張　凡　李　昂　于津濤（中國(guó)汽車(chē)技術(shù)研究中心天津300162）

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車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)WHTC試驗(yàn)NOx排放測(cè)量結(jié)果的不確定度評(píng)定

張凡李昂于津濤
（中國(guó)汽車(chē)技術(shù)研究中心天津300162）

試驗(yàn)針對(duì)車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)在WHTC循環(huán)試驗(yàn)中的NOx污染物排放，根據(jù)試驗(yàn)程序和測(cè)量方法建立了NOx排放的數(shù)學(xué)計(jì)算模型，并通過(guò)理論方法對(duì)模型中測(cè)量重復(fù)性、稀釋排氣流量、排氣污染物濃度、NOx濕度校正系數(shù)和實(shí)際循環(huán)功等各種參數(shù)的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度進(jìn)行了分析，最終得到了NOx排放的不確定度評(píng)定結(jié)果。結(jié)果表明，WHTC試驗(yàn)NOx比排放量的合成相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為5%，滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)對(duì)NOx測(cè)量的精度要求。從不確定度的評(píng)定過(guò)程可以看出，在試驗(yàn)時(shí)要保證發(fā)動(dòng)機(jī)和后處理系統(tǒng)狀況良好，工作穩(wěn)定，并在日常保養(yǎng)時(shí)加強(qiáng)定容稀釋系統(tǒng)、排放分析系統(tǒng)和發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)功機(jī)系統(tǒng)的標(biāo)定和維護(hù)工作。

車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)WHTC試驗(yàn)NOx排放不確定度評(píng)定

引言

隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，重型柴油車(chē)的保有量也迅速增加，這些汽車(chē)帶來(lái)的NOx、THC、CH4和顆粒物污染物排放對(duì)環(huán)境和人體帶來(lái)的危害日益嚴(yán)重。中國(guó)于2005年頒布的GB 17691-2005《車(chē)用壓燃式、氣體燃料點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)與汽車(chē)排氣污染物排放限值及測(cè)量方法（中國(guó)Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ階段）》［1］引入了ETC（European Transient Cycle）瞬態(tài)循環(huán)來(lái)評(píng)價(jià)重型車(chē)用柴油機(jī)的循環(huán)工況排放，并分別規(guī)定了國(guó)Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ階段的限值要求。隨著對(duì)重型汽車(chē)道路工況條件和發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行規(guī)律的進(jìn)一步研究，歐盟在2011年頒布了（EU）No 582/2011歐Ⅵ法規(guī)［2］，引入新的瞬態(tài)工況WHTC（World Harmonized Transient Driving Cycle）循環(huán)對(duì)重型柴油機(jī)的排放進(jìn)行了更為嚴(yán)格的管理。北京從2013年7月1日起正式實(shí)行《車(chē)用壓燃式、氣體燃料點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)與汽車(chē)排氣污染物限值及測(cè)量方法（臺(tái)架工況法）》北京市地方標(biāo)準(zhǔn)（DB11 964-2013），加入了WHTC和WHSC試驗(yàn)測(cè)試循環(huán)，解決臺(tái)架認(rèn)證的試驗(yàn)工況與車(chē)輛實(shí)際使用工況之間存在明顯差異的問(wèn)題［3］。環(huán)保部在2014年頒布的HJ 689-2014《城市車(chē)輛用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)排氣污染物排放限值及測(cè)量方法（WHTC工況法）》標(biāo)準(zhǔn)中也引入了WHTC循環(huán)測(cè)試，對(duì)重型柴油機(jī)在低負(fù)荷工況條件下的排放限值進(jìn)行了規(guī)定［4］。

為了更加準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)在WHTC循環(huán)下的污染物排放水平，依據(jù)下列法規(guī)要求進(jìn)行重型汽車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)排氣WHTC檢驗(yàn)排氣污染物的不確定度評(píng)定：

1）CNAS-CL07測(cè)量不確定度的要求［5］

2）CNAS-GL05測(cè)量不確定度要求的實(shí)施指南［6］

3）JJF 1001中華人民共和國(guó)國(guó)家計(jì)量技術(shù)規(guī)范《通用計(jì)量術(shù)語(yǔ)及定義》［7］

4）JJF 1059.1中華人民共和國(guó)國(guó)家計(jì)量技術(shù)規(guī)范《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》［8］

1　影響因素分析及評(píng)估方法的確定

WHTC的檢驗(yàn)程序?yàn)椋?/p>

1）將被測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)固定于底座上，并用聯(lián)軸器與測(cè)功機(jī)連接。

