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汽车 火花 点火 系统 电磁 干扰 抑制 方法

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学生姓名李晓亮班级机制054班指导教师李达敏论文（设计）题目汽车火花点火系统电磁干扰的抑制方法目前已完成任务1通过各种渠道查阅了相关资料，并提交了开题报告。2通过查阅资料了解当前火花塞点火系统常用的抗干扰方法及材料特性。3. 在熟悉和了解常用电磁干扰抑制方法的基础上，研究其主要采用抑制措施的的工作原理。4完成了一篇与本课题有关的英文资料。是否符合任务书要求进度：是尚需完成的任务1对设备的整体及细节缺乏全面的系统的了解。2. 对仪器在运行过程中产生的不平稳性没有准确的预测和防范。3. 对所有相关材料进行整理，撰写论文提交给指导教师，完成论文答辩。能否按期完成论文（设计）：能存在问题和解决办法存在问题在研究过程中，曾走过一段弯路，过多地注重了电磁干扰信号的工作原理，甚至偏离了研究的方向，目前对电磁干扰信号的具体结构原理和系统设计选择在认识上还有些模糊。另外，缺乏一些行之有效的必须的实验方法来更好的验证设计中的问题。拟采取的办法首先通过老师指导，继续查阅大量文献资料，充分利用国内外先进的技术和方法，与同学进行相互交流、共同探讨，必要时再次请教指导教师。指导教师签字日期2009年 月 日教学院长（主任）意 见 负责人签字： 年 月 日河南科技学院本科毕业论文（设计）中期进展情况检查表河南科技学院本科生毕业论文（设计）任务书题目名称 汽车火花点火系统电磁干扰的抑制方法学生姓名李晓亮所学专业机械设计制造及其自动化班级机制054指导教师姓名李达敏所学专业机械设计与制造职称副高完成期限 2008年 12月 16日至 2008年 12月 21日一、论文（设计）主要内容及主要技术指标（一）主要内容该题目主要内容有：1火花点火系统电磁干扰的形成原理2电火花电磁干扰的抑制措施3车载电子设备的防干扰措施 4 火花点火系统的整体设计（二）技术指标 （1）需要抑制的电容放电，电流带宽在0.151000MHZ范围。 （2）电阻式火花塞并如电阻小于20K、电感0.1-0.5F。（3）车载电子的电磁干扰抑制方式有：屏蔽、滤波，搭铁，布线。（4）功能：运用电感式或电阻式最大限度减少点火时的电磁干扰，采用合理方法对车载电子进行干扰抑制。（5）运用更可靠：可根据汽车设计需要采用电阻式或电感式火花塞并可以灵活合适方法考虑改善EMC特性。二、 毕业论文（设计）的基本要求1.毕业设计（论文）一份：有400字左右的中英文摘要，正文后有15篇左右的参考文献，正文中要引用5篇以上文献，并注明文献出处。论文字数在6000字以上；2.有不少于2000汉字的与本课题有关的外文翻译资料；3.毕业设计总字数在10000字以上；4.火花塞结构图；5.火花塞设计配图；6.工作电路图及其接线图。三、毕业论文（设计）进度安排1. 2008年12月22日-1月9日，下达毕业设计任务书；寒假期间完成英文资料翻译和开题报告。2. 2009年2月16-2月27日（第1-2周），指导教师审核开题报告和设计方案。3. 2009年3月2日-4月24日（第3-10周），毕业设计各单元部分设计、撰写论文初稿。4. 2009年4月26-5月1日（第11周），毕业设计中期检查。5. 2009年5月4-5月22日（第12-14周），设计计算、强度校核、零件模拟装配、电气部分设计撰写毕业设计论文。6. 2009年5月25日-6月5日（第15-16周）上交毕业设计论文，指导教师、评阅教师审查评阅设计论文，毕业设计答辩资格审查。毕业设计答辩，学生修改整理设计论文。河南科技学院2009届本科毕业论文（设计）论文题目：汽车火花点火系统电磁干扰的抑制方法学生姓名： 李晓亮所在院系： 机电学院所学专业： 机械设计制造及其自动化导师姓名： 李达敏完成时间： 2009年5月20日本科生毕业论文（设计）开题报告题目名称 汽车火花点火系统电磁干扰的抑制方法学生姓名李晓亮专业机械设计制造及自动化学号20050334420指导教师姓名李达敏所学专业机电一体化职称副高完成期限 2009年2月16日 至 2009年2月27日一、选题的目的意义随着现代电子技术在汽车上的大量应用，汽车上的电子产品越来越多，它们的增加是的汽车的电磁兼容问题日渐凸现出来。汽车的电磁兼容性研究就是要保证汽车在运行过程中，车上的各类电子电气设备无不干扰，能完全可靠的工作。