可变气门正时技术是能够实现节能减排的技术手段之一,比例电磁阀是其核心部件之一。电磁阀性能的优劣直接影响着可变气门正时系统的工作特性。因此,有必要展开比例电磁阀的研究。通过对比例电磁阀进行研究,得到电磁阀各参数对其静、动态性能的影响,为比例电磁阀的优化设计提供理论指导。本文针对可变气门正时系统用比例电磁阀,进行了静态位移-力特性和动态响应特性的研究,主要研究内容如下:通过Ansoft maxwell软件建立了比例电磁阀的静态和瞬态磁场仿真模型。基于仿真模型的验证需求搭建了静态和动态特性测试平台,并将仿真数据与试验数据进行对比,发现静态位移-力特性的最大偏差为5.3%,开启响应时间的最大误差为4%,验证了仿真模型的正确性。通过静态仿真模型分析了比例电磁阀用电磁铁铁芯材料、铁芯结构、导套厚度、极靴结构、径向间隙和线圈位置对电磁阀的静态位移-力特性的影响。结果表明:铁芯材料、铁芯长度及厚度、盆形宽度、盆形高度、斜面高度、盆形角度、径向间隙是影响电磁阀静态位移-力特性的显著因素;导套厚度、铁芯倒角及圆角、极靴倒角及圆角、线圈位置是影响电磁阀静态位移-力特性的次要因素。基于田口方法的稳健设计思路,对电磁阀结构参数进行了优化设计,得到影响比例电磁阀电磁力的显著因素依次为:盆形高度、铁芯厚度、斜面高度、盆形宽度;影响比例电磁阀位移-力特性水平性的显著因素依次是:铁芯长度、铁芯厚度。优化后的位移-力曲线与原来的相比,电磁力在工作气隙较大时,电磁力得到了补偿;但是在电流较小时,电磁力有所下降,在电流较大时,电磁力和目标值更接近;整个工况平面内,位移-力特性的水平性更好。利用动态仿真模型分析了驱动电压、弹簧刚度、弹簧预紧力、运动件质量和电阻对比例电磁阀开启响应时间的影响,得出对吸合触动时间影响最大的因素为驱动电压,次要因素为弹簧预紧力、电阻、运动件质量,弹簧刚度对吸合触动时间几乎没有影响。对电磁阀开启时间影响最大的因素为驱动电压,对开启时间影响次要的因素为线圈电阻、弹簧刚度、弹簧预紧力,运动件质量的影响最小。采用试验设计的思想,将驱动电压、线圈电阻、弹簧预紧力、弹簧刚度和运动件质量作为自变量,将开启时间作为响应变量,利用MODDE软件制定了实验方案,将Ansoft得到的响应时间结果导入MODDE中,采用偏最小二乘法进行了相关性分析,得到全工况平面内各影响因素与电磁阀开启时间的相关性。结果表明:一次因素与开启时间相关性较大的是驱动电压、电阻、弹簧刚度,其相关系数绝对值随着各工况点占空比的增加而下降,随着各工况点摩擦系数的增加而上升;参数自身交互作用形成的二次因素与电磁阀的相关性与一次因素有着不同的规律。