随着消费者对汽车行业的了解，消费者购车时除关注外型外观外，也开始逐渐关注发动机的动力性参数。发动机净功率是表征发动机动力性的一个参数，也是汽车行业企业标准常用的一个评定参数。
由于发动机净功率是通过发动机台架上测得的转矩、转速、干温、露点温度及大气压力经过一系列的公式计算出来，而且大部分参数之间具有相关性，这就为净功率的不确定度评定带来了难度。本文通过对净功率测量不确定度的评定，并使用EXCEL将计算过程模块化，为不同机型净功率不确定度评定提供了依据。
检测方法
按照GB/T 18297《汽车发动机性能试验方法》和GB/T 17692《汽车用发动机净功率测试方法》中要求安装发动机附件。发动机与测功机使用龙门连接方式，确保发动机通过连接轴直接与测功机相连。使用发动机出口温度可控的冷却系统对发动机进行冷却，使用油耗仪对发动机燃油消耗量进行实时监测。同时通过ECU读取模块，实时读取发动机ECU内数据。使用测功机测量发动机的实际转矩和转速，使用气象站测量环境温度和露点温度，使用绝对压力传感器测量环境大气压力。这些数据通过数据采集模块采集并传输至工控机显示器进行显示。
净功率通过转矩、转速以及由空气温度、露点温度和大气压力计算所得的大气修正系数得到。发动机在台架上布置如图1所示。
选取某机型发动机，按以上要求搭建台架、发动机水温油温等条件达到规定要求范围内的某一固定数值，程序运转至额定转速时，记录此时发动机转矩、转速、干温、露点问题和大气压力(见图2)。记录完成后，发动机凉机，下台架，拆附件，使用风机吹发动机降温至初始状态。
以上过程，在硬件条件、控制条件和运行的程序相同的情况下，进行多次重复测量，所得数据做为本次不确定评定的原始数据。
本文以上汽通用X15机型(1.5 L排量，自然吸气发动机)为例，对净功率进行各分量进行测量和不确定度评定。不同班次试验员一天内连续对该机型进行净功率10次测量，结果如表1所示。
建立数学模型
根据公式可确定发动机净功率
，其中M为发动机转矩(Nm)，n为发动机转速(r/min)，f为修正系数。
不确定度来源分析
除了转矩、转速、温度、大气压力及露点温度等传感器自身的精确度影响，台架搭建过程中，由于人员不一致，连接轴对中情况，各连接件或发动机附件等安装因素，以及冷却液温度、机油温度和质量等都会对净功率的不确定度做出贡献，但这些因素都会反映在各直接测量参数的重复性中。
总的来说，发动机净功率的不确定度的主要来源包括：
1. 由转矩测量设备引入的不确定度分量，包含传感器自身的测量不确定度和其它因素导致的重复性因素;
2. 由转速测量设备引入的不确定度分量，包含传感器自身的测量不确定度和其它因素导致的重复性因素;
3. 由空气温度测量设备引入的不确定度分量，包含传感器自身的测量不确定度和其它因素导致的重复性因素;
4. 由大气压力测量传感器引入的不确定度分量，包含传感器自身的测量不确定度和其它因素导致的重复性因素;
5. 由露点温度测量设备引入的不确定度分量，包含传感器自身的测量不确定度和其它因素导致的重复性因素。
由重复性引入的不确定度分量可通过多次安装测量，应用贝塞尔公式来找出它们所带来的不确定度，由测量设备引入的不确定度分量可通过设备校准证书获取。
不确定度评定
1. 各分量的不确定度评定
应用贝塞尔公式计算由重复性引入的A类不确定度，通过设备校准证书和参数的分布求取B类不确定度，然后再以平方和后开平方的方式合成各分量的标准不确定度。转速、露点温度、空气温度及大气压力的最终计算结果如下表所示：
2. 过程参数的不确定度计算
由于数学模型中存在过程参数，所以需要将直接测量参数的不确定度转换为过程参数的不确定度，依据不确定度传播公式得到净功率的不确定度。
(1)合成过程参数ew的不确定度
过程参数ew通过过程参数A、B、C和D计算，故要合成ew的不确定度，必须先得到过程参数的不确定度。由于部分相关系数忽略不计，可得ew的标准不确定度为0.0191。
(2)修正系数f的不确定度
修正系数公式为非线性公式，需要针对每个参数转化为一阶泰勒级数进行估算，而从转换过程中可知，转换而成的一阶泰勒函数的导数等于原函数对该参数的偏导，故可用偏导来代替各参数灵敏度。
3. 合成标准不确定度
(1)分别计算净功率对转矩、转速和修正系数的灵敏度为0.6125、0.001298和79.92。
(2)净功率合成不确定度μP=0.263。
(3)净功率扩展不确定度
按95%的置信度，取包含因子k=2，UP=0.263×2=0.526≈0.53 kW。
各不确定度分量影响程度分析
1. 净功率影响分量分析
由表2可知，对净功率的不确定度影响最大的是转矩，其次为修正系数。因此在日常试验中，应该关注转矩传感器自身的不确定度，台架对中等对转矩参数有影响的工作。
2. 修正系数影响分量分析
由表3可知，对修正系数的不确定度影响最大的为大气压力，其次为空气温度。因此在调整修正系数时，可优先调整进气压力。若进气压力不可调，可通过调整空气温度来调整修正系数。通过优先调整灵敏度大的参数，可达到事半功倍的效果。
结束语
通过以上分析可知，在95%的置信度下，上汽通用X15型发动机净功率的扩展不确定度为0.53 kW，k=2。其中对发动机净功率不确定度影响最大的为转矩，因此可通过提高转矩的精度来提升净功率的不确定度水平。同时可知，对修正系数影响最大的是进气压力，当需要对修正系数进行调整时，可优先调整进气压力。
另外，由于发动机净功率及修正系数的复杂性，对发动机净功率进行不确定度评定极其复杂，可利用EXCEL将过程公式形成模块化的计算方法，使用时仅需输入重复性测量数据和设备校准信息便可自动计算，方便对不同机型进行评定分析。