摩托車(chē)電控汽油機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)干擾和抑制研究

1、合肥工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文PAGE PAGE I摘 要要大陽(yáng)CGG1255汽油機(jī)機(jī)的單片片機(jī)控制制系統(tǒng)是是準(zhǔn)確控控制汽油油機(jī)點(diǎn)火火時(shí)刻、節(jié)氣門(mén)門(mén)開(kāi)度等等的關(guān)鍵鍵部件。然而，點(diǎn)火系系統(tǒng)在火火花跳火火時(shí)刻向向外的強(qiáng)強(qiáng)電磁干干擾對(duì)單單片機(jī)控控制系統(tǒng)統(tǒng)的可靠靠工作造造成了嚴(yán)嚴(yán)重威脅脅。本文文研究了了造成這這些影響響的干擾擾源的特特性，并并針對(duì)該該特性提提出了一一系列措措施以保保證單片片機(jī)控制制系統(tǒng)的的可靠工工作。本文詳細(xì)細(xì)分析了了點(diǎn)火系系統(tǒng)的干干擾源特特性，并并以高壓壓線(xiàn)為例例分析計(jì)計(jì)算了由由于斷電電器斷開(kāi)開(kāi)瞬間高高壓線(xiàn)上上電流的的脈動(dòng)變變化所產(chǎn)產(chǎn)生的電電磁輻射射，計(jì)算算出了不不同頻段段所對(duì)應(yīng)應(yīng)的遠(yuǎn)場(chǎng)場(chǎng)

2、和近場(chǎng)場(chǎng)距離?；谶h(yuǎn)遠(yuǎn)場(chǎng)和近近場(chǎng)的不不同特點(diǎn)點(diǎn)計(jì)算出出在不同同的場(chǎng)點(diǎn)點(diǎn)至源點(diǎn)點(diǎn)的距離離r和不不同的方方位角所對(duì)應(yīng)應(yīng)的電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)度和和磁場(chǎng)強(qiáng)強(qiáng)度，并并繪制出出其變化化曲線(xiàn)。對(duì)于點(diǎn)火火系統(tǒng)而而言，電電磁干擾擾信號(hào)傳傳輸耦合合的途徑徑主要有有傳導(dǎo)和和輻射兩兩種方式式。傳導(dǎo)導(dǎo)耦合又又可分為為電導(dǎo)性性耦合、電感性性耦合和和電容性性耦合。針對(duì)電電導(dǎo)性耦耦合，本本文中采采用光電電耦合器器、單片片機(jī)和點(diǎn)點(diǎn)火系統(tǒng)統(tǒng)獨(dú)立供供電、點(diǎn)點(diǎn)火系統(tǒng)統(tǒng)初級(jí)電電路、次次級(jí)電路路、單片片機(jī)電路路等單獨(dú)獨(dú)設(shè)置地地線(xiàn)，并并在一點(diǎn)點(diǎn)接地的的方法來(lái)來(lái)抑制和和消除電電導(dǎo)性耦耦合干擾擾；針對(duì)對(duì)電容耦耦合和電電感耦合合干擾，在電路路設(shè)計(jì)上上采取

3、點(diǎn)點(diǎn)火信號(hào)號(hào)驅(qū)動(dòng)電電路和單單片機(jī)電電路分開(kāi)開(kāi)設(shè)計(jì)布布線(xiàn)，并并在電路路板上采采取隔離離的措施施。針對(duì)對(duì)點(diǎn)火系系統(tǒng)對(duì)外外的電磁磁輻射耦耦合干擾擾，本文文中采用用盒狀鐵鐵屏蔽殼殼將火花花塞和高高壓線(xiàn)屏屏蔽起來(lái)來(lái)，屏蔽蔽殼接地地的方法法，此方方法可同同時(shí)起到到電場(chǎng)屏屏蔽和磁磁場(chǎng)屏蔽蔽的作用用。采取上述述屏蔽措措施后，經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證明，單片機(jī)機(jī)控制系系統(tǒng)在點(diǎn)點(diǎn)火系統(tǒng)統(tǒng)點(diǎn)火時(shí)時(shí)刻能夠正正常工作作。關(guān)鍵詞：汽油機(jī)機(jī)，單片片機(jī)，點(diǎn)點(diǎn)火系統(tǒng)統(tǒng)，抗干干擾合肥工業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文PAGE PAGE IVABSTTRACCTGasoolinne CCG1225 DDayaang miccrocconttrolllerr co

4、ontrrol sysstemmisa keyy coompoonennt tto aaccuurattelyy coontrroltthe ignnitiion timmes, thhrotttlee oppeniing andd soo onn. Hoowevver, itt wiill creeat strrongg ellecttrommagnnetiic iinteerfeerennce to conntrool ssysttem whiile thee iggnittionn syysteem ssparrk iis fflasshinng,wwhicch wwilll taake

5、 a sseriiouss thhreaat tto tthe relliabble worrk. In thiis ppapeer,tthe chaaraccterristticss off thhe iinteerfeerennce souurcee iss taalkeed aand a sseriies of appproaach to enssuree a relliabble sinnglee-chhip conntrool ssysttem worrk aare reffereed tto. Inn thhis papper, a dettailled anaalyssis on

6、 thee chharaacteerissticcs oof tthe intterffereencee soourcce ffromm thhe iigniitioon ssysttem is donne, andd annalyysiss off ellecttrommagnnetiic rradiiatiionggeneeratted by thee hiigh volltagge ppulsse ccurrrentt att thhe mmomeent wheen tthe brookenn apppliianccediiscoonneect is alsso iinclludee i

7、nn thhe sstuddy bby ttakiing thee hiigh-tennsioon llinee ass ann exxampple.Andd thhen,thee coorreespoondiing farr-fiieldd annd nnearr-fiieldd diistaancee iss caalcuulatted. Baasedd onn faar-ffielld aand neaar-ffielld tto ccalcculaate thee thhe eelecctriic ffielld sstreengtth aand maggnettic fieeld s

8、trrenggth in diffferrentt poosittionn r andd thhe aazimmuthh annglee corrressponndinng tto, andd too maap oout itss pllanss. Foor tthe ignnitiion sysstemm, tthe maiinlyy twwo wwayss off ellecttrommagnnetiic iinteerfeerennce siggnall trranssmisssioon aare connducctioon aand raddiattionn. CCondducttio