2）調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)的邊界條件，進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)外特性試驗(yàn)，并設(shè)定好測(cè)功機(jī)控制程序的參數(shù)。

3）被測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)根據(jù)測(cè)功機(jī)控制程序的設(shè)定，完成冷態(tài)WHTC和熱態(tài)WHTC的運(yùn)轉(zhuǎn)循環(huán)。

4）采樣系統(tǒng)進(jìn)行氣袋采樣。

5）采樣完成后對(duì)需要的污染物進(jìn)行分析。

6）結(jié)果自動(dòng)生成。

1.1影響因素分析

根據(jù)計(jì)算公式和使用經(jīng)驗(yàn)，影響重型汽車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)排氣WHTC檢驗(yàn)排氣污染物的因素主要包括：稀釋排氣總質(zhì)量、NOx濕度校正系數(shù)、稀釋排氣中污染物的校正濃度、發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣壓力、發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣溫度、發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣濕度、排放分析系統(tǒng)、采樣系統(tǒng)、標(biāo)定用標(biāo)準(zhǔn)氣體、發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)時(shí)的實(shí)際循環(huán)功和試驗(yàn)用燃料特性。

稀釋排氣總質(zhì)量（MTOTW）直接參與結(jié)果的計(jì)算，由選擇的文丘里管流量與測(cè)試時(shí)間的乘積積分得到，同時(shí)需要校正到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)273 K和101.3 kPa下。此校正需要CFV標(biāo)定函數(shù)、文丘里管進(jìn)口處絕對(duì)壓力和文丘里管進(jìn)口處絕對(duì)溫度3個(gè)參數(shù)。由于實(shí)際文丘里管流量是實(shí)時(shí)變化的，同時(shí)文丘里管進(jìn)口處絕對(duì)壓力和文丘里管進(jìn)口處絕對(duì)溫度也是實(shí)時(shí)變化的，所以人工分別測(cè)量各個(gè)參數(shù)再進(jìn)行計(jì)算非常復(fù)雜，不可行。采樣系統(tǒng)一般已經(jīng)整合，通過(guò)測(cè)量這些參數(shù)，積分計(jì)算出結(jié)果，直接給出每次測(cè)量的MTOTW。

由于NOx易溶于水，所以對(duì)于NOx污染物來(lái)說(shuō)，還需要進(jìn)行濕度校正。此時(shí)需要發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣壓力、發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣溫度和發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣濕度3個(gè)參數(shù)。這3個(gè)參數(shù)通過(guò)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算出絕對(duì)濕度，進(jìn)而計(jì)算出濕度校正系數(shù)。實(shí)際的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣空調(diào)通過(guò)計(jì)算可以直接給出絕對(duì)濕度。

稀釋排氣中污染物的校正濃度直接參與結(jié)果的計(jì)算，由某種稀釋排氣的濃度，某種稀釋空氣（背景氣）的濃度和稀釋系數(shù)計(jì)算得出。而稀釋系數(shù)又是通過(guò)取樣袋中稀釋排氣的CO2濃度，HC濃度和CO濃度計(jì)算得出。因此，關(guān)鍵因素就歸結(jié)為稀釋排氣和稀釋空氣中的污染物濃度的測(cè)量。

發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)時(shí)的實(shí)際循環(huán)功由測(cè)功機(jī)通過(guò)測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)瞬時(shí)轉(zhuǎn)速和扭矩，與采樣時(shí)間的乘積積分得到，其誤差由兩部分構(gòu)成，一部分是發(fā)動(dòng)機(jī)的跟隨特性（動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性）造成的循環(huán)功變化（隨機(jī)誤差），另一方面是測(cè)功機(jī)的測(cè)量系統(tǒng)誤差（循環(huán)時(shí)間、轉(zhuǎn)速和扭矩測(cè)量）造成的循環(huán)功變化（系統(tǒng)誤差）。

根據(jù)GL05的要求，下列因素對(duì)測(cè)試結(jié)果有影響，但是無(wú)法用確切的數(shù)學(xué)公式進(jìn)行表達(dá)，所以計(jì)入測(cè)試結(jié)果的重復(fù)性引入的不確定度。

發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣壓力影響進(jìn)氣量，從而影響發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒情況，最終影響整車(chē)排放。

發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣溫度影響進(jìn)氣量、發(fā)動(dòng)機(jī)和后處理達(dá)到正常工作溫度的時(shí)間，最終影響發(fā)動(dòng)機(jī)排放。

