Kim phun nhiên liệu điều khiển điện tử là thành phần quan trọng và phức tạp nhất trong hệ thống nhiên liệu Common Rail. Chức năng của nó là, dựa trên các tín hiệu điều khiển do ECU gửi, điều khiển việc mở và đóng van điện từ để phun nhiên liệu trong đường ray nhiên liệu áp suất cao -vào buồng đốt của động cơ diesel ở thời điểm phun, lượng phun và tốc độ phun tối ưu.
Cấu trúc của kim phun nhiên liệu điều khiển điện tử của BOSCH và ECD-U2 về cơ bản là tương tự nhau. Cả hai đều bao gồm kim phun nhiên liệu, piston điều khiển, lỗ điều khiển thể tích và van điện từ điều khiển tương tự như kim phun nhiên liệu truyền thống. Hình 5 thể hiện sơ đồ cấu tạo của kim phun nhiên liệu điều khiển điện tử của BOSCH. Khi van điện từ không được cấp điện, van điện từ sẽ đóng lỗ đo A ở đầu piston điều khiển. Áp suất nhiên liệu của đường ray dầu áp suất cao- tác dụng lên pít-tông điều khiển thông qua lỗ đo Z, làm đóng vòi phun. Khi van điện từ được cấp điện, lỗ đo A mở ra, áp suất trong buồng điều khiển giảm nhanh, piston điều khiển tăng lên và kim phun nhiên liệu bắt đầu phun nhiên liệu. Khi van điện từ đóng, áp suất trong buồng điều khiển tăng lên, piston điều khiển đi xuống để đóng kim phun nhiên liệu và hoàn tất quá trình phun nhiên liệu.
Hình dạng kiểm soát tốc độ phun nhiên liệu cần phải được tối ưu hóa và thiết kế hợp lý để đạt được hình dạng phun nhiên liệu định trước. Thể tích buồng điều khiển quyết định độ nhạy của van kim khi mở. Nếu thể tích buồng điều khiển quá lớn, van kim không thể nhanh chóng cắt nguồn cung cấp nhiên liệu khi kết thúc quá trình phun nhiên liệu, dẫn đến nhiên liệu phun ra kém ở giai đoạn sau. Thể tích buồng điều khiển quá nhỏ không thể cung cấp đủ hành trình hiệu quả cho van kim, làm tăng lực cản dòng chảy trong quá trình phun. Vì vậy, thể tích buồng điều khiển cũng cần được lựa chọn hợp lý dựa trên lượng phun nhiên liệu tối đa của mẫu xe.
Kích thước của lỗ điều khiển A và Z có ảnh hưởng quyết định đến tốc độ đóng mở của kim phun nhiên liệu và quá trình phun nhiên liệu. Ba cấu trúc chính của thân van hai lỗ-là lỗ nạp dầu, lỗ hồi dầu và buồng điều khiển. Kích thước cấu trúc của chúng có tác động đáng kể đến hiệu suất phun nhiên liệu của kim phun nhiên liệu. Sự chênh lệch tốc độ dòng chảy giữa lỗ thể tích nhiên liệu hồi và lỗ thể tích nhiên liệu nạp và thể tích buồng điều khiển xác định tốc độ mở của van kim phun nhiên liệu, trong khi tốc độ đóng của van kim phun nhiên liệu được xác định bởi tốc độ dòng chảy của lỗ thể tích nhiên liệu nạp và thể tích của buồng điều khiển. Việc thiết kế lỗ nạp nhiên liệu phải đảm bảo van kim của kim phun có tốc độ đóng đủ để giảm phần kim phun phun kém ở giai đoạn phun sau.
Ngoài ra, áp suất phun nhiên liệu tối thiểu của kim phun nhiên liệu còn phụ thuộc vào lưu lượng của lỗ thể tích nhiên liệu hồi và lỗ thể tích nhiên liệu nạp cũng như diện tích mặt cuối của piston điều khiển. Sau khi xác định kích thước kết cấu lỗ nạp nhiên liệu, lỗ hồi nhiên liệu và buồng điều khiển, xác định quá trình phun nhiên liệu ổn định và ngắn nhất để van kim phun nhiên liệu mở hoàn toàn, đồng thời xác định lượng phun nhiên liệu tối thiểu ổn định của kim phun nhiên liệu. Việc giảm thể tích buồng điều khiển có thể giúp tốc độ phản hồi của van kim nhanh hơn và giảm thiểu tác động của nhiệt độ nhiên liệu đến lượng phun nhiên liệu của kim phun.
Tuy nhiên, âm lượng của phòng điều khiển không thể giảm vô hạn. Nó phải có khả năng đảm bảo lực nâng của van kim phun nhiên liệu để mở hoàn toàn van kim. Hai lỗ điều khiển xác định áp suất động trong buồng điều khiển, từ đó xác định quy luật chuyển động của van kim. Bằng cách điều chỉnh cẩn thận hệ số dòng chảy của hai lỗ này, có thể tạo ra định luật phun nhiên liệu lý tưởng.
Do áp suất phun cực cao của hệ thống phun -ống dẫn chung áp suất cao nên diện tích-mặt cắt ngang của các lỗ vòi phun của kim phun nhiên liệu của nó rất nhỏ. Ví dụ, đường kính lỗ phun của kim phun nhiên liệu của Công ty BOSCH là 0,169mm×6. Dưới đường kính lỗ vòi phun nhỏ và áp suất phun cao như vậy, dòng nhiên liệu ở trạng thái cực kỳ không ổn định, góc côn phun của chùm nhiên liệu trở nên lớn hơn và khả năng phun nhiên liệu tốt hơn. Tuy nhiên, khoảng cách xuyên thấu đã giảm. Vì vậy, cường độ xoáy của khí nạp của động cơ diesel nguyên bản và hình dạng kết cấu buồng đốt cần được thay đổi để đảm bảo quá trình đốt cháy tốt nhất.
Đối với van điện từ kim phun nhiên liệu, do hệ thống đường ray chung yêu cầu nó phải có đủ tốc độ mở và coi-phun trước là một phương pháp phun quan trọng để cải thiện hiệu suất của động cơ diesel nên thời gian phản hồi của van điện từ điều khiển cần được rút ngắn hơn nữa.