Estudio de los efectos de la cavitación en toberas de inyección diesel sobre el proceso de inyección y el de formación de hollín

Abstract

En un motor diesel, la mayoría de los mecanismos físico-químicos vinculados al proceso de combustión dependen directamente de las características del proceso de inyección de combustible. Además de las condiciones de funcionamiento (presión y ley de inyección, densidad del aire en el cilindro), el tamaño y la geometría de los orificios de las toberas de inyección tienen un efecto importante sobre este proceso. Aunque no es la única, la principal consecuencia de la geometría de los orificios sobre el proceso de inyección es la presencia o ausencia del fenómeno de la cavitación.

El presente trabajo parte de una revisión de la bibliografía existente relacionada con el fenómeno de la cavitación, en donde se puede concluir que existen relativamente pocos estudios que se hayan centrado en estudiar las consecuencias de la presencia de la cavitación sobre los diferentes aspectos de los mecanismos de inyección, de evaporación, y de formación de hollín. Algunos de estos pocos estudios han mostrado que, adicionalmente al colapso del caudal másico (que es el efecto más observado) la presencia de la cavitación conlleva un aumento significativo de la velocidad efectiva de inyección, así como una aceleración del proceso de mezcla y de combustión. Con el fin de confirmar estas constataciones experimentales se define como objetivo principal de la presente tesis el profundizar en el conocimiento de la influencia de la cavitación en toberas de inyección diesel sobre el proceso de inyección, el de mezcla y el de formación de hollín.

Para la consecución del objetivo antes descrito, el presente estudio se ha dividido en tres partes en las que se han utilizado, por un lado, dos toberas de tres orificios, una con un elevado nivel de cavitación (tobera cilíndrica) y otra en la que se inhibe el fenómeno de la cavitación (tobera cónica), y, por otro lado, herramientas experimentales y teóricas. En la primera parte, se ha estudiado primero el efecto de la cavitación sobre la velocidad efectiv