9、nn caan bbe ddiviidedd innto connducctivve ccoupplinng, indducttivee cooupllingg annd ccapaacittivee cooupllingg. FFor thee coonduuctiiveccoupplinng, inn thhis artticlle tthe appproaach of opttocooupller, inndeppenddentt poowerr suupplly oof ssinggle-chiip aand an ignnitiion sysstemm, ssepaaratte gg

10、rouund wirre aand groounddingg poointt off prrimaary cirrcuiit oof iigniitioon ssysttem, seeconndarry ccirccuitt, mmicrrocoontrrolller cirrcuiits is inttrodduceed tto tthe inhhibiite or eliiminnatee thhecoonduuctiive couupliing intterffereencee; FFor intterffereencee frrom indducttivee cooupllingg a

11、nnd ccapaacittivee cooupllingg,sepparaate thee wiirinng oof tthe siggnall drriviing cirrcuiit aand sinnglee-chhip cirrcuiit iin tthe cirrcuiit ddesiign, annd ttakee meeasuuress too issolaate cirrcuiit bboarrds. For extternnal couupliing of eleectrromaagneeticc raadiaatioon iinteerfeerennceffromm igg

12、nittionn syysteem, in thee paaperr,a boox-sshapped iroon sshieeldiing sheell anddthee shhielldinng sshelll ggrouundiing metthodd iss ussed to shiieldd thhe ssparrk ppluggs aand higgh-ttenssionn liine.Thiis mmethhod cann bee pllayeed aat tthe samme ttimee thhe eelecctriic ffielld aand maggnettic fiee

13、ld shiielddingg roole. Wheen tthe aboove meaasurres hass beeen takken,thee exxperrimeent proovedd thhat thee siinglle-cchipp coontrrol sysstemm iss abble to worrk ppropperlly aat aall timmes wheen tthe ignnitiion sysstemm woorkss.KEY WORRDS：Gassoliine engginee, ssinggle-chiip, ignnitiion sysstemms,

14、antti-jjammmingg目錄TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc231556828 第一章緒緒論 PAGEREF _Toc231556828 h 1 HYPERLINK l _Toc231556829 1.11 目前前國(guó)內(nèi)摩摩托車(chē)汽汽油機(jī)的的排放現(xiàn)現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc231556829 h 1 HYPERLINK l _Toc231556830 1.22 解決決排放問(wèn)問(wèn)題的主主要措施施 PAGEREF _Toc231556830 h 1 HYPERLINK l _Toc231556831 1.22.1 目前世世界常用用的措施施 PAGEREF _T

15、oc231556831 h 1 HYPERLINK l _Toc231556832 1.22.2 發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)電控技技術(shù)和稀稀薄燃燒燒技術(shù) PAGEREF _Toc231556832 h 22 HYPERLINK l _Toc231556833 1.33 本課課題內(nèi)容容和目標(biāo)標(biāo) PAGEREF _Toc231556833 h 3 HYPERLINK l _Toc231556834 第二章大大陽(yáng)CGG1255汽油機(jī)機(jī)點(diǎn)火系系統(tǒng)干擾擾源特性性分析 PAGEREF _Toc231556834 h 44 HYPERLINK l _Toc231556835 2.11 大陽(yáng)陽(yáng)CG1125型型汽油機(jī)機(jī)點(diǎn)火系系統(tǒng)

16、及點(diǎn)點(diǎn)火系統(tǒng)統(tǒng)電磁干干擾源 PAGEREF _Toc231556835 h 44 HYPERLINK l _Toc231556836 2.11.1 大陽(yáng)CGG1255型汽油油機(jī)點(diǎn)火火系統(tǒng) PAGEREF _Toc231556836 h 44 HYPERLINK l _Toc231556837 2.11.2 大陽(yáng)CGG1255型汽油油機(jī)點(diǎn)火火系統(tǒng)電電磁干擾擾源 PAGEREF _Toc231556837 h 4 HYPERLINK l _Toc231556838 2.22 大陽(yáng)陽(yáng)CG1125型型汽油機(jī)機(jī)點(diǎn)火系系統(tǒng)干擾擾源特性性分析 PAGEREF _Toc231556838 h 55 HYPER

17、LINK l _Toc231556839 2.22.1干干擾源分分析 PAGEREF _Toc231556839 h 5 HYPERLINK l _Toc231556840 2.22.2 大陽(yáng)CGG1255型汽油油機(jī)點(diǎn)火火系統(tǒng)次次級(jí)點(diǎn)火火回路中中電流的的頻譜分分析 PAGEREF _Toc231556840 h 6 HYPERLINK l _Toc231556841 2.22.3 大陽(yáng)CGG1255型汽油油機(jī)點(diǎn)火火系統(tǒng)電電磁干擾擾源特性性分析 PAGEREF _Toc231556841 h 99 HYPERLINK l _Toc231556842 2.22.4 以高壓壓線(xiàn)上流流過(guò)的次次級(jí)電流流

18、為激勵(lì)勵(lì)電流的的電磁波波計(jì)算和和分析 PAGEREF _Toc231556842 h 110 HYPERLINK l _Toc231556843 第三章點(diǎn)點(diǎn)火系統(tǒng)統(tǒng)抗干擾擾措施 PAGEREF _Toc231556843 h 119 HYPERLINK l _Toc231556844 3.11傳導(dǎo)干干擾及抑抑制措施施 PAGEREF _Toc231556844 h 19 HYPERLINK l _Toc231556845 3.11.1 沿導(dǎo)線(xiàn)線(xiàn)傳導(dǎo)的的電磁干干擾 PAGEREF _Toc231556845 h 199 HYPERLINK l _Toc231556846 3.11.2 公共電電源

19、內(nèi)阻阻耦合 PAGEREF _Toc231556846 h 119 HYPERLINK l _Toc231556847 3.11.3 公共地地線(xiàn)阻抗抗耦合干干擾 PAGEREF _Toc231556847 h 200 HYPERLINK l _Toc231556848 3.11.4 電容耦耦合與電電感耦合合干擾 PAGEREF _Toc231556848 h 220 HYPERLINK l _Toc231556849 3.22輻射耦耦合干擾擾及抑制制措施 PAGEREF _Toc231556849 h 220 HYPERLINK l _Toc231556850 3.22.1 火花塞塞和高壓壓線(xiàn)

