第5期（总第232期） 2017年10月
车用发动机 VEHICLE ENGINE
No 5 (Serial No 232)
Oct2017
耦合详细驱动电路的高速电磁阀动态模型研究
赵建辉”，周勇”，岳飞”，石勇’，马修真
（1哈尔滨工程大学动力与能源工程学院，黑龙江哈尔滨150001；2重庆红江机械有限贡任公司，重庆402160）
摘要；进行了驱动电流和驱动电压两种励磁源条件下电磁阀动态计算，通过和试验数据的比较指出驱动电压为励磁源可正确模拟电磁阀的开启过程，但由于没有耦合电流反馈的驱动电路，采用驱动电压为励磁源计算的电磁阀无法关闭。在AnsysSimplorer平台上建立了详细的驱动电流反馈的电磁阀驱动电路数学模型，进行了详细驱动电路模型和电磁间三维模型的耦合，建立了电-磁-机耦合的电磁阀数学模型，计算结果和试验数据的对比表明建立的电硅阀动态数学模型可准确描述电磁阅的开启过程和关闭过程。
关键词：动态响应；高速电磁阀：高压共轨系统；数学模型 DOI: 10 3969/j issn 1001-2222 2017 05 003
中图分类号：TK42144
文献标志码：B
文章编号：1001-2222(2017)05-0011-05
高压共轨系统可以不受柴油机负荷和转速的影响而精确柔性地进行喷油定时、喷油规律和喷油量的调节，因而在柴油机上得到了广泛的应用，是柴油机实现高效燃烧、超低排放的关键系统。高速电磁阀是共轨喷油器的核心控制部件，其动态响应特性是共轨系统实现燃油精确喷射的根本条件[1-3]
Takeo4和Kajima"深人研究了电磁阀结构参数对电磁阀开启响应的影响。Wang采用新的 A1-Fe软磁材料进行电磁阀磁路的设计，实现了电磁阀更高速的开启和关闭响应。李不茂了根据磁链和电磁力的关系建立了电磁阀的动态数学模型，通过试验数据验证了模型的正确性。范立云"]、张廷羽]、王杨彬Llo]等把AnsoftMaxwell计算得到的电磁力随气隙、驱动电流变化的数据以插值的形式加载到AMESim电磁模型，实现电磁阀电-磁-机械液力子系统的耦合，从而开展了电磁阀的设计优化。 Lu"提出了带有预励磁和反向磁化的电磁阀驱动控制策略，试验验证了所提出的驱动策略能有效提高电磁阀的动态响应。Cheng(12]对GDI喷油器软磁材料对电磁力的影响开展了仿真分析。A1-Ja-ber13],Gaghizadeh14等分析了驱动电流对电磁阀电磁力的影响。Topcu"，Jin"}，Mehmood"建立了一维电磁阀数学模型，开展了仿真分析
上述的研究更多地集中在结构参数和未考虑详收稿日期：2017-05-17；修回日期：2017-10-22
细控制电路的条件下驱动参数对电磁阀工作性能的影响。高速电磁阀是多物理场瞬变耦合的复杂系统,其驱动电路的开发是电磁阀设计的关键。因此，本研究建立了耦合电流反馈的详细驱动电路的电磁阀动态特性数学模型，提出了更详细的共轨喷油器高速电磁阀数学模型，使得开展详细驱动电路参数对电磁阀工作特性影响规律的研究成为可能，为进行电
磁阀响应特性优化设计提供了准确的设计工具。 1高速电磁阀工作原理
喷油器高速电磁阀的结构见图1，主要由电磁铁、衔铁、阀杆、衔铁复位弹簧、衔铁缓冲弹簧、缓冲
电磁体
衔铁复位弹黄阀杆球闻座
电磁阀壳体
，铁芯线圈衔铁
衡铁缓冲弹策一球阀
图1共轨喷油器高速电磁阀三维简图
基金项目：黑龙江省留学归国人员科学基金项目（LC201422）；中央高校基本科研业务费（HEUCFM170302）；国家自然科学基金项目
(51475100)
作者简介：赵建辉（1981—）.男副教授，主要从事电控燃油喷射系统研究zhao163163@163com，