يعد حاقن الوقود الذي يتم التحكم فيه إلكترونيًا هو العنصر الأكثر أهمية وتعقيدًا في نظام وقود السكك الحديدية المشتركة. وتتمثل وظيفته، بناءً على إشارات التحكم التي ترسلها وحدة التحكم الإلكترونية، في التحكم في فتح وإغلاق صمام الملف اللولبي لحقن الوقود في حاجز الوقود عالي الضغط-في غرفة الاحتراق لمحرك الديزل في توقيت الحقن الأمثل وحجم الحقن ومعدل الحقن.
يتشابه هيكل حاقنات الوقود التي يتم التحكم فيها إلكترونيًا في BOSCH وECD-U2 بشكل أساسي. يتكون كلاهما من حاقنات الوقود ومكابس التحكم وفتحات التحكم في الحجم وصمامات التحكم ذات الملف اللولبي التي تشبه تلك الموجودة في حاقنات الوقود التقليدية. يوضح الشكل 5 مخطط هيكل حاقن الوقود الذي يتم التحكم فيه إلكترونيًا من BOSCH. عندما لا يتم تغذية صمام الملف اللولبي، يقوم صمام الملف اللولبي بإغلاق فتحة القياس A الموجودة أعلى مكبس التحكم. يعمل ضغط الوقود الخاص بسكة الزيت ذات الضغط العالي- على مكبس التحكم من خلال فتحة القياس Z، مما يؤدي إلى إغلاق الفوهة. عندما يتم تنشيط صمام الملف اللولبي، يتم فتح فتحة القياس A، وينخفض الضغط في غرفة التحكم بسرعة، ويرتفع مكبس التحكم، ويبدأ حاقن الوقود في رش الوقود. عند إغلاق صمام الملف اللولبي، يرتفع الضغط في غرفة التحكم، وينزل مكبس التحكم لإغلاق حاقن الوقود وإكمال عملية حقن الوقود.
يحتاج الشكل الذي يتحكم في معدل حقن الوقود إلى تحسينه بشكل معقول وتصميمه لتحقيق شكل حقن الوقود المحدد مسبقًا. يحدد حجم غرفة التحكم حساسية صمام الإبرة عند فتحه. إذا كان حجم غرفة التحكم كبيرًا جدًا، فلن يتمكن صمام الإبرة من قطع إمداد الوقود بسرعة في نهاية حقن الوقود، مما يؤدي إلى ضعف ذرات الوقود في المرحلة اللاحقة. حجم غرفة التحكم صغير جدًا بحيث لا يوفر شوطًا فعالًا كافيًا لصمام الإبرة، مما يزيد من مقاومة التدفق أثناء عملية الحقن. لذلك، يجب أيضًا اختيار حجم غرفة التحكم بشكل معقول بناءً على الحد الأقصى لحجم حقن الوقود للنموذج.
حجم فتحة التحكم A وZ له تأثير حاسم على سرعة فتح وإغلاق حاقن الوقود وعملية حقن الوقود. الهياكل الثلاثة الرئيسية لجسم الصمام ذو الفتحة المزدوجة- هي فتحة مدخل الزيت، وفتحة عودة الزيت، وغرفة التحكم. أبعادها الهيكلية لها تأثير كبير على أداء حقن الوقود لحاقن الوقود. يحدد الاختلاف في معدلات التدفق بين فتحة حجم الوقود الراجع وفتحة حجم وقود السحب وحجم غرفة التحكم سرعة فتح صمام إبرة حاقن الوقود، بينما يتم تحديد سرعة إغلاق صمام إبرة حاقن الوقود من خلال معدل تدفق فتحة حجم الوقود المدخول وحجم غرفة التحكم. يجب أن يضمن تصميم فتحة مدخل الوقود أن يكون لصمام الإبرة الخاص بحاقن الوقود سرعة إغلاق كافية لتقليل جزء حاقن الوقود الذي يتذر بشكل سيئ في المرحلة اللاحقة من الحقن.
بالإضافة إلى ذلك، يعتمد الحد الأدنى لضغط حقن الوقود في حاقن الوقود على معدل تدفق فتحة حجم الوقود الراجع وفتحة حجم وقود السحب بالإضافة إلى منطقة الوجه الطرفية لمكبس التحكم. بعد تحديد الأبعاد الهيكلية لفتحة مدخل الوقود وفتحة عودة الوقود وغرفة التحكم، يتم تحديد عملية حقن الوقود المستقرة والأقصر لكي يكون صمام إبرة حاقن الوقود مفتوحًا بالكامل، وفي الوقت نفسه يتم تحديد الحد الأدنى المستقر لحجم حقن الوقود لحاقن الوقود. يمكن أن يؤدي تقليل حجم غرفة التحكم إلى زيادة سرعة استجابة صمام الإبرة وتقليل تأثير درجة حرارة الوقود على حجم حقن الوقود في حاقن الوقود.
ومع ذلك، لا يمكن تقليل حجم غرفة التحكم بلا حدود. يجب أن يكون قادرًا على التأكد من رفع صمام إبرة حاقن الوقود لفتح صمام الإبرة بالكامل. تحدد فتحتا التحكم الضغط الديناميكي في غرفة التحكم، والذي بدوره يحدد قانون حركة الصمام الإبري. ومن خلال ضبط معاملات التدفق لهذين الثقبين بعناية، يمكن إنتاج قانون مثالي لحقن الوقود.
نظرًا لضغط الحقن المرتفع للغاية في نظام حقن القضيب المشترك عالي الضغط-، تكون منطقة المقطع العرضي-فتحات الفوهات لحاقنات الوقود صغيرة جدًا. على سبيل المثال، قطر فتحة الفوهة لحاقنات الوقود لشركة BOSCH هو 0.169mm×6. في ظل قطر فتحة الفوهة الصغيرة وضغط الحقن العالي هذا، يكون تدفق الوقود في حالة غير مستقرة للغاية، وتصبح زاوية مخروط الرش لشعاع الوقود أكبر، ويكون تفتيت الوقود أفضل، ومع ذلك، انخفضت مسافة الاختراق. لذلك، يجب تغيير كثافة دوامة الهواء الداخل لمحرك الديزل الأصلي وشكل هيكل غرفة الاحتراق لضمان أفضل عملية احتراق.
بالنسبة لصمام الملف اللولبي لحاقن الوقود، نظرًا لأن نظام السكة المشتركة يتطلب منه سرعة فتح كافية، ومع الأخذ في الاعتبار أن الحقن المسبق -هو طريقة حقن مهمة لتحسين أداء محركات الديزل، فيجب تقليل وقت استجابة صمام الملف اللولبي للتحكم بشكل أكبر.