加油过程污染物排放THC不确定度评定

张圆圆 华晨 李宪斌 王茁

摘 要：依据JJF 1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》和GB 18352.6-2016《轻型汽车污染物排放限值及测量方法（中国第六阶段）》附录I的规定，对加油过程中污染物排放THC结果的不确定度进行了分析评定。

关键词：加油过程污染物排放;THC;污染物排放;不确定度

Abstract： According to the provisions of JJF 1059.1-2012《Evaluation and expression of uncertainty in measurement》and GB 18352.6-2016《Limits and measurement methods for emissions from light-duty vehicles （CHINA 6）》of appendix I， the uncertainty of THC results of pollutant emission during refueling is analyzed and evaluated.

Keywords： Refueling Test; THC; Pollutant Emission; Uncertainty Evaluation

前言

加油過程中污染物指汽车在加油过程中排放或泄露的碳氢污染物蒸气[1]。测量不确定度评定是按照实际检测过程和相关信息对检测结果的分散性进行评估[2].本文按照GB 18352.6-2016《轻型汽车污染物排放限值及测量方法（中国第六阶段）》附录I的相关步骤，对加油过程污染物排放THC结果的影响因素进行系统评估及探讨。

1 概述

1.1 测量原理

变温密闭室分析仪主要用的是HC分析仪，采用的是氢火焰离子法（FID）的工作原理。

氢火焰离子法（FID）的工作原理是利用碳氢化合物在氢火焰的2000℃左右高温中燃烧时可离子化成电子和自由离子，其离子数基本与碳原子数成正比。HC在氢火焰中分解出的离子在离子吸收极板间的电压作用下形成电子流，其电流大小代表了样气中碳原子浓度，因此FID检测的结果是样气中的碳原子ppm值。

用HC分析仪测量加油试验过程中的的总THC排放量，再根据加油量得出每升油的加油排放，单位为g/L。

1.2 使用的仪器设备

1.3 燃油系统加油排放试验程序

1.3.1 用电子天平碳罐初始质量为M1

1.3.2 用FUELLOAD 200加油小车往已组装好的油箱被注入10%油箱标称容积的燃油，静置6h

1.3.3 用汽车燃油挥发物控制装置性能测试系统将碳罐脱附600倍的碳罐有效容积的体积并用电子天平碳罐初始质量为M2，将燃油系统和碳罐进行连接。

1.3.3 由轻型车用变温密闭仓设定加油排放ORVR程序将燃油系统以及加油小车的加油枪通过变温密闭室的加油口连接完成。

1.3.4 将加油小车的加油温度20±1℃、加油速率37±1L/min设置完成待温度以及速率满足要求后，根据变温密闭室的计算机控制程序的提示进行加油排放实验，记录加油排放的总HC量M和加油量VD。

2 测量不确定度评定

影响燃油系统加油排放试验的因素很多，根据计算公式以及使用经验，确定主要包括：加油量、加油温度、加油速率、密闭室净容积、加油试验前后密闭室的HC浓度CHCi、CHCf、加油试验前后的大气压Pi、Pf、加油试验前后的温度Ti、Tf、碳罐的脱附量等。

2.1 加油量评定方法的确定

加油量直接参与加油排放结果的计算，加油量通过加油小车直接读取，加油小车累积流量计的精度直接影响加油量的大小，故可以通过加油小车的技术参数进对加油量分量进行不确定度的B类评定。

2.2 加油试验前后密闭室的HC浓度CHCi、CHCf评定方法的确定

分析设备自身的最大允许误差和校准用的标准气体的最大允许误差均影响测试结果，故根据分析设备和标准气体的说明书，分别对分析设备本身和标准气体进行B类不确定度评价，最后再合成对加油实验前后密闭室的HC浓度B类不确定度评价。

2.3 加油试验前后的大气压Pi、Pf 评定方法的确定

试验大气压均由变温密闭室电脑进行控制，测量大气压的允许误差会影响试验的测试结果，故根据变温密闭室测量气压的传感器的传感器精度以及变温密闭室校准证书，可以对大气压分量Pi、Pf进行B类不确定度评价。

2.4 加油试验前后的温度Ti、Tf评定方法的确定

试验温度均由变温密闭室电脑进行控制，测量温度的允许误差会影响试验的测试结果，故根据变温密闭室测量温度的传感器的传感器精度以及变温密闭室校准证书，可以对温度分量Ti、Tf进行B类不确定度评价。

