□孫家俊廖帥馮曉鵬/四川省農(nóng)機(jī)鑒定站

柴油機(jī)燃油消耗率測(cè)量結(jié)果的不確定度評(píng)定

□孫家俊廖帥馮曉鵬/四川省農(nóng)機(jī)鑒定站

測(cè)量不確定度是與測(cè)量結(jié)果相關(guān)聯(lián)的一個(gè)重要參數(shù)，表征合理地賦予被測(cè)量值的分散性。測(cè)量不確定度對(duì)測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性、有效性、可信性提供定量的說(shuō)明，更為科學(xué)地保證對(duì)測(cè)量結(jié)果的優(yōu)劣評(píng)價(jià)。

柴油機(jī)燃油消耗率是柴油機(jī)的一項(xiàng)重要性能指標(biāo)，也是反映柴油機(jī)經(jīng)濟(jì)性優(yōu)劣的重要指標(biāo)，由于在測(cè)量該指標(biāo)時(shí)涉及的影響因素包括扭矩、轉(zhuǎn)速、小時(shí)油耗量、環(huán)境溫度、大氣壓力、時(shí)間等多個(gè)方面，因此對(duì)其測(cè)量結(jié)果的不確定度評(píng)價(jià)較為復(fù)雜。筆者長(zhǎng)期從事柴油機(jī)性能的測(cè)試工作，現(xiàn)以ZS1115柴油機(jī)在四川省農(nóng)機(jī)鑒定站內(nèi)燃機(jī)測(cè)試系統(tǒng)中的測(cè)試為例，研究其燃油消耗率的不確定度。

1概述

1.1 測(cè)量方法

依據(jù)GB/T 6072.1-2008《往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)性能第1部分：功率、燃料消耗和機(jī)油消耗的標(biāo)定及試驗(yàn)方法通用發(fā)動(dòng)機(jī)的附加要求》

1.2 環(huán)境條件

環(huán)境溫度：35±1℃、濕度：0.88± 5%、大氣壓力：93.9±0.1kPa。

1.3 測(cè)量?jī)x器

FCM03型瞬態(tài)燃油油耗儀、CW100型測(cè)功機(jī)。

1.4 測(cè)量對(duì)象

ZS1115柴油機(jī)（標(biāo)準(zhǔn)工況：16.2kW/ 2200r/min）。

1.5 測(cè)量過(guò)程

將柴油機(jī)穩(wěn)定在16.2kW及2 200r/ min狀況運(yùn)行，并保證柴油機(jī)冷卻水沸騰及機(jī)油溫度在86±2℃，測(cè)量其燃油消耗。

2數(shù)學(xué)模型

式中：g—被測(cè)柴油機(jī)燃油消耗率

B—柴油機(jī)燃油消耗率修正系數(shù)，

B=1.034

G—柴油機(jī)燃油消耗率平均值

3輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定

標(biāo)準(zhǔn)基準(zhǔn)狀況下燃油消耗率g的標(biāo)準(zhǔn)不確定度來(lái)源主要是測(cè)量重復(fù)性引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(g1)、油耗儀最大測(cè)量誤差引起的不確定度u(g2)、柴油機(jī)燃油消耗率修正系數(shù)誤差引起的不確定度u(B)。3.1測(cè)量重復(fù)性引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(g1)的評(píng)定

u(g1)評(píng)定，可通過(guò)連續(xù)測(cè)量得到測(cè)量列，采用A類進(jìn)行評(píng)定。將ZS1115柴油機(jī)在標(biāo)定工況下穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)油耗進(jìn)行連續(xù)測(cè)量，測(cè)量列：235.1、235.8、236.1、236.9、236.2、237.1、235.7、236.4、236.3、237.7、237.3（g/kW·h）。

試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差：

3.2 油耗儀最大測(cè)量誤差引起的不確定度u(g2)的評(píng)定

油耗儀燃油消耗率最大測(cè)量誤差引起的不確定度u(g2)，可根據(jù)其相關(guān)參數(shù)的誤差合成來(lái)評(píng)定，采用B類方法進(jìn)行評(píng)定。

油耗儀比油耗的測(cè)量值是間接測(cè)量值，間接測(cè)量值的測(cè)量誤差就是各直接測(cè)量參數(shù)誤差的函數(shù)，在本次試驗(yàn)中，比油耗是由小時(shí)油耗（G0）、柴油機(jī)扭矩（M）、柴油機(jī)轉(zhuǎn)速（n）三個(gè)直接測(cè)量參數(shù)構(gòu)成：

根據(jù)函數(shù)誤差的計(jì)算公式：

式中：dG=G'-G0

dG—間接測(cè)量值燃油消耗率的誤差

G'—間接測(cè)量值燃油消耗值

G0—小時(shí)油耗真值

dG0—油耗儀小時(shí)耗油量誤差

dM—測(cè)功機(jī)扭矩誤差

dn—測(cè)功機(jī)轉(zhuǎn)速誤差

由校驗(yàn)證書(shū)及產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)可知：

dG0=3225g/h×0.5%=±16.125g/h

dM=0.5+280×0.03%(靈敏度誤差)= ±0.584N·m

dn=±1r/min。

因此在該次測(cè)量中：

所以可以認(rèn)為現(xiàn)場(chǎng)燃油消耗率誤差i標(biāo)準(zhǔn)基準(zhǔn)狀況下燃油消耗率誤差的最大誤差在±3.153g/kW·h。其分布為均勻分布，包含因子為，置信概率為100%。