采樣系統(tǒng)的精度影響MTOTW的測(cè)量準(zhǔn)確性。

試驗(yàn)用燃料特性中影響發(fā)動(dòng)機(jī)排放的主要是辛烷值（十六烷值）、蒸汽壓、組分（苯、烯烴和芳烴含量）和硫含量。辛烷值（十六烷值）直接影響燃料和空氣的混合以及燃燒質(zhì)量。蒸汽壓影響燃料的揮發(fā)性，從而影響冷啟動(dòng)特性和發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒特性。組分影響發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒特性。硫含量影響后處理系統(tǒng)的工作效率。

1.2評(píng)估方法的確定

1.2.1稀釋排氣總質(zhì)量（MTOTW）（校正至標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)273.2 K和101.33 kPa）

稀釋排氣總質(zhì)量（MTOTW）的測(cè)量受文丘里管流量、文丘里管進(jìn)口處絕對(duì)壓力和文丘里管進(jìn)口處絕對(duì)溫度的影響，人工分別測(cè)量各個(gè)參數(shù)再進(jìn)行計(jì)算非常復(fù)雜，不可行?，F(xiàn)在采樣系統(tǒng)一般通過(guò)測(cè)量這些參數(shù)，積分計(jì)算出結(jié)果，直接給出每次測(cè)量的稀釋排氣總質(zhì)量。根據(jù)排氣取樣系統(tǒng)的說(shuō)明書(shū)，采用B類(lèi)不確定度進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1.2.2稀釋排氣中污染物的校正濃度（conc）

濃度的測(cè)量不確定度由2部分構(gòu)成，分別為分析系統(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。分析系統(tǒng)影響排放氣體濃度的測(cè)量準(zhǔn)確性，標(biāo)準(zhǔn)氣體影響分析設(shè)備的零點(diǎn)和量距，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)和標(biāo)準(zhǔn)氣體的說(shuō)明書(shū)，分別采用B類(lèi)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。

1.2.3NOx濕度校正系數(shù)（KH，D）

對(duì)于NOx測(cè)試需要濕度校正。試驗(yàn)室內(nèi)為由發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣空調(diào)直接計(jì)算出NOx濕度校正系數(shù)，因此根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣空調(diào)的說(shuō)明書(shū)，采用B類(lèi)不確定度進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1.2.4發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)時(shí)的實(shí)際循環(huán)功（Wact）

發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)時(shí)的實(shí)際循環(huán)功由測(cè)功機(jī)通過(guò)測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)瞬時(shí)轉(zhuǎn)速和扭矩，與采樣時(shí)間的乘積積分得到。其不確定度由兩部分構(gòu)成，一部分是發(fā)動(dòng)機(jī)的跟隨特性造成的循環(huán)功不確定度分量，另一方面是測(cè)功機(jī)的測(cè)量系統(tǒng)誤差（循環(huán)時(shí)間、轉(zhuǎn)速和扭矩測(cè)量）造成的循環(huán)功不確定度分量。前者采用A類(lèi)不確定度評(píng)估，后者根據(jù)使用說(shuō)明書(shū)，采用B類(lèi)不確定度評(píng)估。由于測(cè)試時(shí)間由計(jì)算機(jī)程序控制，非常準(zhǔn)確，其產(chǎn)生的不確定度可以忽略，只需要確定測(cè)功機(jī)轉(zhuǎn)速和扭矩測(cè)量的最大允許誤差。根據(jù)測(cè)功機(jī)的使用說(shuō)明書(shū)，采用B類(lèi)不確定度進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1.2.5測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度（f1）

將以上影響因素所產(chǎn)生的重復(fù)性因素組合在一起，歸入為輸出量的重復(fù)性因素，不需分別評(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(lèi)不確定度）。

重型汽車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)排氣WHTC檢驗(yàn)NOx排氣污染物排放量不確定度的因果關(guān)系如圖1所示。

圖1　NOx排氣污染物排放量不確定度因果關(guān)系圖

2　數(shù)學(xué)模型

2.1NOx比排放量的計(jì)算方法

根據(jù)GB 17691-2005和（EU）No 582/2011的規(guī)定，以柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的NOx比排放量為例來(lái)說(shuō)明重型汽車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)排氣WHTC檢驗(yàn)排氣污染物不確定度的計(jì)算。