二、国内外研究现状国外从40年代起就开始研究汽车的电磁干扰问题，采取了一系列有效措施。各主要汽车生产国都对整车及零部件的电磁干扰提车了严格要求。并制定了相应的法规，有的国家甚至成立了汽车电磁干扰的监督检测机构，实施汽车防干扰法规的监督监测工作。欧洲开展电磁兼容的研究工作较早，如德国大众公司从1965年起就建立了露天的汽车防无线电干扰测试台，以后不断发展，到1985年开始筹建汽车电磁兼容测试中心，1987年竣工。1992年菲亚特公司建成了目前欧洲最大、最现代化的汽车电磁兼容测试中心，包括位于意大利北部都灵的零部件测试中心和位于南部那波里的整车测试中心，可以完成现有全部汽车电磁兼容性标准规定的测试。美国和日本在汽车电磁兼容研究方面也十分先进。 从国内情况来看，由于我国汽车工业整体水平落后，对汽车电磁兼容性的重要性汽车技术认识不足，法规不健全且执行不严。我国汽车行业从70年代才开展此项研究，虽然起步较晚但进展很快。1982年汽车工业部颁布了JB3093汽车无线电干扰允许值和测量方法，1986年制订了国家标准GB6279车辆，机动车和火花点火发动驱动装置无线电干扰特性的测量方法及允许值，并作为我国汽车行业的首批强制标准于1993年8月发布实施。目前我国生产的所有汽车整车，电子器件，汽车总成及电气设备都必须达到标准规定，否则不允许生产销售。同时1992年我国颁布了GB14023-92 (车辆、机动船和火花点火发动机驱动装置无线电干扰特性的测试方法及允许值强制性国家标准，对汽车向环境辐射的电磁波干扰作了限制。对于汽车电子产品的抗扰度性能，目前我国还没有相应的法规。国家技术监督局委托天津中国汽车技术研究中心和上海电器科学研究所制定汽车用电子装置的抗扰度试验方法和允许值国家标准三、主要研究内容1火花点火系统电磁干扰的形成原理2电火花电磁干扰的抑制措施3车载电子设备的防干扰措施 4 火花点火系统的整体设计四、毕业论文（设计）的研究方法或技术路线1 点火系统电磁干扰的抑制措施2 车载电子设备的防干扰3 主要技术指标及要求（1）需要抑制的电容放电，电流带宽在0.151000MHZ范围。 （2）电阻式火花塞并如电阻小于20K、电感0.1-0.5F。（3）车载电子的电磁干扰抑制方式有：屏蔽、滤波，搭铁，布线。（4）功能：运用电感式或电阻式最大限度减少点火时的电磁干扰，采用合理方法对车载电子进行干扰抑制。（5）运用更可靠：可根据汽车设计需要采用电阻式或电感式火花塞并可以灵活合适方法考虑改善EMC特性。4需要完成的工作（1）熟悉汽车车载电子制造行业现状和发展趋势；（2）掌握汽车火花点火系统电磁干扰的抑制的传统设计方法及存在的问题和改进的方法；（3）火花点火系统电磁干扰抑制的的总体框架设计，初步从火花点火系统本身进行设计；（4）花花点火系统电磁干扰的抑制方法，重点考虑电阻性火花塞、电感性火花塞两种设计方案（5）车载电子系统电磁干扰的抑制方法设计；（2）查阅资料：通过图书馆，网络搜集相关文献。（6）创新设计：在现有资料和技术的基础上开发创新，设计自己的方案。（7）完成论文：整理资料，完成论文设计。五、 主要参考文献与资料1 余召锋，徐鸣谦，吴伟 汽车电磁兼容性及其仿真预测技术 J 汽车研究与开发，2003( 2 )：38 41 2 徐立我国汽车电磁兼容技术发展状况 J 安全与电磁兼容，2 003 ( 1 ) ：3 5 3 7 3 VIPUL PATEL ，MARK STEFFKA Vehicular spark ignition systems radiated emissions and reception performance J IEEE Trans on Electromagnetic Compatibility ，2005( 5) ：1 9 2 3 4 林艳萍汽车电磁兼容实验室及测试技术 J 安全与电磁兼容 ， 2003 ( 1 ) ：1 7 5 余召锋，徐鸣谦汽车电磁兼容性系统方法 J 汽车研究与开发 ， 2002 ( 5 ) ： 5 4 5 7 6 戴焯 ， 周伟 汽车电系 电磁干扰源 J 武汉汽车工业大学学报， 1999 ， 2 1 ( 4 ) ： 4 7 7 江贤祚.天线原理M.北京：北京航空航天大学出版社，19938 马西奎 电磁场理论及应用 M 西安： 西安交通大学出版社， 2000 9 丘关源，罗先觉.电路M.北京高等教育出版社，2006.10 FUJIWARA O Calculation of Ignition Noise Level Caused by Plug Ga- -PBreakdown J IEEE Trans on Electromagnetic Compatibility ， 1982 ，24 ( 2 ) ： 2 6 3 2 11 赖祖武.