汽车点火系统的电磁干扰仿真与试验研究

论文摘要

随着汽车工业和电子技术的迅速发展,越来越多的电子设备用于汽车上,它们提高了汽车的舒适性和安全性,但与此同时汽车电气系统的电磁兼容性问题也日益突出。而长期的研究和测试表明车内最强的电磁干扰来自于点火系统,我国汽车生产厂商也面临点火系统电磁骚扰不能达到国家标准的迫切问题,因此对点火系统产生的电磁骚扰特性进行研究得到其对车内电磁环境的影响具有极为重要的理论意义和工程价值。论文在简要介绍点火系统分类、工作原理和汽车电磁兼容性标准的基础上,对点火系统产生电磁骚扰的机理进行了分析,并设计了相应的实验验证仿真模型。取得了以下研究成果和结论:①根据建立的点火系统初级回路等效模型,分析了点火开关从闭合到断开过程中点火线圈中电流电压的变化,从而得到初级回路传导干扰特性,提出了相应的瞬态电压抑制措施。②根据建立的基于分布电容放电的次级回路等效模型,仿真计算了火花塞间隙击穿时的火花电流。将点火系统中产生辐射骚扰的高压导线等效为单极天线,建立汽车实体模型和天线模型计算了车内的电场分布,并比较了高压导线位置、长度、工作频率、负载阻抗对车内电磁环境的影响。③介绍了汽车电磁兼容性国家标准,根据GB-18655和现有试验条件设计了点火系统测试方案,实际测量了点火系统的工作波形、整车对外界的电磁辐射、点火系统对车载接收机的电磁辐射,并比较了对高压导线采取屏蔽措施以后的电磁骚扰情况。④分析所得到的实验数据,并与建立的等效模型相比较,验证了模型的正确性。为进一步改善仿真计算模型和设计实验提供了参考。论文系统的分析了点火系统的电磁干扰特性,仿真计算了点火系统对车内电磁环境的影响,并针对实际车型进行了测量。完成了点火系统的电磁骚扰预测与测试,取得了一些对点火系统电磁兼容性设计有益的结论,可为汽车电磁兼容性设计提供参考。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 汽车电磁兼容性研究的意义
• 1.2 国内外研究现状综述
• 1.3 计算电磁学方法与常用商业软件
• 1.4 汽车电磁兼容性实验
• 1.4.1 汽车电磁兼容性实验标准
• 1.4.2 国内汽车电磁兼容实验室
• 1.5 汽车电气系统电磁干扰的主要来源
• 1.6 主要研究内容
• 2 汽车点火系统工作原理概述
• 2.1 点火系统的组成及工作原理
• 2.1.1 传统分电器式点火系统
• 2.1.2 无分电器式电子点火系统
• 2.1.3 IGBT 控制的新型点火系统
• 2.2 点火系统工作原理
• 2.3 点火参数的定义
• 2.4 本章小结
• 3 点火系统传导干扰的研究
• 3.1 初级回路中的传导干扰
• 3.2 初级电路瞬变电压抑制方法
• 3.3 次级电路模型的建立
• 3.3.1 火花塞及其等效模型
• 3.4 火花噪声的抑制方法
• 3.5 本章小结
• 4 点火系统高压导线辐射干扰的仿真研究
• 4.1 仿真模型的建立
• 4.2 仿真计算与分析
• 4.3 本章小结
• 5 点火系统EMC 实验研究
• 5.1 汽车电磁兼容性测试的基本方法
• 5.2 实验方案与实验设备
• 5.3 实验数据分析
• 5.4 本章小结
• 6 总结
• 6.1 主要工作及成果
• 6.2 需要进一步研究的问题
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 作者在攻读硕士学位论文期间发表的论文目录