L'iniettore di carburante a controllo elettronico è il componente più cruciale e complesso del sistema di alimentazione common rail. La sua funzione è, in base ai segnali di controllo inviati dall'ECU, controllare l'apertura e la chiusura dell'elettrovalvola per iniettare il carburante nel rail del carburante ad alta-pressione nella camera di combustione del motore diesel con tempi di iniezione, volume di iniezione e velocità di iniezione ottimali.
La struttura degli iniettori di carburante a controllo elettronico di BOSCH e ECD-U2 è sostanzialmente simile. Entrambi sono composti da iniettori di carburante, pistoni di controllo, fori di controllo del volume ed elettrovalvole di controllo simili a quelli dei tradizionali iniettori di carburante. La Figura 5 mostra il diagramma della struttura dell'iniettore di carburante a controllo elettronico di BOSCH. Quando l'elettrovalvola non è alimentata, l'elettrovalvola chiude il foro di misurazione A nella parte superiore del pistone di comando. La pressione del carburante del rail dell'olio ad alta-pressione agisce sul pistone di comando attraverso il foro di misurazione Z, chiudendo l'ugello. Quando l'elettrovalvola viene eccitata, il foro di misurazione A viene aperto, la pressione nella camera di controllo diminuisce rapidamente, il pistone di controllo si solleva e l'iniettore di carburante inizia a spruzzare carburante. Quando l'elettrovalvola è chiusa, la pressione nella camera di controllo aumenta e il pistone di controllo scende per chiudere l'iniettore di carburante e completare il processo di iniezione del carburante.
La forma che ha controllato la velocità di iniezione del carburante deve essere ragionevolmente ottimizzata e progettata per ottenere la forma di iniezione del carburante predeterminata. Il volume della camera di controllo determina la sensibilità della valvola a spillo quando si apre. Se il volume della camera di controllo è troppo grande, la valvola a spillo non può interrompere rapidamente l'alimentazione del carburante al termine dell'iniezione di carburante, con conseguente scarsa atomizzazione del carburante nella fase successiva. Il volume della camera di controllo è troppo piccolo per fornire una corsa efficace sufficiente per la valvola a spillo, aumentando la resistenza al flusso durante il processo di iniezione. Pertanto, anche il volume della camera di controllo dovrebbe essere scelto ragionevolmente in base al volume massimo di iniezione del carburante del modello.
La dimensione degli orifizi di comando A e Z ha un'influenza decisiva sulla velocità di apertura e chiusura dell'iniettore di carburante e sul processo di iniezione del carburante. Le tre strutture chiave del corpo della valvola a doppio-foro sono il foro di ingresso dell'olio, il foro di ritorno dell'olio e la camera di controllo. Le loro dimensioni strutturali hanno un impatto significativo sulle prestazioni di iniezione del carburante dell'iniettore di carburante. La differenza nelle portate tra il foro del volume del carburante di ritorno e il foro del volume del carburante di aspirazione e il volume della camera di controllo determinano la velocità di apertura della valvola a spillo dell'iniettore di carburante, mentre la velocità di chiusura della valvola a spillo dell'iniettore di carburante è determinata dalla portata del foro del volume del carburante di aspirazione e dal volume della camera di controllo. Il design del foro di ingresso del carburante dovrebbe garantire che la valvola a spillo dell'iniettore di carburante abbia una velocità di chiusura sufficiente per ridurre la parte dell'iniettore di carburante che nebulizza scarsamente nella fase successiva di iniezione.
Inoltre la pressione minima di iniezione del carburante dell'iniettore dipende dalla portata del foro del volume del carburante di ritorno e del foro del volume del carburante di aspirazione nonché dalla superficie frontale del pistone di comando. Dopo aver determinato le dimensioni strutturali del foro di ingresso del carburante, del foro di ritorno del carburante e della camera di controllo, viene determinato il processo di iniezione del carburante stabile e più breve affinché la valvola a spillo dell'iniettore di carburante sia completamente aperta e, allo stesso tempo, viene determinato il volume minimo stabile di iniezione di carburante dell'iniettore di carburante. Riducendo il volume della camera di controllo è possibile accelerare la velocità di risposta della valvola a spillo e ridurre al minimo l'impatto della temperatura del carburante sul volume di iniezione del carburante dell'iniettore di carburante.
Tuttavia, il volume della sala di controllo non può essere ridotto illimitatamente. Dovrebbe essere in grado di garantire l'alzata della valvola a spillo dell'iniettore di carburante per aprire completamente la valvola a spillo. I due fori di controllo determinano la pressione dinamica nella camera di controllo, che a sua volta determina la legge di movimento della valvola a spillo. Regolando attentamente i coefficienti di flusso di questi due fori, è possibile produrre una legge ideale di iniezione del carburante.
A causa della pressione di iniezione estremamente elevata del sistema di iniezione Common Rail ad alta-pressione, l'area della sezione trasversale-dei fori degli ugelli degli iniettori di carburante è molto piccola. Ad esempio, il diametro del foro dell'ugello degli iniettori di carburante della società BOSCH è 0,169 mm×6. Con un diametro del foro dell'ugello così piccolo e una pressione di iniezione così elevata, il flusso di carburante è estremamente instabile, l'angolo del cono di spruzzo del fascio di carburante diventa più grande e l'atomizzazione del carburante è migliore. Tuttavia, la distanza di penetrazione è diminuita. Pertanto, l'intensità del vortice dell'aria aspirata dal motore diesel originale e la forma della struttura della camera di combustione dovrebbero essere modificate per garantire il miglior processo di combustione.
Per l'elettrovalvola dell'iniettore di carburante, poiché il sistema common rail richiede una velocità di apertura sufficiente e considerando che la pre-iniezione è un metodo di iniezione importante per migliorare le prestazioni dei motori diesel, il tempo di risposta dell'elettrovalvola di controllo dovrebbe essere ulteriormente ridotto.