หัวฉีดน้ำมันเชื้อเพลิงเป็นส่วนประกอบสำคัญของเครื่องยนต์หัวฉีดเชื้อเพลิงอิเล็กทรอนิกส์ เมื่อรับคำสั่งจากหน่วยควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ (ECU) จะควบคุมจังหวะเวลา อัตราการไหล ความดัน และการทำให้เป็นอะตอมของการฉีดเชื้อเพลิงได้อย่างแม่นยำ โดยกำหนดกำลังขับของเครื่องยนต์ การประหยัดน้ำมันเชื้อเพลิง และระดับการปล่อยมลพิษได้โดยตรง ชิ้นส่วนหัวฉีดน้ำมันเชื้อเพลิงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในเครื่องยนต์สันดาปภายในต่างๆ รวมถึงรถยนต์ เครื่องจักรก่อสร้าง และพลังงานทางทะเล
หลักการทำงานหลักของชิ้นส่วนหัวฉีดน้ำมันเชื้อเพลิงคือการควบคุมไดรฟ์แม่เหล็กไฟฟ้าที่แม่นยำ:
1. สถานะสแตนด์บาย: เมื่อไม่มีสัญญาณควบคุม สปริงส่งคืนภายในหัวฉีดน้ำมันเชื้อเพลิงจะยังคงอยู่ในสถานะบีบอัด โดยกดวาล์วเข็มกับรูฉีดอย่างแน่นหนา วาล์วปิดสนิทป้องกันน้ำมันเชื้อเพลิงรั่วได้อย่างมีประสิทธิภาพและมั่นใจได้ว่าระบบเชื้อเพลิงจะรักษาแรงดันให้คงที่
2. การดำเนินการฉีด: เมื่อ ECU ออกคำสั่งการฉีดตามสภาพการทำงานของเครื่องยนต์ (เช่น ความเร็วรอบเดินเบา การเร่งความเร็ว หรือการเปลี่ยนแปลงโหลด) ขดลวดแม่เหล็กไฟฟ้าจะถูกกระตุ้นทันทีเพื่อสร้างสนามแม่เหล็กแรงสูง แรงดูดของสนามแม่เหล็กเอาชนะความต้านทานของสปริงส่งคืน โดยยกวาล์วเข็มและเปิดรูฉีด น้ำมันเชื้อเพลิงแรงดันสูง (ที่มีแรงดันสูงถึง 2,200-2,500 บาร์) จะถูกขับออกมาด้วยความเร็วสูงผ่านช่องว่างวงแหวนเล็กๆ ระหว่างเข็มเพลาที่หัวของวาล์วเข็มและรูสเปรย์ ภายใต้การกระทำของกระแสลม น้ำมันจะแตกออกเป็นละอองน้ำมันขนาดไมครอนและกระจายอย่างสม่ำเสมอในห้องเผาไหม้ ทำให้เกิดสภาวะการเผาไหม้ที่สมบูรณ์
3. การสิ้นสุดการฉีด: หลังจากที่ ECU ตัดกระแสไฟฟ้า แรงดูดแม่เหล็กไฟฟ้าจะหายไปอย่างรวดเร็ว สปริงส่งคืนจะขับเคลื่อนวาล์วเข็มเพื่อรีเซ็ตและปิดรูฉีดอย่างรวดเร็ว ยุติกระบวนการฉีดได้อย่างแม่นยำ รอบการตอบสนองทั้งหมดใช้เวลาเพียง 0.2 ถึง 0.4 มิลลิวินาที ทำให้สามารถฉีดต่อเนื่องความถี่สูงได้ และตอบสนองสภาวะการทำงานแบบไดนามิกของเครื่องยนต์
1. หัวฉีดแบบปิด:
การใช้โครงสร้างบ่าวาล์วแบบปิด เชื้อเพลิงจะสัมผัสกับห้องเผาไหม้ในระหว่างการฉีดเท่านั้น จึงมีความน่าเชื่อถือสูง แบ่งได้เป็น 2 ประเภทใหญ่ๆ คือ
- ประเภทหัวฉีด: จำนวนหัวฉีดสามารถปรับได้ตั้งแต่ 1 ถึง 10 โดยมีช่วงเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.15-1.0 มม. เชื้อเพลิงถูกฉีดเข้าไปในห้องเผาไหม้โดยตรงผ่านหัวฉีดหลายตัว ส่งผลให้มีความสม่ำเสมอของอะตอมที่ดี เหมาะสำหรับเครื่องยนต์เบนซินและดีเซลที่มีห้องเผาไหม้แบบไดเร็กอินเจคชั่น เช่น รถยนต์นั่งส่วนบุคคลและรถบรรทุกขนาดเล็ก
- แบบเข็ม: เข็มทรงกระบอกยื่นออกมาจากหัววาล์วแบบเข็มแล้วสอดเข้าไปในรูฉีด ทำให้เชื้อเพลิงถูกพ่นออกมาเป็นหมอกรูปวงแหวนซึ่งมีช่วงการทำให้เป็นละอองกว้าง เหมาะสำหรับห้องเผาไหม้ที่แยกจากกัน ประเภทอนุพันธ์พิเศษ ได้แก่: ประเภทการควบคุมปริมาณ (การออกแบบหัวเข็มทำให้สามารถฉีดล่วงหน้าได้ ช่วยลดเสียงรบกวนของเครื่องยนต์ดีเซล) ประเภทออริฟิซแบบยาว (วาล์วเข็มถูกนำทางออกจากโซนร้อนเพื่อป้องกันการติดขัด เหมาะสำหรับเครื่องยนต์ดีเซลความเร็วสูงและสมรรถนะสูง) และประเภทการระบายความร้อนแบบบังคับ (ลดภาระความร้อนผ่านช่องระบายความร้อน ใช้ในโรงไฟฟ้าทางทะเลขนาดใหญ่และขนาดกลาง)
2. ประเภทหัวฉีดฟังก์ชั่นพิเศษ
- ประเภทบอลวาล์ว: ใช้บอลวาล์วกลวงน้ำหนักเบาเป็นองค์ประกอบการซีล โดยมีการตั้งศูนย์อัตโนมัติ ประสิทธิภาพการซีลดีกว่านีดเดิ้ลวาล์วแบบเดิมถึง 40% และความเร็วการตอบสนองที่เร็วขึ้น เหมาะสำหรับระบบคอมมอนเรลแรงดันสูง
- ประเภทเพลทวาล์ว: ให้การเคลื่อนที่ไปกลับอย่างมั่นคงของวาล์วเข็มผ่านโครงสร้างวาล์วแบบแผ่นบาง ช่วยลดความเสี่ยงของการอุดตันของช่องฉีดได้ถึง 60% ขยายระยะเวลาการบำรุงรักษา เหมาะสำหรับการใช้งานเครื่องจักรทางวิศวกรรมที่มีข้อกำหนดด้านคุณภาพเชื้อเพลิงที่ซับซ้อน
- แบบหลายรู: ติดตั้งหัวฉีดที่มีความแม่นยำ 4-12 หัวฉีด ครอบคลุมการฉีดเชื้อเพลิงกว้างขึ้น และการเผาไหม้สมบูรณ์ยิ่งขึ้น ชิ้นส่วนหัวฉีดน้ำมันเชื้อเพลิงเหล่านี้ได้รับการออกแบบสำหรับเครื่องยนต์ดีเซลไดเร็กอินเจคชั่นประสิทธิภาพสูง เช่น เครื่องยนต์รถบรรทุกหนักและเครื่องจักรก่อสร้าง


