19362.12592.13782.19962.19632.18122.20612.293452.18652.11982.13232.19462.19242.17802.20382.2918均值2.18232.12252.13802.20132.19882.18482.20992.2973标准偏差0.01250.00550.00540.00620.00600.00690.006

24、40.0056A 类标准0.00560.00250.00240.00280.00270.00310.00290.0025A 类相对0.00260.00120.00110.00130.00120.00140.00130.0011B1 标准0.00300.00300.00300.00300.00300.00300.00300.0030B1 相对0.00030.00030.00030.00030.00030.00030.00030.0003B2 标准0.06160.06160.06160.06160.06160.06160.06160.0616B2 相对0.00060.00060.00060.000

25、60.00060.00060.00060.0006B3 标准0.57740.57740.57740.57740.57740.57740.57740.5774B3 相对0.00190.00190.00190.00190.00190.00190.00190.0019B 类合成相对0.00110.00110.00110.00110.00110.00110.00110.0011合成相对0.00280.00160.00160.00170.00170.00180.00170.0016NOx质量流量 8 工况的合成相对不确定度依据公式(2)、(8)可求出,结果见下表 5。表 5 NOx质量流量合成相对不确定

26、度序号工况 1工况 2工况 3工况 4工况 5工况 6工况 7工况 8合成相对0.02090.01570.06180.01540.02530.11100.07730.17142.2 发动机功率不确定度评定P=nM9550(9)式中:P 为发动机输出功率;n 为发动机转速;M 为发动机输出扭矩。由公式(9)可以看出,发动机的输出功率并非直接测量得到,而是由转速和输出扭矩这 2 个分量决定的,需对每一个分量的不确定度进行评估。2.2.1 发动机转速的不确定度发动机的转速由电力测功机控制,根据进行了 5 次试验测得的转速以及公式(3)和(4)来计算由重复性测量引入的 A 类标准不确定度和相对不确定度

27、。测功机的技术说明书指出,转速误差为1r/min,区间服从均匀分布,置信因子 k=3。根据公式(4)、(5)、(6)计算得出了转速的 B 类标准不确定度、B 类相对不确定度以及 8 个工况下的合成相对不确定度,计算结果见表 6。表 6 发动机转速不确定度序号工况 1工况 2工况 3工况 4工况 5工况 6工况 7工况 811800.00011800.00001800.00001800.00001299.99991300.00001300.0000475.081921800.00011800.00001800.00001800.00001299.99991300.00001300.0000475

28、.093531800.00011800.00011800.00001800.00001300.00031300.00001300.0001475.093641800.00011800.00011799.99991800.00001300.00021300.00001300.0001475.088651800.00011800.00001800.00001800.00001299.99991300.00001300.0000475.0922均值1800.00011800.00001800.00001800.00001300.00011300.00001300.0000475.0899标准偏差0.

29、00000.00000.00000.00000.00020.00000.00000.0049A 类标准0.00000.00000.00000.00000.00010.00000.00000.0022A 类相对0.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.0000B 类标准0.57740.57740.57740.57740.57740.57740.57740.5774B 类相对0.00030.00030.00030.00030.00040.00040.00040.0012合成相对0.00030.00030.00030.00030.00050.00040.

30、00040.0025 6 内燃机2023 年 10 月2.2.2 发动机输出扭矩的不确定度根据 5 次试验测得的扭矩结果和公式(3)、(4),计算重复性引入的 A 类标准不确定度和 A 类相对不确定度。依据测功机的说明书,扭矩最大允许误差为满量程的0.3%,区间服从均匀分布,置信因子 k=3,根据公式(4)、(5)、(6)得出转速的 B 类标准不确定度、B 类相对不确定度和合成相对不确定度。计算结果见表 7。工况 8 为怠速工况,输出扭矩为 0Nm,相对不确定度太大,故不确定度数值以 0 代替,暂不进行评估。表 7 发动机输出扭矩不确定度序号工况 1工况 2工况 3工况 4工况 5工况 6工况