电磁干扰防护与电磁兼容M.北京:原子能出版社 ,1993.12 刘新亮.汽车电器电磁兼容J.汽车电器，2006，6；2-7.13 丁磊.提高汽车收放机抗电磁干扰能力的研究J. 汽车电器,1996 (1).14 汪泉弟 ，刘春艳 ，俞集辉 ，刘青松 ，李彬。汽车火花点火系统电磁干扰的抑制方法J。重庆大学学报(自然科学版) 2007 ，30（7） 4649.15 刘昆敏，汽车点火系电磁干扰的抑制J. 专用汽车, 1995（4）4244.六、 指导教师审批意见签名： 年 月 日摘 要 汽车发动机由高电压电火花点火，点火过程产生的电磁波辐射对车载无线电接收机及周围电磁环境都会造成电磁干扰。汽车点火系统对外的电磁干扰主要来源于火花塞和高压点火线， 通过建立火花塞的等效电路模型，研究了流过火花塞气隙的点火脉冲电流 i 与高压点火线上点火电流 之间的传输函数 G() ,仿真分析比较了不同阻值的电阻型火花塞和电感型火花塞传输函数的幅频特性，从而在不影响点火性能的情况下，获得抑制汽车火花点火系统电磁干扰的有效方法， 为汽车电系的电磁兼容设计提供有价值的理论参考。并分析了点火装置对汽车电子设备的电磁干扰，提出了抑制点火系电磁辐射和加强车载电子抗干扰能里的方法。关键词： 汽车点火系统； 电磁干扰； 火花塞； 高压点火线Automotive spark ignition system electromagnetic interference suppression methodAbstractAutomotive engine is ignited by the high-voltage electric spark. Electromagnetic radiation, which is created during the ignition, will cause electromagnetic interference on the automotive radio receiver and the surrounding electromagnetic environment. The main sources of electromagnetic interference of automotive ignition system are spark plug and high-voltage ignition wire. Through the establishment of the equivalent circuit model, we studied the transfer function G(w) between the ignition pulse current i, which flows through the air-gap of spark plug, and the ignition current of high-voltage ignitionwire; we also analyzed and compared the amplitude-frequency characteristics of transfer function of the resistance spark plugs and inductance spark plugs which have different resistances. Thereby, we get a valuable way to inhibit the electromagnetic interference of automotive ignition system, without affecting ignition performance.This can provide valuable theory reference for electromagnetic compatibility design of automotive electoral system.We also analyzed electromagnetic interference on automotive electoral devices which is caused ignition device and put forward an approach to inhibit electromagnetic