崔素梅 申 海 高 順 王 偉 王克喜

天津市計(jì)量監(jiān)督檢測(cè)科學(xué)研究院 天津300192

1 概述

燃油消耗量的檢測(cè)方法有2種:直接測(cè)量法和間接測(cè)量法。直接測(cè)量法,即通過(guò)專(zhuān)業(yè)工作人員拆開(kāi)發(fā)動(dòng)機(jī)油路接入流量測(cè)量?jī)x器,直接測(cè)出燃油消耗量,這種方法復(fù)雜、費(fèi)時(shí)、費(fèi)力,需要專(zhuān)業(yè)工作人員操作,且容易破壞車(chē)輛原有的油路結(jié)構(gòu)。間接測(cè)量法,即不解體測(cè)量法,不需要拆解發(fā)動(dòng)機(jī),符合未來(lái)燃油車(chē)不解體檢測(cè)的發(fā)展趨勢(shì)。目前間接測(cè)量法主要包括重量法、電噴測(cè)量法、容積法、碳平衡法等[4]。碳平衡法是目前間接測(cè)量法中最常用的方法之一。

碳平衡油耗儀依據(jù)質(zhì)量守恒定律測(cè)算汽車(chē)燃料消耗量,即燃油在發(fā)動(dòng)機(jī)中燃燒前碳元素質(zhì)量總和與燃燒后碳元素質(zhì)量總和相等[5]。用碳平衡油耗儀檢測(cè)燃油車(chē)燃油消耗量,無(wú)需拆解發(fā)動(dòng)機(jī)油路,通過(guò)測(cè)量單位時(shí)間內(nèi)尾氣中含碳量與汽油中含碳量之比,即可得出該燃油車(chē)燃油消耗量,從而判斷該燃油車(chē)尾氣排放是否合格。該裝置測(cè)量方法簡(jiǎn)單快捷,得到了汽車(chē)性能檢測(cè)站的廣泛青睞。碳平衡油耗儀示值準(zhǔn)確與否至關(guān)重要,其溯源問(wèn)題亟待解決,目前仍然沒(méi)有碳平衡油耗儀的國(guó)家校準(zhǔn)規(guī)范發(fā)布實(shí)施,本文針對(duì)碳平衡油耗儀校準(zhǔn)方法進(jìn)行探討,為碳平衡油耗儀溯源提供技術(shù)參考。

2 計(jì)量性能要求及校準(zhǔn)環(huán)境

2.1 計(jì)量性能要求

2.1.1 示值誤差 碳平衡油耗儀整機(jī)示值誤差不超過(guò)±4%。

2.1.2 重復(fù)性 碳平衡油耗儀整機(jī)重復(fù)性不超過(guò)1.5%。

上述計(jì)量性能要求的技術(shù)指標(biāo)主要參考GB18565-2016《道路運(yùn)輸車(chē)輛綜合性能要求和檢驗(yàn)方法》和GB/T 18566-2011《道路運(yùn)輸車(chē)輛燃料消耗量檢測(cè)評(píng)價(jià)方法》。由于是校準(zhǔn),而非檢定,故不做符合性判斷,以上技術(shù)指標(biāo)僅供參考。

2.2 校準(zhǔn)環(huán)境

2.2.1 環(huán)境溫度:(0～40)℃。

2.2.2 環(huán)境相對(duì)濕度:不大于85%。

2.2.3 校準(zhǔn)環(huán)境應(yīng)無(wú)影響校準(zhǔn)結(jié)果的污染、振動(dòng)、電磁干擾等因素存在,校準(zhǔn)場(chǎng)所應(yīng)保持良好通風(fēng)。

3 校準(zhǔn)用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備

3.1 標(biāo)準(zhǔn)氣體

a)標(biāo)準(zhǔn)零氣:純氮?dú)饣蚣儍艨諝狻?/p>

b)高純CO2標(biāo)準(zhǔn)氣體:濃度約為99.99%,相對(duì)擴(kuò)展不確定度應(yīng)不大于1%,k=2。

3.2 電子天平:測(cè)量范圍不少于20kg,最大允許誤差不超過(guò)±0.1 g。

3.3 浮子流量計(jì):測(cè)量范圍不少于(0～20)L/min,準(zhǔn)確度等級(jí)4.0 級(jí)。

4 校準(zhǔn)項(xiàng)目及校準(zhǔn)方法

4.1 校準(zhǔn)前檢查 通過(guò)目測(cè)和手動(dòng)檢查的方法,檢查碳平衡油耗儀各連接件連接是否牢固,氣路是否漏氣,密封性測(cè)量功能等是否正常。如若校準(zhǔn)前檢查工作中,發(fā)現(xiàn)儀器存在上述問(wèn)題,應(yīng)立即聯(lián)系生產(chǎn)廠(chǎng)對(duì)儀器進(jìn)行維護(hù)。儀器維護(hù)后,方可進(jìn)行校準(zhǔn)工作。

4.2 示值誤差4.2 .1將被檢的碳平衡油耗儀和電子天平開(kāi)機(jī)預(yù)熱到正常工作狀態(tài)。用標(biāo)準(zhǔn)零氣對(duì)碳平衡油耗儀進(jìn)行調(diào)零。調(diào)零結(jié)束后,測(cè)量環(huán)境空氣中CO2氣體濃度,此時(shí)測(cè)量出來(lái)的CO2氣體濃度作為背景數(shù)值。上述操作正常運(yùn)行一遍以后,方可進(jìn)入測(cè)量狀態(tài)。