2.5 测量重复性引入的不确定度（f1）

下列因素在规定的同等试验条件下对试验结果有影响，可以通过统计分析的方法对其进行测量不确定度的A类评定：

（1）加油试验时的加油温度。

（2）加油试验时的加油速率。

（3）使用干燥干空气以25L/min脱附的脱附速率准确性以及总脱附量。

将以上影响因素所产生的重复性因素组合在一起，归为输出量的重复性因素，不需要分别评估各输入量重复性引入的不确定度分量，而是直接评估测量结果的重复性的不确定度引入的不确定度分量（不确定度B类）。

3 数学模型

3.1 燃油系统加油排放不确定度的计算

根据GB 18352.6-2016《轻型汽车污染物排放限值及测量方法（中国第六阶段）》附录I.6.1计算公式。

中加油试验排放量：

MHC ---加油试验总排放量，单位是g;

V---经汽车容积矫正后的密闭室净容积，如果未确定汽车容积，则从密闭室内部容积减去1.42m3，单位是m3;

CHCi、CHCf ---密闭室内碳氢化合物浓度，ppmC1当量;

Tf、Ti---加油试验前后密闭室内环境温度;

Pf、Pi---加油试验前后密闭室内大气压力;

对于加油试验，H/C取2.33。

加油排放试验的最终结果应用加油试验碳氢排放质量除以输送燃油的总体积按下列公式计算：

3.2 合成标准不确定度计算公式

因为Ti和Tf采用同一天平进行测量，所以它們属于强相关，相关系数r（Ti， Tf）=1，同理Pi和Pf属于强相关，相关系数r（pi， pf）=1，同理CCHi和CCHf属于强相关，相关系数r（CCHi， CCHf ）=1。

则燃油系统加油排放的合成标准不确定度为：

则燃油系统加油排放的相对合成标准不定度为：

输出量RE的不确定来源有5个方面：

（1）测量重复性引入的相对标准不确定度ur（f1）;

（2）密闭室容积引入的相对标准不确定度ur（V）;

（3）加油前后密闭室内碳氢化合物浓度引入的相对标准不确定度ur（CHCi）、ur（CHCf）;

（4）加油前后密闭室内温度引入的相对标准不确定度ur（Ti）、ur（Tf）;

（5）加油前后密闭室内温度大气压力引入的相对标准不确定度ur（Pi）、ur（Pf）;

（6）加油量引入的相对校准不确定度ur（VD）。

灵敏系数：

c（f1）=1，为重复性实验引入的不确定度的灵敏系数;

c（V）=1，为密闭室容积的灵敏系数;

c（CCHi）=1，c（CCHf）=-1，为加油前后密闭室内碳氢化合物浓度的灵敏系数;

c（Ti）=-1，c（Tf）=1，为加油前后密闭室内温度的灵敏系数;

c（Pi）=1，c（Pf）=-1，为加油前后密闭室内温度大气压力的灵敏系数;

c（VD）=-1，为加油量的灵敏系数;

4 测试结果不确定度的评估

根据1.3试验程序进行9次测试，9次燃油系统加油排放测量结果：

5 合成标准不确定度评定

将所有来源的不确定度值和灵敏系数代入，得到合成相对标准不确定度：

本次试验的加油排放量RE=0.0019g/l，则燃油系统的加油排放的合成标准不确定度：

6 扩展不确定度评定

7 相对扩展不确定度的评定

8 结果分析

燃油系统的加油排放的扩展不确定度U=0.001g/l，它是由合成标准不确定度uc（RE）=0.0005g/l乘以包含因子k=2而得到的。相对扩展不确定度为52.6%。

9 结论

本文对加油过程中污染物排放THC结果的不确定度进行了分析评定。阐述了试验过程中所用仪器设备，根据计算公式等建立了数学模型，并且分析了影响加油过程中污染物排放THC的主要分量，评定了各分量引入的不确定度，最终得到加油过程中污染物排放THC的扩展不确定度及相对扩展不确定度。

参考文献

[1] GB 18352.6-2016轻型汽车污染物排放限值及测量方法（中国第六阶段）.

[2] JJF 1059.1-2012测量不确定度的评定与表示.