應(yīng)按下列方法計(jì)算NOx的比排放量（g/（kW· h））：

式中：NOx為NOx的比排放量，g/（kW·h）；NOxconc為稀釋排氣中NOx污染物的平均背景校正濃度，10-6；KH，D為柴油機(jī)NOx濕度校正系數(shù)；MTOTW為稀釋排氣的總質(zhì)量，kg；Wact為實(shí)際循環(huán)功，kW·h。

因?yàn)椴裼蜋C(jī)的NOx排放和環(huán)境空氣狀態(tài)有關(guān)，NOx濃度應(yīng)用環(huán)境濕度進(jìn)行校正，其系數(shù)由下式給出：

式中：Ha為進(jìn)氣的絕對(duì)濕度，g水/kg干空氣。

對(duì)于CFV-CVS系統(tǒng)，稀釋排氣的總質(zhì)量MTOTW計(jì)算如下：P

式中：t為循環(huán)時(shí)間；Kv為CFV標(biāo)定函數(shù)；PA為文丘里管進(jìn)口處的絕對(duì)壓力，kPa；T為文丘里管進(jìn)口處的絕對(duì)溫度，K。

使用下列公式計(jì)算平均背景校正濃度：

式中：conc為經(jīng)稀釋空氣中污染物含量校正后的稀釋排氣中污染物的平均背景校正濃度，10-6；conce為稀釋排氣中污染物的濃度，10-6；concd為稀釋空氣中污染物的濃度，10-6；DF為稀釋系數(shù)。

對(duì)于柴油機(jī)，稀釋系數(shù)按下式計(jì)算：

式中：CO2，conce為稀釋排氣中CO2的濃度，%；HCconce為稀釋排氣中HC的濃度，10-6C1；COconce為稀釋排氣中CO的濃度，10-6。

2.2A類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)不確定度計(jì)算公式：

式中：s（x）為測(cè)量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差；u（x）為標(biāo)準(zhǔn)不確定度；s（x）為試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差；m為實(shí)際檢驗(yàn)中的測(cè)量次數(shù)。

而的計(jì)算公式如下所示：

式中：xi為第i次測(cè)量的結(jié)果；n為測(cè)量次數(shù)；x為所考慮的n次測(cè)量結(jié)果的算術(shù)平均值。

2.3B類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)不確定度計(jì)算公式

當(dāng)B類(lèi)評(píng)定的分量無(wú)任何信息時(shí)，僅知它在某一區(qū)間內(nèi)變化時(shí)，經(jīng)常使用均勻分布。

2.4合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度計(jì)算公式

2.5考慮上述影響測(cè)量不確定度的所有來(lái)源，建立NOx比排放量不確定度的數(shù)學(xué)模型如下

2.6輸出量NOx的不確定來(lái)源有5個(gè)方面

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

2）稀釋排氣總質(zhì)量引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（MTOTW），包括3個(gè)來(lái)源：CFV標(biāo)定函數(shù)、文丘里管進(jìn)口處的絕對(duì)壓力和文丘里管進(jìn)口處的絕對(duì)溫度的影響；

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ur（NOxconc），包括2個(gè)來(lái)源：分析設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)氣體的影響；

4）NOx濕度校正系數(shù)引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（KH，D）；

5）發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)時(shí)的實(shí)際循環(huán)功引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（Wact），包括2個(gè)來(lái)源：扭矩和轉(zhuǎn)速測(cè)量的影響。

2.7靈敏系數(shù)

依據(jù)JJF 1059－1999中第6.6條的式20，對(duì)于相對(duì)不確定度，靈敏系數(shù)是冪的次數(shù)。對(duì)此例，各影響量的靈敏系數(shù)分別為：

c（f1）=1，為重復(fù)測(cè)量的靈敏系數(shù)；

c（MTOTW）=1，為稀釋排氣總質(zhì)量的靈敏系數(shù)；

c（NOxconc）=1，為稀釋排氣中污染物的校正濃度的靈敏系數(shù)；

c（KH，D）=1，為NOx濕度校正系數(shù)的靈敏系數(shù)；

c（Wact）=1，為發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)時(shí)的實(shí)際循環(huán)功的靈敏系數(shù)。

2.8擴(kuò)展不確定度計(jì)算公式

式中：U為擴(kuò)展不確定度；k為包含因子，這里k取2。

3　測(cè)試結(jié)果不確定度的評(píng)估

根據(jù)（EU）No 582/2011歐Ⅵ法規(guī)中的方法對(duì)樣品進(jìn)行5次測(cè)試，此處考慮整個(gè)試驗(yàn)階段分為冷態(tài)和熱態(tài)兩部分，不確定度影響因素在兩階段中一樣？。因此，此處僅對(duì)冷態(tài)部分的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行不確定度評(píng)定，與試驗(yàn)結(jié)果的不確定度有關(guān)的物理量測(cè)試結(jié)果如下表1所示。