31、 7工况 812061.931549.731033.15206.622320.471736.251157.51022063.921549.721033.15206.622319.631736.251157.49032059.291549.721033.15206.612317.611736.251157.50042060.731549.721033.15206.622318.071736.251157.50052059.231549.721033.15206.612318.691736.251157.490均值2061.021549.721033.15206.622318.891736.251

32、157.500标准偏差1.96810.00210.00200.00281.15980.00280.00510A 类标准0.88020.00090.00090.00120.51870.00130.00230A 类相对0.00040.00000.00000.00000.00020.00000.00000B 类标准6.85376.85376.85376.85376.85376.85376.85370B 类相对0.00330.00440.00660.03320.00300.00390.00590合成相对0.00340.00440.00660.03320.00300.00390.00590 发动机输出功

33、率 8 工况的合成相对不确定度依据公式(8)、(9)可求出,结果见表 8。表 8 发动机输出功率合成相对不确定度工况 1工况 2工况 3工况 4工况 5工况 6工况 7工况 8合成相对0.00340.00440.00660.03320.00300.00400.00590.00252.3 NOx湿度校正系数不确定度评定NOx湿度校正系数计算方法如式(10)所示。KH=11-0.0182(Ha-10.71)+0.0045(Ta-298)(10)式中:Ta为空气温度,K;Ha为进气绝对湿度,g/kg(水/干燥空气)。由公式(10)可以看出,NOx湿度校正系数并非直接测得量,而是由空气温度和绝对湿度决

34、定。因此,5 次重复性测量造成的不确定度按 A 类进行评定,空气温度传感器的测量误差和进气绝对湿度的系统误差造成的不确定度按 B 类进行评定。2.3.1 进气绝对湿度的 B 类不确定度根据湿度传感器技术资料可知,进气绝对湿度在 020g/kg 范围内的最大允许误差为满量程的3%,半宽区间为 0.3,区间服从均匀分布,置信因子 k=3,通过公式(5)可以算出进气绝对湿度的 B 类标准不确定度为 0.1732。2.3.2 空气温度的 B 类不确定度根据温度传感器技术资料,温度测量范围内最大允许误差为1,半宽区间为 1,区间服从均匀分布,置信因子 k=3,通过公式(5)可以算出进气绝对湿度的 B 类

35、标准不确定度为 0.5774。2.3.3 NOx湿度校正系数的不确定度公式(10)属于不确定度传播率提出的线性测量函数关系14,即当被测量 Y 由 N 个其他量X1、X2.、XN通过线性测量函数 f 确定时,被测量的估计值 y 为:y=f(x1,x2,.,xN),被测量的估计值 y 的合成不确定度 uc(y)按照公式(11)计算得出。uc(y)=Ni=1fxi2u2(xi)+2N-1i=1Nj=i+1fxifxjr(xi,xj)u(xi)u(xj)(11)式中:y 为被测量 Y 的估计值,又称为输出量的估计值;xi为输入量 Xi的估计值,又称第 i 个输入量的估计值;fxi为被测量 Y 与有关

36、的输入量 Xi之间的函数对输入量 xi的偏导数,称灵敏系数。第 5 期李劲松,等:非道路柴油机气态污染物测量的不确定度研究 7 5 次试验进气绝对湿度的平均值为 10.7002g/kg,空气温度的平均值为 299.0103 K,根据式(10)可知,NOx湿度校正系数的不确定度的灵敏系数可由下式得出。cHa=KHHa=0.01821-0.0182(Ha-10.71)+0.0045(Ta-298)2=0.01803cHa=KHTa=-0.00451-0.0182(Ha-10.71)+0.0045(Ta-298)2=-0.00446将上述数据代入公式(11)计算 NOx湿度校正系数的 B 类合成标准

37、不确定度为 0.0040。再根据公式(1)、(8),求出每一工况的比排放的合成相对不确定度,再乘以各自工况的加权系数,得出 8 工况的合成相对不确定度,计算结果见表 9。表 9 NOx湿度校正系数不确定度序号工况 1工况 2工况 3工况 4工况 5工况 6工况 7工况 811.00001.00070.99230.99600.99600.99871.00870.997420.9951.0001.0081.0030.9940.9910.9970.99730.99450.99200.99931.00251.00530.99610.99320.989441.00320.99930.99760.9913

38、0.99931.00661.00490.992050.99761.00661.00420.99520.99640.99400.99591.0007均值0.99810.99981.00020.99760.99820.99721.00000.9953标准偏差0.00360.00520.00590.00510.00440.00610.00650.0045A 类标准0.00160.00230.00270.00230.00200.00270.00290.0020A 类相对0.00160.00230.00270.00230.00200.00270.00290.0020B 类标准0.00400.00400.

