方法。ISO、IEC、CISPR、SAE等等组织都在他们的文件中规定了抗干扰检测的干扰类型以及严格的等级，在发达国家，大多数的汽车制造商和汽车电子产品的生产厂家都接受这些文件的标准，或者把这些标准加到自己的企业标准。②建立了先进的汽车电磁兼容实验室[3]。德国的EMC实验室、法国PSA公司的电磁干扰实验室有三个暗室用于实验、美国也紧跟建立实验室、欧盟还组织了一个GEMCAR项目组[4]，致力于开发一套实用的汽车电磁兼容性计算机建模指南。
然而，在国内，由于汽车行业长时间处于落后的位置，汽车的电磁干扰问题一直没有认真对待，汽车的电磁干扰方面的工作仅限于汽车电磁干扰与车辆电磁敏感度的测试[4]。中国在20世纪90年代，开展了一项研究汽车无线电干扰的普查，控制无线电的干扰，各个汽车制造商和检测机构纷纷开始购买EMI接收机系统，用于研究汽车检测无线电干扰水平，并加以控制。当前，国内的电磁干扰多采用“问题解决法”。发现了电磁干扰的问题时，再开始采取“头痛医头，脚痛医脚”的方式加以解决，这样往往会对设备乃至系统进行拆卸、维修，甚至需要重新处理，昂贵费时，同时也不能有效的解决电磁干扰问题。
1.3论文结构安排
本篇论文主要是围绕汽车点火系统的电磁干扰研究展开的。通过对汽车点火系统的结构、工作过程等的深入学习，定性的分析汽车点火系统产生电磁干扰的机理；对汽车点火系统产生电磁干扰的主要组成：火花塞、次级回路，进行了仿真研究和分析讨论，建立其等效电路仿真模型，研究了火花塞的传输函数的幅频特性，对比不同类型、不同参数的火花塞传输函数以及电流变化。具体章节安排如下：
绪论主要围绕问题的提出与意义、国内外的发展的现状以及论文的结构安排而论述的；第二章在论述汽车点火系统的种类和特点、组成及工作原理、点火系统参数和汽油机对点火系统的要求的基础上，深入分析了汽车电磁干扰的干扰源、传播路径、敏感设备等；第三章系统的分析仿真了汽车点火系统的电磁干扰，对汽车点火系统的工作过程进行简述，在此基础上，进行点火系统产生电磁干扰的机理的研究，分析出火花塞和次级回路是主要影响因素，最后建立等效电路仿真模型。
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第二章 汽车点火系统的工作原理及电磁干扰分析
本章主要研究汽车点火系统的工作原理及电磁干扰的分析，通过对点火系统的种类特征、干扰路径与干扰源等的分析，为后面的仿真分析奠定基础。
2.1汽车点火系统的工作原理
2.1.1点火系统的种类和特点
由于发动机初级线圈电流与点火正时的控制方法不同，产生了不同类型的汽车点火系统。点火系统按发展阶段的不一样可分为：传统机械触点点火系统、无触点点火系统、微机控制式电子点火系统和微机控制式无分电器电子点火系统[12][13]。
①传统机械式触点点火系统：传统的点火系统其初级线圈、点火正时电流的控制，是由断电器触点的机械转动来完成。为了使点火地提前角跟发动机负荷与转速的改变而调整，在分电器上装有机械离心式、真空式提前装置来检测发动机的转速与负荷的改变。它的缺点是当发动机的转速降低时关闭时间过长，初级线圈电流过大容易损坏。
②无触点电子点火系统：为了弥补机械触点点火系统触点的缺点，以晶体管代替机械触点作为开关。这种系统的电流值可以由控制电路调整，不足的是此种系统的点火正时还是采用原有的机械离心、真空提前装置，发动机运转的适应能力很差。
③微机控制式电子点火系统：为补偿点火系统在各种工况的适应能力的不足，于是采用微机控制的电子点火系统。系统的特点是：分电器没有了，在提前角的控制方面也没有离心、真空提前装置。从初级线圈电流的导通时间到点火正时完全由微机来控制。
此外，点火系统按初级点火能量储存的不同方式也可以分为两种类型：电感储能式和电容储能式。目前，大多数汽车上使用的是电感储能式点火系统，电容储能式一般用于民用车辆，在一些赛车引擎上也有较多的使用。
2.1.2汽车点火系统的组成及工作原理
汽车点火系统的基本功能是根据发动机工作的秩序，在正确的时间提供强有力的高压电火花。点火系统的功能体现在在火花点火时地强度与点火时机。点火系统一般由初级线圈的通断控制开关、可以产生高压电的点火线圈和火花塞构成。12V的蓄电池电源系统，通过电源开关打开和关闭初级线圈中的电流。这样，在次级线圈中产生的高压电可达几千伏到上万伏。当电源开关关闭时，电流通过初级线圈，并且电流值随着关闭时间的增长而不断的提高，突然将开关打开时，由于电磁感应，在次级线圈中便产生足够的电压并将电压施加到火花塞使其产生火花点燃混合气，如图2.1。
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图2.1 汽车点火系统电路图
无论是传统分电器式点火系统，还是无分电器式电子点火系统，其工作原理大同小异，不同的只是发动机点火正时和初级线圈电流使用不同的控制方法，所以这里以传统分电器式点火系统说明点火系的工作原理[5]。发动机工作时，分电器连同凸轮一起在发动机凸轮轴的驱动下旋转，从而使断电器触点交替地打开与闭合。当点火开关导通，触点处于闭合位置时，点火线圈初级绕组中流过电流，通过绕组流过的电流称为初级电流i1，电流流过初级绕组时，在铁心中产生磁场。当断电器凸轮将触点打开时，初级电路被切断，初级电流迅速下降为零，引起磁通突降，在初级绕组中产生自感电动势，达200～300V。因此，次级绕组将在互感的作用下，产生与次级绕组和初级绕组匝比成正比的高压电动势，达15～25kV。该电动势击穿火花塞间隙，产生电火花，点燃气缸中的混合气。次级绕组上产生的电压称之为次级电压U2，次级绕组所在的电路称为次级电路，或者高压电路。
