韓海燕 賈 謙 李娜娜 韓少燕

(西安交通大學(xué)城市學(xué)院機(jī)械工程系 陜西西安 710018)

活塞環(huán)是發(fā)動(dòng)機(jī)中最重要的零部件之一，其最主要的作用是保證運(yùn)動(dòng)的活塞和氣缸套內(nèi)壁之間能形成有效的密封，既要防止燃燒室氣體竄入曲軸箱中造成燃?xì)庑孤?，又要避免曲軸箱中的潤(rùn)滑油進(jìn)入燃燒室燃燒，同時(shí)也不能摩擦力過(guò)大以造成缸套活塞環(huán)磨損。缸套-活塞環(huán)是發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵摩擦副，長(zhǎng)期以來(lái)，缸套-活塞環(huán)摩擦系統(tǒng)潤(rùn)滑性能的研究是發(fā)動(dòng)機(jī)研究領(lǐng)域中的一個(gè)熱點(diǎn)，在發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)中占有非常重要的地位。其潤(rùn)滑狀況的好壞直接影響到發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性、尾氣的排放及其零部件的使用壽命。而由于外部環(huán)境、內(nèi)部磨削以及燃燒不充分等原因使得活塞環(huán)潤(rùn)滑油中不可避免地會(huì)存在固體顆粒，固體顆粒進(jìn)入缸套-活塞環(huán)后，會(huì)改變潤(rùn)滑狀態(tài)，可能發(fā)生異常磨損和潤(rùn)滑失效等問(wèn)題。因此，研究固體顆粒對(duì)于活塞環(huán)潤(rùn)滑的影響是十分必要的。

早期研究發(fā)現(xiàn)固體顆粒會(huì)影響潤(rùn)滑油的黏度、油膜厚度以及總承載能力。王超[1]將含有固體顆粒的潤(rùn)滑油看作液固兩相流，研究了潤(rùn)滑油中添加納米級(jí)顆粒對(duì)其的影響。劉偉[2]將潤(rùn)滑區(qū)域劃分為有顆粒區(qū)和無(wú)顆粒區(qū)，建立了多顆粒存在時(shí)的潤(rùn)滑方程，引入了顆粒大小、位置及間距等參數(shù)，但是當(dāng)含有多個(gè)顆粒時(shí)，在含有顆粒的潤(rùn)滑油區(qū)域采用簡(jiǎn)化的N-S方程來(lái)描述含有顆粒的潤(rùn)滑油運(yùn)動(dòng)是會(huì)產(chǎn)生一定誤差的。同時(shí)也有學(xué)者進(jìn)行了固體顆粒對(duì)缸套-活塞環(huán)摩擦磨損的實(shí)驗(yàn)研究[3-4]。通過(guò)以上研究現(xiàn)狀可看出，學(xué)者們對(duì)含有固體顆粒的活塞環(huán)問(wèn)題有了大量研究，但主要基于液固兩相流及大于油膜厚度顆粒的情況，而實(shí)際的潤(rùn)滑油中也可能存在污染顆粒小于油膜厚度的情況，如碳煙顆粒等，因此本文作者主要采用格子Boltzmann方法分析懸浮于潤(rùn)滑油中的固體顆粒對(duì)缸套-活塞環(huán)油膜壓力的影響。

近年來(lái)，格子Boltzmann方法(Lattice-Boltzamann method，LBM)逐步發(fā)展和完善起來(lái)，主要用于模擬復(fù)雜流場(chǎng)[5-7]，其優(yōu)點(diǎn)是便于實(shí)現(xiàn)并行，節(jié)省計(jì)算時(shí)間，同時(shí)，對(duì)于含有固體顆粒的潤(rùn)滑問(wèn)題分析更為方便[8-11]。因此，本文作者采用格子-波茲曼方法(LBM)研究單個(gè)及多個(gè)顆粒對(duì)于潤(rùn)滑的影響，同時(shí)分析顆粒形狀、分布及位置對(duì)活塞環(huán)潤(rùn)滑的影響。

1 活塞環(huán)油膜潤(rùn)滑LBM建模及邊界條件

活塞環(huán)油膜潤(rùn)滑的LBM建模采用文獻(xiàn)[12-13]的模型，由于活塞環(huán)的結(jié)構(gòu)及潤(rùn)滑特點(diǎn)，邊界條件的建立相比于軸承潤(rùn)滑要復(fù)雜一些，有油膜進(jìn)出口壓力邊界條件、壁面邊界條件及油膜邊界條件。

