随着电液技术在汽车领域中的广泛应用，国内的相关院校、研究院所和汽车生产企业针对汽车电液技术领域进行的研究日益深入。浙江大学流体传动及控制国家重点实验室在国内较早地开展了车用特种发动机、发动机燃油喷射系统、数字阀技术、多液压泵联合供油等汽车电液技术重要领域的研究工作，并已取得初步研究成果。吉林大学在液力变矩器和智能驾驶技术方面进行了大量的研究工作。哈尔滨工业大学、燕山大学等在车辆二次调节系统方面也进行了深入的研究。北京航空航天大学、燕山大学等院校和相关企业也在大型自行式液压载货车的电液控制技术方面做了大量的设计开发和研究工作，也取得了许多研究成果。

图1-20 车辆控制测试模拟器结构示意图

图1-21 CVS测试模式下的测试结果

1.车用特种发动机——DHFPE样机的研制

液压自由活塞发动机（HFPE）是随节能环保的趋势而发展起来的一种车用特种发动机，在国内外受到了广泛关注，被誉为未来的动力之星。HFPE是液压技术发展的主要方向，也是推动液压技术发展的基本动力之一。在国家“863”高技术发展计划项目和国家自然科学基金项目共同资助下，浙江大学率先在国内试制成功第一代DHFPE原理样机，如图1-22和图1-23所示，通过对样机的试验与仿真研究，建立了液压活塞发动机的数学模型，为后续研究提供了理论基础。并针对第一代样机中存在的不足之处，已经开展了第二代样机的研制工作。其中液压自由活塞发动机增压启动装置已经获得国家发明专利（ZL 03115990.7）。

图1-22 DHFPE液压系统原理图

图1-23 第一代DHFPE实物图

2.发动机燃油喷射系统的研究

燃油喷射系统的性能是影响发动机燃烧过程的关键环节，燃油喷射系统的研究一直是发动机技术的研究热点。浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室对发动机燃油喷射系统的研究和开发尚处于起步阶段。出于成本和技术延续性的考虑，主要集中在特种发动机喷油系统的研发上，目前已经设计开发出增压共轨式燃油喷射系统，如图1-24所示，并对燃油系统压力冲击、延时和计量特性进行了试验，实验系统如图1-25、图1-26所示。

图1-24 增压共轨燃油喷射系统

a）原理图 b）实物图

1—燃油泵站 2—液压油泵站 3—共轨管 4—换向阀 5—增压泵 6—喷嘴

图1-25 压力冲击测试实验台

1—增压泵 2—共轨管 3—蓄能器 4—压力传感器 5—换向阀

3.数字阀技术研究

数字阀技术是汽车电子电液控制系统中的关键性技术。数字阀具有成本低、控制精度高、稳定性好和可数字化控制等优点，在汽车领域中得到了广泛应用，如共轨电喷系统、无凸轮气门机构、ABS系统、无级变速系统和主动悬架系统等新型液压系统的核心控制元件均为数字阀。针对数字阀的两个关键技术——阀芯液动力补偿技术和数字电磁铁设计展开研究。

（1）数字阀阀芯的设计研究 数字阀阀芯的研究主要集中在阀芯液动力补偿研究和阀口射流流场仿真研究。并设计发动机、电喷系统、ABS等系统上的数字阀阀芯（见图1-27），并针对不同类型的数字阀，提出了不同的液动力补偿方法。其中，高速大流量缝隙滑阀已获得国家发明专利（ZL 03115991.5）。

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图1-26 喷射计量试验装置

图1-27 研制的数字阀阀芯

a）发动机数字阀阀芯 b）ABS数字阀阀芯 c）电喷系统数字阀阀芯

（2）数字电磁铁的优化设计 数字电磁铁是数字阀的电—机械转换装置，对电磁式数字电磁铁的研究主要包括数字电磁铁磁性材料研究、数字电磁铁静态特性研究和数字电磁铁动态性能的研究。静态和动态的测试原理图如图1-28、图1-29所示。

4.比例阀技术研究

“十一五”以来，随着中国汽车工业和工程机械的迅猛发展，带动了中国市场对于汽车和工程机械液压元件的巨大需求。中国汽车和工程机械液压元件目前还存在两大最主要的问题：①一般的、普通的液压件大量过剩，低价位、低水平竞争十分激烈；②高档的电液比例液压元件却严重短缺，完全依赖进口，受制于人。三通比例减压阀作为比例多路阀的控制元件，是构成汽车和工程机械电液比例系统的基本元件。这种元件每年在中国市场的消耗量是几万套，这个数目随着中国汽车和工程机械对电液比例方向阀需求的发展会越来越大。目前这些阀完全依赖进口，主要的生产商是Bucher、Sun等公司。这种状态一方面导致了国外公司随意抬高价格，赢取暴利；另一方面也限制了中国比例多路阀的生产量。为了改变目前插装式三通比例减压阀完全依赖进口的局面，浙江大学针对大吨位汽车起重机多路阀的先导级三通比例减压阀以及比例电磁铁展开研发工作，开发出了国产的比例电磁铁和插装式三通比例减压阀等多种具有自主知识产权的多种比例阀，并经过实验室试验的验证，为这些阀的大批量工业生产做好准备，可以在这个方面摆脱对于进口的依赖，降低了整个比例多路阀的成本。同时搭建了用于测试比例减压阀的液压测试台架，制定了三通比例减压阀和相关比例阀的测试标准，为该种阀性能的测试及结构优化提供了研究基础。在研制过程中，建立了各类比例阀的数学模型，提取了比例电磁铁重要参数的设计方法，这些理论可以用来设计其他品种的比例电磁铁以及各类比例阀。

