Influencia de la geometría de las toberas de inyección diesel sobre el proceso de inyección y de combustión

Resumen

Resumen El objetivo global de esta tesis es obtener una mejor comprensión de la influencia de la geometría de la tobera del inyector en el proceso de inyección y combustión en un motor Diesel de inyección directa. Especialmente el efecto de la cavitación dentro de la tobera no ha sido bien entendido todavía, y por eso será investigado más a fondo. El desarrollo de este estudio se puede dividir en cuatro pases fundamentales. Primero la influencia de la geometría en el flujo de los orificios de la tobera ha sido investigada y se ha encontrado una relación entre la geometría, las condiciones de inyección y el fenómeno de la cavitación. Como segundo paso el flujo de la salida de la tobera ha sido analizado para diferentes geometrías para un amplio rango de condiciones. Esto ha hecho posible modelar el flujo con unos coeficientes característicos para cada tobera que pueden predecir el flujo a la salida en términos de tasa, cantidad de movimiento, velocidad y densidad del flujo. En tercer lugar el chorro y la llama han sido visualizados para una serie de geometrías de tobera. Para diferentes condiciones de inyección la aparición de la cavitación muestra que tiene una considerable influencia en el proceso de mezcla del chorro. Por ultimo esta influencia ha sido confirmada analizando los resultados de una serie de pruebas en un motor monocilíndrico. Los dos principales contaminantes (NOx y humos) y la ley de liberación de calor muestran estar influenciadas por la cavitación que está provocado por la geometría. Los resultados obtenidos en este trabajo muestran y explican las relaciones entre la geometría de la tobera, el subsecuente flujo interno, el flujo a la salida de la tobera, la formación del chorro y la combustión. En particular, los resultados permiten explicar el comportamiento, muy variable con la presión de inyección, de las toberas cavitantes en cuanto a combustión y emisiones contaminantes.