radiation of ignition system and to enhance the anti-jamming ability of automotive electronics. Keywords: automotive ignition system, electromagnetic interference, spark plug, high-voltage ignition wire 目 录1 绪论：12 汽车火花点火系统电磁干扰的形成：23 汽车火花塞等效模型54 仿真结果与分析74.1 电阻型火花塞与无电阻火花塞比较842 电阻型火花塞与电感型火花塞比较95 汽车点火系统的屏蔽96 汽车电子设备电磁干扰的抑制116.1 电磁干扰的抑制方法又三种：滤波、屏蔽和接地116.1.1 滤波116.2.2 屏蔽116.3.3 接地136.2 软件方面的相关技术137 结束语14谢辞15参考文献：15161 绪论近年来, 日益繁多的电子产品广泛应用在汽车上, 并逐渐形成汽车电子技术。汽车电子技术的应用程度已成为提高汽车技术水平的重要标志, 各种电子电器产品已占汽车总成本30%, 甚至更多。电子技术使汽车的性能有了显著提高, 但同时也出现了新的问题, 那就是电磁干扰已经成为汽车造成的三大污染之一( 排放、噪声、电磁) 。目前, 这种电磁干扰的控制要求已被列入到世界各国技术法规中。来自汽车自身的电磁干扰主要有: 高压点火系统、各种感性负载( 如电机类电器部件) 、各种开关类部件( 如闪光继电器) 、各种电子控制单元ECU, 甚至各种灯具、无线电设备等。这些噪声源所产生的电磁噪声, 一部分在汽车电器内通过导体及器件传播,对车内的敏感电子器件形成传导干扰; 另一部分电磁噪声向空间辐射, 形成辐射干扰。上述干扰, 对车载电子装置工作的可靠性影响较大。电磁干扰轻则 因起电子元器件及电气、电子设备产生假信号和错误信号，重则造成设备或元器件的永久性物理损坏，甚至引起人体组织的物理和化学反应，而导致有害的生理及神经系统病变，汽车的电磁干扰已和汽车的排放、噪声一起成为汽车对环境的三大公害。因而环境的电磁污染越来越受到人们的重视。许多国家都为此制定了相应的对策，尽量减少电磁干扰源，抑制电磁干扰的传播，降低电磁敏感装置的敏感性，以提高电磁环境的电磁兼容性。随着电子技术向传统的汽车工业渗透速度日益加快，与之相应的新兴汽车电子产品市场也成为世界电子设备市场中增长最快的领域之一。汽车电子产品的性能和可靠性，则会对汽车整车产品有举足轻重，甚至是致命的影响汽车电子产品的性能和可靠性在很大程度上取决于电子产品的耐环境性汽车在行驶过程中，环境十分复杂和恶劣，除了湿度、温度、振动、冲击、灰尘、油污、盐雾和水等环境因素外，电磁环境也是一个不容忽视的重要因素。随着无线电接收设备灵敏度的日益提高，以及电子技术在汽车中的应用，汽车电磁干扰已成为威胁无线电通讯和汽车电子设备及其它电子装备可靠地、正常地工作的主要因素之一。汽车电磁兼容性研究就是保证汽车在运行过程中，车上的各类电子气气设备互不干扰，能安全可靠的工作【1-2】据有关资料预测，到本世纪末汽车中的电子产品销售额将占汽车总销售额的30% 以上，半数以上的发动机，40 %以上的传动系都将实现电子化控制 因此，可以说采用电子技术的程度已成为衡量汽车技术水平高低的重要标志 但随着电子化程度而产生的电磁干扰问题也越来越突出，其不仅对车内电子设备产生干扰继而影响汽车本身的基本性能 甚至直接影响汽车的行驶安全，而且还将对车上及周围环境内的视、听及通讯设备造成影响 所以控制汽车电磁干扰的呼声越来越高并已引起世界各国的重视，世界发达国家以及汽车制造商都很重视汽车电磁兼容性研究，制定了很多相应的国际标准和行业标准【3-4】。国外从40年代起就开始研究汽车的电磁干扰问题，采取了一系列有效的措施。各主要汽车生产国帮对整车及零帮件的电磁干扰提出了严格的要求并翩定了相应的法规，有的国家甚至成立了汽车电磁干扰的监督检测机构 实施汽车防于扰法规的监督检测工作 我国汽车行业从7O年代才开展此项研究虽起步较晚但进展银快。1982年机械工业部颁布了JB309382汽车无线电干扰允许值和测量方法1986年耕定了国家标准GB6279车辆 机动船和火花点火发动机驱动装置无线电干扰特性的测量方法及允许值，并作为我国汽车行业的首批强制性标准于1993年8月发布实施。目前我国生产的所有汽车整车、电子器件 汽车总成及电器设备都必须达到标规定的要求否则不允许生产和销售。