1.1 油膜進(jìn)出口的壓力邊界條件

由于活塞環(huán)在工作過(guò)程中有充足的潤(rùn)滑油，所以起始點(diǎn)和終止點(diǎn)位置處的流體壓力等于活塞環(huán)入口及出口邊界處的氣體壓力。將入口及出口邊界處的氣體壓力分別計(jì)為pin和pout，如果在發(fā)散區(qū)不發(fā)生油膜破裂，則邊界條件可用如下形式[10]表達(dá)：

x=0，p=pin

(1)

x=2lr,p=pout

(2)

其中，lr如圖1所示。

圖1 活塞環(huán)軸向剖面簡(jiǎn)Fig 1 Axial section of piston ring

隨著活塞上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，氣體壓力pin和pout會(huì)隨之發(fā)生變化。對(duì)于第一道活塞環(huán)來(lái)說(shuō)，活塞上行時(shí)，氣體壓力pin等于燃燒室中的氣體壓力，而氣體壓力pout就等于第一、二道活塞環(huán)之間的環(huán)腔的氣體壓力，文中稱之為環(huán)腔1的氣體壓力；而當(dāng)活塞下行時(shí)，氣體壓力pin等于環(huán)腔1的氣體壓力，氣體壓力pout就認(rèn)為是燃燒室中的氣體壓力。而環(huán)腔1及燃燒室氣體壓力在不同曲柄轉(zhuǎn)角下的取值如圖2所示。圖2所示為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓環(huán)境下，發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室及環(huán)腔1的壓力隨曲柄轉(zhuǎn)角的變化。圖中p1為燃燒室壓力，p2為環(huán)腔1的壓力。

圖2 燃燒室及環(huán)腔1的氣體壓力Fig 2 Pressure in combustion chamber and annulus 1

在LBM模擬中的壁面邊界條件取為活塞環(huán)的速度，在計(jì)算中假設(shè)活塞環(huán)的速度與活塞速度一致，一般情況下，活塞的往復(fù)瞬時(shí)速度為

(3)

式中：ω為曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度；Rc為曲柄半徑；l為連桿長(zhǎng)度。

圖3所示為某發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞環(huán)瞬時(shí)速度隨曲柄轉(zhuǎn)角的變化，其中曲柄半徑R=40 mm，連桿長(zhǎng)度l=140 mm，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1 800 r/min。

圖3 不同曲柄轉(zhuǎn)角下的活塞環(huán)瞬時(shí)速度Fig 3 Velocity of piston ring at different crank angle

1.2 LBM模擬中壁面邊界條件處理

在LBM計(jì)算中將壁面的邊界條件取為速度邊界條件，可以將缸套-活塞環(huán)系統(tǒng)等同于一固定滑塊和一個(gè)具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的平板所組成的系統(tǒng)[14]，即假設(shè)活塞環(huán)固定，缸套以一定速度運(yùn)動(dòng)，因此可以認(rèn)為下壁面運(yùn)動(dòng)速度u1=-U，負(fù)號(hào)表示下壁面速度與活塞環(huán)速度方向相反，上壁面速度u2=0。在實(shí)際計(jì)算中，將活塞環(huán)軸向高度劃分為4 000個(gè)格子，將最小油膜厚度分為10個(gè)格子，根據(jù)雷諾數(shù)Re相等來(lái)確定壁面運(yùn)動(dòng)速度在LBM模擬中的取值。

