柴油机燃油消耗率测量结果的不确定度评定

□孙家俊廖帅冯晓鹏/四川省农机鉴定站

柴油机燃油消耗率测量结果的不确定度评定

□孙家俊廖帅冯晓鹏/四川省农机鉴定站

测量不确定度是与测量结果相关联的一个重要参数，表征合理地赋予被测量值的分散性。测量不确定度对测量结果的准确性、有效性、可信性提供定量的说明，更为科学地保证对测量结果的优劣评价。

柴油机燃油消耗率是柴油机的一项重要性能指标，也是反映柴油机经济性优劣的重要指标，由于在测量该指标时涉及的影响因素包括扭矩、转速、小时油耗量、环境温度、大气压力、时间等多个方面，因此对其测量结果的不确定度评价较为复杂。笔者长期从事柴油机性能的测试工作，现以ZS1115柴油机在四川省农机鉴定站内燃机测试系统中的测试为例，研究其燃油消耗率的不确定度。

1概述

1.1 测量方法

依据GB/T 6072.1-2008《往复式内燃机性能第1部分：功率、燃料消耗和机油消耗的标定及试验方法通用发动机的附加要求》

1.2 环境条件

环境温度：35±1℃、湿度：0.88± 5%、大气压力：93.9±0.1kPa。

1.3 测量仪器

FCM03型瞬态燃油油耗仪、CW100型测功机。

1.4 测量对象

ZS1115柴油机（标准工况：16.2kW/ 2200r/min）。

1.5 测量过程

将柴油机稳定在16.2kW及2 200r/ min状况运行，并保证柴油机冷却水沸腾及机油温度在86±2℃，测量其燃油消耗。

2数学模型

式中：g—被测柴油机燃油消耗率

B—柴油机燃油消耗率修正系数，

B=1.034

G—柴油机燃油消耗率平均值

3输入量的标准不确定度的评定

标准基准状况下燃油消耗率g的标准不确定度来源主要是测量重复性引起的标准不确定度u(g1)、油耗仪最大测量误差引起的不确定度u(g2)、柴油机燃油消耗率修正系数误差引起的不确定度u(B)。3.1测量重复性引起的标准不确定度u(g1)的评定

u(g1)评定，可通过连续测量得到测量列，采用A类进行评定。将ZS1115柴油机在标定工况下稳定运行，对油耗进行连续测量，测量列：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）。

试验标准差：

3.2 油耗仪最大测量误差引起的不确定度u(g2)的评定

油耗仪燃油消耗率最大测量误差引起的不确定度u(g2)，可根据其相关参数的误差合成来评定，采用B类方法进行评定。

油耗仪比油耗的测量值是间接测量值，间接测量值的测量误差就是各直接测量参数误差的函数，在本次试验中，比油耗是由小时油耗（G0）、柴油机扭矩（M）、柴油机转速（n）三个直接测量参数构成：

根据函数误差的计算公式：

式中：dG=G'-G0

dG—间接测量值燃油消耗率的误差

G'—间接测量值燃油消耗值

G0—小时油耗真值

dG0—油耗仪小时耗油量误差

dM—测功机扭矩误差

dn—测功机转速误差

由校验证书及产品说明书可知：

dG0=3225g/h×0.5%=±16.125g/h

dM=0.5+280×0.03%(灵敏度误差)= ±0.584N·m

dn=±1r/min。

因此在该次测量中：

所以可以认为现场燃油消耗率误差i标准基准状况下燃油消耗率误差的最大误差在±3.153g/kW·h。其分布为均匀分布，包含因子为，置信概率为100%。

标准不确定度：

3.3 输入量B的标准不确定度u(B)的评定

根据国家标准的规定，必须将试验室现场环境中测试的燃油消耗率修正到标准环境状况（环境温度25℃、相对湿度30%、大气压力100kPa）下，修正后的比油耗作为最终值。而修正系数的误差取决于环境温度t、相对湿度φ、气压P的测试误差，用B类方法进行评定，即：

其中：

由鉴定证书可知：环境温度误差dt为±0.4℃，相对湿度误差dφ为0.88× 5%=±0.044，气压误差包括大气压误差dP0和水蒸气分压误差dPSW，其中dP0=±0.1kPa。

根据以上函数，可得：

根据以上的各误差分量及函数公式，可得dk（修正系数误差）

由B=f（k）可得：

所以可以认为测试相关参数误差引起燃油消耗率的误差为±0.3162g/kW·h。其分布为均匀分布，包含因子为置信概率为100%。

标准不确定度：

4合成标准不确定度的评定

4.1 灵敏系数

合成标准不确定度U(g)=1.984g/kW·h

5扩展不确定度

柴油机燃油消耗率测量结果的扩展不确定度为：

6报告结果

单次测量测得标准基准状况下，燃油消耗率值的扩展不确定度u95=3.97g/kW·h，它是由合成标准不确定度uc(L)乘以k=2而得到的，置信概率p=95%。

标准不确定度汇总如表1所示。

4.2 合成标准不确定度

表1标准不确定度汇总表

浅谈脱粒机的安全使用

脱粒机主要由脱粒装置、分离装置、清选装置三大部分组成，被割谷物经脱粒机的喂入口进入由脱粒滚筒和凹板组成的脱粒间隙，进行打击和搓擦后，短脱出物通过栅格状凹板进入由清选筛和风机组成的清粮装置进行清选；长脱出物则进入分离装置进行茎秆与籽粒的分离，长茎秆被排出机外，而籽粒等短脱出物则通过分离装置上的筛孔进入下方的清粮装置进行清选；在风机和清选筛的联合作用下，颖壳等细小轻杂物被吹出机外，干净的籽粒经由籽粒收集装置进入集粮装置。

脱粒机作业场地要选平坦开阔的地方，并注意自然风向，草和麦糠出口尽量与自然风向一致，以利于草和麦糠的顺利推出。当用手扶拖拉机作动力配套时，应注意排气管的方向，不要面向出草口和麦糠出口，也不要朝下安装以免引起火灾。操作人员衣着要紧凑，女同志要将长发罩起，防止衣服或头发卷入滚筒或传动皮带造成意外导致人员伤亡；严禁儿童在机器周围玩耍；开机前应检查各部位螺丝紧固情况，用手转动滚筒是否正常，有无异响，检查滚筒、皮带轮、轴承座等部件有无裂缝、断开或其他损坏情况，在正常情况下方可使用；确定机器（或电机）可靠接地；连接动力机和脱粒机的三角带不能过紧或过松；启动动力机后，首先确认滚筒轴转动方向是否与机器上所贴标识一致，且有无卡滞、碰撞和其他异常现象，若有应及时排除；接上动力后首先应进行空运转试验，正常后即可试脱，若无问题，就可转入正式使用；工作时喂入要均匀，应直接将原料推入滚筒，不能用手或杈及其他工具将原料推入滚筒；不能将石块、木棍和其他硬物喂入机内；不能在机器运转时摘挂皮带或将任何物体接触传动部位；脱粒机连续作业时间不能过长，一般工作一段时间，就要停机检查、调整和润滑，以防摩擦导致严重磨损、发热变形，如遇故障或需清除机器内杂物时，机器必须处于停止、断电状态。

（四川省农机鉴定站邓星辰）