20、電磁磁輻射源源屏蔽 PAGEREF _Toc231556850 h 220 HYPERLINK l _Toc231556851 3.22.2 點(diǎn)火驅(qū)驅(qū)動(dòng)脈沖沖電纜的的屏蔽 PAGEREF _Toc231556851 h 221 HYPERLINK l _Toc231556852 3.22.3 試驗(yàn)結(jié)結(jié)果 PAGEREF _Toc231556852 h 211 HYPERLINK l _Toc231556853 第四章總總結(jié)及展展望 PAGEREF _Toc231556853 h 233 HYPERLINK l _Toc231556854 4.11.總結(jié)結(jié) PAGEREF _Toc2315568

21、54 h 23 HYPERLINK l _Toc231556855 4.22.結(jié)論論 PAGEREF _Toc231556855 h 24 HYPERLINK l _Toc231556856 4.33.工作作展望 PAGEREF _Toc231556856 h 224 HYPERLINK l _Toc231556857 參考文獻(xiàn)獻(xiàn) PAGEREF _Toc231556857 h 25 HYPERLINK l _Toc231556858 致謝 PAGEREF _Toc231556858 h 277 HYPERLINK l _Toc231556859 附錄 PAGEREF _Toc23155685

22、9 h 288車(chē)輛與動(dòng)力工程學(xué)院畢業(yè)論文PAGE PAGE 32第一章 緒論摩托車(chē)發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)是是車(chē)用發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)的的一個(gè)重重要成員員，它的的性能和和排放是是摩托車(chē)車(chē)的主要要技術(shù)指指標(biāo)之一一。我國(guó)國(guó)是摩托托車(chē)大國(guó)國(guó)，目前前我國(guó)摩摩托車(chē)產(chǎn)產(chǎn)量占世世界總產(chǎn)產(chǎn)量的550%，年產(chǎn)量量10000萬(wàn)輛輛，國(guó)內(nèi)內(nèi)摩托車(chē)車(chē)的保有有量50000萬(wàn)萬(wàn)輛以上上。因此此，面對(duì)對(duì)日益嚴(yán)嚴(yán)峻的節(jié)節(jié)能和環(huán)環(huán)保問(wèn)題題、尤其其是城市市環(huán)保問(wèn)問(wèn)題，解解決摩托托車(chē)的排排放污染染問(wèn)題勢(shì)勢(shì)在必行行。1.11 目前前國(guó)內(nèi)摩摩托車(chē)汽汽油機(jī)的的排放現(xiàn)現(xiàn)狀20088年7月月1日起起開(kāi)始摩摩托車(chē)第第三階段段排放標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)的新新產(chǎn)品認(rèn)認(rèn)證，并并于20009年

23、年7月11日起要要求所有有新生產(chǎn)產(chǎn)摩托車(chē)車(chē)必須達(dá)達(dá)到摩托托車(chē)第三三階段排排放標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)，即國(guó)國(guó)標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)要要求自實(shí)實(shí)施之日日起代替替GB1183552.22-20001(輕型汽汽車(chē)污染染物排放放限值及及測(cè)量方方法(III)，即國(guó)國(guó)II標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)。即即將實(shí)行行的國(guó)標(biāo)準(zhǔn)與與現(xiàn)正在在實(shí)行的的國(guó)標(biāo)準(zhǔn)相相比在以以下三個(gè)個(gè)方面有有所提高高: 首先先，增加加了低溫溫、冷起動(dòng)動(dòng)后排氣氣中COO和HCC排放試試驗(yàn)、雙雙怠速試試驗(yàn)、車(chē)車(chē)載診斷斷(OBBD)系系統(tǒng)及其其功能等等檢測(cè)項(xiàng)項(xiàng)目;其其次，嚴(yán)嚴(yán)格了排排放限值值;第三三，改變變了I型型試驗(yàn)和和W型試試驗(yàn)的試試驗(yàn)規(guī)程程。要滿(mǎn)足國(guó)國(guó)標(biāo)準(zhǔn)，輕型車(chē)車(chē)只需加加裝三元元催化轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化

24、器并并進(jìn)行發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)的的改進(jìn)，而要達(dá)達(dá)到國(guó)標(biāo)準(zhǔn)，則需要要更多的的排放控控制技術(shù)術(shù)，如采采用更好好的催化化轉(zhuǎn)化器器活性層層、催化化劑加熱熱、將催催化轉(zhuǎn)化化器的安安裝位置置靠近發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)、二次空空氣噴射射、帶有有冷卻裝裝置的排排氣再循循環(huán)系統(tǒng)統(tǒng)及優(yōu)化化的燃燒燒室渦流流形式等。顯顯然，與與國(guó)標(biāo)準(zhǔn)相相比，國(guó)國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的的排放控控制技術(shù)術(shù)要復(fù)雜雜而困難難得多。1.22 解決決排放問(wèn)問(wèn)題的主主要措施施1.22.1目目前世界界常用的的措施目前世界界上控制制排放的的主要課課題是對(duì)對(duì)尾氣的的治理，處理汽汽車(chē)尾氣氣的方法法大體分分為機(jī)內(nèi)內(nèi)凈化和和機(jī)外凈凈化兩種種。機(jī)內(nèi)凈化化是采用用以改善善發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)燃燒過(guò)過(guò)程為主主的各種種

25、機(jī)內(nèi)凈凈化技術(shù)術(shù)，用可可燃混合合氣的質(zhì)質(zhì)量和燃燃燒狀態(tài)態(tài)來(lái)控制制有害氣氣體的產(chǎn)產(chǎn)生，使使汽車(chē)排排放中有有害氣體體成分減減至最少少。機(jī)內(nèi)內(nèi)凈化技技術(shù)主要要有：廢氣再再循環(huán)(EGRR)系統(tǒng)統(tǒng)，可降降低NOOx的排排放量；利用電電子控制制汽油噴噴射裝置置，使混混合氣的的成分嚴(yán)嚴(yán)格控制制在理論論空燃比比附近，從而達(dá)達(dá)到最低低有害物物排放；使用低低污染燃燃料液化化石油氣氣(GPPL)；改進(jìn)發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)點(diǎn)火系統(tǒng)統(tǒng)等。機(jī)外凈化化又分為為排放后后處理技技術(shù)和非非排放污污染物處處理技術(shù)術(shù)。排放放后處理理技術(shù)是是需相應(yīng)應(yīng)地在發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)外外部增設(shè)設(shè)一些附附屬裝置置，使汽汽車(chē)排出出的廢氣氣凈化后后再排入入大氣。即使采用用

