CNG injector bench tests of a direct injection system

Artykuł zawiera wyniki badań stanowiskowych wtryskiwacza sprężonego gazu ziemnego (CNG). Badania wykonano na stanowisku badawczym w warunkach ustalonych. W trakcie badań mierzono napięcie i natężenie prądu w obwodzie cewki elektromagnetycznej, ciśnienie gazu za wtryskiwaczem oraz jego wydatek. Na podstawie otrzymanych wartości wyznaczono parametry pracy wtryskiwacza w zależności od wzniosu iglicy i ciśnienia wtrysku. Badania pozwoliły zdefiniować różnice między teoretycznym (elektrycznym) a rzeczywistym czasem wtrysku. W efekcie wyznaczono opóźnienia otwierania i zamykania wtryskiwacza oraz niepowtarzalności tych wartości w kolejnych cyklach wtrysku gazu. Wykazano większy wpływ wzniosu iglicy w porównaniu do ciśnienia wtrysku na badane parametry pracy wtryskiwacza. Wraz ze zwiększaniem ciśnienia wtrysku wzrasta siła domykając zawór wtryskowy co niekorzystnie wpływa na niepowtarzalność pracy wtryskiwacza. W artykule przedstawiono również koncepcję wtryskiwacza przeznaczonego do bezpośredniego wtrysku gazu CNG do komory spalania silnika dwupaliwowego. Opracowana konstrukcja wtryskiwacza zapewni zastąpienie do 80% oleju napędowego w silniku dwupaliwowym o mocy maksymalnej 85 kW. Minimalne ciśnienie wtrysku wynosi 1,4 MPa. Jednocześnie wyznaczono charakterystykę wtryskiwacza dla różnych wzniosów iglicy i nieliniowe punkty pracy wtryskiwacza.This paper presents the bench research results on a CNG injector at steady state. The quantities measured included voltage and current in a solenoid, pressure of gas behind an injector and injector’s flow rate. Accordingly, injector’s operation parameters were determined according to needle’s lift and injection pressure. The discrepancies between the theoretical (electric) and actual time of injection were defined to specify injector’s opening and closing lag times and the uniqueness of these values in successive cycles of gas injection. It has been demonstrated that needle’s lift has got a stronger impact on injector’s operating parameters than injection pressure. With increasing injection pressure, the force increases and closes an injection valve, which adversely affects uniqueness of injector’s operation. The paper also describes the concept of an injector dedicated to direct CNG injection into a combustion chamber in a dual-fuel engine. The injector’s design enables us to replace 80% of diesel fuel in a dual-fuel engine with a maximum power of 85 kW. Minimum injection pressure is 1,4 MPa then. Simultaneously, injector’s characteristics for varied needle’s lifts and injector’s nonlinear operating points were developed