4.2.2 將充裝高純CO2標(biāo)準(zhǔn)氣體的氣瓶放置在電子天平上,記錄噴射前氣瓶的質(zhì)量。(注:此時(shí)的狀態(tài),不需要安裝減壓閥和流量計(jì)等附件,并且應(yīng)保持氣瓶外表干凈、無(wú)水蒸汽。)

4.2.3 將充裝高純CO2標(biāo)準(zhǔn)氣體的氣瓶安裝減壓閥和流量計(jì),打開(kāi)氣瓶總閥門(mén)和減壓閥,檢查安裝是否漏氣,若無(wú)漏氣,則先關(guān)閉總閥門(mén)和減壓閥,若有漏氣現(xiàn)象,則需要關(guān)閉總閥門(mén)和減壓閥之后重新安裝減壓閥和流量計(jì)。當(dāng)確認(rèn)充裝高純CO2標(biāo)準(zhǔn)氣體的氣瓶與減壓閥和流量計(jì)等附件之間安裝完好后,啟動(dòng)被檢的碳平衡油耗儀開(kāi)始采樣工作,同時(shí)將充裝高純CO2標(biāo)準(zhǔn)氣體的氣瓶總閥門(mén)打開(kāi),接著打開(kāi)減壓閥門(mén)向被檢的碳平衡油耗儀排氣稀釋管?chē)娙隒O2標(biāo)準(zhǔn)氣體,此過(guò)程需要保持穩(wěn)定的出氣壓力和流量。

4.2.4 當(dāng)被檢的碳平衡油耗儀采樣60s后,關(guān)閉充裝高純CO2標(biāo)準(zhǔn)氣體的氣瓶總閥門(mén)和減壓閥。觀(guān)察被檢碳平衡油耗儀的測(cè)量值,當(dāng)其不再增長(zhǎng)時(shí),方可記錄。

4.2.5 將充裝高純CO2標(biāo)準(zhǔn)氣體的氣瓶卸掉減壓閥和流量計(jì)等附件,保持氣瓶外表干凈、無(wú)水蒸汽(如果外表有水蒸汽,需要用干布擦干凈,必要的時(shí)候可以用小吹風(fēng)機(jī)對(duì)其吹干)的狀態(tài),并再次放置在電子天平上,記錄噴射后氣瓶的質(zhì)量。將噴射前后氣瓶的質(zhì)量之差作為此次噴射的CO2氣體質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)值。

絕對(duì)誤差計(jì)算公式如下:

式中,δ——絕對(duì)誤差,%;

Ci——第i次被檢碳平衡油耗儀的測(cè)量值,g;

Csi——第i次噴射的CO2氣體標(biāo)準(zhǔn)值,g。

等精度重復(fù)測(cè)量3次,取3次測(cè)量中最大示值誤差作為該被檢碳平衡油耗儀的整機(jī)示值誤差。在低流量點(diǎn)、中流量點(diǎn)、高流量點(diǎn)3個(gè)流量點(diǎn),分別需要重復(fù)測(cè)量3次并計(jì)算被檢碳平衡油耗儀的示值誤差。

4.3 重復(fù)性按照4.2 的測(cè)量方法,在高流量點(diǎn)重復(fù)測(cè)量6次,重復(fù)性計(jì)算選用貝塞爾公式,計(jì)算公式如下:

式中,s——重復(fù)性,%;

Cj——第j次被檢碳平衡油耗儀的測(cè)量值,g;

C——6次被檢碳平衡油耗儀測(cè)量值的平均值,g。

5 結(jié)束語(yǔ)

汽車(chē)排放尾氣對(duì)環(huán)境帶來(lái)的污染越來(lái)越嚴(yán)重,減少尾氣排放成為保護(hù)環(huán)境的重要措施之一。燃油車(chē)燃油消耗量是衡量其對(duì)環(huán)境污染指數(shù)的指標(biāo)之一,提高燃油經(jīng)濟(jì)性,快速而又準(zhǔn)確掌握燃油車(chē)燃油消耗量的規(guī)律,有助于有效控制并減少燃油消耗量,對(duì)環(huán)境保護(hù)具有十分重要的意義。

碳平衡油耗儀用于檢測(cè)燃油車(chē)燃油消耗量,簡(jiǎn)單、快捷且方便,得到了汽車(chē)性能檢測(cè)站的廣泛青睞。汽車(chē)性能檢測(cè)站用碳平衡油耗儀檢測(cè)燃油車(chē)燃油消耗量,進(jìn)而判斷該燃油車(chē)燃油消耗量是否合格,若不合格則不能通過(guò)年檢,需要進(jìn)行維修后再次測(cè)量,直到測(cè)量合格為止。故碳平衡油耗儀示值準(zhǔn)確與否至關(guān)重要,其溯源問(wèn)題也亟待解決,目前仍然沒(méi)有國(guó)家校準(zhǔn)規(guī)范發(fā)布實(shí)施。本文參照J(rèn)JG688-2017《汽車(chē)排放氣體測(cè)試儀》、GB18565-2016《道路運(yùn)輸車(chē)輛綜合性能要求和檢驗(yàn)方法》和GB/T 18566-2011《道路運(yùn)輸車(chē)輛燃料消耗量檢測(cè)評(píng)價(jià)方法》等技術(shù)文件,明確了碳平衡油耗儀計(jì)量性能要求,對(duì)碳平衡油耗儀校準(zhǔn)環(huán)境和校準(zhǔn)用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備進(jìn)行了規(guī)定,并對(duì)碳平衡油耗儀校準(zhǔn)方法等進(jìn)行了探討,對(duì)碳平衡油耗儀溯源具有一定的實(shí)際意義。