由于我国汽车工业的发展滞后于世界发达国家，因此，目前国内汽车电磁兼容性研究主要指汽车电磁兼容的测试，对电磁兼容问题也多采用事后检测解决的办法【5】。在汽车电系中众多形式的电磁干扰源，干扰电磁波通过传导和辐射对车载电子设备产生不同程度的干扰其中点火系电磁干扰源是汽车电系内产生干扰电磁波最强的是点火系统【6】。其于扰波主要是火花塞间隙及配电器的触点间隙火花放电引起的。理想的点火线圈 能产生尽可能高的次级电压，并采用分布电容较小而输出阻抗较低的高压布线，以确保即使在火花塞绝缘电阻下降的情况下，次级高压亦很少下降。对于火花塞，则希望它在较低的间隙电压下也能可靠地产生火花放电。所以，分析研究火点火系统电磁干扰的形成机理，采取切实有效的抑制措施，提高火花点火系统的电磁兼容性设计是尤为重要的。本文着重从下面几个方面就汽车点火系统电磁干扰的抑制提出了解决方法。2 汽车火花点火系统电磁干扰的形成 图 1 汽车点火原理图当断电器 触点 K闭合时， 点火线圈初级回路中的电流i1按指数规律上升，N1中的储能迅速增加：,此时在初级和次最线圈中分别产生按指数规律衰减的感应电压, 当断电器触点 k断开时， 初级N1线圈与电容C1形成衰减振荡回路， 储能在 N 和C 间交替转化。 振荡的初始时刻， 线圈N1中的储能： ,I1K触点 K由闭合到断开抑级电流 i 的瞬时值。线圈N 中的感生电压 ： Z初级衰减振荡回路的等效阻抗，-为次级分布电容C2对初级的折算值。瞬变过 电压U1max通常高达 300 V左右是车载电子工态额定电压的几十倍 ，若无有效的抑制措施 ，势必对电子器件和设备形成 严重的干扰，威胁着汽车的安全行驶初级瞬变过电压U1max在次级线圈上产生感应高压，其幅值为，高达1530KV，先以电场能的形式储存与分布电容C2中，随着火花塞电极间隙的击穿的击穿 ， 电容储能通过火花塞间隙迅速放 电，其放电特点是放电电流ic很大，高达几十安培，持续时间极短，约 l b t s ； 随后线圈磁场能 的泄放， 图 2 点火过程中电流电压波形图图2电压波形图继续维持火花塞 电极间隙放电， 这种电感放电( 又称火花尾) 的特点是放电电流i较小，约几十mA，放电电压约 600 V，但持续时间较长，约有几ms ， 有利于燃料的充分燃烧，保证点火可靠 点火过程中初级和次级线圈的电流电压波形如图 2所示。综上分析可知 ，点火过程中的瞬变过电 压具有浪涌特征，对汽车电系形成传导干扰。点火过程中的间隙火花放电产生的辐射电磁 波具有 脉 冲特性， 且频带 较宽 ( 约 015 1000 L MHz 之间) 它以光速 ( 3 108m s ) 向周围空间辐射，是 VHF( 30 300 MHz甚高频) 无线电的主要干扰源。由电磁波理论可知： 式中：c光在真空中的传播速度， 3108ms，f辐射电磁渡的频率 ，1 s-辐射电磁波的波长，m若f=3 0 MHz时， 则=10 m， 若f= 300 MHz时， 则=l m， 而2和4这个长度是最佳的辐射长度 ，这个长度洽好与汽车 车身和车内导线具有相同的数量级， 因而这种辐射电磁波也很容易辐射到车内电系， 形成对车载电子装置的辐射干扰。 由于火花塞高压放电引起的电磁干扰主要是通过高压点火线向外辐射的， 因此高压点火线此时成为干扰源的发射天线。天线的辐射功率与天线的激励电流 的平方成正比【7】，也就是说高压点火线上的电流越大，对外辐射的功率也就越大， 造成的电磁干扰越强。 因此通过减小高压线上的点火电流，可从源头上抑制 点火系统对外的电磁干扰【8】。下面从火花塞自身进行分析 3 汽车火花塞等效模型目前抑制点火系统电磁辐射的措施是将电阻体植入火花塞中， 图2是常用的电阻型火花塞结构图。 图 3 火花塞结构示意图根据火花塞的结构进行简化，可得简化后的结构模型和等效电路模型，如图3所示。 (a)(b) 图（3）火花塞简化结构模型（a），火花塞等效电路模型（b）图3（b）中，为高压点火线特性阻抗，R0和C0分别表示单位长度高压线的串联电阻和并联电容;Cs为火花塞中心电极对接地外壳的分布电容： 为火花塞电极的通州分布电容；为阻尼阻抗对地分布电容；Rg为火花塞空气间隙的等效电阻；Z为植入火花塞的等效阻尼阻抗，其复频域形式为（1）由节电电流法有【9】 (2) 于是可以得 (3)其中，ZP是从等效电路模型的不同端口看进去的等效阻抗，如图3（b）所示。 (4)令G(s)为火花电流Ip(s)与点火电流I(s)的传输函数，考虑到在30MHZ到1GHZ的频率范围有110，于是可得简化后的传输函数 (5)因此式（3）可写成 (6)下面对电阻型花塞核电感性型塞的传输函数分别进行讨论。 