在本文的仿真计算中，高压点火线和火花塞的有关参数的取值见下表3.1[17]：
表3.1 仿真计算参数表
参数 设置 R <20kΩ L 60μH C 0.7×10?3 pF 1.8pF Cr Cq Cs R0 C0 3.5pF 0.7pF 190Ω/cm 0.1pF/cm 25cm 高压点火线长度 ①电阻型火花塞与无电阻火花塞比较
分别仿真计算了无电阻火花塞与取值为5k、10k的电阻型火花塞的传输函数
G(?)，结果如图3.7所示。
图3.7 无电阻火花塞
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图3.8 电阻型火花塞
比较图3.7与图3.8，可以看出将火花塞植入电阻之后，传输函数G(?)的幅值变小，在高频段特别明显，所以高压点火线的电磁波辐射将被很好的阻挡，这与其它文献的实验结果是一致的[14]。从图3.8中还能看到，电阻阻值越大地电阻型火花塞，抑制效果就越好。然而，由于电阻的存在，点火能量将被衰减，为了确保点火系统工作的可靠性，电阻阻值也不宜过高，一般不超过20k。
②电阻型火花塞与电感型火花塞比较
从前面的仿真结果还可以看出，当频率大于600MHz后，传输函数G(?)不被阻值的大小所影响。为了进一步研究G(?)的特点，本文对电感型火花塞和电阻型火花塞的传输函数也进行对比，仿真结果如下图3.9。
图3.9 电阻型火花塞与电感型火花塞比较
从图3.9中可以看出，火花塞中的电感可以使传输函数G(?)的幅值降低，这是因为电流在电感上不能突变，电感对脉冲放电电流有着扼流的效果，表明在其他条件
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相同的情况下，电感型火花塞抑制电磁干扰更有效。
3.4次级等效电路电磁干扰研究
上面建立的火花塞电路模型只是唯一的考虑了火花塞的内部结构，研究了在火花塞气隙流过的高压点火线上的电流i和点火脉冲电流ig之间的传输函数G(?)，分析仿真、对比了不同类型的电感型火花塞和电阻型火花塞的传输函数的幅频特性。在这个模型中没有考虑到次级电路的点火线圈和高压点火线对火花电流的影响。下面将对包括点火线圈和高压点火线在内的次级回路进行等效仿真模型，并详细的分析讨论。
3.4.1次级等效电路仿真模型
在这个模型中，火花塞可以被等效为一个同轴分布电容，如图3.10所示[7][8]。这个同轴分布电容的大小是由火花塞本身的长度和它内电极尺寸以及绝缘物质的电介质特性确定的。
当火花塞的电极间隙被击穿时，次级回路的等效电路如下图3.11所示。
图3.10 火花塞等效模型尺寸示意图
图3.11 次级回路等效电路
其中，Cq、Cp为火花塞电极的同轴分布电容；rg为火花电阻；Cr为火花阻尼阻抗对地分布电容；Rr为火花塞内置电阻；Rw、Cw为高压点火线的电阻和分布电容；
RL、L2、CL为次级点火线圈的电阻、电感和寄生电容。
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点火系统的电磁干扰主要由脉冲点火电流引起。所以这里我们的研究对象为干扰源的点火电流。
由Rompe和Weizel的理论可以知道，火花电阻rg是一个跟着时间而变化的量。当火花塞的把间隙击穿后，它的值跟时间改变的关系为[9][10]：
t2???2?/pidt rg?lg????g?????????0.5 （3.20）
式中，lg为间隙宽度；p为混合燃气压力；?为火花系数；ig为流过间隙的火花电流。
在实际中，火花电阻rg≤5?，火花塞内加的电阻5k??Rr?20k?，我们可以假设rg??Rr。高压点火线的电阻Rw?Rl，其中R为高压点火线的单位长度电阻，l为高压点火线的长度。根据电路原理可以得：
(Cr/2?Cp)(dvg/dt)?ipr?0
VseRr?tRr(Cq?(Cw?Cr)/2)
（3.21） （3.22）
?ir?0
?Vse(Rw?Rr)(CL?Cw?Cw/2)?iw?0 (3.23)
Rw?Rrig?ipr?ir?iw (3.24)
t式中，ipr为电容Cr/2和Cp的放电电流；vg为t时刻火花间隙地两端电压；ir为电容Cw/2、Cq和Cr/2通过火花塞植入电阻Rr的放电电流；iw为次级线圈的寄生电容CL、高压点火线分布电容Cw/2通过火花塞内置电阻Rr与高压点火线的电阻Rw的放电电流；Vs为间隙击穿电压。
考虑vg?rgig，ipr??ir?iw，可以得到：
t2???vg?rglg??2?/p?iprdt??????????0.5 （3.25）
式（4.21）和（4.25）的一开始条件为t?0时，ipr(0)?0、vg(0)?Vs，于是解得（4.21）和（4.25）可以得到：
1?Kt?x0???Kt?x0?? ipr(t)?KVsexp???1?exp???4?2???2???1.5 (3.26)
2式中，K?(2?/p)(Vs/lg)，x0是一个积分常数，将（4.22）、（4.23）和式（4.26）
一同带入式（4.24）可以得到火花电流ig。
火花塞电极间隙的电场强度E可如下表示：
t1E(t)?Vs??ig(t)dt/?Cp?Cr?
0lg?? （3.27）
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对火花电流ig进行拉普拉斯变换就可以得到Ig(s)：
Ig(s)??ig(t)exp(?st)dt
0? （3.28）
在复频域的范围内考虑
1RL?sL2 （3.29） ?sCL1?sCL(RL?sL2)1ZL （3.30） Zw(s)?Rw?ZL//?Rw?sCw1?sCwZLZw1?Rr? Zp(s)?Rr?Zw// （3.31）
s(Cq?Cr)1?sZw(Cq?Cr?Cw/2)ZL(s)?(RL?sL2)//当火花间隙击穿电压为Vs时，可以认为点火电流i与火花电流ig之间的关系为
tidt/(C?C)Vs????gpr，于是计算得到：
I(s)?Ig(s)?1?sZ?Cw????(C?C)1?sZC?C???prp?w?qr2???? （3.32）
从以上可以分析看出，点火电流i与火花电流ig可以通过火花塞间隙击穿电压、火花塞的尺寸近似计算得到。同时，从式（3.32）可以看出，点火电流i跟着阻抗Zw和Zp的增大而增大，与火花电流成正比关系。
3.4.2仿真分析
在仿真分析计算中，用来计算点火电流i的有关参数如表3.2：
表3.2 火花塞尺寸和基本常数 参数 设置 ? 0.5~1.3atm·cm2/V2 h 5.0cm ?r 8.8 r 0.05cm a 0.2cm b 0.8cm Ls 3.5cm 5.0cm L pLq 0.6cm 1.0cm 12×1.01×105Pa Lr p 其中，h为高压点火线距离地面的等效高度；?r为火花塞绝缘体的相对介电常数；
r为高压点火线的半径；a为火花塞中心电极的半径；b为火花塞后部外部的金属外
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