汽車點火系統的電磁騷擾抑制方法探析

摘要：汽車點火系統是汽車電磁干擾的重要部分，因此為了降低汽車點火系統的電磁騷擾，一方面需要不斷地開發和使用電磁兼容技術，另一方面需要引進先進的電磁抑制方法。文章首先介紹汽車點火系統的工作原理，從而對汽車點火系統產生的電磁騷擾有一個籠統的認識，然后闡述點火系統電磁騷擾的形成機理，最后從光電隔離技術、鐵氧體濾波技術以及屏蔽技術三方面介紹抑制電磁騷擾的方法，從而降低電磁騷擾對點火系統的影響。

關鍵詞：點火系統；電磁騷擾；抑制方法；電磁兼容

中圖分類號：U464 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）09-0022-02

1 概述

汽車點火系統的電磁騷擾性很強，因此要想削弱電磁騷擾就需要實現汽車電磁兼容，所謂汽車電磁兼容就是使處在同一運行環境的各種電子設備或者各電子子系統獨立工作、互不干擾的一種工作狀態。要想充分利用汽車電磁兼容技術就需要了解汽車點火系統的工作原理以及電磁騷擾的形成機理。

2 汽車點火系統的工作原理

在發動機點火系統工作時，處于霧化狀態的油料會同空氣一起進入到氣缸內，從而使得氣缸內形成了具有可燃性的混合氣體，隨著活塞的不斷推進，活塞壓縮使火花塞產生電火花，電火花與缸內的可燃性混合氣體發生產生化學反應，釋放出能量，使得缸內的壓強增大，從而推動活塞向外運動，以此來帶動曲軸旋轉，從而對外做功。

3 汽車點火系統電磁騷擾的形成機理

由于電磁騷擾的傳播形式不同，可以分為傳導型電磁騷擾和輻射型電磁騷擾，因此，點火系統電磁騷擾的形成機理同樣由兩部分組成，分別為點火系統傳導電磁騷擾的形成機理和點火系統輻射電磁騷擾的形成機理。

3.1 點火系統傳導電磁騷擾的形成機理

所謂傳導干擾是指在導電傳播介質的載體下，將一個電子系統上的信號耦合到另一個電子系統上，從而導致其工作性能受到干擾而產生效率下降的現象。汽車點火系統產生的電磁騷擾的主要傳播介質是電源線和點火控制線，因此，汽車傳導型電磁騷擾是通過電源線和點火控制線進行電磁傳輸的過程。初級線圈的瞬變電壓具有很強的高頻能量，高頻能量通過電源線作為傳輸介質對汽車的點火控制線造成一定的沖擊從而形成了傳導干擾源，瞬變電壓通過導線耦合到相關設備上，從而拓寬了干擾源的干擾

范圍。

3.2 點火系統輻射電磁騷擾的形成機理

輻射型的電磁騷擾是在傳導電磁騷擾的基礎上產生的，由于在點火的過程中初級線圈會產生電磁效應，從而引起傳導電磁騷擾，另外，當火花電流在通過點火初級線圈的過程中會將電流耦合到初級電路上，此時容易形成疊加原理，將電流疊加到電源線上從而形成傳導干擾，此時通過電纜的天線效應就會對外界產生輻射效應，從而形成輻射型電磁騷擾。

點火系統在工作的過程中會產生瞬變電壓和電流，當電流和電壓通過導線時容易因為磁場引起輻射型干擾，初級導線的長度要遠大于次級導線，因此次級導線所流經的電流較小，引起的輻射干擾較小，相比之下，初級導線是引起輻射干擾的關鍵因素。

4 電磁騷擾抑制方法之一：光電隔離技術

4.1 光電隔離技術的原理

在電路中接入光電耦合器后，光電耦合器的輸入阻抗會變得很小，而干擾源內阻則會變得很大，根據分壓原理，分配到輸入端的噪音會減小，然而由于干擾源內阻的增大，所以只能形成十分微弱的電流，但是光電耦合器前端的二極管只有電流達到要求才能發光，此時無法實現光電耦合器的連通，干擾電壓對點火信號不會產生影響，另外光電耦合器在密封環境中運行，不易受外部環境的影響和干擾且絕緣電阻較大，無法實現干擾的傳導，因此降低了彼此間的電磁干擾。