對(duì)于壁面的邊界的處理，采用法向反彈法[15-17]，該方法的詳細(xì)介紹參見(jiàn)文獻(xiàn)[10,12]，這里就不再贅述。

1.3 油膜邊界條件

潤(rùn)滑油在缸套-活塞環(huán)系統(tǒng)的流動(dòng)中由于活塞環(huán)的結(jié)構(gòu)特性，在發(fā)散區(qū)域不可能永遠(yuǎn)保持油膜完整，因此為了計(jì)算方便采用負(fù)壓歸零來(lái)逐漸逼近破裂邊界[8]。對(duì)于活塞環(huán)潤(rùn)滑區(qū)域，將其劃分為100×20個(gè)方格，下壁面在LBM的模擬速度取為0.05，上壁面速度為0，進(jìn)口及出口邊界采用壓力邊界條件都取為環(huán)境壓力，則利用格子Boltzmann方法得到的油膜壓力分布如圖4所示，可以看出計(jì)算中出現(xiàn)負(fù)壓區(qū)，即油膜在xLB=100處已經(jīng)發(fā)生破裂，因此在計(jì)算中將xLB=100處取為油膜終止邊界是不合適的，必須對(duì)負(fù)壓區(qū)作處理，以消除其對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響。圖4中的點(diǎn)A是計(jì)算中油膜壓力的最低壓力點(diǎn)，文中將此點(diǎn)所在的x向位置取為油膜終止點(diǎn)，將此處(xLB=68)定為出口邊界得到新的LBM的計(jì)算模型，并進(jìn)行油膜壓力計(jì)算，得到更新后的LBM計(jì)算結(jié)果如圖 5所示?？梢钥闯?，將xLB=68取為出口邊界時(shí)，在油膜區(qū)域沒(méi)有出現(xiàn)負(fù)壓區(qū)，則說(shuō)明在xLB=68處油膜是完整的。為確定油膜破裂的位置，文中將出口邊界的位置隨x向逐漸增大，并依次進(jìn)行LBM計(jì)算，一旦得到的油膜壓力有負(fù)壓區(qū)時(shí)則認(rèn)為油膜在此處破裂。如圖 5所示，文中將油膜的終止位置分別取為xLB=68，xLB=71和xLB=73，可以看出當(dāng)出口邊界位置取為xLB=73時(shí)，油膜壓力出現(xiàn)負(fù)值，而取其他小于此值的位置為出口邊界時(shí)，油膜壓力為正值。因此，在這個(gè)算例中根據(jù)計(jì)算結(jié)果可以確定出口邊界的位置位于xLB=71處。而在大于xLB=71的位置認(rèn)為油膜壓力與環(huán)腔氣壓相等。

圖4 初始模型的油膜壓力Fig 4 Oil film pressure of initial model

圖5 不同油膜終止位置的油膜壓力Fig 5 Film pressure at different film termination positions

2 考慮固體顆粒的活塞環(huán)潤(rùn)滑求解步驟

文中僅分析顆粒懸浮于潤(rùn)滑油中的情況，即顆粒不會(huì)與缸套或活塞環(huán)發(fā)生接觸并且顆粒完全浸沒(méi)于潤(rùn)滑油中，因此這里研究的固體顆粒的尺寸很小?；诟褡覤oltzmann方法模擬含有固體顆粒的活塞環(huán)潤(rùn)滑問(wèn)題的具體計(jì)算流程如圖6所示。

圖6 計(jì)算流程Fig 6 Calculation flow

3 顆粒對(duì)缸套-活塞環(huán)潤(rùn)滑性能的影響

為了便于計(jì)算和分析，始終將缸套相對(duì)于活塞環(huán)的運(yùn)動(dòng)方向設(shè)為x軸的正方向。曲柄轉(zhuǎn)角為360°時(shí)為爆燃點(diǎn)。計(jì)算中采用的活塞環(huán)為對(duì)稱桶面，桶面高度δ=5 μm，在LBM模擬中桶面高度取為lδ=20(量綱為一)，活塞環(huán)軸向長(zhǎng)度為1.5 mm，LBM模擬中軸向長(zhǎng)度取為L(zhǎng)x=6 000(量綱為一)。從文獻(xiàn)[10]中發(fā)現(xiàn)，顆粒對(duì)于油膜壓力僅在局部區(qū)域，因此文中計(jì)算時(shí)，假設(shè)顆粒只對(duì)其局部區(qū)域的流動(dòng)產(chǎn)生影響。研究表明，顆粒在進(jìn)入潤(rùn)滑區(qū)域后，經(jīng)過(guò)很短的瞬時(shí)與油膜的運(yùn)動(dòng)達(dá)到一致[11]。因此文中主要研究顆粒進(jìn)入潤(rùn)滑油一段時(shí)間后對(duì)于潤(rùn)滑的影響。