1 ) 电阻型火花塞采用电阻型火花塞时L=0,火花塞的等效阻尼阻抗因此 ,令. 于是可得传输函数的幅频特性 2 ) 电感型火花塞 采用电感型火花塞时， 火花塞的等效阻尼阻抗见( 1 ) 式，其传输函数的幅频特性为 其中由( 3 ) 式可知，I()Ip()，而火花电流Ip是由火花塞间隙的特性决定的，所以可以通过研究传输函数G()的幅频特性，了解如何改变火花塞等效电路中的阻尼阻抗参数来影响高压线上的点火电流i。 4 汽车火花塞仿真结果与分析为了减少电容放电时的冲击电流，火花塞中阻尼阻抗放置的位置离气隙非常近， 这部分的同轴分布电容Cp很小，所以在仿真过程中可以忽略。 在本文的仿真计算中，火花塞和高压点火线的有关参数取值见表1【10】。 表1仿真计算参数表 参数设置 R 20KL 60 C Cr 1.8Cq 3.5 0.7 190/cm C0 0.1/cm 高压点火线长度 25 cm4.1 电阻型火花塞与无电阻火花塞比较分别仿真计算了元 电阻火花塞与阻值为 5K、10k的电阻型火花塞的传输函数G（），计算结果如图4所示 。比较图4 ( a ) 与图4( b ) ，可以看出将电阻体置入后， 减小了传输函数 G() 的幅值，在高频段尤其明显， 因此高压点火线的电磁波辐射将被有效抑制，与其它文献的实验结果一致。从图4 ( b ) 中还可看到，电阻型火花塞的电阻值越大，抑制效果越好，但是，由于电阻的存在将衰减点火能量，为了保证点火系统工作的可靠性，所以电阻阻值也不宜过高，一般不超过20K【11】。 图4 计算结果4.2电阻型火花塞与电感型火花塞比较由前面的仿真结果还可看出，当频率超600MHz后，阻值大小对传输函数G（）的影响不大。为了进一步研究G（）的特性 ，本文对电阻型火花塞和电感型火花塞的传输函数也作了比较，仿真结果见图5。图5 电阻型火花塞和电感型火花塞比较从图5中可以看出， 火花塞的电感可以降低传输 函数G（）的幅值， 这是因为电感上的电流不能突变，电感对脉冲放电电流有扼流作用。火花塞的电感可以降低传输函数G（）的值，表明在其他条件相同的情况下， 电感型火花塞对干扰的抑制更有效。通过汽车点火系统的等效电路模型，研究了火花电流ip与高压线上的点火电流 i之间的传输 函数G（），分析了电阻型火花塞和电感型火花塞的传输函 数随阻尼阻抗参数变化的频域特性， 结果表明： 1 ) 在火花塞中植入阻尼阻抗后 ，传输函数明显减 小，因高压点火线上的电容放电电流减少了，从而能有 效抑制点火系统对外的电磁辐射干扰。 2 ) 与电阻型火花塞相比，电感型火花塞对电磁干 扰的抑制能力更强。但电感型火花塞的体积和重量较大，因此在某些应用场所受到限制。 由于在仿真研究中，仅改变了阻尼阻抗的参数， 对气隙击穿电压、 火花电流 ，没有影响，所以并不影响点火系统的其它性能。 5 汽车点火系统的屏蔽研究了点火装置自身的抗干扰措施我们从抑制电磁辐射的角度分析，点火系高频电磁干扰抑制的最有效的方法是用导电率高的金属材料将点火系全部屏蔽起来并可靠接地这样电火花放电的电磁能在金属屏蔽体内产生感应电流，转为热能消耗，因而有效地一直了电磁辐射如下图（6）介绍一种集中电阻式芯屏蔽型点火装置图6 1屏蔽罩2铜接头3电阻5K4硅橡胶胶帽5铜导体线芯6耐高压EPDM（三元乙丙橡胶）和SILICONE（硅橡胶）绝缘层及护套层7电阻 1K该结构采用直径0.020.04mm镍铬合金丝有间隙均匀地绕在1K、2K或5K的陶瓷棒上。由热塑性和热固性材料注塑成阻尼电阻部件，安装SILICONE硅胶护套，且在火花塞一端的2K5K电阻部件上还包上金属屏蔽罩，另一端接到分电器或点火圈上的为1K，两端连接线为直径7mm，这种结构对产生强烈火花的火花塞不但接上高阻值的电阻，而且还套上金属屏蔽罩与发动机体接触，使感应寄生电流变成热能消耗。实际上完全屏蔽是不可能的，各种连接线及机械构件在屏蔽体上的孔眼或固定螺钉的间隙将导致屏蔽效能大大下降；电磁干扰依然存在从汽车电子设备的不容忽视，下面实例可以让我们更清楚的认识电磁干扰对汽车电子设备的危害例一辆丰田皇冠3.0l 轿车, 已行驶12万KM，大修发动机后，只运转了几分钟故障报警灯就报警, 读取的故障码为 55( 即防爆燃传感器故障) ,消码后再启动发动机, 故障依旧。测量防爆燃传感器的工作电压, 为 0.5V以下的正常脉动电压, 说明防爆燃传感器工作正常, 顺着线路进行检测时, 发现屏蔽线断路, 将屏蔽线接好, 消码后重新启动发动机 , 故障排除。通过这个列子可以让我们更清楚电磁干扰对汽车及其电子设备的危害因此从汽车电子设备抗干扰方面分析我们提出了一下汽车电子设备电磁干扰的抑制方法。