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）

由于實(shí)際測(cè)量中只測(cè)量1次，所以測(cè)量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

因此，測(cè)量重復(fù)性引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

表1　WHTC試驗(yàn)的5次測(cè)試結(jié)果

3.2MTOTW的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（MTOTW）

公式（3）也符合JF1059-1999的6.6條的函數(shù)關(guān)系，忽略循環(huán)時(shí)間引入的不確定度（時(shí)間由循環(huán)程序控制，誤差很?。?，稀釋排氣總質(zhì)量的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定ur（MTOTW）度可以計(jì)算如下：

3.2.1Kv的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（rK）v

依據(jù)試驗(yàn)報(bào)告，文丘里管選擇的流量檔位為60 m3/min，查詢(xún)《重型發(fā)動(dòng)機(jī)排放CVS采樣和分析系統(tǒng)自檢報(bào)告》可以得知，標(biāo)定函數(shù)的算數(shù)平均值為9.735 2，標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.005 5，因此Kv的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（rK）v計(jì)算如下：

3.2.2PA的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（PA）

依據(jù)設(shè)備說(shuō)明書(shū)，該壓力測(cè)量裝置的最大允許誤差為±0.1%F.S.，測(cè)量范圍為0～106.6 kPa，服從均勻分布，因此PA的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（PA）計(jì)算如下：

3.2.3T的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（T）

依據(jù)設(shè)備說(shuō)明書(shū)，該溫度測(cè)量裝置為PT100，最大允許誤差為±0.5 K，服從均勻分布，因此T的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（T）計(jì)算如下：

因此，MTOTW的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（MTOTW）為：

3.3NOxconc的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（NOxconc）

由分析儀說(shuō)明書(shū)，知NOx分析儀的最大誤差為0.5%，最大量程為100×10-6，則分析結(jié)果的變化為0.5%×100=0.5×10-6。區(qū)間內(nèi)服從均勻分布，包含因子為，區(qū)間半寬為0.5×10-6，因此由分析儀引起的B類(lèi)測(cè)量不確定度：

標(biāo)準(zhǔn)氣體生產(chǎn)廠已給出NOx的標(biāo)準(zhǔn)氣濃度為88.91×10-6，擴(kuò)展不確定度為0.01，k取2，因此由標(biāo)準(zhǔn)氣體引起的B類(lèi)測(cè)量不確定度：

則相對(duì)合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

3.4KH，D的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（KH，D）

根據(jù)說(shuō)明書(shū)，絕對(duì)濕度Ha的測(cè)量最大允許誤差為5%，最大測(cè)量范圍為20 g水/kg干空氣，絕對(duì)濕度的變化為20×0.05=1 g水/kg干空氣。區(qū)間內(nèi)服從均勻分布，包含因子為■3，區(qū)間半寬為0.5 g水/kg干空氣。由此引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

因此，KH，D的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度

3.5Wact的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（Wact）

發(fā)動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算方式為：

式中：pe為發(fā)動(dòng)機(jī)功率，kW；n為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，r/min；Te為發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩，N·m。

發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)時(shí)的實(shí)際循環(huán)功是發(fā)動(dòng)機(jī)功率和循環(huán)時(shí)間乘積的積分結(jié)果，忽略循環(huán)時(shí)間引入的不確定度（誤差很?。?，Wact的B類(lèi)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（Wact）可以計(jì)算如下：

依據(jù)測(cè)功機(jī)的說(shuō)明書(shū)，轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置的最大允許誤差為±0.1%，服從均勻分布，因此的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（n）計(jì)算如下：

依據(jù)測(cè)功機(jī)的說(shuō)明書(shū)，扭矩測(cè)量裝置的最大允許誤差為±0.4%，服從均勻分布，因此Te的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（Te）計(jì)算如下：

3.6標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總

重型汽車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)排氣WHTC檢驗(yàn)NOx排放量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總?cè)缦卤?所示。

表2　重型汽車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)排氣WHTC檢驗(yàn)NOx排放量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總

4　合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度和擴(kuò)展不確定度評(píng)定

由公式（9），得到NOx比排放量的合成相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

本次試驗(yàn)的NOx=3.523 5 g/（kW·h），則NOx比排放量的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