39、00400.00400.00400.00400.00400.0040B 类相对0.00400.00400.00400.00400.00400.00400.00400.0040合成相对0.00430.00460.00480.00460.00450.00480.00500.00452.4 NOx比排放不确定度评定根据公式(1)、(8),求出每一工况的比排放的合成相对不确定度,再乘以各自工况的加权系数,得出 8 工况的合成相对不确定度,计算结果见表 10。表 10 比排放的合成相对不确定度序号工况 1工况 2工况 3工况 4工况 5工况 6工况 7工况 8合成相对合成相对0.02160.01690.

40、06230.03680.02590.11120.07770.17150.06605 次试验 NOx的比排放结果分别是 1.8684g/(kWh)、1.8635g/(kWh)、1.880g/(kWh)、1.8973g/(kWh)和 1.8505g/(kWh),平均值为 1.8720 g/(kWh),则 NOx比排放合成标准不确定度为 0.1236g/(kWh)。2.5 NOx比排放扩展不确定度合成标准不确定度和包含因子构成扩展不确定度 U 的公式如下15-16。U=kuc(12)式中:uc为合成标准不确定度;k 为包含因子,一般取 k=2。经计 算,NOx比 排 放 的 扩 展 不 确 定 度

41、U(NOx)为 0.2471g/(kWh),置信概率为 95%。3 HC 比排放不确定度评定NRSC 循环 8 工况 HC 的比排放计算公式如下。S(HC)=ni=1(Gasmass,iWFi)ni=1(P(n)iWFi)(13)式中:Gasmass,i为每工况 HC 质量流量,kg/s;WFi为每工 况 的 加 权 系 数;P(n)i为 每 工 况 的 输 出 功率,kW。由公式(13)可知,不同于 NOx比排放的计算公式,HC 的比排放仅由每工况的 HC 质量流量和输出功率这 2 个输入变量决定,识别不确定度来源后,画出如图 3 所示的分量图,对每一个分量的不确定度进行评估。8 内燃机20

42、23 年 10 月图 3 HC 比排放不确定度分量图3.1 HC 质量流量不确定度评定Gasmass=0.000479concGTOTW(14)式中:Conc 为 HC 背景校正浓度,ppm;GTOTW为稀释排气质量流量,kg/s。可以直观的看出,公式(14)与公式(2)相比,除了系数有变化外,其余计算方法均相同,故不再赘述计算方法,稀释排气质量流量的不确定度参照章节 2.1.2 得出,再结合表 11,可以得出 HC 质量流量合成相对不确定度,结果见表 12。表 11 HC 背景校正浓度不确定度序号工况 1工况 2工况 3工况 4工况 5工况 6工况 7工况 812.28262.49032.7

43、9265.01362.98223.03123.54434.369622.55492.72613.17635.41523.34543.29253.65594.118732.19543.07206.08439.52836.43665.65455.56196.309442.58432.72493.20275.01403.22343.22383.55293.799652.32502.44793.16254.32922.81272.91543.20743.4909合成相对3.45443.66394.48236.93304.37074.39774.86345.3991表 12 HC 质量流量合成相对不确定

44、度序号工况 1工况 2工况 3工况 4工况 5工况 6工况 7工况 8合成相对0.03470.04320.16470.15980.18010.14190.10860.11293.2 发动机功率不确定度评定发动机功率不确定度评定方法和结果参照章节 2.2。3.3 HC 比排放不确定度评定再次得出关于 HC 比排放 8 工况的合成相对不确定度,计算结果见表 13。表 13 HC 质量流量合成相对不确定度序号工况 1工况 2工况 3工况 4工况 5工况 6工况 7工况 8合成相对合成相对0.03490.04340.16480.16320.18010.14200.10880.11290.11285 次

