U2max?I0C1(L1N12)?C2N2 (3.9)
由式（3.9）可以得出，当有着一定结构的点火线圈时，次级电路的电压最大值
U2max和初级电路的稳态电流I0成正比，并且随着C1、C2的减小而增大。
能影响火花塞工作的最大因素的是次级电压的上升时间，上升时间越长，则损失的就越大，而用在点火的能量就会越少。
③火花塞在电极间的火花放电
一般情况下，次级电压的最大值U2max总是高于火花塞的击穿电压。当次级电压
U2增大到火花塞的击穿电压时，火花塞就会击穿电极间隙从而形成火花，次级电路
中同时产生电流i4(t)，与此同时，次级电压也会突然下降。
在汽车点火系统中，次级能量的产生还可以分成三个阶段：
①初级电路闭合，此为初级储存能量阶段，电流的输入是从t?0到t?t0为止。 ②初级电流切断，次级电压上升，在火花塞间隙击穿电压没有达到之前，仍然是
初级储存能量阶段，从t?t0到t?ta为止。
③火花塞电极间隙击穿，次级电压升到最大值，这阶段是次级能量对火花塞电极间隙放电的过程。
通过分析可以知道，初级电路连接的时间越短，初级电路的电流就越小，汽车点
火系统中，所能达到的次级电路电压就会越低，点火能量也同样就越低；相反，初级电路的连通时间越长，初级电流越大，次级电压越高，点火的能量液将会越高。所以，就电感储能式的点火系统，线圈一定的情况下，它的点火能量只决定与初级电流的大小。
火花放电，一般分为电感放电和电容放电两部分。电容放电即火花塞的电极间隙
被击穿后，电容C2快速释放储存的能量，特点：放电时间短，放电电流大，可以达到几十安培。跳火之后，火花塞的电阻变小，磁场线圈将剩余的能量沿着电离火花一点点的放电，形成“电感放电”，又程火花放电，特点：放电时间长，几毫秒，放电电流小，放电电压低。实验证明，电感放电时，持续时间越长，点火性能就越好。电容放电时伴有高频振荡，是产生无线电的干扰的主要原因。
3.2点火系统产生电磁干扰的机理研究
汽车的电气系统内，电磁干扰最强的是点火系统。汽车发动机点火成功时，点火线圈的初级、次级瞬态电压很高，对车载的电子设备具有非常强的传导干扰；同时，
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由于火花塞的电极间隙放电很强烈，向周围空间也会造成很强的电磁辐射。图3.4是某个汽车发动机的点火系统的简单电路原理图。
图3.4 汽车的发动机点火系统的电路原理示意图
汽车点火系统的工作状态通常是在脉冲点火。应用傅里叶级数，将点火脉冲分解
成多个频率分量，点火线圈在这样比较高的频率成分的作用下，将会产生高频率的电磁辐射；相对于高频点火脉冲，火花塞的中心电极可以等效为具有一定量的电感线圈，它和其壳体之间又可以等效为一个电容器，由此形成一个LC并联回路，因此它将对点火脉冲中的某一谐波形成高频振荡，向外辐射电磁波。此外，发动机ECU从点火脉冲输出端到点火线圈、火花塞到点火线圈之间的高压电线辐射电磁波，导线越短火花持续时间也越短，发动机气缸越少，转速越低则火花数就越少，产生的电磁干扰也就越弱。
点火系统的电磁干扰主要是来源于火花塞、高压点火线及点火线圈等几个部件。
当初级电路电压到达火花塞间隙的击穿电压时，火花塞间隙被击穿，火花塞分布电容中的储存能量迅速释放，这一阶段使次级电路的电压和电流形成陡脉冲，这种宽带脉冲通过暴露的高压点火线向外辐射电磁波，对周围环境造成电磁干扰。随后，在次级线圈电感中储存的另一部分能量将维持放电，该放电电流使气缸内的燃料完全燃烧，以确保点火可靠。需要抑制的是第一阶段的电容放电电流，为宽带脉冲电流，带宽在0.15～1000MHz范围，是30～300MHz甚至更高频无线电的主要干扰源。
由于火花塞高压放电而产生的电磁干扰主要向外辐射是通过高压点火线，所以，
高压点火线成为干扰源的发射天线。天线的辐射功率与激励电流的平方成正比[14]，也就是说高压点火线上的电流越大，向外辐射也就越大，造成的电磁干扰越强。因此通过减小高压线上的点火电流，可以抑制点火系统向外的电磁干扰。
点火噪声在时域里的特性体现为窄脉冲群（ns级），脉冲群地延续时间可以从微
秒到毫秒。脉冲群的重复率取决于每分钟转数、汽车数和汽车的缸数。当在临近路边测量时，这些脉冲群的幅值和方向跟着交通的流量而改变。在全球，点火噪声是影响电磁环境的主要一点。
