LW01-083@汽车火花点火系统电磁干扰的抑制方法
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机械毕业设计 论文
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LW01-083@汽车火花点火系统电磁干扰的抑制方法,机械毕业设计 论文
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抑制汽车火花点火系统电磁干扰的方法 姓名： 李晓亮 专业： 机械设计制造及其自动化 学号： 20050334420 指导教师： 李达敏副教授 院（系）： 机电学院 nts选题目的 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。 nts国内外研究现状 国外从 40年代起 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。 国内起步较晚对汽车电磁兼容性的重要性汽车技术认识不足 亟待改进 nts思路及方法 通过对电阻式火花塞和电感式火花塞的比较研究对火花点火系电磁干扰抑制提出解决方案通过对车载电子系统的分析提出屏蔽、滤波，搭铁，布线 等解决方案 nts电磁干扰的形成 图 1 nts点火过程中初级和次级线圈电流电压波形图 0 0 K闭合 t u1max u1 t K断开 i2 u1 ax 初级线圈 nts0 0 t i2 电弧电压 （ 火花尾 ） u2max t U2 发火电压 电容放电 电感放电 次级线圈 nts 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 0 15 1000 L MHz 之间 ) 它以光速 ( 3 100000000m 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： cf nts式中： c 光在真空中的传播速度， 3 100000000m s， f 辐射电磁渡的频率 ，1 s -辐射电磁波的波长， m nts 若 =3 0 MHz时， 则 =10 m， 若 = 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 ， 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 。 nts火花塞结构示意图 下面从火花塞自身进行分析 nts火花塞简化结构模型 ( a ) ，火花塞等效电路模型 ( b ) nts 上图（ 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 ; 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； 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 sC0 0 0/Z R s CpC qCrCgR1 ( )R s LZs C R s Lnts由节电电流法 于是可得 12102( ) ( ) ( )( ) ( ) ( )()()S q r xr p p xxps C C C V I s I ss C C V I s I sVIsZVIsZ ()()1 ( ) 1 ( )ps p r r p r pIsIss C C C Z s C C Z nts其中， 是从等效电路模型的不同端口看进去的等效阻抗，如上图（ b）所示。 令 Gs为火花电流与点火电流的传输函数，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 因此式 可写成 pZ001 ( )ps q rZZZs C C C Z ()p r ps C C Z 01()1 ( ) ( )s q r p r PGss C C C Z S C C Z ()()1 ( ) 1 ( )ps p r r p r pIsIss C C C Z s C C Z nts( ) ( ) ( )pI s G s I s下面对电阻型火花塞和电感型火花塞的传输函数分别进行讨论。 nts电阻型火花塞传输函数 采用电阻型火花塞时 L=0 1RZs C R由此 001 1 ( )ps q rZRZs C R s C C C Z 令 020;,u s q r R quCC C C CRC 02011;q d RusCC R C R R C nts可得传输函数的幅频特性 222 2 21 ( ) ( (1 ) )22( ) ( )(1 ( ) ) (1 ) ( )22RRdsprR q R qqqCG G jCC nts电感型火花塞传输函数 火花塞的等效阻尼阻抗 1 ( )R s LZs C R s L其传输函数幅频特性 2 2 2 2 222 (1 ) ( (1 ) )22( ) ( )RRsprL C C RCG G jCC AB 其中 2 2 2( 1 )22R q R qu u uA C L C R C L 22()22R q R qu u uB C R C R C L 由下式可知 nts ()()1 ( ) 1 ( )ps p r r p r pIsIss C C C Z s C C Z ()I ()pI 而火花塞电流 pI是由 火花塞间隙的特性决定的，所以 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 。 nts电阻型火花塞与无电阻火花塞比较 nts电阻型火花塞与电感型火花塞比较 nts 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。 nts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介绍一种集中电阻式芯屏蔽型点火装置 nts1屏蔽罩 2铜接头 3电阻 5K 4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 nts 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。 nts汽车电子设备电磁干扰的抑制 硬件电磁干扰的抑制方法有三种： 滤波、屏蔽和接地。 软件方面的相关技术 (1)振荡防止法。 (2)多次输入平均法。 (3)输入平均值法。 (4)地址跳转法。 (5)解决微机并联工作时存在无限环问题。 nts参考文献 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 马西奎 电磁场理论及应用 M 西安： 西安交通大学出版社， 2000 8 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 9 丘关源，罗先觉 .电路 M.北京高等教育出版社， 2006. 10 赖祖武 .电磁干扰防护与电磁兼容 .北京 :原子能出版社 ,1993. 11 刘新亮 .汽车电器电磁兼容 J .汽车电器， 2006， 6； 2-7. 12 丁磊 .提高汽车收放机抗电磁干扰能力的研究
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