45、试验 HC 比排放的结果分别是 0.0022g/(kWh)、0.0023g/(kWh)、0.0290g/(kWh)、0.0020g/(kWh)、0.0015 g/(kWh),平均值为 0.0074g/(kWh),则 HC 比排放合成标准不确定度为 0.0008 g/(kWh)。3.4 HC 比排放扩展不确定度经公式(12)计算,HC 比排放的扩展不确定度 UHC为 0.0017 g/(kWh),置信概率为 95%。4 结论在发动机台架对非道路移动柴油机进行 5 次NRSC 试验,期间对气态污染物进行检测,并对NOx和 HC 的比排放结果进行不确定度评估。(1)NOx的比排放均值为 1.8720

46、 g/(kWh),扩展不确定度为 0.2471 g/(kWh),置信概率为 95%。HC 的比排放均值为 0.0074 g/(kWh),扩展不确定度为 0.0017 g/(kWh),置第 5 期李劲松,等:非道路柴油机气态污染物测量的不确定度研究 9 信概率为 95%。(2)NOx测量结果中主要影响因素是 NOx质量流量,其中,背景校正浓度重复性测量引入的 A类不确定度占比较大。NOx湿度校正系数的影响次之,功率对测量结果不确定度的影响最小。(3)HC 测量结果中主要影响因素是 HC 质量流量,同样,背景校正浓度重复性测量引入的 A类不确定度占比较大。功率对不确定度的影响较小。以上评估结果表明

47、,在试验过程中,试验人员对试验条件和环境的控制较为精准,测试设备的稳定性较高。发动机和后处理状态的稳定性对试验结果的不确定度影响较大。参考文献1 2022 年中国移动源环境管理年报(摘录一)J.环境保护,2022,50(23):64-72.2 冀树德,杨天军,高波等.基于台架重复性的柴油机 NOx排放测量影响因素研究 J.车用发动机,2011,No.197(06):53-58.3 张凡,李昂,高鑫磊.车用发动机 WHTC 和 ETC 循环排放对比的试验研究 J.小型内燃机与车辆技术,2016,45(05):17-22.4 王侃,邓力,谷雨.非道路柴油机稳态循环颗粒物排放测 量 不 确 定 度

48、研 究 J.内 燃 机 与 配 件,2016,No.225(09):28-31.5 黄志强,杨名名,彭程.非道路柴油机稳态循环氮氧化物测量不确定度研究 J.柴油机设计与制造,2019,25(03):19-24.6 刘康,李娜,郭亚辰等.颗粒物与细颗粒物数量排放测 量 不 确 定 度 研 究 J.内 燃 机,2023,39(04):1-8.7 闫鹏勇,陈熊,王振宇.国六天然气发动机 NOx比排放量的不确定度评定 C.内燃机高效低碳清洁燃烧 2023 学术年会,2023.8 郑春芳,庞永胜,李长豫等.国内非道路柴油移动机械排 放 标 准 发 展 综 述 J.内 燃 机 与 配 件,2023,No.

49、373(01):115-117.9 国家质量监督检验检疫总局.GB 20891-2014,非道路移动机械用柴油机排气污染物排放限值及测量方法(中国第三、四阶段)S.10 韩 全 兴 信.内 燃 机 学 M.机 械 工 业 出 版社,2016.11 中国国家标准化管理委员会.GB/T 27418-2017,测量不确定度评定和表示 S.12 叶德培.测量不确定度理解 评定与应用 M.中国计量出版社,2007.13 国家质量监督检验检疫总局.JJF 1059.1-2012,测量不确定度评定与表示 S.14 国家市场监督管理总局中国国家标准化管理委员会.GB/T 27419-2018,测量不确定度评定和表示 补充文件 1:基于蒙特卡洛方法的分布传播 S.15 国家质量监督检验检疫总局.GB 17691-2018,重型柴油车污染物排放限值及测量方法(中国第六阶段)S.16 张岳秋,李梁,刘子建等.重型车车载排放试验(PEMS)NOx 排放测量不确定度研究 J.车辆与动力技术,2018,No.150(02):36-40.