摘要
随着电子技术和汽车经济的快速发展，汽车上的电子设备越来越多，汽车的舒适度、安全性大大提高。与此同时，汽车发射的电磁干扰对周围环境、汽车自身以及车内的人的影响日益严重。汽车点火系统是汽车电气系统中电磁干扰最强的骚扰源，它不仅危害车内、车外的电磁环境，也对汽车行驶时的周围的人和物造成严重的电磁干扰。因此，对汽车点火系统的电磁干扰研究迫在眉睫，有着极为重要的意义和工程价值。
本文在研究汽车点火系统的特点、结构和工作原理的基础上，对汽车点火系统产生电磁干扰的机理做了简要分析，并建立了火花塞和次级回路的等效电路模型；在建立了符合实际的仿真模型后，深入研究了不同类型火花塞的幅频特性、不同条件下的火花塞电流ig以及高压点火线上的电流i；讨论了次级回路中高压点火线与火花塞的电阻的大小、在不同位置的火花塞内置电阻、不同阻值的火花塞内置电阻和高压点火线的长短等参数对火花电流的影响。最终，得到了减轻汽车点火系统的电磁干扰的仿真结论，对汽车点火系统的研究与设计具有一定的参考价值。
关键词：汽车点火系统；电磁干扰；火花塞
Abstract
As electronic technology and the rapid development of economy car,more and more electronic equipment on automobiles,automotive comfort,security is greatly improved. Meanwhile,the car emits electromagnetic interference on the surrounding environment,as well as inside the car’s own growing impact of people.Auto ignition system,automobile electrical system electromagnetic interference strongest source of harassment,it is not only harm the car,outside the electromagnetic environment,but also on cars with the people and things around serious electromagnetic interference.Therefore,the automobile ignition system electromagnetic interference studies imminent,has a very important significance and value of the works.
This paper studies the characteristics of automotive ignition systems,structure and working principle,based on the car ignition system to produce electromagnetic interference did a brief analysis of the mechanism and the establishment of spark plugs and secondary loop equivalent circuit model;After establishing realistic simulation model,the in-depth study of the different types of spark amplitude-frequency characteristics,different conditions,and high voltage ignition spark current line current;discusses secondary circuit with high voltage ignition spark plug resistor size,in different locations built-in resistor spark plugs,spark plug different resistance and high-voltage ignition internal resistance parameters such as the length of the spark current.Eventually,the car ignition system has been to reduce electromagnetic interference simulation conclusion,the car ignition system research and design has a certain reference value.
Keywords:automobile ignition system;electromagnetic interference;spark plug
II
目录
摘要 ................................................................... I Abstract .............................................................. II 图表清单 .............................................................. IV 第一章 绪论 ............................................................ 1
1.1问题的提出及研究意义 ............................................ 1 1.2国内外研究现状 .................................................. 1 1.3论文结构安排 .................................................... 2 第二章 汽车点火系统的工作原理及电磁干扰分析 ............................ 3
2.1汽车点火系统的工作原理 .......................................... 3 2.1.1点火系统的种类和特点 ...................................... 3
2.1.2汽车点火系统的组成及工作原理 .............................. 3 2.1.3点火系数的定义及汽油机对点火系统的要求 .................... 4 2.2汽车点火系统的电磁干扰分析 ...................................... 6
2.2.1汽车电磁干扰源分析 ........................................ 6 2.2.2汽车电磁干扰传播路径分析 .................................. 7 2.2.3汽车电磁敏感设备分析 ...................................... 7 2.3小结 ............................................................ 8 第三章 汽车点火系统的电磁干扰仿真研究 .................................. 9