6 汽车电子设备电磁干扰的抑制6.1 电磁干扰的抑制方法又三种：滤波、屏蔽和接地。6.1.1 滤波滤波可以抑制电磁的传导干扰。敏感电子设备通过电源线、电话线、控制线、 信号线等传导电磁干扰信号，对于传导干扰常采用低通滤波器滤波，可以得到有效抑制。但在进行电磁兼容性设计时，必须考虑滤波器的特性 ： 频率特性 、 阻抗特性、额定电压及电压损耗、额定电流 、漏电电流 、 绝缘电阻 、温度 、可靠性 、外形尺寸等。常采用无源集中参数元件滤波器和同轴吸收滤渡器作低通滤波器。无源集中参数元件滤波器则采用电感线圈和电容器组成电容式、电感式 型、 T型、 L型、 C型滤波器，它可以有效地抑制低频 、中频电磁干扰， 其抑制的频率可达300 MHZ 。同轴吸收滤波器则在电源进出线所穿的钢管中填充吸收介质，如铁氧体材料或在电源上穿上磁珠、磁管等损耗型铁氧体，把瞬变能量转换成热能消耗掉，从而达到抑制干扰的作用。 6.2.2 屏蔽 屏蔽是用来减少电磁场向外或向内穿透的措施 ，一般常用于隔离和衰减辐射干扰 。屏蔽按其原理分为静电屏蔽 、电磁屏蔽和磁屏蔽三种。静电屏蔽的作用是消除两个电路之问由于分布电容耦合产生的电磁干扰，屏蔽体采用低电阻金属材料制成， 蔽体必须接地。电磁屏蔽的作用是防止高频电磁场的干扰，屏蔽体采用低 电阻的金属材料制成， 利用屏蔽金属对电磁场产生吸收和反射以达到屏蔽的目的。磁屏蔽的作用是防止低频磁场的干扰，屏蔽体采用高导磁、高饱和的磁性材料来吸收或损耗电磁场以达到屏蔽的目的。电磁干扰的影响与距离的关系非常密切距干扰源越 近 ，干扰场强越大，影响越大。在 电子仪器仪表中，电子元器件的布置常受体积限制 常采用低电阻金属材料或磁性材料制成封闭体，把防护间距不够的元件或部位隔离起来以减少或防止静电或电磁的干扰。屏蔽材料的选用电磁屏蔽的作用原理是利用屏蔽体对电磁能流的反射吸收和引导作用 ,而这些作用是与屏蔽结构表面上和屏蔽体内感应的电荷、电流与极化现象密切相关 ,按其屏蔽原理可分为电场屏蔽 、磁场屏蔽及电磁场屏蔽。1）电场屏蔽材料选用电场屏蔽简称电屏蔽 ,实质是减少设备间的电场感应电屏蔽和 电磁屏蔽是利用 由导电材料制成的屏蔽体并结合接地 ,来切断干扰源与感受器之间的祸合通道 ,以 达到屏蔽的目的 ,因而电导率成为选择屏蔽材料的主要依据。由于电导率是一常数 ,不随场强及频率的变化而变化 ,因此电屏蔽和电磁屏蔽设计较磁屏蔽要简单得多 ,只需根据应用的具体情况及经济成本选择尽可能好的导电材料即可 。2）磁场屏蔽材料选用磁场屏蔽简称磁屏蔽 ,是用于抑制磁场祸合实现磁隔离的技术措施 。磁屏蔽是利用高导磁材料制成的磁屏蔽体 ,提供低磁阻的磁通路 ,使得大部分磁通在磁屏蔽体上 分流 ,来达到屏蔽的 目的 ,因而磁导率成为选择磁屏蔽材料的主要依据 。它包括低频磁屏蔽和高频磁屏蔽。低频 以下磁场屏蔽常用的屏蔽材料是高磁导率的铁磁材料 如铁 、硅钢片 、坡莫合金等 其屏蔽原理是利用铁磁材料的高磁导率对干扰磁场进行分路。应该注意的是 ,用铁磁材料做的屏蔽罩在垂直于磁力线方向上不应开 口或有缝隙 ,否则屏蔽效果会变差 。高频磁场屏蔽采用的是低电阻率的 良导体材料 ,如铜 、铝等 ,其屏蔽原理是利用 电磁感应现象在屏蔽壳体表面所产生的涡流的反磁场来达到屏蔽的 目的 ,也就是说 ,利用了涡流反磁场对于原干扰源的排斥作用 ,来抵消屏蔽体外的磁场 。在高频时 ,屏蔽盒上 产生 的涡流与频率无关 ,但在低频时 ,产生涡流与频率成正 比。可见 ,利用感应涡流进行磁屏蔽只适合于高频磁场屏蔽。接缝处 的设计与工艺处理接缝处 的设计与工艺处理恰恰是电磁屏蔽最为薄弱的环节之一 ,只要解决好接缝处的电磁泄漏 ,整个电子产品的电磁漏泄也就比较好的解决了。我们知道,电磁波是直线发送的,当遇到障碍后 ,它会产生反射和折射 ,只有在极特殊的情况下才会发生衍射 ,所以我们在接缝处 的设计应人为地使电磁波产生后 向四周发射时 ,产生多次反射与折射 ,当电磁波因反射与折射穿透第一个接触面 ,能量 已大为减小 ,而通过第二和第三个面 的过滤 ,泄漏的可能性 已 经很小 ,就算最终泄漏出来的 ,也已经是能量很小的电磁波了 ,并且在装配面处应加人导电衬垫 ,以增加屏蔽效果 。面板的设计面板和框体多为螺钉联接 ,如果联接不 当 ,有可能使我们前面所做的工作前功尽弃 ,所以面板上螺钉密度与大小是很重要的。一般来说 ,对于要求较高的工作频率的电子设备而言 ,螺钉间距不能太大 ,以不大于一为最佳 ,同时柜体上的螺纹孔尽可能为盲孔 ,为了与别的设备进行数据传输 ,面板难免有接插件 ,这是极易泄漏之处 ,一般而言 ,孔洞尺寸越大 ,屏效越差 ,为了提高屏蔽效能 ,一般在接插件的安装处均是导电的 ,以保证它与屏蔽体之间有良好的电接触。