26、機(jī)外凈凈化技術(shù)術(shù)，也必必須建立立在良好好的機(jī)內(nèi)內(nèi)凈化基基礎(chǔ)上，否則排排放凈化化效果不不佳，反反而還會(huì)會(huì)影響各各機(jī)外凈凈化裝置置的使用用壽命。機(jī)外凈化化技術(shù)主主要包括括：熱反應(yīng)應(yīng)器；二次空空氣噴射射，即將將新鮮空空氣通過(guò)過(guò)空氣泵泵加壓后后輸送到到發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)氣缸的的排氣門(mén)門(mén)附近，利用排排氣的高高溫使廢廢氣中殘殘留的HHC、CCO再燃燃燒，以以達(dá)到凈凈化的目目的；三元催催化轉(zhuǎn)化化器，即即利用化化學(xué)催化化劑對(duì)排排氣進(jìn)行行凈化處處理，這這是目前前各類(lèi)排排放后處處理技術(shù)術(shù)中應(yīng)用用最廣泛泛的一種種技術(shù)；顆粒捕捕集器；無(wú)鉛汽汽油添加加劑等。對(duì)于摩托托車(chē)來(lái)說(shuō)說(shuō)，由于于其自身行業(yè)業(yè)的特殊殊性（市市場(chǎng)飽和和，利潤(rùn)潤(rùn)下

27、降，急需降降低成本本），以以上所說(shuō)說(shuō)的機(jī)外外凈化技技術(shù)雖然然不失為為降低排排放的良良好措施施，但是是由于成成本的限限制，很很難在摩摩托車(chē)發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)上上得以普普及。另另外，如如前面所所講，即即使采用用機(jī)外凈凈化技術(shù)術(shù)，也必必須建立立在良好好的機(jī)內(nèi)內(nèi)凈化基基礎(chǔ)上。所以，為控制制摩托車(chē)車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)的排放放，應(yīng)從從改善可可燃混合合氣的質(zhì)質(zhì)量和燃燃燒狀態(tài)態(tài)著手。為控制可可燃混合合氣的質(zhì)質(zhì)量和燃燃燒狀態(tài)態(tài)，目前前常用的的是采用用電控技技術(shù)和稀稀燃技術(shù)術(shù)。1.22.2發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)電電控技術(shù)術(shù)和稀薄薄燃燒技技術(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)電電子控制制包括燃燃油噴射射控制、點(diǎn)火時(shí)時(shí)間控制制(ESSA)、怠速控控制(IISC)、排氣氣再循環(huán)環(huán)

28、(EGGR)、發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)爆震控控制和其其他相應(yīng)應(yīng)的控制制以及自自診斷系系統(tǒng)、后后備系統(tǒng)統(tǒng)等。發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)電電子控制制能最大大限度地地提高發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)的的動(dòng)力性性，改善善發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的的經(jīng)濟(jì)性性，同時(shí)時(shí)盡可能能降低汽汽車(chē)尾氣氣中有害害物質(zhì)的的排放量量。它是是電子控控制技術(shù)術(shù)在汽車(chē)車(chē)上應(yīng)用用的主要要部分。稀薄燃燒燒是200世紀(jì)880年代代后期，首先在在美國(guó)被被提出的的一項(xiàng)關(guān)關(guān)于發(fā)動(dòng)動(dòng)機(jī)燃燒燒技術(shù)的的理論。其基本本思想是是通過(guò)提提高燃油油發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)的空燃燃比(盡盡量增加加空氣的的比例)，使空空氣與燃燃油充分分混合，最終使使燃燒充充分，達(dá)達(dá)到能量量充分轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化的目目的。稀稀薄燃燒燒技術(shù)就就是要在在保證一一定能量量需

29、要的的情況下下，找到到能夠充充分燃燒燒時(shí)空氣氣與燃油油的比例例，并保保證其可可靠燃燒燒的技術(shù)術(shù)。如果果能夠成成功應(yīng)用用稀薄燃燃燒技術(shù)術(shù)，從目目前測(cè)算算的發(fā)動(dòng)動(dòng)機(jī)燃油油轉(zhuǎn)化成成動(dòng)能的的效率大大約只有有40%來(lái)看，理論上上其轉(zhuǎn)化化效率應(yīng)應(yīng)該在880%左左右。此此外，作作為其附附加效果果，利用用稀薄燃燃燒技術(shù)術(shù)后，發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)廢廢氣排放放對(duì)大氣氣的污染染問(wèn)題也也能夠得得到改善善。事實(shí)實(shí)上，在在燃油質(zhì)質(zhì)量得到到保證的的條件下下，發(fā)動(dòng)動(dòng)機(jī)廢氣氣對(duì)大氣氣的污染染程度與與其充分分燃燒的的程度成成正比，燃燒不不充分，對(duì)大氣氣的污染染就高，燃燒越越充分，對(duì)大氣氣的污染染就越低低。目前，國(guó)國(guó)內(nèi)已經(jīng)經(jīng)出現(xiàn)了了利用稀稀薄

30、燃燒燒技術(shù)生生產(chǎn)的摩摩托車(chē)稀稀薄燃燒燒微電子子控制系系統(tǒng)，可可使發(fā)動(dòng)動(dòng)機(jī)在全全工況范范圍內(nèi)按按照稀薄薄混合(氣)狀狀態(tài)組織織良好的的燃燒，不僅使使油耗大大幅度降降低，同同時(shí)也使使得尾氣氣中排放放的COO、HCC等有害害物質(zhì)大大幅度減減少，取取得了令令人滿(mǎn)意意的效果果。表11中所示示是加裝稀稀薄燃燒燒微電子子控制系系統(tǒng)的實(shí)實(shí)驗(yàn)結(jié)果果。表1-11 摩托托車(chē)工況況法排放放測(cè)試結(jié)結(jié)果原車(chē)加裝后歐歐10.2222.1115.52.00.64481.04411.20.80.03390.09920.30.1551.33本課題題內(nèi)容和和目標(biāo)本次研究究的課題題便是基基于稀薄薄燃燒下下的電子子控制技技術(shù)。但但由于