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根据前面对点火系统产生的电磁干扰机理的分析，次级回路是点火系统产生电磁
干扰的主要部分。而形成在电极之间的火花塞放电电流又是产生电磁干扰最主要的因素，我们针对这一分析结果，建立了火花塞仿真模型及次级回路的等效模型，对火花放电电流进行了仿真分析。
3.3火花塞电磁干扰研究
3.3.1火花塞等效仿真模型
现在，抑制点火系统的电磁干扰辐射，针对火花塞采取的措施是将电阻体植入火花塞其中，图3.5就是常用的电阻型火花塞结构图[6]。
图3.5 火花塞结构示意图
简化火花塞的结构之后，可以得到简化后的等效电路和结构模型模型，如图3.6
所示。
图3.6（b）中，Z0?R0/sC0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；Cq、Cp为火花塞电极的同轴分布电容；Cr为阻尼阻抗对地分布电容；Cs为火花塞中心电极对接地外壳的分布电容；Rg为火花塞气隙的等效电阻；Z为火花塞植入的等效阻尼阻抗，其复频域形式为 Z?R?sL 1?sC(R?sL) （3.10）
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图3.6 （a）火花塞简化架构模型 （b）火花塞等效仿真模型
由节点电流法有[15][16]：s(Cs?Cq?Cr)V1?Ix(s)?I(s) s(Cr?Cp)V2?Ig(s)?Ix(s)
I(s)??V1
（3.11）
Z0 I(s)??V2
xZp 于是可以得 I(s)?
Ig(s) （3.12）
[1?s(Cs?Cq?Cr)Zr][1?s(Cr?Cp)Zp]其中，Zp是从等效电路的另一个端口看进去的等效阻抗，如图3.6（b）所示。
Z0 Z?Z? （3.13）
p1?s(Cr?Cq?Cs)Z0令G(s)为火花电流Ig(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s(Cr?Cp)Zp＞＞1[17]，然后可得简化后的传输函数：
1 G(s)? （3.14）
[1?s(Cq?Cr?Cs)Z0]s(Cr?Cp)Zp所以，式（3.12）可写成：
I(s)?G(s)Ig(s)
（3.15）
接下来，对电阻型火花塞和电感型火花塞的传输函数分别进行分析讨论。
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（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Z? 令
Cu?(Cr?Cq?Cs)R，则有： 1?sCR （3.16）
Zp?Z0R ?1?sCR1?s(Cr?Cq?Cs)Z0
；
?Rq?C02R0Cu；
?q?1CuR；
?d?1;C0，于是可以得到传输函数的幅频特性：
?R?2CRR0Cs G(?)?G(j?)
???1???????d????1?????q???????????2Cs? ?Cr?Cp?????R???1???2??????????1?????2??R????2????????22 （3.17）
????2?Rq2??Rq2??????q?（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（3.10）式，其传输函数的幅频特性为：
G(?)?G(j?)
?Cs?Cr?Cp其中有：
?R??R??222222????[(1??LC)??CR]???1???2????2??? （3.18） A?B2?Rq??Rq? A??2?1??2CuL?CuR???CuL?22????2?Rq??Rq? B???CuR??CuR???2CuL?22????2 （3.19）
由式（4.15）看出，I(?)?Ig(?)，而火花电流ig是由火花塞地间隙特性确定，所以，可以通过研究传输函数G(?)的幅频特性，明白如何改变火花塞等效电路中的参数，来观察高压线上的点火电流i的变化。
3.3.2火花塞仿真分析
为了使电容放电时的冲击电流变小，火花塞中阻尼阻抗的位置离气隙很接近，这里的同轴分布电容Cp很小，所以在仿真的过程中可以忽略不计。
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