3.1点火系统的工作过程分析 .......................................... 9
3.2点火系统产生电磁干扰的机理研究 ................................. 12 3.3火花塞电磁干扰研究 ............................................. 14
3.3.1火花塞等效仿真模型 ....................................... 14 3.3.2火花塞仿真分析 ........................................... 16 3.4次级等效电路电磁干扰研究 ....................................... 19
3.4.1次级等效电路仿真模型 ..................................... 19 3.4.2仿真分析 ................................................. 21
3.4.2.1火花塞与高压点火线的电阻对火花电流的影响 ........... 22 3.4.2.2不同位置的火花塞内置电阻对火花塞电流的影响 ......... 23 3.4.2.3不同阻值的火花塞内置电阻对火花电流的影响 ........... 23 3.4.2.4高压点火线长度的不同对火花电流的影响 ............... 24
3.5小结 ........................................................... 25 结论 .................................................................. 26 致谢 .................................................................. 27 参考文献 .............................................................. 28 附录 .................................................................. 30
III
图表清单
图2.1 汽车点火系统电路图···············································4 图2.2 点火电压波形图 ···················································5 图3.1 初级电路等效图···················································9 图3.2 次级电路等效图 ···················································9 图3.3 初级线圈的电流源输入波形········································10 图3.4 汽车的发动机点火系统的电路示意图································13 图3.5 火花塞结构原理图················································14 图3.6 a.火花塞简化架构模型 b.火花塞等效电路模型·······················15 图3.7 无电阻火花塞····················································17 图3.8 电阻型火花塞····················································18 图3.9电阻型火花塞与电感型火花塞比较···································18 图3.10 火花塞等效电路·················································19 图3.11 次级回路等效电路···············································19 图3.12 高压点火线与火花塞无电阻时火花电流的计算曲线 ··················22 图3.13 火花塞和高压点火线的内置电阻对火花电流的影响···················22 图3.14 火花塞内置电阻距离放电电极不同位置的影响·······················23 图3.15 火花塞内置电阻对火花电流的影响·································24 图3.16 高压点火线的长度对火花电流的影响·······························24 表3.1 仿真计算参数表 ··················································17 表3.2 火花塞尺寸和基本常数············································21
IV
第一章 绪论
一直以来，人们对汽车产生的问题诸如汽车尾气、噪声污染等，有着直观而准确的认识，对这些的问题的研究上投入了大量的人力物力，制定很多强有力的标准、措施对其进行限制，并取得了很大的成绩。但是，汽车的电磁干扰问题却迟迟没有引起人们的注意。随着目前的电器与电子技术广泛的应用在汽车上，电子电气设备对汽车来说，越来越多，这使得汽车的电磁干扰问题日益突出。汽车的电磁干扰研究，是确保汽车在正常运行过程中，车上的装备互不干扰，能工作安全可靠。
1.1问题的提出及研究意义
所谓电磁干扰性可定义为“设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力[1]”，即设备（分系统、系统）在共同的电磁环境中能一起执行各自功能，不会由于受到处于同一电磁环境中其他设备的电磁干扰的发射而导致或者遭受不允许的降级，也不会使在同一个电磁环境的其他设备，因为受到其电磁干扰的发射而导致或者遭受不允许的降级[2]。
汽车的电磁干扰的研究主要是如何确保汽车在运行中，车上的设备独立、兼容的工作，全车都能承受外来的电磁干扰，但是没有到环境中的其他设备不释放干扰允许的范围内。
汽车电系系统中存在着各种形式的电磁干扰，通过辐射和传导的电磁形式对车载设备产生不同程度的干扰。汽车电系中产生电磁波最强的是火花点火系统。从国内外对汽车电磁干扰研究、各个厂商和各个实验测试中心的测试数据中可以看到，汽车点火系统是车内最强的电磁干扰源。目前我国的汽车生产都面临点火系统电磁干扰限值不过关的问题，直接影响了车辆的安全性。因此，对汽车的电磁干扰问题的研究里，讨论分析点火系统的电磁干扰形成机理，降低车内电磁干扰，采取有效措施，提高汽车点火系统的电磁干扰性设计变得更加重要。
1.2国内外研究现状
直到现在，汽车的电磁干扰研究已经取得了一定的成效，初步形成了较为完整的汽车电磁干扰系统。在国外，发达的国家十分重视控制电磁干扰，很早走上了进行相关领域地研究，成立了一些国家级的以及国际的组织对电磁干扰问题进行世界的、有组织的研究。对汽车电磁干扰的研究一般主要是从实验实测与理论仿真两个方面进行。目前，已经取得了很大的成就。
在实验实测的方面取得的成果有：①形成了相对完整的汽车电磁干扰标准和测试
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