3.1 顆粒個(gè)數(shù)及位置對(duì)活塞環(huán)潤(rùn)滑的影響

圖7所示為曲柄轉(zhuǎn)角φ=10°，顆粒位于油膜破裂區(qū)域附近時(shí)，單個(gè)橢圓顆粒對(duì)于油膜速度場(chǎng)的影響，圖中的速度大小取值為L(zhǎng)BM模型的取值。可以看出，在流體下游區(qū)域，由于顆粒的存在而產(chǎn)生回流區(qū)。以顆粒為分界，在顆粒上游區(qū)及下游區(qū)都分別產(chǎn)生一定回流區(qū)，如果在顆粒下游的回流區(qū)有較小顆粒存在，根據(jù)前面的分析，顆粒將隨油膜運(yùn)動(dòng)，從而發(fā)生顆粒堆積造成磨損。

圖7 單個(gè)橢圓顆粒對(duì)于油膜速度場(chǎng)的影響Fig 7 Influence of single elliptical particle on oil film velocity

圖8和圖9所示為曲柄轉(zhuǎn)角φ=90°，在油膜破裂邊界處含有固體顆粒時(shí)，單個(gè)顆粒及3個(gè)顆粒對(duì)于油膜壓力的影響。從圖8可以看到，以顆粒所在位置為分界點(diǎn)，在單個(gè)顆粒的下游區(qū)域出現(xiàn)負(fù)壓，而在顆粒上游區(qū)域有一定的壓力增值。這是由于在上游區(qū)域由于顆粒的存在形成局部的楔形空間從而導(dǎo)致油膜增大，而到了顆粒下游區(qū)域，空間又有局部的發(fā)散從而出現(xiàn)負(fù)壓。在圖9中，顆粒之間的中心距Dc=30，分別在第二和第三個(gè)顆粒的下游區(qū)域出現(xiàn)負(fù)壓區(qū)，并且第三個(gè)顆粒的下游區(qū)域負(fù)壓值較大。當(dāng)顆粒懸浮于油膜中時(shí)，由于顆粒的存在，在顆粒上游區(qū)域使得油膜位于一個(gè)收斂區(qū)，從而在顆粒上游區(qū)域發(fā)生壓力突增； 同理，由于顆粒的對(duì)稱結(jié)構(gòu)，在顆粒下游區(qū)域形成發(fā)散區(qū)域，從而引起壓力突降，由于顆粒本身位于油膜破裂邊界，因此會(huì)形成負(fù)壓區(qū)。從圖8、9中可以看出，當(dāng)顆粒位于油膜破裂邊界附近時(shí)，無(wú)論是單個(gè)顆粒還是多個(gè)顆粒都會(huì)使油膜壓力瞬間增大隨后又減小的明顯突變，而多個(gè)顆粒時(shí)影響的區(qū)域更大，這是由于在該計(jì)算中顆粒間距較小的緣故，這種突變會(huì)導(dǎo)致活塞環(huán)運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性變差，從而影響發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。另外，油膜壓力在顆粒右側(cè)下游區(qū)域變?yōu)樨?fù)值，會(huì)使得潤(rùn)滑油油膜提前發(fā)生破裂，導(dǎo)致潤(rùn)滑性能下降。

圖8 含有單個(gè)橢圓顆粒的油膜壓力Fig 8 Oil film pressure with single elliptical particle

圖9 含有3個(gè)橢圓顆粒的油膜壓力Fig 9 Oil film pressure with three elliptical particles

圖10所示為曲柄轉(zhuǎn)角φ=180°時(shí)，含有固體顆粒的潤(rùn)滑油油膜壓力分布。當(dāng)曲柄轉(zhuǎn)角φ=180°時(shí)，活塞運(yùn)動(dòng)至下止點(diǎn)處，而活塞的運(yùn)動(dòng)速度降為0，油膜壓力主要由活塞環(huán)的擠壓效應(yīng)產(chǎn)生。在圖10中，懸浮于潤(rùn)滑油的3個(gè)顆粒為橢圓形顆粒及圓形顆粒。3個(gè)顆粒的尺寸參數(shù)及中心位置分別為

ra1=10.5,rb1=2.25,yc1=6；ra2=rb2=2.25,yc2=5；ra3=10.5,rb3=2.25,yc3=6

依次將其計(jì)作顆粒1、顆粒2及顆粒3。從圖10中可以看出，顆粒的存在導(dǎo)致油膜壓力有所增大，并且，在顆粒2和顆粒3所處的局部區(qū)域，油膜壓力增大更明顯。另外，從圖中可以看出，在顆粒2及顆粒3離下表面較近的區(qū)域，油膜壓力的增大量較多，這是由于顆粒2離下側(cè)表面較近并且顆粒2和顆粒3間距較小而導(dǎo)致的。

