En un motor dièsel, la majoria dels mecanismes fisicoquímics vinculats al procés de combustió depenen directament de les característiques del procés d'injecció de combustible. A més de les condicions de funcionament (pressió i llei d'injecció, densitat de l'aire en el cilindre), la grandària i la geometria dels orificis de les toveres d'injecció tenen un efecte important sobre este procés. Encara que no és l'única, la principal conseqüència de la geometria dels orificis sobre el procés d'injecció és la presència o absència del fenomen de la cavitació. Nombrosos autors han estudiat este últim fenomen en els injectors dièsel.

El present treball partix d'una revisió de la bibliografia, on es pot concloure que existixen relativament pocs estudis que s'hagen centrat a estudiar les conseqüències de la presència de la cavitació sobre els diferents aspectes dels mecanismes d'injecció, d'evaporació i de formació de sutja. Alguns d'estos pocs estudis han mostrat que, addicionalment al col•lapse del cabal màssic (que és l'efecte més observat), la presència de la cavitació comporta un augment significatiu de la velocitat efectiva d'injecció, així com una acceleració del procés de mescla i de combustió. A fi de confirmar estes constatacions experimentals es definix com a objectiu principal de la present tesi l'aprofundir en el coneixement de la influència de la cavitació en toveres d'injecció dièsel sobre el procés d'injecció i el de formació de sutja.

Per a aconseguir l'objectiu abans descrit, el present estudi s'ha dividit en tres parts en què s'han utilitzat, per un costat dos toveres de tres orificis, una amb un elevat nivell de cavitació (tovera cilíndrica) i una altra en què s'inhibix el fenomen de la cavitació (tovera cònica), i, d'altra banda, s'han emprat ferramentes experimentals i teòriques. En la primera part, s'ha estudiat primer l'efecte de la cavitació sobre la velocitat efectiva d'injecció i, a continuació, les causes de l'increment d'este últim paràmetre quan apareix la cavitació. S'ha confirmat l'increment de la velocitat efectiva d'injecció conseqüència de la cavitació i, a més, s'ha trobat que este increment en la velocitat efectiva d'injecció és degut a un canvi en el perfil de velocitat en l'interior de l'orifici d'injecció, el qual és provocat per una reducció de la viscositat del fluid conseqüència de la cavitació.

En la segona part, s'ha estudiat l'efecte de la cavitació sobre el procés de mescla, i més específicament sobre l'angle del doll. Este últim s'ha caracteritzat en dos escenaris diferents: en primer lloc, a partir d'informació obtinguda d'imatges de longitud líquida (condicions pròximes a la realitat, és a dir doll evaporatiu però no reactiu), analitzant dos angles de doll, un obtingut a l'aplicar la dependència funcional de la longitud líquida i l'altre obtingut al mesurar-lo directament de les dites imatges. I en segon lloc, per mitjà de la fracció de calor alliberada (condicions reals, és a dir doll evaporatiu i reactiu). En ambdós escenaris s'ha confirmat l'increment de l'angle del doll conseqüència de la cavitació.

Finalment, en la tercera part s'ha estudiat la influència de la cavitació sobre la longitud de lift-off i el procés de formació de sutja, on este últim s'ha analitzat en dos escenaris diferents: a partir de mesurar la radiació de les partícules de sutja, i a partir de mesurar l'emissió final de sutja. En el que a longitud de lift-off es referix, este paràmetre es veu modificat per la cavitació en tant que esta incrementa la velocitat efectiva d'injecció (el que incrementaria la dita longitud) i reduïx el diàmetre efectiu (el que reduiria la dita longitud). Apart d'estos dos efectes esperats, els resultats mostren que la cavitació provoca un augment addicional de la dita longitud, probablement a causa de l'increment del nivell de turbulència del flux, el qual provoca una estabilització més llunyana del lift-off. I quant al procés de formació de sutja, en ambdós escenaris s'ha observat que la tovera cilíndrica posseïx una menor formació de sutja en comparació a la corresponent tovera cònica amb una permeabilitat equivalent. Este resultat està íntimament lligat amb l'anterior, ja que l'increment de longitud de lift-off provocat per la cavitació comporta una reducció del dosat relatiu en la dita longitud, la qual permet explicar el menor grau de formació de sutja. Basant-se en els resultats obtinguts en el present treball, es pot indicar que la tovera cilíndrica baix condicions cavitants podria oferir un potencial per a reduir l'emissió final de sutja.