31、摩摩托車(chē)上上的電子子控制系系統(tǒng)在工工作過(guò)程程中容易易受到來(lái)來(lái)自外界界或內(nèi)部部的電磁磁干擾而而發(fā)生參參數(shù)改變變和死機(jī)機(jī)現(xiàn)象，造成發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)的的不正常常工作而而引起一一系列的的排放和和動(dòng)力經(jīng)經(jīng)濟(jì)性問(wèn)問(wèn)題。所所以，應(yīng)應(yīng)該采取取一定的的措施來(lái)來(lái)抑制或消消除這種種干擾，以使發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)能能夠正常常工作。汽油機(jī)機(jī)單片機(jī)機(jī)控制系系統(tǒng)的干干擾主要要來(lái)自點(diǎn)點(diǎn)火系統(tǒng)統(tǒng)，因此此，要保保證電控控系統(tǒng)的的正常工工作，必必須要消消除點(diǎn)火火系統(tǒng)的的干擾。本文詳細(xì)細(xì)分析了了點(diǎn)火系系統(tǒng)干擾擾源特性性，并以以高壓線(xiàn)線(xiàn)為例計(jì)計(jì)算了電電磁輻射射對(duì)單片片機(jī)控制制系統(tǒng)的的電磁干干擾，采采取了綜綜合抗干干擾措施施，保證證單片機(jī)機(jī)控制系系統(tǒng)的正正

32、常工作作。第二章大大陽(yáng)CGG1255汽油機(jī)機(jī)點(diǎn)火系系統(tǒng)干擾擾源特性性分析2.11大陽(yáng)CCG1225型汽汽油機(jī)點(diǎn)點(diǎn)火系統(tǒng)統(tǒng)及點(diǎn)火火系統(tǒng)電電磁干擾擾源2.11.1大大陽(yáng)CGG1255型汽油油機(jī)點(diǎn)火火系統(tǒng)大陽(yáng)CGG1255型汽油油機(jī)的點(diǎn)點(diǎn)火系統(tǒng)統(tǒng)簡(jiǎn)化示示意圖如如下圖所所示：圖2-1汽油機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)示意圖圖中：斷電器器導(dǎo)通時(shí)時(shí)點(diǎn)火線(xiàn)線(xiàn)圈內(nèi)的的初級(jí)繞繞組電流流，單位位：;斷電器器斷開(kāi)時(shí)時(shí)的次級(jí)級(jí)繞組的的電流，單位：。對(duì)于高能能點(diǎn)火系系統(tǒng)來(lái)說(shuō)說(shuō)，初級(jí)級(jí)電流最最大可達(dá)達(dá)以上。初級(jí)電電路斷開(kāi)開(kāi)瞬間，初級(jí)繞繞組中的的電流連連續(xù)下降降，此時(shí)時(shí)的初級(jí)級(jí)線(xiàn)圈中中的電流流變化率率很大，同時(shí)所所產(chǎn)生的的感應(yīng)電電壓幅值值高達(dá)

33、左左右，此此時(shí)的電電流和電電壓突變變?cè)斐闪肆撕艽蟮牡膫鲗?dǎo)干干擾。傳傳導(dǎo)干擾擾有電導(dǎo)導(dǎo)性耦合合，也有有點(diǎn)火脈脈沖電纜纜產(chǎn)生的的電磁場(chǎng)場(chǎng)對(duì)其他他電路造造成的電電感耦合合干擾和和電容性性耦合干干擾。2.11.2大大陽(yáng)CGG1255型汽油油機(jī)點(diǎn)火火系統(tǒng)電電磁干擾擾源初級(jí)電路路斷開(kāi)瞬瞬間，次次級(jí)繞組組感應(yīng)電電壓幅值值高達(dá)左左右，以以此形成成足夠的的點(diǎn)火電電壓和點(diǎn)點(diǎn)火能量量，使火火花塞電電極間隙隙擊穿，產(chǎn)生強(qiáng)強(qiáng)烈的火火花放電電。點(diǎn)火火時(shí)產(chǎn)生生波形前前沿很陡陡的電弧弧，其頻頻譜在范范圍內(nèi)具具有很大大的場(chǎng)強(qiáng)強(qiáng)，形成成很強(qiáng)的的電磁干干擾源，對(duì)單片片機(jī)、點(diǎn)點(diǎn)火信號(hào)號(hào)驅(qū)動(dòng)電電路和傳傳感器產(chǎn)產(chǎn)生強(qiáng)烈烈的電磁磁輻射干干

34、擾。同同時(shí)在高高壓放電電回路中中形成陡陡峭的放放電電流流，該電電流為寬寬帶脈沖沖電流，帶寬達(dá)達(dá)。這種寬寬帶脈沖沖通過(guò)高高壓線(xiàn)對(duì)對(duì)外輻射射電磁波波，形成成對(duì)周?chē)鷩h(huán)境的的強(qiáng)電磁磁干擾。處于電電磁波環(huán)環(huán)境中的的高壓線(xiàn)線(xiàn)作為一一個(gè)良好好的電磁磁發(fā)射天天線(xiàn)，其其輻射功功率與激激勵(lì)電流流的平方方成正比比。隨著著點(diǎn)火能能量的提提高，高高壓線(xiàn)上上的電流流增大，對(duì)外輻輻射的功功率增大大，造成成的電磁磁干擾也也隨之增增強(qiáng)。因此，在在點(diǎn)火系系統(tǒng)中電電磁輻射射干擾源源主要有有以下兩兩個(gè)方面面產(chǎn)生：（1）火火花塞的的中心電電極和側(cè)側(cè)電極之之間的火火花放電電，以電電弧的形形式向空空間發(fā)射射電磁能能量；（2）因因點(diǎn)火回回

35、路中有有脈動(dòng)電電流流過(guò)過(guò)，點(diǎn)火火線(xiàn)圈和和高壓線(xiàn)線(xiàn)等作為為等效天天線(xiàn)向空空間發(fā)射射電磁能能量。由于初、次級(jí)電電路中的的電壓和和電流中中包含有有直流分分量、基基波和眾眾多的高高次諧波波，在這這較寬的的頻率范范圍內(nèi)，由火花花塞和高高壓線(xiàn)造造成的電電磁干擾擾既會(huì)產(chǎn)產(chǎn)生近場(chǎng)場(chǎng)耦合干干擾，也也會(huì)造成成遠(yuǎn)場(chǎng)的的輻射干干擾。所所以，要要有效地地抑制和和消除干干擾必須須全方位位的考慮慮火花塞塞和高壓壓線(xiàn)的電電磁干擾擾。2.22大陽(yáng)CCG1225型汽汽油機(jī)點(diǎn)點(diǎn)火系統(tǒng)統(tǒng)干擾源源特性分分析2.22.1干干擾源分分析一、點(diǎn)火火干擾摩托車(chē)用用發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)產(chǎn)生的的無(wú)線(xiàn)電電干擾主主要來(lái)自自發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)本身的點(diǎn)點(diǎn)火系統(tǒng)統(tǒng)。在點(diǎn)點(diǎn)火時(shí)，

