附壁油膜

冷起動時起動轉速較低,使得進氣量較小,氣缸內的混合氣密度較低,加之此時混合氣的湍流程度、均勻程度、氣缸壁的溫度、壓縮終了混合氣的溫度和壓力都較低,使得燃油的蒸發性相對較差,有很大一部分燃油將以油膜的形式滯留在氣道壁面、進氣門處和氣缸壁上

基本介紹

• 中文名：附壁油膜
• 領域：汽車

冷啟動狀態下附壁油膜形成

電控燃油噴射汽油機起動時採取的策略是在最初的1個～2個循環內噴射5倍—6倍於實際所需要燃油量的燃油,以便使發動機能夠儘快著火;冷起動時起動轉速較低,使得進氣量較小,氣缸內的混合氣密度較低,加之此時混合氣的湍流程度、均勻程度、氣缸壁的溫度、壓縮終了混合氣的溫度和壓力都較低,使得燃油的蒸發性相對較差,有很大一部分燃油將以油膜的形式滯留在氣道壁面、進氣門處和氣缸壁上。

噴射器噴出的燃油噴霧，分成了兩部分，氣態燃油和液態燃油。氣態燃油和直徑在30μm或以下的液態油滴被空氣流帶動，進入燃燒室。30μm或以上的液態油滴撞擊進氣道或者進氣閥壁面，形成貼壁油膜。如果進氣道壁面或者進氣閥壁面的溫度很高的話，部分貼敬朵殃淋壁燃油斷墊會蒸發。當進氣閥壁面，在冷起動或暖機時溫度低的話，液態燃油不會膠想朽蒸發，在進氣道內的剩餘液態燃油會在進氣衝程進入汽缸。貼壁油膜會以液態流動的形式進入燃燒室。這種流動是由進氣流觸發的脈衝流動，其平均流速為進氣流速的3—6%。冷起動狀態下，附壁油膜的厚度要30ms的時間才會穩定。

圖1附壁油膜形成過程

附壁油膜的危害

噴霧撞壁後，在壁和汽承面形成了油膜，從而出現了液滴二次霧化現象，引起蒸發速率下降，部分燃油甚至脫離了主要燃燒階段，液滴被氧化，以未燃碳氫化合物的形式排出，尤其是在發動機冷啟動和低速、低負荷運行工況時。在缸內直噴汽油機的研究中，人們發現缸套和活塞頂上的燃料油膜是產生較高 HC和 PM排放的重要原因。

影響附壁油膜的因素

研究已經證明，進氣道噴射汽油機形成的附壁液態燃油芝催雄煮是造成冷起動時，HC排放高的一個重要原因。對於附壁油膜的研究，一方面在一些理想化的條件下，可以得到定量的結論（油膜厚度，面積，燃油量等等），但是試驗的條件距離實際發動機中的情況太遠；另一方面，在實際發動機進氣歧管或者是氣缸中所作的對於液態燃油的研究又只能得到櫃槓烏定性的結論。

(1) 噴嘴高度增加後，附壁燃油量減少；

(2) 噴射角度減小後，有利於液態燃油蒸發；

(3) 噴油脈寬增加後，油膜厚度和面積都增大。

(4) 利用無量綱時間研究了油膜面積的發展變化。

實際的發動機進氣道中存在著強烈的流動，在一個可變流速的直流式風洞中研究了不同氣流速度場中的附說付求壁油膜。試驗結果表明：

(1) 油膜厚度隨著空氣速度增加而不斷減小；

(2) 在空氣流速小於 14.43m/s 時，油膜面積隨著速度的增大而減小；

(3) 而當速度達到 14.43m/s 後，空氣施加給油膜的剪下應力克服了油膜的表面張力，沿著速度方向的油膜直徑開始增大，油膜面積也開始增大。此時，噴霧會發生明顯偏折，油膜面積厚度以及位置都發生急劇變化。

影響油膜形成流動因素

影響液膜形成和流動的主要物理過程包括:液膜表面和壁面的剪下應力、動態壓力梯度驅動力、徹體力、液膜蒸發、液膜與固壁及氣流之間的傳熱傳質、液膜與撞壁液滴間的相互作用以及壁面卷吸作用等。圖2為液膜流動示意圖。

圖2液膜流動示意圖