2.1.3点火系数的定义及汽油机对点火系统的要求
汽车汽油机点火系统的基本参数有点火电压、点火电流、点火能量、上升时间、火花持续时间、点火提前角等，下面分别给出它们的定义[5]：
①峰值电压：在规定的火花塞两电极间距和发动机运行速度范围内，点火线圈使放电间隙气体击穿的最大次级输出电压Vp，如图2.2中Vp所示。
②点火电流：在规定的火花塞电极距离和发动机运行速度范围内，点火线圈使放电间隙气体击穿时流经火花塞电极间的电流。
③点火能量：点火线圈次级高压放电时，在火花持续时间，电压和电流瞬时值的乘积的积分值。
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④火花持续时间：从开始的高压放电的放电电流衰减到某一定值的时间间隔，如图2.2中ts，这个参数在一定范围内表明了临界火花点火燃料地能力。
⑤上升时间：在规定的条件下，次级电压从某一指定值上升到另一值所需要的时间，用微秒表示，如图2.2中的tr。
⑥充电电压：在CDI点火中，对电容器充电的电压。
⑦点火提前角：点火装置对可燃混合气的点火不在膨胀冲程开始的时刻进行，而提前在压缩冲程临近结束时进行，这是因为可燃混合气从点燃到燃烧需要一定时间。点火的提前量通常用点火提前角表示。在压缩冲程中，从火花塞跳火瞬间到活塞行至上止点时曲轴的转角称作点火提前角。
图2.2 点火电压波形图
为了确保准确并可靠地在汽油机的所有工作条件下点火，点火系统必须要满足以下的要求：
①提供足够高的次级电压，以击穿火花塞两电极之间的空气间隙。一般情况下启动需要的击穿电压大约为17kV，为了确保点火，通常点火系统的次级电压需要超过这个击穿电压。考虑到各种不利的因素，次级电压应留有一定的电压储备量。因此，次级电压常常限制在17kV～25kV左右。
②电火花要有足够的能量。点火的能量不仅与点火电压是相关的，而且还和火花电流及火花的持续时间有关，点火能量越大，着火性能就越久越好。往往需要火花能量达50～80mJ，火花持续时间不低于500?s。
③点火系统应按照汽油机的点火顺序并以最佳时刻（点火提前角）进行点火。最佳点火提前角是由汽油机的动力、经济和排放等性能共同要求确定的。点火提前角与发动机负荷与转速有关，转速高或者负荷小时，提前角应该大一些；反之，提前角应
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该小一些。点火提前角若能自动调节，就可适应发动机的各种工况。
2.2汽车点火系统的电磁干扰分析
2.2.1汽车电磁干扰源分析
汽车的电磁物理环境是指运动中的汽车，车上的电子电气设备承受来自车内、车外各种各样的电磁干扰。它是对汽车电子设备最具威胁的工作环境。汽车的电磁干扰源大致可分为车载干扰源、自然干扰源和人为干扰源。
①车载干扰源
车载干扰源主要是指车上各种电器产生的电磁干扰，它是以传导和辐射的形式向车内外传播。主要的干扰源有：电路网络、静电放电、电感性负载和电容性负载、车载通讯设备等。这些干扰按频谱范围可以分为3组：10kHz～1000MHz的频谱由高压点火装置产生的宽带干扰；10kHz～500MHz的频谱由DC电机和离散输出级产生的宽带干扰；基频10kHz～4000MHz的频谱车载数字计算机（各种ECU和车载办公数字设备）产生的窄带干扰。当这些干扰源没有去干扰的措施时，汽车接收天线上检测到的电压可达50dB?V。
1）电感性负载和电容性负载
汽车上的电感性负载有很多，包括发电机、电磁继电器、电动机等，在电路突然断开时产生自感电动势，感应电动势的方向和源电路的电流方向同向相叠加，形成有规律的或者不定期的过电压加在负载上，产生电磁干扰脉冲，引起电子元器件的损坏，导致基本计算逻辑判断错误。互耦式过电压的产生是由于汽车上太长的电器配线、电器配线没有屏蔽以及搭铁阻抗在汽车电器系统内引起磁感应耦合。电感式电容耦合，所产生的瞬变电压最高可达200V以上，其结果将会带来与电感负载过电压同样的危害。此外，在汽车中使用的各种电子电气设备中，有许多的导线、连接器、线圈及其他零部件，它们有着不同的电感和电容，这些电感、电容一旦构成闭合回路，就构成了一个振荡回路。当电器设备工作时，就会产生电磁干扰，影响其他电子设备的正常工作。这样的干扰主要表现为0.15～150MHz的电磁辐射干扰。这种干扰的放电瞬间的能量密度通常可达到引发危害的程度。
2）电路网络
电路网络的干扰主要是来自汽车本身的电器设备，主要是影响汽车的通讯设备的正常接收。汽车电路导线通常被扎成线束，由于各种高低电压、电流大小和方向不同的线路绑在一起，以及一些敏感电器元件安装的位置不当、低质量等原因，都会产生电磁干扰信号，这些信号在周围的以网络形式将电磁波传播，干扰附近和汽车内的通
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