Причины и последствия кавитации в топливной аппаратуре

Образование пузырьков газа, называемых также кавитационными пузырьками или кавернами, в полости жидкости, называется кавитацией. Причина возникновения таких пузырьков заключается в в локальном понижении давления, которое происходит при резком увеличении скорости протекания жидкости. Понижение давления приводит к мгновенному вскипанию жидкости и образованию кавитационного пузыря. Пузырь, пара, перемещаясь в область с более высоким давлением, быстро исчезает (схлопывается), выделяя при этом ударную волну, которая приводит к механическому разрушению поверхностей, находящихся вблизи от места схлопывания.

В системах впрыска современных дизельных двигателей много мест, где возникают локальные перепады давления. В основном явление кавитации возникает в корпусах ТНВД и магистралях высокого давления. В этих местах образовываются локальные области низкого давления, в которых появляются кавитационные пузырьки. Далее, в процессе повышения давления эти пузырьки взрываются, и, если место взрыва находится вблизи стенок узлов или магистралей двигателя, со временем может возникать эррозионный эффект, т.е. физическое вырывание материала поверхности. Такие повреждения также называются кавитационными. Следует отметить, что кавитационные пузырьки перемещаются потоком топлива на значительное расстояние от места возникновения и действие кавитации выявляется в так называемых «мертвых зонах».

Причины возникновения локальных зон с низким давлением в системах впрыска дизельных двигателей весьма разнообразны. Такие зоны возникают в результате открытия и закрытия клапанов, насосных процессов между смещающимися друг отностиельно друга зазорами, движения волн низкого давления в отверстиях и магистралях, а также других процессов управления впрыском.

Кавитация – это нежелательный процесс, который уменьшает рабочие характеристики двигателей, а также снижает срок эксплуатации основных, и, как правило, не дешевых, агрегатов дизельного двигателя. Борьба с кавитацией ведется в двух направлениях – путем улучшения качества материалов или твердости поверхностей, подверженных эроззионному разрушению, а также оптимизации условий течения топлива, благодаря чему снижается или вообще предотвращается отрицательное воздействия (кавитационные пузырьки не образовываются вовсе, либо взрываются относительно далеко от рабочих поверхностей узлов и агрегатов двигателя).