共轨系统是现代柴油机电控系统的先进技术之一,它能够使柴油机能够满足日趋严格的排放法规要求,同时可提高其经济性和舒适性。高压共轨式喷油系统对喷油量和喷油规律的控制都是通过对高速电磁阀的精确控制实现的。在高压油泵的进、出油口,高压喷油器等关键部位均有高速电磁阀调节控制。因此,高速电磁阀的性能直接决定了共轨式燃油喷射系统的功能。高速电磁阀由电磁铁与控制阀两部分组成,其中电磁铁是重点。本课题以共轨系统高压变量泵用高速比例电磁铁为研究对象,采用理论计算,计算机仿真与实验分析相结合的方法,研究高压变量泵用高速比例电磁铁的结构设计与性能优化。本论文建立了高速比例电磁铁动态数学模型,结合电磁场有限元仿真手段分析了比例电磁铁结构参数与其整体性能的耦合关系,总结出高速比例电磁铁的优化设计原则。在理论设计计算和仿真分析的基础上,成功研制出了第一代高速比例电磁铁样品,实验结果显示,自主开发的比例电磁铁样品基本满足国内共轨系统高压变量泵对高速比例电磁铁性能的要求。本课题研究工作对我国车用比例电磁铁领域和提升我国柴油机高压共轨燃油喷射系统的自主开发能力具有重要的理论意义和工程应用价值。本论文的主要内容可分为6章,现分述如下:第一章,阐述了共轨系统及比例电磁铁的发展应用和国内外研究现状,提出了高速比例电磁铁的研究意义和课题的主要研究内容。第二章,深入地分析了比例电磁铁的静态和动态控制特性,并推导出了行程控制型单向比例电磁铁的动态数学模型。第三章,通过理论计算对比例电磁铁进行了结构设计,并对比例电磁铁选用磁性材料进行了总体分析,总结出了研制高速比例电磁铁选用的磁性材料应当具备的基本特性,为选材提供一定的理论依据。第四章,用电磁场有限元分析软件建立了高速比例电磁铁的仿真模型,并进行了相关静态和动态仿真分析。对不同的磁性材料分别建立了仿真模型,对它们的特性仿真结果进行了对比,分析了各种材料的优势和缺陷。第五章,结合现有的实验条件,对研制出的高速比例电磁铁样品进行了静态和动态特性的实验研究,给出了相关实验结果。第六章,概括了全文的主要研究工作和成果,并展望了今后需要进一步研究的工作和方向。