高压共轨燃油系统是现代化柴油机实现高效燃烧、超低排放的核心系统之一,而共轨喷油器则是高压共轨系统的关键部件,共轨系统设计的成功与否在更大程度上取决于共轨喷油器的设计。目前在采用商业软件进行共轨喷油器理论研究时,通常在电磁阀模型方面采用简化手段进行,如采用电磁力随时间变化的曲线近似模拟电磁阀的工作,或者采用三维电磁软件计算得到电磁力随间隙、驱动电流的变化关系,之后通过把三者关系用map的形式加载到商业软件中进行共轨喷油器的工作。上述“简化”的处理方式导致共轨喷油器工作过程中涉及到的电电场-磁场-机械场-液力场被割裂,使得共轨喷油器的数学模型无法真正实现多物理的耦合。因此,开发高预测精度的多物理场瞬变耦合的高压共轨喷油器数学模型变得尤为重要。高速电磁阀作为共轨喷油器的核心控制机构,其动态响应对共轨喷油器的喷油定时、循环喷油量和喷射稳定性至关重要。在本文中,采用Cauer型等效外电路法建立了包含详细驱动电路、电磁阀电磁场和电磁阀内部瞬态液动力耦合的电磁阀模型并通过实验数据完成了校核,模型可准确预测电磁阀的动态响应并计算电磁阀在工作过程中的涡流损耗、磁滞损耗、导线损耗和机械能。以Bosch共轨喷油器为对象,建立了包括喷油器内部和高压油管的燃油流动模型、机械运动模型、考虑偶件间隙瞬变的间隙内燃油泄漏模型、瞬态燃油物性模型的共轨喷油器液压机构模型,通过耦合高速电磁阀详细模型和喷油器液压机构模型,建立了共轨喷油器的电-磁-机-液多物理场瞬变耦合的数学模型,利用不同轨压和喷射持续期下的喷油规律实验数据和计算结果的对比,证明了本文所建立的多物理场耦合的共轨喷油器数学模型在喷油规律和喷油量等方面的预测精度。基于上述校核过的数学模型开展了峰值电压、保持电流、OZ孔、OA孔、控制柱塞直径、针阀最大升程、喷孔面积等结构参数对共轨喷油器动态响应和循环喷油量影响的单参数研究,揭示了结构参数和驱动参数对喷射特性的影响规律。采用量化分析手段,研究了不同轨压下结构参数和驱动参数对动态响应时间和循环喷油量的影响程度,并开展了不同驱动参数对电磁阀内部能量分布影响规律的理论研究。在兼顾提高动态响应和能量转化效率的前提下,提出了共轨喷油器结构参数和驱动参数的优化设计方案,优化结果在保证满足共轨喷油器的开启、关闭响应和循环喷油量精度要求的前提下,实现了机械能转化效率的提高,有利于共轨喷油器工作特性和高速电磁阀使用寿命的双提升。