本文以“空气夹喷型”燃油喷射系统用高速电磁阀为研究对象。首先对高速电磁阀进行了数学建模与物理建模，并对模型的准确性进行了仿真验证和试验验证；其次分析了“空气夹喷型”燃油喷射系统对高速电磁阀的性能要求，讨论了不同结构参数对高速电磁阀性能的影响，并对部分结构参数进行了优化设计；最后研究了不同状态量传递函数的幅频响应特性，设计了闭环控制结构，并重点对闭合始点检测及反馈控制策略和针阀反跳抑制策略进行了研究。采用数学建模和物理建模相结合的方式，重点从电路、磁路和阀芯动力学三个方面分析了高速电磁阀的建模过程。数学建模用于反馈分析、反馈参量的选择和控制器结构的设计，物理建模用于静、动态特性分析和控制策略仿真验证，利用仿真方法和试验手段验证了模型的有效性与准确性。讨论了高速电磁阀的结构设计原则，包括高速电磁阀的吸力特性、拟定功和结构因数；根据这三条设计原则，分析了弹簧预紧力、气隙宽度、线圈匝数、套筒高度和磁轭内外径等结构参数的选取，分析了主要结构参数对高速电磁阀响应特性的影响，对高速电磁阀部分结构参数进行了优化设计；设计结果表明，优化后的结构参数能够显著提高高速电磁阀峰值电磁力。通过对高速电磁阀进行稳定性分析，证明了高速电磁阀的“小气隙”不稳定性，这种不稳定性要求必须采用闭环控制才能保证电磁阀在接近闭合时能够稳定工作。对反馈参量衔铁位移、线圈工作电流和磁通量进行了对比研究，得出了仅依靠单状态量反馈无法进行有效闭环控制的结论；在对比研究的基础上，从带宽、非最小相位环节和线性化误差三个方面分析了电流传递函数和磁通量传递函数的控制特性，确定了衔铁位移加磁通量的反馈控制结构。利用高速电磁阀闭合前后磁阻变化率突变的特性，设计出适合于高速电磁阀开启时刻与复位时刻检测的电路驱动逻辑，使电磁阀驱动电流曲线在开启时刻和复位时刻呈现明显的转折点，配合空气（燃油）喷射反馈控制策略可以有效解决因电磁特性引起的各缸喷气（油）量不一致的现象；针对高速电磁阀针阀运动末期落座速度大、引起衔铁二次反跳、导致空气（燃油）喷射控制精度降低的问题，设计了非线性控制器，对高速电磁阀喷气（油）末期的运动状态进行控制，以抑制二次反跳，可以提高空气（燃油）喷射控制精度。