6基于新性能预测方法的超高速电磁开关阀的研究张胜昌许仰曾钟廷修施光林利用电子计算机来完成对被控对象的控制任务。本文研究了应用于柴油机燃油喷射系统中高速电磁开关阀的数学模型。为了得到高速电磁开关快响应和强作用力特性。提出了种新的性能预测方法，并进行了仿真与实验对比结果。该模型较成功地解决了高速电磁阀的电。磁。机。液耦合问和预测出其动态性能。

　　1引言自80年代初，随着电液控制系统发展，对高频向。抗污染和低成本的电磁执行器提出越来越高的要求。特别是由于汽车工业的蓬勃发展，包括汽车发动机屯控燃1喻射。料松架控制车轮防抱制动装置，以及离合器自动操纵等在内的众多新技米都是采用高速电磁开关阀这数字式控制元件作为电子计算机与被控对象间的联系桥梁，从而使得人们能够1接利屯计讲几来完成付被消象的控制任务。

　　电控单元和机液喷射装置的直接接口，故又称为数宁阀，似寸燃油喷射过程实1接控制，其性能1接影响着整个燃油喷射过程。为实现系统的性能，高速电磁阀必须满足以工作性能快速响应特性U.5mS；阀座的可靠密封性密封120，的油压；强作用力特性0200们；稳定的升程运动特性0.10.5，快速。流特性；良好的散热特性；优化的招；1龄性。

　　反向运4从而实现液流在1叫1处的交替逝。断功能标。2为数字阀的原理模型简。从可以看出，高速电磁开关阀集电磁机液者于体，在确定设计原则时应全面考虑这者间的交叉耦合以及存在的众多非线性因素的影响，以保证设计制造在高速开关阀中，电子系统将电压转化为电流。

　　加在电磁线圈上的电压与电感0，7和电阻只之间的关系为2高速电磁开关阀的广义数学模型高速电磁开关阀是种根据输入的开关信号，2.2磁子模型磁子系统的功能是将电能转化为磁能。其分析理论可以以到在这里，由于电磁阀的轴对称性，只计算2方向上的电磁力即可娜于招靡浙声生的吸使测芯席速九液+晋娜将化为阀芯白他动FpFc=mx2.3.其中=0.欠，式中为阻尼系数；为阀芯的运动速度，1为阀芯的运动加速度。

　　求解式2.2.2和2.3.我们面临求解耦合问的困难，因而电磁力不能地加以求解。

　　即使采用有限元法，也必须采取如忽略线圈的涡流效应漏磁磁性材料的磁滞效应和磁化过程中的非线性等假设。因此，必须寻求种简单实用并且可较好地预测高速电磁开关阀动态性能的方法。

　　3.高速电磁开关阀的性能预测新方法对阀的性能进1预测。就是希堪讪过对阀动力学模型的求解而获得其动态性能，如何在性能预测中充分考虑对阀性能影响的关键关键因素如涡流漏磁铁心材料的非线性磁化特性，激励电流的延迟以及作用于阀芯的弹簧力和油压作用力的非线性变化等，正是新预测方法要解决的问。

　　3.3阀芯的位移速度计算公式由于电磁吸力只有克服各种反力才能使阀芯加速后运动，所以可以得到阀芯受力方程的离散形式为忽略粘性阻力和阀口处的液动力阀芯的速度和位移的离散形式的提达式为。Vk联立以各式，就以得到高速电磁开关阀的离故形式的性能预测模型为3.1屯压电流转换程和衔铁阀芯位移变化而变化，而这些都可以归结为磁阻7发生了变化。在过去的计算中，般不考虑磁肌的变化，而实际中7.1的人小将影响着电压电流转变过程的快慢，进而影响了对阀的快速激励。所以为正确预测阀的动态性能，不应该+考虑自感系数是变化的这事实，当时间间隔很小时，可求得式2.1全响应过程的解的离散形式为+显然当初始值己知时，可由上述模型经过简单十提供方案因而该预测方法比现的方法更加实K中3.2电磁吸力的汁算对于工作气隙很小的高速电磁开关阀来说，可以认为其气隙磁场的分布是均匀的，故当其铁心内磁极和铁轭外磁极截面面积相等为入0时，并考用= 4仿真和实验结果为1得到高违电磁开关的快响应特性，在工作卡力120仰情况下。分别在输电压为24，0的情况下对该模型进行了数值仿真。仿真结果和实验测量结果3.从3可以看出，仿真曲线较好地倾测了阀响应的动态趋势。

　　虑漏磁及磁通量是随磁阻和激励电流同时变化后，即得到电磁吸乃为代中5结论基于新的性能预测方法，我们对高速电磁开关阀进行了多次仿真和实验测试该阀达到了开关响应时间为0.6.81的良好忭能，满足燃汕喷射系统的要求。该预测模型的计算机方法简单，占用机时少，能够很好地预测高速电磁开关阀的动态性遍，漏电蔌，碰率，因此如何优化能量输入方案是进步要研宄的1作，以及在对阀的模型进步完善，建立更优化的方法以及进行产品化研究方面，还有许多工作要做。

　　术语厂阻力1参考=线圈西数=空气磁导率旧=弹簧力伤=衔铁速度厂，液动力B磁感应强度1及=电阻沿施光林，高速电磁开关阀的性能预测模型及优化方法研宄，上海交通大学博士后出站报告，2000.12.