一种发动机燃烧排气颗粒数的测量方法

摘要

发明涉及测量技术领域，提出了一种测量点燃式发动机或压燃式发动机排气颗粒数的方法，本发明的发动机燃烧排气颗粒数的测量方法，主要包括采集待测颗粒样品、待测颗粒样品的分散处理、获得分散颗粒的电镜图像、判断团聚颗粒的分散程度、确定拐点个数和弧长个数、排除拐点个数和弧长个数过多的颗粒、判断Mi中单个颗粒个数等步骤，最终得到发动机燃烧排气颗粒数Nsum。对比己有技术，本发明具有测量装置简易，不需要通过电流的转化获得颗粒数量，能够直观地得到颗粒数的特点。

主权项

1.一种发动机燃烧排气颗粒数的测量方法，其特征在于包括如下步骤：步骤1：采集待测颗粒样品；采用滤膜采集发动机主排气通道中的发动机燃烧颗粒作为待测颗粒样品；步骤2：待测颗粒样品的分散处理；采用乙醇/二氯甲烷溶液对待测颗粒样品进行萃取，对萃取后的悬浮液进行超声分散，分散后的溶液经过滤、烘干后，得到颗粒粒径分析样品；步骤3：获得分散颗粒的电镜图像；采集颗粒粒径分析样品的图像，得到待处理团聚颗粒电镜图像；步骤4：判断团聚颗粒的分散程度；记待处理团聚颗粒电镜图像中团聚颗粒的总个数为M，采用M_i表示第i个团聚颗粒，i＝1，2……M；根据待处理团聚颗粒电镜图像的底板晶格尺寸，采用晶格法测量M_i的投影面积，记小于1μm²的团聚颗粒个数为M^*，若M^*＜90%M，返回步骤2；若M^*≥90%M，认为颗粒已初步分散，记M_i中单个颗粒的个数为N_i，继续进入步骤5；步骤5：确定拐点个数和弧长个数；对单个颗粒进行准球形假设，采用曲线拟合法对M_i的轮廓进行拟合，得到拟合曲线，然后进行曲线拐点判别，得到闭合曲线的拐点个数G_i和弧长个数H_i。步骤6：排除拐点个数和弧长个数过多的颗粒；若G_i＞8或H_i＞8，排除该团聚颗粒；若G_i＝0，1，2，3……8，保留该团聚颗粒，则H_i＝1，2……8；步骤7：判断M_i中单个颗粒个数；步骤7.1、若G_i＝0，认为团聚颗粒中仅有一个单个颗粒，N_i＝1；若G_i≠0，即N_i≥2，进入步骤7.2；步骤7.2、确定N_i的范围：当N_i≥2时，根据拐点个数G_i、弧长个数H_i及下列公式确定颗粒个数N_i的范围：$(\frac{G_i}{2}+1)\le N_i\le (G_i+1)---\left(1\right)$$(\frac{H_i}{2}+1)\le N_i\le H_i---\left(2\right)$N_i的取值范围为：大于1且同时满足式（1）和式（2）的正整数；步骤7.3、排除N_i取值不合理情况：将满足步骤7.2中N_i的取值范围的N_i值进行如下判定：若满足N_i＝G_i+1，且H_i≠2G_i，则排除该N_i取值；否则，则保留该N_i取值；排除N_i取值不合理情况后，记N_i可取值的个数为Z_i，继续进入步骤7.4；步骤7.4、若Z_i＝1，则N_i即为M_i中单个颗粒个数；若Z_i≥2，进入步骤7.5；步骤7.5、通过求解M_i中单个颗粒的直径，得到单个颗粒的个数：步骤7.5.1、记相邻两个拐点之间的拟合曲线的弧长为y为弧长的序数，并记与对应的两个拐点之间的直线距离为通过式(3)计算为对应的颗粒直径；$D_y^i\times \sin (180\times \frac{C_y^i}{\pi D_y^i})=A_y^i---\left(3\right)$步骤7.5.2、根据每一个逐一计算得到弧长对应的颗粒直径的集合，为步骤7.5.3、排除相同直径的颗粒：将集合中每个不同的数值仅提取一个，形成新的集合；得到该新的集合中数值的个数即为该M_i中单个颗粒的个数N_i；步骤8：筛选M_i中所有小于1μm²的团聚颗粒，逐一采用步骤7的方法判断M_i中单个颗粒个数，所得结果的集合记为颗粒样品中的单个颗粒数；步骤9：对步骤8中获得的所有颗粒样品中的单个颗粒数求和，即得到发动机燃烧排气颗粒数N_sum。