汽油發(fā)動機點火系統電磁干擾的建模與仿真方法研究.pdf

1、汽車內的干擾電磁場，主要來自發(fā)動機點火系統、發(fā)電機系統以及電動機和各種繼電器觸點的開閉等，而其中最強的電磁干擾源是點火系統。一方面，由于點火系統工作過程中所產生的電磁干擾的強度高，頻率范圍廣。另一方面，隨著汽車電子技術的不斷發(fā)展，車載電子設備不斷增多，其工作電平不斷降低。這使得點火系統對車載設備的電磁危害大幅增加。所以，對汽油發(fā)動機點火系統的電磁兼容性進行研究就具有極為重要的理論意義和工程價值。本論文在重慶市自然科學基金重點項目“汽車電

2、氣系統電磁兼容性研究”（NO. CSTC,2006BA6015）的支持下，重點對汽油發(fā)動機點火系統在火花塞擊穿過程中形成的電磁干擾進行了研究。主要研究內容如下：
　?、賹ζ桶l(fā)動機點火系統形成電磁干擾的機理進行了深入分析，并對點火系統初級電路中的傳導干擾進行了仿真。
　?、诨赗ompe-Weizel火花電阻公式和火花塞的同軸分布電容參數，建立了發(fā)動機點火系統電容放電的等效模型，對火花塞間隙擊穿過程中高壓導線上的瞬態(tài)干擾電流

3、進行了計算。仿真分析了火花塞的擊穿電壓、火花塞間隙的寬度以及火花塞電阻的位置對干擾電流的影響。并將仿真結果和試驗結果進行了比較，驗證了建模和仿真方法的正確性。最后，提出了抑制發(fā)動機點火系統電磁騷擾的措施。
　?、垡愿邏簩Ь€上的瞬態(tài)干擾電流所產生的輻射場為主要干擾源，通過建立適于電磁仿真的點火系統和汽車整車的三維CAD實體模型，應用FDTD法仿真計算了點火系統在自由空間、在車體引擎室和在駕駛室內輻射電磁場的分布情況。將距發(fā)動機中心3

4、m遠處輻射場的仿真結果和測試結果進行了比較，驗證了仿真方法的正確性。
　?、軕萌斯ど窠浘W絡對車內設備互連線纜間的串擾問題進行了預測研究。選擇對串擾響應有影響的相關電磁騷擾參數作為輸入預測因子，用基于誤差反向傳播的BP網絡構造輸入預測因子與串擾響應輸出之間的映射關系，并用FDTD法計算獲得的訓練樣本集對構造好的BP網絡進行訓練，建立了基于BP神經網絡的車內設備互連線纜串擾問題的預測模型。將串擾的BP預測結果和測試樣本進行了比較，表

5、明了該方法的有效性。最后，在此基礎之上，提出了相應的布線原則以抑制點火系統的線纜與車載設備線纜間的串擾。
　　⑤研究了點火系統輻射場通過設備的孔縫和線纜對設備形成耦合干擾的仿真方法。首先，應用孔縫衍射、場對線激勵、含分布源傳輸線理論，描述了輻射場通過孔縫耦合形成對設備干擾的數學預測模型。然后，提出了一種求解輻射場通過場線耦合形成對設備干擾的等效替代模型。最后，仿真分析了輻射場的入射角度、設備孔縫的大小及連接線纜的長度對耦合干擾電壓