高压共轨燃油喷射系统是现代柴油机电控燃油喷射系统的先进技术,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。本论文以一汽集团《柴油机高压共轨燃油喷射系统》科研项目为依托,采用理论计算,计算机仿真与实验分析相结合的方法,研究高压共轨喷油器用高速电磁阀结构设计与控制参数的优化,并重点研制了能够适用于样品设计与改进,产品性能检测的高速电磁阀静态及动态特性测试系统。本课题研究工作对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。论文的主要内容有:(1)分析了柴油机高压共轨燃油喷射系统对高速电磁阀的性能要求。根据电磁学理论建立了电磁阀静态吸力特性数学模型。阐述了高速电磁阀的工作机理,将高速电磁阀分为“电”、“磁”、“机”、“液”四个子系统,并结合电磁阀实际工作过程,建立了电磁阀动态响应过程数学模型,研究了电磁阀磁滞和涡流效应对电磁阀性能的影响。(2)根据高速电磁阀静态特性和动态响应特性数学模型,开发了高速电磁阀性能仿真系统。对给定的结构和控制参数的电磁阀的静态吸力特性和动态响应特性进行了仿真研究。(3)对影响高速电磁阀性能的主要结构参数和控制参数进行了分析,为电磁阀的结构设计和控制方法的拟定提供了理论依据。根据电磁阀结构和控制参数对电磁阀性能的影响规律,采用遗传算法对高速电磁阀进行了设计优化,取得了良好效果。(4)研制了高速电磁阀静态特性测试系统。构建了系统台架,设计了基于磁平衡式霍尔电流传感器的高速电磁阀脉冲电流发生器,开发了测试系统软件。所开发的测试系统精度高,操作方便,功能齐全,达到了设计指标。(5)研制了基于激光位移传感器的高速电磁阀动态响应特性测试系统。构建了系统台架和电磁阀预紧弹簧刚度测量机构,设计了基于功率吸收原理和可变脉宽升压逆变技术的电磁阀动态电流驱动器,实现了对驱动器参数的智能控制,满足了对电磁阀动态特性试验的多样性要求。开发了测试系统软件,提出了基于小波分析的方法,对试验所得衔铁位移响应信号和驱动电流信号进行了滤波。(6)对高速电磁阀样品进行了试验研究,给出了试验结果,并对试验结果进行了分析,表明理论研究与试验结果相符合。