標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

3.3 輸入量B的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(B)的評(píng)定

根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，必須將試驗(yàn)室現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中測(cè)試的燃油消耗率修正到標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境狀況（環(huán)境溫度25℃、相對(duì)濕度30%、大氣壓力100kPa）下，修正后的比油耗作為最終值。而修正系數(shù)的誤差取決于環(huán)境溫度t、相對(duì)濕度φ、氣壓P的測(cè)試誤差，用B類方法進(jìn)行評(píng)定，即：

其中：

由鑒定證書(shū)可知：環(huán)境溫度誤差dt為±0.4℃，相對(duì)濕度誤差dφ為0.88× 5%=±0.044，氣壓誤差包括大氣壓誤差dP0和水蒸氣分壓誤差dPSW，其中dP0=±0.1kPa。

根據(jù)以上函數(shù)，可得：

根據(jù)以上的各誤差分量及函數(shù)公式，可得dk（修正系數(shù)誤差）

由B=f（k）可得：

所以可以認(rèn)為測(cè)試相關(guān)參數(shù)誤差引起燃油消耗率的誤差為±0.3162g/kW·h。其分布為均勻分布，包含因子為置信概率為100%。

標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

4合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定

4.1 靈敏系數(shù)

合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度U(g)=1.984g/kW·h

5擴(kuò)展不確定度

柴油機(jī)燃油消耗率測(cè)量結(jié)果的擴(kuò)展不確定度為：

6報(bào)告結(jié)果

單次測(cè)量測(cè)得標(biāo)準(zhǔn)基準(zhǔn)狀況下，燃油消耗率值的擴(kuò)展不確定度u95=3.97g/kW·h，它是由合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc(L)乘以k=2而得到的，置信概率p=95%。

標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總?cè)绫?所示。

4.2 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

表1標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表

淺談脫粒機(jī)的安全使用

脫粒機(jī)主要由脫粒裝置、分離裝置、清選裝置三大部分組成，被割谷物經(jīng)脫粒機(jī)的喂入口進(jìn)入由脫粒滾筒和凹板組成的脫粒間隙，進(jìn)行打擊和搓擦后，短脫出物通過(guò)柵格狀凹板進(jìn)入由清選篩和風(fēng)機(jī)組成的清糧裝置進(jìn)行清選；長(zhǎng)脫出物則進(jìn)入分離裝置進(jìn)行莖稈與籽粒的分離，長(zhǎng)莖稈被排出機(jī)外，而籽粒等短脫出物則通過(guò)分離裝置上的篩孔進(jìn)入下方的清糧裝置進(jìn)行清選；在風(fēng)機(jī)和清選篩的聯(lián)合作用下，穎殼等細(xì)小輕雜物被吹出機(jī)外，干凈的籽粒經(jīng)由籽粒收集裝置進(jìn)入集糧裝置。

脫粒機(jī)作業(yè)場(chǎng)地要選平坦開(kāi)闊的地方，并注意自然風(fēng)向，草和麥糠出口盡量與自然風(fēng)向一致，以利于草和麥糠的順利推出。當(dāng)用手扶拖拉機(jī)作動(dòng)力配套時(shí)，應(yīng)注意排氣管的方向，不要面向出草口和麥糠出口，也不要朝下安裝以免引起火災(zāi)。操作人員衣著要緊湊，女同志要將長(zhǎng)發(fā)罩起，防止衣服或頭發(fā)卷入滾筒或傳動(dòng)皮帶造成意外導(dǎo)致人員傷亡；嚴(yán)禁兒童在機(jī)器周圍玩耍；開(kāi)機(jī)前應(yīng)檢查各部位螺絲緊固情況，用手轉(zhuǎn)動(dòng)滾筒是否正常，有無(wú)異響，檢查滾筒、皮帶輪、軸承座等部件有無(wú)裂縫、斷開(kāi)或其他損壞情況，在正常情況下方可使用；確定機(jī)器（或電機(jī)）可靠接地；連接動(dòng)力機(jī)和脫粒機(jī)的三角帶不能過(guò)緊或過(guò)松；啟動(dòng)動(dòng)力機(jī)后，首先確認(rèn)滾筒軸轉(zhuǎn)動(dòng)方向是否與機(jī)器上所貼標(biāo)識(shí)一致，且有無(wú)卡滯、碰撞和其他異?，F(xiàn)象，若有應(yīng)及時(shí)排除；接上動(dòng)力后首先應(yīng)進(jìn)行空運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)，正常后即可試脫，若無(wú)問(wèn)題，就可轉(zhuǎn)入正式使用；工作時(shí)喂入要均勻，應(yīng)直接將原料推入滾筒，不能用手或杈及其他工具將原料推入滾筒；不能將石塊、木棍和其他硬物喂入機(jī)內(nèi)；不能在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)摘掛皮帶或?qū)⑷魏挝矬w接觸傳動(dòng)部位；脫粒機(jī)連續(xù)作業(yè)時(shí)間不能過(guò)長(zhǎng)，一般工作一段時(shí)間，就要停機(jī)檢查、調(diào)整和潤(rùn)滑，以防摩擦導(dǎo)致嚴(yán)重磨損、發(fā)熱變形，如遇故障或需清除機(jī)器內(nèi)雜物時(shí)，機(jī)器必須處于停止、斷電狀態(tài)。

（四川省農(nóng)機(jī)鑒定站鄧星辰）