36、火火花塞間間隙被擊擊穿形成成一個(gè)強(qiáng)強(qiáng)烈的火火花放電電過(guò)程。在此過(guò)過(guò)程中形形成非常常陡峭的的沖擊電電流，可可能激勵(lì)勵(lì)其附屬屬電路的的振蕩，并經(jīng)高高壓點(diǎn)火火線(xiàn)接頭頭，由高高壓點(diǎn)火火線(xiàn)輻射射出去，形形成電磁磁波輻射射。由于于本研究究用摩托托車(chē)為風(fēng)風(fēng)冷式發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)，為了利利于散熱熱，發(fā)動(dòng)動(dòng)機(jī)直接接裸露，因此，這種由由火花放放電而形形成的電電磁波輻輻射，若若不加以以有效抑抑制，則則會(huì)對(duì)四周周形成無(wú)無(wú)線(xiàn)電干干擾，影影響發(fā)動(dòng)動(dòng)機(jī)電控控單元的的正常工工作。在在數(shù)字式式CDII點(diǎn)火系系統(tǒng)中，由于電電控單元元直接與與點(diǎn)火器器相連，所受的的影響更更大。二、電源源波動(dòng)干干擾在摩托車(chē)車(chē)四沖程程發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)工作過(guò)過(guò)程中，各種用

37、用電設(shè)備備由蓄電電池及磁磁電機(jī)供供電，存存在著電源源波動(dòng)現(xiàn)現(xiàn)象，對(duì)對(duì)控制單單元的工工作影響響很大。摩托車(chē)用用四沖程程汽油機(jī)機(jī)的電源源是蓄電電池和磁磁電機(jī)。磁電機(jī)機(jī)產(chǎn)生的的交流電電經(jīng)整流器變變?yōu)橹绷髁麟娊o蓄蓄電池充充電和向向用電設(shè)設(shè)備供電電。磁電電機(jī)的特特點(diǎn)是必必須通過(guò)過(guò)飛輪轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)才能產(chǎn)生生變化磁磁場(chǎng)而發(fā)發(fā)電。而而且，要要產(chǎn)生電電流，必必須具有有一定轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速越高高，電壓壓也越高。蓄電池池的特點(diǎn)點(diǎn)是在儲(chǔ)儲(chǔ)電充足足的情況況下可隨隨時(shí)供電電。蓄電電池的負(fù)負(fù)荷在各各種情況況下是變化化的。例例如：在在轉(zhuǎn)彎時(shí)時(shí)，摩托托車(chē)需要要減速，此時(shí)電電壓低，轉(zhuǎn)向燈燈閃爍暗暗淡，需需要蓄電池池供電；摩托車(chē)車(chē)使用制制

38、動(dòng)，以以怠速運(yùn)運(yùn)行時(shí)，此時(shí)電電壓低，制動(dòng)燈燈暗淡，需要蓄蓄電池供電電；低速速行駛使使用喇叭叭時(shí)，低低電壓會(huì)會(huì)使喇叭叭嘶啞，需要蓄蓄電池供供電；夜夜間開(kāi)大大燈轉(zhuǎn)彎時(shí)時(shí)，鳴號(hào)號(hào)行駛，遇緊急急情況制制動(dòng)時(shí)，因電器器負(fù)荷過(guò)過(guò)大，需需要蓄電電池和磁磁電機(jī)共共同供電。由以上上所述可可知，蓄蓄電池的的放電情情況是不不同的。而且摩摩托車(chē)上上一般都都沒(méi)有安安裝磁電機(jī)機(jī)調(diào)節(jié)器器，電壓壓波動(dòng)較較大。該該電壓波波動(dòng)將影影響到電電控系統(tǒng)統(tǒng)的正常常工作。三、強(qiáng)電電干擾發(fā)動(dòng)機(jī)工工作時(shí)，噴油器器、電動(dòng)動(dòng)燃油泵泵等感性性負(fù)載的的驅(qū)動(dòng)電電路通斷斷時(shí)，會(huì)會(huì)產(chǎn)生過(guò)過(guò)電壓和沖沖擊電流流，這些些干擾信信號(hào)不但但影響驅(qū)驅(qū)動(dòng)電路路本身，還會(huì)

39、通通過(guò)電磁磁感應(yīng)干干擾其他他信號(hào)線(xiàn)路路。這種種強(qiáng)電干干擾信號(hào)號(hào)，能通通過(guò)外部部接口通通道影響響ECUU內(nèi)部II/O接接口的狀狀態(tài)，并并通過(guò)I/O接口口進(jìn)入EECU。四、接地地干擾接地干擾擾一般由由接地環(huán)環(huán)路產(chǎn)生生，而接接地環(huán)路路則由接接地不當(dāng)當(dāng)造成。在控制制系統(tǒng)的的接口電路中中，由于于既有數(shù)數(shù)字電路路、模擬擬電路，同時(shí)又又有驅(qū)動(dòng)動(dòng)電路等等，因此此，當(dāng)其其在不同同位置接地地時(shí)，接接地點(diǎn)之之間由于于電位不不相同也也會(huì)有電電位差出出現(xiàn)，從從而形成成接地環(huán)環(huán)路，造造成接地干干擾。此此外，在在采用公公用地線(xiàn)線(xiàn)串聯(lián)接接地時(shí)，由于各各負(fù)載不不平衡、過(guò)載等等原因，也可能形形成上述述環(huán)路，并進(jìn)而而造成接接地干擾

40、擾。2.22.2大大陽(yáng)CGG1255型汽油油機(jī)點(diǎn)火火系統(tǒng)次次級(jí)點(diǎn)火火回路中中電流的的頻譜分分析實(shí)驗(yàn)測(cè)得得該汽油油機(jī)次級(jí)級(jí)線(xiàn)圈回回路中的的電流隨隨時(shí)間的的變化量量如圖22-2所示示。對(duì)該該數(shù)值做做頻譜分分析，得得出其幅幅頻特性性和相頻頻特性。（在mmatllab中中的程序序見(jiàn)附錄錄），所所得幅頻頻特性和和相頻特特性曲線(xiàn)線(xiàn)如圖2-3所示示。如圖2-2所示示，次級(jí)級(jí)電流的的數(shù)值在在汽油機(jī)機(jī)點(diǎn)火周周期內(nèi)的的數(shù)值變變化范圍圍從0.131.668，并并在高壓壓放電瞬瞬間形成成能量強(qiáng)強(qiáng)、沖擊擊大的高高電流。對(duì)于此此時(shí)作為為等效輻輻射天線(xiàn)線(xiàn)的高壓壓線(xiàn)來(lái)說(shuō)說(shuō)，次級(jí)級(jí)電流作作為輻射射場(chǎng)的激激勵(lì)電流流，向外外的輻射