通风冷却孔的设计对一个设备而言 ,通风冷却是难免的 ,而这些地方的泄漏 却是不可忽略的 一点不仔细有可能前功尽弃 因此推荐采用以下几种方法进行泄漏抑制覆盖金属丝网大面积通风孔上覆盖金属丝网,能显著防止电磁泄漏 ,金属丝网结构简单 ,成本量大,但这种方法仅适合于屏蔽要求不太高的场合。穿孔金属板在满足屏蔽体通风量要求的前提下,采用穿孔金属板 ,穿孔金属板有两种结构形式 ,一种是直接在机箱或屏蔽体上打孔一种是单独制成穿孔金属板 ,然后安装到机箱通风孔上 ,穿孔金属板与金属丝网相比 ,它由于不存在金属丝网的网栅交点接触不稳定的缺陷 ,其屏蔽性能比较稳定 。截止波导通风孔金属丝网和穿孔金属板在频率大于时 ,其屏效将大为降低。尤其是当孔眼尺寸不是远小于波长甚至接近波长时 ,其泄漏更为严重 ,截止波导通风孔工作频带宽 ,即使在微波波段仍有较高屏效 ,同时对空气的阻力小 ,风压损失小 ,机械强度高且工作稳定可靠 ,但其缺点是制造工艺复杂 ,体积大 ,制造成本高。6.3.3 接地 在设备或装置中接地是为了使设备或装置本身产生的干扰电流经接地线流人大地 ，一般 常用于对传导干扰的抑制。理想的接地体是一个零电位 、零阻抗 的物理实体 ，作为各有关电路中所有信号电平的参考点， 任何不需要的电流 通过它都不产生电压降。这种理想的接地体实际上是近似的。为了尽可能地减小和衰减干扰，处理接地时应注意 ： ( 1 ) 接地点一定要接触良好；( 2 ) 所有的接地都必须避免公共阻抗传导耦合；( 3 ) 接 地线 应 尽可能 粗、短 ，并直接搭接到接地板 ；( 4 ) 在低频设备中避免形成地回路；( 5 ) 当频 率 f 1 0 MHz 时 ， 应用多点接地方式 ， 并把信号地线( 低电平电路 ) ， 噪声地线 ( 继电器、 高功率 电路 等) 、 设备地线( 机箱、 机 壳 、 机架 ) 分开 ；( 7 ) 当 1 MH z f 1 0 MH z时， 若用一点接 地， 地线长度不得大于波长的二十分之一， 否则 应使用多点接地 ； ( 8 ) 接地线的连接点要有较好的机械强度。6.2 软件方面的相关技术虽然在硬件方面采取了一些防电磁干扰的相关措施, 但是这方法对车用微机的效果并不理想, 因此又从软件入手, 在微电脑内部预先设计好一些防电磁干扰的固定程序。(1)振荡防止法。正常情况下, 微机对接收的输入信号不予以控制。 由于电磁干扰, 在开关或继电器的输入信号中产生振荡, 在继电器中最小会存在 10k的阻抗。为此在接收输入信号时, 可利用一短脉冲进行输入判断, 同时在软件中设置振荡回避时间。(2)多次输入平均法。对于输入信号, 最经常发生的误动作是噪声在信号线上诱发噪声脉冲, 微机将这些脉冲仍判断为正常的输入信号, 形成误输出。为了防止这种错误, 经常采用滤波器, 但当不能强化滤波器的电路构成时, 就必须把程序输入信号视同一信号进行多次平均化处理或进行多次判定, 然后做出选择。( 3)输入平均值法。 有时即使设置振荡回避时间以确认一致性, 但当输入脉冲发生变动时, 还必须对输入进行平均化处理并做出判定, 这样才能防止误输入。具体而言, 就是把过去的数据作为随机存储器的区域加以存储,与现在的输入数据进行比较, 这种方法叫做求平均值法。当连续对接收信号进行处理时, 微机对输入的信号进行平均处理, 如果发现平均值与以前存储的平均值发生异常, 则刚输入的异常值被输出。( 4)地址跳转法。 由于地址计数器的数据化等因素,可设定所有正常信号的存储地址, 如果因为噪声信号的输入而产生异常输出信号时, 那么这一异常信号也通常向空缺的地址跳转, 为了防止这一问题的发生, 可在跳空只读存储器中设置跳转指令, 使之回到开始的地址, 重新对输入信号进行确认, 以避免误动作的执行。( 5)解决微机并联工作时存在无限环问题。由于两个以上的微机在并联工作时互相在信号线上传送、 接收数据, 从而使噪声混入信号中。当由对方来的数据信号未出现时, 两个微机一起变成下次待机方式, 进入无限循环, 中断数据的传输。为了解决这一问题, 可在各个微机互相等待对方回信的时机, 设置一固定程序, 如果等待一定时间未得到对方回信, 那么程序便判断为数据在传送中发生缺陷, 使其通过本身恢复到初始状态, 重新接收输入信号。7 结束语 汽车点火系电磁干扰的抑制 ，各发达国家都非常重视。1989年欧共体发布 各成员 国家有关电磁干扰法规 (