圖10 含有不同顆粒的油膜壓力場(chǎng)分布云圖Fig 10 Cloud chart of oil film pressure field with different particles

3.2 顆粒分布對(duì)活塞環(huán)潤(rùn)滑的影響

圖 11所示是在曲柄轉(zhuǎn)角φ=10°時(shí)，3個(gè)截面為圓形的固體顆粒對(duì)于油膜壓力的影響，其中圖11(a)中3個(gè)顆粒均勻分布，圖 11(b)中3個(gè)顆粒是任意分布的，顆粒半徑在LBM模型中的取值為rb=3.5(量綱為一)。圖中，橫坐標(biāo)Lx的正方向?yàn)橛湍ち鲃?dòng)方向，其坐標(biāo)值為L(zhǎng)BM中活塞環(huán)軸向長(zhǎng)度取值；Ly為油膜厚度方向，其值是指在LBM模擬中油膜厚度方向的取值。圖11所示為含有固體顆粒的局部區(qū)域油膜壓力場(chǎng)的分布云圖?？梢钥闯?，由于有顆粒的存在，在油膜厚度方向壓力值有一定變化。對(duì)比圖11(a)和圖11(b)可以發(fā)現(xiàn)，顆粒分布不同時(shí)，其對(duì)于油膜壓力的影響也會(huì)發(fā)生變化。

當(dāng)顆粒分布為圖11(b)中的形式時(shí)，顆粒對(duì)于油膜壓力的影響較大，這是由于這種形式的顆粒分布油膜收斂更明顯，對(duì)潤(rùn)滑油流動(dòng)的阻礙更大，從而影響更大。與圖11(a)中的分布形式相比，圖11(b)中主要在顆粒右側(cè)下游區(qū)域壓降更為明顯。當(dāng)油膜局部區(qū)域有壓力降時(shí)，自然會(huì)使得油膜承載能力減小，從而對(duì)潤(rùn)滑性能產(chǎn)生負(fù)面影響。

圖11 含有3個(gè)圓形固體顆粒的油膜壓力云圖Fig 11 Oil film pressure cloud chart with three round solid particles (a) uniform distribution of particles； (b) random distribution of particles

圖12所示為曲柄轉(zhuǎn)角φ=10°時(shí)，3個(gè)截面為橢圓形的固體顆粒對(duì)于油膜壓力的影響，顆粒在油膜厚度方向上的尺寸與圓形顆粒相同，顆粒長(zhǎng)軸ra=10.5，短軸rb=3.5。圖12(a)所示為顆粒均勻分布時(shí)局部區(qū)域的油膜壓力分布，圖12(b)所示為顆粒任意分布時(shí)局部區(qū)域的油膜壓力分布，可以看出，顆粒分布的不同會(huì)導(dǎo)致顆粒對(duì)于油膜壓力的影響也不同。

當(dāng)顆粒分布為圖12(b)中的形式時(shí)，在第一個(gè)顆粒的右側(cè)局部區(qū)域有一定壓降，并且壓降幅度與圖12(a)中的分布形式相比更大。由于在該分布的計(jì)算模擬中顆粒之間的間距較小，當(dāng)顆粒在油膜厚度方向分布位置不同時(shí)會(huì)使?jié)櫥土鲃?dòng)遇到的阻礙更大。綜合前面圓形顆粒的分析，可以得出：當(dāng)顆粒依次均勻分布于潤(rùn)滑油中時(shí)，顆粒群對(duì)于油膜壓力的影響相對(duì)較??；而顆粒在油膜中任意分布且間距較小時(shí)，顆粒群對(duì)于油膜壓力的影響相對(duì)較大。

圖12 含有3個(gè)橢圓形固體顆粒的油膜壓力云圖Fig 12 Oil film pressure cloud chart with three elliptical solid particles (a) uniform distribution of particles； (b) random distribution of particles