41、射功率與與激勵(lì)電電流的平平方成正正比。那那么，在在火花塞塞跳火瞬瞬間，由由于圖2-2.次級(jí)電流產(chǎn)生生大功率率高頻沖沖擊電流流，此時(shí)時(shí)高壓線(xiàn)線(xiàn)向外輻輻射的能能量將大大幅增加加。對(duì)于本課課題中的的點(diǎn)火電電流信號(hào)號(hào)，由于于該信號(hào)號(hào)以點(diǎn)火火時(shí)間間間隔為周周期變化化，而且且通過(guò)實(shí)實(shí)驗(yàn)測(cè)得得的信號(hào)號(hào)為一系系列離散散的點(diǎn)，這些離離散的數(shù)數(shù)據(jù)在通通過(guò)快速速傅里葉葉變換（）做頻頻譜分析析時(shí)可看看作是離離散的周周期信號(hào)號(hào)。傅里葉變變換是將將時(shí)域的的信號(hào)通通過(guò)正交交分解，分解成成三角函函數(shù)或復(fù)復(fù)指數(shù)函函數(shù)的組組合，也也稱(chēng)為頻頻域分析析。頻域域分析是是將時(shí)間間變量變變換成頻頻率變量量，揭示示了信號(hào)號(hào)內(nèi)在的的頻率特特性

42、以及及信號(hào)時(shí)時(shí)間特性性與其頻頻率特性性之間的的密切關(guān)關(guān)系。對(duì)于本次次頻譜分分析所用用的周期期信號(hào)，可分解解為直流流、基波波（）和和各次諧諧波（：基波角角頻率的的整數(shù)倍倍）的線(xiàn)線(xiàn)性組合合。如圖圖2-3所所示，幅幅頻特性性和相頻頻特性的的橫軸均均為頻率率軸，橫橫軸的坐坐標(biāo)間隔隔為基波波頻率（），即即經(jīng)傅里里葉變換換后的頻頻率特性性只出現(xiàn)現(xiàn)在各次次諧波點(diǎn)點(diǎn)上。如圖2-3所示示，次級(jí)級(jí)電流信信號(hào)的頻頻率分量量中，在在低頻部部分信號(hào)號(hào)的幅值值較大，而各相相鄰諧波波的幅值值相差較較小，在在低頻頻頻段內(nèi)的的輻射能能量密度度小而分分而相對(duì)對(duì)高頻部部分，信信號(hào)能量量幅值相相對(duì)較小小，變化化頻繁，而且能能量密度度

43、大。因因此，為為保證高高壓線(xiàn)附附近電子子設(shè)備的的可靠工工作，應(yīng)應(yīng)針對(duì)從從低頻到到高頻的的寬波輻輻射特點(diǎn)點(diǎn)，采取取抗干擾擾措施。2.22.3大大陽(yáng)CGG1255型汽油油機(jī)點(diǎn)火火系統(tǒng)電電磁干擾擾源特性性分析根據(jù)圖22-3所所示的頻頻譜圖可可見(jiàn)，次次級(jí)電流流信號(hào)的的頻率分分量中，在低頻頻部分信信號(hào)的幅幅值較大大，而各各相鄰諧諧波的幅幅值相差差較小，在低頻頻段內(nèi)的的輻射能能量密度度小而分分散。而而相對(duì)的高頻部部分，信信號(hào)能量量幅值相相對(duì)較小小，變化化頻繁，而且能能量密度度大。而這些頻頻率分量量將引起起等效天天線(xiàn)附近近產(chǎn)生電電磁場(chǎng)，造成這這種電磁磁輻射的的真正場(chǎng)場(chǎng)源是天天線(xiàn)上的的電流。根據(jù)電磁磁波輻射射

44、形式和和傳播形形式的不不同，又又可將電電磁波分分為近場(chǎng)場(chǎng)輻射和和遠(yuǎn)場(chǎng)輻輻射。遠(yuǎn)遠(yuǎn)場(chǎng)和近近場(chǎng)的界界定可通通過(guò)式22-1計(jì)計(jì)算可得得： （22-1）式中：自由空空間相移移系數(shù)，單位：1信號(hào)角角頻率，單位：自由空空間的介介電常數(shù)數(shù)，單單位：自由空空間導(dǎo)磁磁率，單位：電磁波波的波長(zhǎng)長(zhǎng)，單位位：（式中電磁場(chǎng)場(chǎng)中場(chǎng)點(diǎn)點(diǎn)和源點(diǎn)點(diǎn)之間的的距離，單位：）的區(qū)域域稱(chēng)為近近區(qū)場(chǎng)，在近區(qū)區(qū)場(chǎng)內(nèi)電電場(chǎng)和磁磁場(chǎng)之間間存在的的相位差差，能量量在電場(chǎng)場(chǎng)和磁場(chǎng)場(chǎng)以及場(chǎng)場(chǎng)和源之之間交換換而沒(méi)有有輻射，所以近近區(qū)場(chǎng)又又稱(chēng)為感感應(yīng)場(chǎng)。而kr1的的區(qū)域稱(chēng)稱(chēng)為遠(yuǎn)區(qū)區(qū)場(chǎng)。遠(yuǎn)遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)的的特點(diǎn)是是：（） 電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)度和和磁場(chǎng)強(qiáng)強(qiáng)度的數(shù)數(shù)值都與與成