直接取包含因子k=2，則NOx比排放量的擴(kuò)展不確定度為：

5　結(jié)論

本文針對(duì)車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)在WHTC循環(huán)試驗(yàn)中的NOx污染物排放，根據(jù)試驗(yàn)程序和測(cè)量方法建立了NOx排放的數(shù)學(xué)計(jì)算模型，并通過(guò)理論方法對(duì)模型中各種參數(shù)的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度進(jìn)行了分析，最終得到了NOx排放的不確定度評(píng)定結(jié)果。結(jié)果表明，WHTC試驗(yàn)NOx比排放量的合成相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為5%，滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)對(duì)NOx測(cè)量的精度要求。從不確定度的評(píng)定過(guò)程可以看出，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性、稀釋排氣流量測(cè)量、污染物濃度測(cè)量和發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩控制等因素對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的NOx污染物排放有較大影響，所以在試驗(yàn)時(shí)要保證發(fā)動(dòng)機(jī)和后處理系統(tǒng)狀況良好，工作穩(wěn)定，并在日常保養(yǎng)時(shí)加強(qiáng)定容稀釋系統(tǒng)、排放分析系統(tǒng)和發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)功機(jī)系統(tǒng)的標(biāo)定和維護(hù)工作。

1國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局.GB17691-2005車(chē)用壓燃式、氣體燃料點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)與汽車(chē)排氣污染物排放限值及測(cè)量方法（中國(guó)Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ階段）［S］.北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2005

2The European Commission.Commission Regulation（EU）No 582/2011 of 25 May 2011 implementing and amending Regulation（EC）No 595/2009 of the European Parliament and of the Council with respect to emissions from heavy duty vehicles（Euro VI）and amending Annexes I and III to Directive 2007/46/EC of the European Parliament and of the Council［J］.Official Journal of the European Union，2011，L167：1-168

3北京市環(huán)境保護(hù)局.DB11/964-2013車(chē)用壓燃式、氣體燃料點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)與汽車(chē)排氣污染物限值及測(cè)量方法（臺(tái)架工況法）［S］.北京：北京市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局，2013

4環(huán)境保護(hù)部.HJ689-2014城市車(chē)輛用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)排氣污染物排放限值及測(cè)量方法（WHTC工況法）［S］.北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2014

5中國(guó)合格評(píng)定國(guó)家認(rèn)可委員會(huì).CNAS-CL07：2011測(cè)量不確定度的要求［S］.北京：中國(guó)計(jì)量出版社，2011

6中國(guó)合格評(píng)定國(guó)家認(rèn)可委員會(huì).CNAS-GL05：2011測(cè)量不確定度要求的實(shí)施指南［S］.北京：中國(guó)計(jì)量出版社，2011

7全國(guó)法制計(jì)量管理計(jì)量技術(shù)委員會(huì).JJF1001-2011通用計(jì)量術(shù)語(yǔ)及定義［S］.北京：中國(guó)計(jì)量出版社，2011

8全國(guó)法制計(jì)量管理計(jì)量技術(shù)委員會(huì).JJF1059.1-2012測(cè)量不確定度評(píng)定與表示［S］.北京：中國(guó)計(jì)量出版社，2012

Uncertainty Evaluation of NOxEmissions Measurement Results during WHTC Test from Automotive Engine

Zhang Fan，Li Ang，Yu Jintao
China Automotive Technology&Research Center（Tianjin，300162，China）

This test focuses on NOxemissions during the WHTC cycle test from automotive engine.According to the test procedure and measurement method，the mathematics model of NOxemissions was established.Relative standard uncertainty of measurement repeatability，dilute exhaust flow，NOxemissions concentration，humidity correction coefficient，actual circulation work and so on various parameters were analyzed by means of theoretical model.Finally evaluation results of uncertainty of NOxemissions were obtained.Results show that the synthesis of relative standard uncertainty of NOxemissions during WHTC test was 5%，satisfying the requirement of the standards and regulations for NOxmeasurement precision.Seen from the process of uncertainty evaluation process，the engine and after-treatment system should be in good condition and work stable in the test.The calibration and maintenance work of constant volume dilution system，emission analysis system and engine dynamometer system should also be strengthened during daily maintenance.

Automotive engine，WHTC test，NOxemissions，Uncertainty evaluation

U467.4+99

A

2095-8234（2015）06-0018-07

張凡（1982-），男，博士，高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)榕欧艤y(cè)試技術(shù)。

（2015-09-29）