图1-28 数字电磁铁电磁吸合力测试装置原理图

图1-29 动态特性测试的电磁铁驱动电路

5.汽车状态检测、故障诊断与可靠性技术研究

随着电液技术向快速、大功率、高精度的方向发展，汽车电液系统实现的功能增多，结构变得越来越复杂，与机械和电气技术结合得日益紧密，性能指标要求越来越高，工作强度增大，同时系统出现疑难故障的可能性也比以前增大。因此，提高电液系统的可靠性，避免或减少系统各类故障的发生，及早地预知或及时准确地检测疑难故障并进行诊断，对各类故障进行分析处理与修复，尽快地消除故障，确保系统正常运转，成为液压气动领域越来越受到重视的技术问题，也是具有重要工程实际意义的研究内容。

汽车状态监测和故障诊断技术是一门了解和掌握车辆在使用过程中的状态，确定其整体或局部是否正常，早期发现故障及其原因，并预报故障发展趋势的技术。状态监测是了解和掌握设备的运行状态，包括采用各种检测、测量、监视、分析和判别方法，结合系统的历史和现状，考虑环境因素，对设备运行状态进行评估，判断其是否处于正常或非正常状态，并对状态进行显示和记录，对异常状态进行报警，以便运行人员及时加以处理，并为设备的故障分析、性能评估、合理使用和安全工作提供信息和准备数据。故障诊断是根据状态监测所获得的信息，结合已知的结构特性和参数以及环境条件，结合该设备的运行历史，对设备可能要发生的或已经发生的故障进行预报和分析、判断，确定故障的性质、类别、程度、原因、部位，指出故障发生和发展的趋势及其后果，尽可能提出控制故障继续发展和消除故障的调整、维修、治理的对策措施，并加以实施，最终使设备恢复到原正常状态。

开展可靠性活动的目的就在于使产品在使用中无故障或少故障，其中心任务是围绕产品故障而进行的，FMECA（故障模式影响与致命性分析）和FTA（故障树分析）是其采取的主要手段。而维修性是产品维修的难易程度，是产品设计所赋予的一种固有属性，它通常定义为“产品在规定的条件下和规定的时间内，按规定的程序和方法进行维修时，保持或恢复到其规定状态的能力”。从液压气动设备完好性及寿命周期费用的观点出发，仅提高可靠性不是最有效的方法，必须综合考虑可靠性和维修性才能获得最佳效果。

可见，产品的可靠性设计工作与产品的故障诊断不仅具有共同的目标（消灭或减少故障、保证产品的可靠性），而且具有很好的工作延续性。可靠性设计工作保证产品的固有可靠性达到规定的用户要求，而故障诊断则为产品满足使用可靠性的要求作出保证。它们均是围绕产品可能发生的故障展开的。它们的关系可用图1-30直观地表述。

总之，可靠性与故障诊断都是围绕故障展开工作的，FMECA和FTA是在设计过程就充分分析系统可能发生的故障，采取设计措施消除或降低危害度大的故障模式或故障事件对系统的影响，而故障诊断则是在系统发生故障之后诊断出发生故障的原因、故障模式。它们的最终目标是一致的，均是为了使产品的可靠性得到保证。

图1-30 故障诊断与可靠性的辩证关系

除了常规的故障诊断研究工作，汽车远程故障诊断技术在国内外得到了广泛的重视和研究，美国通用汽车公司和生产汽车保修设备的美国Snap-On公司在这一领域有成功的经验。而国内由于受网络基础、经济技术等条件限制，在这一方面起步比较晚。但是实现基于Internet的汽车远程诊断技术具有巨大的经济效益和社会效益，其在汽车运用领域所占的地位日益提高，上海交通大学在车辆远程状态检测和故障排除方面进行了大量的研究工作，取得了很好的成果。浙江大学、北京航空航天大学、北京理工大学和燕山大学分别在故障诊断和可靠性研究领域也进行了大量理论研究和工程实际工作。

电液技术的飞速发展和对汽车技术进步所产生的影响有目共睹，它正成为支持汽车工业发展的相对独立的新兴产业，并将形成巨大的经济规模效应。随着未来汽车市场特别是特种车辆市场的快速发展和汽车技术水平的提高，液压技术与电子技术在汽车制造技术中逐步走向融合。未来电液控制技术在汽车领域的发展将主要集中在动力总成、底盘控制、车身控制、主被动安全等方面，并将呈现出功能多样化、技术一体化、系统集成化、网络化等特点。

目前国内电液技术在汽车领域里的应用研究越来越深入，自主知识产权的新技术研究成果也越来越多，与国际先进水平的差距已越来越小，后面的章节中将会结合相关车辆的应用领域对电液技术进行介绍。