Estudio teórico-experimental de la influencia de la geometría de toberas de inyección diésel sobre las características del flujo interno y del chorro

Résumé

Una de las partes más críticas en los motores Diesel es la que concierne a las toberas de inyección, en conreto, la morfología de los orificios de descarga. La geometría de estos orificios influye en las características del flujo a la salida de los mismos. Estas características son fundamentales para los fenómenos de atomización del chorro y preparación de la mezcla con el aire, de cuya calidad, dependen el rendimiento de la combustión y la formación de contaminantes. Sin embargo, a pesar de la gran influencia que tiene la configuración de los orificios de descarga sobre estos procesos, la física del flujo en el interior de estos orificios es actualmente muy poco conocida. Este desconocimiento general, se debe básicamente a las pequeñas dimensiones de los orificios, la alta velocidad del flujo en su interior, y a la dificultad adicional que supone el fenómeno de cavitación, o cambio de fase líquido-gas, debido a la disminución de la presión en la garganta de los mismos en ciertas condiciones operativas. El objetivo dela presente tesis es la contribución a la mejora del conocimiento de la influencia de la geometría de la toberas sobre el comportamiento del flujo y del chorro. Gran parte del trabajo se centra en el estudio de la cavitación, en su detección y sus consecuencias sobre el flujo interno y el chorro. Con este propósito, se realiza un estudio experimental sobre un total de diez toberas sobre las que se realiza una caracterización dimensional e hidráulica: * La caracterización dimensional consiste en la determinación de la geometría interna de los orificios mediante una original técnica basada en la obtención de moldes de silicona. Esta caracterización permite determinar los parámetros más relevantes de los orificios de las toberas. * La caracterización hidráulica comprende la determinación de su coeficiente de descarga para diferentes condiciones de presión, así como la detección