4 計(jì)算有效性分析

圖13所示是曲柄轉(zhuǎn)角φ=180°時(shí)，缸套-活塞環(huán)潤(rùn)滑區(qū)域的油膜速度場(chǎng)分布。圖中坐標(biāo)值均為L(zhǎng)BM模擬中取值?？梢钥吹?，在入口區(qū)有一個(gè)回流區(qū)。根據(jù)油膜的速度場(chǎng)分布，可以分析得出，當(dāng)顆粒位于入口回流區(qū)時(shí)，顆粒會(huì)受到潤(rùn)滑油流體作用力的影響，隨油膜向下止點(diǎn)處運(yùn)動(dòng);而當(dāng)進(jìn)入壓縮沖程，活塞上行時(shí)，下止點(diǎn)變?yōu)闈?rùn)滑區(qū)域的出口，此時(shí)，顆粒位于油膜破裂處，進(jìn)而對(duì)摩擦副表面產(chǎn)生磨損。通過(guò)這樣的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，會(huì)使得更多的顆粒在下止點(diǎn)停留，從而導(dǎo)致下止點(diǎn)的磨損較中間區(qū)域更為嚴(yán)重，這點(diǎn)在文獻(xiàn)[4]的實(shí)驗(yàn)中已得到證實(shí)。另外，在上下止點(diǎn)處由于油膜的擠壓作用，使得顆粒會(huì)向兩邊環(huán)槽運(yùn)動(dòng)，從而使得顆粒在活塞環(huán)往復(fù)運(yùn)動(dòng)中，在活塞環(huán)上下側(cè)面與活塞之間有較多的顆粒堆積，在文獻(xiàn)[4]中發(fā)動(dòng)機(jī)磨損實(shí)驗(yàn)也發(fā)現(xiàn)了此現(xiàn)象。在實(shí)驗(yàn)拆卸缸套的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)在活塞及環(huán)上下側(cè)面處團(tuán)聚了大量顆粒，這與文中的研究得到的結(jié)論是相符的。另外，文中的研究發(fā)現(xiàn)：顆粒離活塞環(huán)越近，固體顆粒對(duì)于油膜壓力的影響越大，這與文獻(xiàn)[18]研究所得到的結(jié)論是一致的。

圖13 φ=180°時(shí)潤(rùn)滑油的油膜速度場(chǎng)分布Fig 13 Oil film velocity distribution at 180°

5 結(jié)論

(1)研究了不同顆粒形狀、顆粒數(shù)量及顆粒分布形式對(duì)于一定曲柄轉(zhuǎn)角下油膜壓力場(chǎng)的影響。結(jié)果表明，當(dāng)顆粒距離活塞環(huán)較近時(shí)，對(duì)于活塞環(huán)附近的油膜壓力場(chǎng)影響較大，而當(dāng)顆粒距離活塞環(huán)較遠(yuǎn)時(shí)，顆粒的存在對(duì)于活塞環(huán)的油膜壓力場(chǎng)影響較?。划?dāng)顆粒位于油膜破裂邊界附近區(qū)域時(shí)，由于顆粒的存在導(dǎo)致油膜壓力場(chǎng)出現(xiàn)負(fù)壓，并且出現(xiàn)回流區(qū)，這將有可能導(dǎo)致顆粒堆積進(jìn)而造成磨損。

(2)研究表明，即使小于油膜厚度的固體顆粒對(duì)于活塞環(huán)的油膜壓力也有一定的影響，并且在一定曲柄轉(zhuǎn)角下這種油膜壓力的影響會(huì)導(dǎo)致活塞環(huán)潤(rùn)滑性能變差，而當(dāng)顆粒堆積時(shí)就會(huì)產(chǎn)生磨損。顆粒離潤(rùn)滑區(qū)域出口較近時(shí)，由于顆粒的存在會(huì)導(dǎo)致油膜壓力有較大突變，同時(shí)油膜提前發(fā)生破裂，從而使得潤(rùn)滑性能變差。因此，在設(shè)計(jì)潤(rùn)滑系統(tǒng)時(shí)，即使是潤(rùn)滑油中的微小顆粒，也不能忽視。如何防止固體污染微顆粒進(jìn)入潤(rùn)滑油中，是發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)中需要解決的問(wèn)題。