4.2 光電隔離技術的優勢和缺陷

光電隔離技術的優勢表現在：光電隔離技術的核心設備是光電耦合器，光電耦合器自身具有速度快、耐用性高、可靠性和穩定性高的特點，而且光電耦合器的響應時間短，普通的光電耦合器的響應時間為1ms，高速型光電耦合器的響應時間僅為10ns。此外，光電耦合器具備抑制脈沖的作用，因此能夠很好地實現點火系統電磁抗干擾效用。

光電隔離技術的缺陷主要表現在：第一，對噪音頻帶寬度的干擾有一定的范圍限制，超出頻率以外的電磁干擾，其抗干擾能力較弱；第二，光電耦合器的研發對象是微電子產品，且工作環境因素的考慮不夠深入，因此光電耦合器的可靠性及使用年限難以確定；第三，隨著低碳經濟的發展，電動汽車的普及率會持續攀升，因此光電隔離技術面臨著較大的技術挑戰。

5 電磁騷擾抑制方法之二：鐵氧體濾波技術

5.1 鐵氧體濾波技術的原理

鐵氧體的化學結構以及材料結構決定了其具有濾波特性。鐵氧體材料具有獨特的復數磁導率，其鐵離子以不同的晶體形式存在，當高頻電磁場通過鐵氧體時會使不同形式的鐵離子晶體、原子磁矩以及磁疇產生諧振，在諧振的過程中，高頻電磁波所蘊含的能量會以熱能的形式釋放掉，從而發揮濾波的效用。

5.2 汽車點火系統電源線的濾波設計

電源線是產生輻射型電磁干擾的媒介，原因在于點火系統電源線上具有共模電流，使得電源線具有輻射干擾特性，因此在進行濾波設計的過程中首先需要測試點火系統的輻射情況，然后加強共模扼流圈的干擾頻率設計，并且選擇合適的鐵氧體材料作為磁芯，最后通過模擬實驗的方法決定電源線的纏繞匝數。

6 電磁騷擾抑制方法之三：電磁屏蔽技術

6.1 電磁屏蔽技術的概念和作用

電磁屏蔽技術的作用是破壞電磁能量的空間傳播路徑，從而實現消除電磁干擾的目的。電磁的空間傳播路徑主要表現為兩種方式，近場區表現為電磁耦合或者磁場耦合，而遠場區則表現為電磁波的傳遞。

電磁屏蔽是指在磁場運行中，為了避免外來電磁場的干擾或者抑制干擾源的產生而采取的一種利用良導體渦流能來阻止電磁波傳遞的方法，其原理是利用金屬屏蔽罩覆蓋一定的區域，從而屏蔽電磁波的干擾。

6.2 點火系統的導線屏蔽整車設計

在進行點火系統的導線屏蔽整車設計時，應該采用銅箔膠帶包裹高壓導線，屏蔽銅網套在電源線外面，并且保持屏蔽層與車架搭鐵的良好連接，將電纜屏蔽后需要將車放在半波暗室，然后啟動發動機，保持汽車處于怠速狀態。

屏蔽技術在汽車點火系統的電磁騷擾抑制過程中有一定的局限性，因此選擇屏蔽技術進行點火系統電磁騷擾的抑制，可以優先選擇對重要器件進行金屬屏蔽，在屏蔽時要加強引入線和引出線的濾波作用。

7 結語

汽車點火系統的電磁騷擾是限制點火系統的重要因素，因此采取有效的抑制方法不僅可以提高點火系統的運行效率，而且還能夠避免點火過程中相關系統的癱瘓和故障。通過文中對電磁騷擾產生機理的研究和分析，可以針對各騷擾傳播的特點采取專門的抑制手段。光電隔離技術、濾波技術以及金屬屏蔽技術都能夠很好地實現抗干擾作用，但是每種方法都存在一定的不足，因此隨著科技發展水平的提高，勢必會找到更加有效的方法來抑制點火系統的電磁騷擾。

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作者簡介：廖琪（1973—），女，湖北咸寧人，供職于西安公共交通總公司教育中心，研究方向：汽車電氣設備的構造、使用與維護。

（責任編輯：黃銀芳）