先导式气动高压电磁阀是一种以高压气体为工作介质,以电磁铁为执行机构,实现控制高压气动系统通断的气动元件。它具有尺寸小、功耗低、安全可靠等特点,被广泛应用于现代工业的高压系统中,成为目前高压气动技术重要的研究方向之一。目前国内对先导式高压电磁阀的报道较少,特别是针对CNG汽车的高压电磁阀。本文以应用在CNG汽车瓶口的先导式高压电磁阀为研究对象,采用原理分析、结构设计、数学建模、仿真研究、试验验证等方法对该类电磁阀进行深入研究。主要开展了以下内容的研究:(1)电磁阀结构和动态工作过程研究:提出一种低功耗、小尺寸的先导式高压电磁阀结构,然后结合电磁阀工作环境,对其结构和动态工作过程进行分析,并确定了电磁铁的初始结构参数。(2)电磁铁静态特性和电磁阀动态特性研究:为研究电磁铁静态特性,建立了电磁铁的三维参数化有限元仿真模型;同时,为研究电磁阀的动态特性,建立了电磁阀的运动、弹簧力、气压差力等微分方程,在以上微分方程的基础上结合电磁铁的三维模型,运用Simulink建立了有限元集总参数仿真模型。(3)电磁铁的瞬态温升特性:建立了电磁铁的瞬态温升仿真模型,分析电磁铁的温升特性;(4)电磁铁的静态特性和电磁阀的动态特性试验研究:改装了电磁铁静态吸力试验平台,并对电磁铁的静态特性进行了试验研究;设计和开发了电磁阀动态特性试验平台,并在不同的气源压力下进行了动态响应试验。试验结果表明:参数化有限元模型和集总参数仿真模型是正确的。仿真结果表明:对电磁阀的动态过程分析是合理的。同时,仿真和试验结果都表明,所研究的先导式高压电磁阀在20MPa的气源压力下,先导小孔打开的时间为8ms,整个电磁阀打开的时间为1.378s。