45、反比比，電磁磁波的傳傳播速度度，電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)度和和磁場(chǎng)強(qiáng)強(qiáng)度的計(jì)計(jì)算式中中都含有有相位因因子，說(shuō)明輻輻射場(chǎng)的的等相位位面為等等于常數(shù)數(shù)的球面面，所以以稱(chēng)其為為球面波波，電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)度、磁場(chǎng)強(qiáng)強(qiáng)度和坡坡印廷矢矢量的方方向相互互垂直，且符合合右手螺螺旋定則則。傳播方向向上電磁磁波的分分量為00，故稱(chēng)稱(chēng)其為橫橫電磁波波（波）；電場(chǎng)強(qiáng)度度和磁場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)度的的比值為為常數(shù)，稱(chēng)為煤煤質(zhì)的波波阻抗，記為，對(duì)于本本文所研研究的自自由空間間，（4） 電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)度和和磁場(chǎng)強(qiáng)強(qiáng)度的數(shù)數(shù)值與成成正比，說(shuō)明電電磁場(chǎng)的的輻射特特性具有有方向性性，輻射射波不是是均勻球球面波。以點(diǎn)火回回路次級(jí)級(jí)電流為為激勵(lì)電電流，由由于點(diǎn)火火時(shí)頻譜譜噪聲

46、在在范圍內(nèi)內(nèi)具有很很大的場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)，根根據(jù)天線(xiàn)線(xiàn)電磁理理論,電電磁輻射射的近場(chǎng)場(chǎng)半徑為為 （22-2）式中：電磁波波傳播速速度，單單位：電磁波波頻率，單位：即單片機(jī)機(jī)控制系系統(tǒng)處于于高壓線(xiàn)線(xiàn)電磁場(chǎng)場(chǎng)的低頻頻遠(yuǎn)場(chǎng)、高高頻近場(chǎng)場(chǎng)內(nèi)。2.22.4以以高壓線(xiàn)線(xiàn)上流過(guò)過(guò)的次級(jí)級(jí)電流為為激勵(lì)電電流的電電磁波計(jì)計(jì)算和分分析點(diǎn)火系統(tǒng)統(tǒng)的火花花塞在跳跳火瞬間間，中心心電極和和側(cè)電極極之間的的火花放放電，以以電弧形形式向空空間發(fā)射射電磁波波，同時(shí)時(shí)點(diǎn)火回回路中的的脈動(dòng)電電流也產(chǎn)產(chǎn)生電磁磁波通過(guò)過(guò)等效天天線(xiàn)向外外發(fā)射。此時(shí)，處于這這種混合合電磁場(chǎng)場(chǎng)中的高高壓線(xiàn)作作為良好好的等效效發(fā)射天天線(xiàn)，以以其自身身作為源源點(diǎn)在其其

47、周?chē)湛臻g中形形成電磁磁場(chǎng)。圖2-4. 行波單導(dǎo)線(xiàn)模型對(duì)于高壓壓線(xiàn)來(lái)說(shuō)說(shuō)，可等等效為一一個(gè)行波波單導(dǎo)線(xiàn)線(xiàn)。行波波單導(dǎo)線(xiàn)線(xiàn)是指天天線(xiàn)上的的電流按按行波分分布的單單導(dǎo)線(xiàn)天天線(xiàn)，設(shè)設(shè)長(zhǎng)度為為的導(dǎo)線(xiàn)線(xiàn)沿軸放放置，導(dǎo)導(dǎo)線(xiàn)上電電流按行行波分布布，即天天線(xiàn)沿線(xiàn)線(xiàn)各點(diǎn)電電流振幅幅相等、相位連連續(xù)滯后后，其饋饋電點(diǎn)置置于坐標(biāo)標(biāo)原點(diǎn)。其模型型如圖22-4所示。對(duì)于電磁磁場(chǎng)分布布較復(fù)雜雜的行波波單導(dǎo)線(xiàn)線(xiàn)，可以以將天線(xiàn)線(xiàn)分割成成許多個(gè)個(gè)電基本本振子，而后取取所有電電基本振振子的輻輻射場(chǎng)之之和。即即可將行行波單導(dǎo)導(dǎo)線(xiàn)分割割成許多多個(gè)微元元體，即即電基本本振子，求出單單個(gè)微元元電磁場(chǎng)場(chǎng)分布后后，對(duì)高高壓線(xiàn)的的長(zhǎng)度進(jìn)進(jìn)行線(xiàn)

48、積積分。電電基本振振子的模模型和坐坐標(biāo)系見(jiàn)見(jiàn)圖2-5，其中中電場(chǎng)強(qiáng)強(qiáng)度和磁磁場(chǎng)強(qiáng)度度的下標(biāo)標(biāo)指、沿該量量增大的的方向。圖2-5.電基本振子模型電基本振振子又稱(chēng)稱(chēng)電流元元，是指指一段理理想的高高頻電流流直導(dǎo)線(xiàn)線(xiàn)，長(zhǎng)度度遠(yuǎn)小于于波長(zhǎng)，其半半徑遠(yuǎn)小小于，同同時(shí)振子子沿線(xiàn)的的電流處處處等幅幅同相。在近區(qū)場(chǎng)場(chǎng)內(nèi) （2-3） （22-4）（2-55）式中：磁場(chǎng)強(qiáng)強(qiáng)度，單單位：電流強(qiáng)強(qiáng)度，單單位：激勵(lì)電電流（在在本文中中為高壓壓線(xiàn)上流流過(guò)的次次級(jí)電流流），單單位：導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)長(zhǎng)度，單單位：，在本文文中方位角角，單位位：在遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)場(chǎng)內(nèi)： （2-6） （22-7） （22-8） （2-99）由于電磁磁場(chǎng)輻射射在遠(yuǎn)區(qū)區(qū)場(chǎng)

49、具有有方向性性，在相相同距離離的條件件下天線(xiàn)線(xiàn)輻射場(chǎng)場(chǎng)的相對(duì)對(duì)值與空空間方向向的關(guān)系系，繪制制成的圖圖形稱(chēng)為為方向圖圖，又稱(chēng)稱(chēng)為波瓣瓣圖。波波瓣圖形形象地表表示了其其輻射場(chǎng)場(chǎng)在空間間各個(gè)方方向上的的分布，或平面叫叫做面，因?yàn)檩椵椛鋱?chǎng)的的矢量在在該平面面上，而而矢量與與之垂直直。平面面叫做面面，因?yàn)闉槭噶吭谠谶@個(gè)平平面上而而矢量與與之垂直直。面和和面叫做做天線(xiàn)的的兩個(gè)主主平面。在波瓣圖圖上，通通常不止止一個(gè)波波瓣，最最大的波波瓣叫做做主瓣，較小的的波瓣叫叫做旁瓣瓣。由于高壓壓線(xiàn)上流流過(guò)的電電路在非非點(diǎn)火時(shí)時(shí)刻主要要集中在在左右，因此，取,進(jìn)行分分析：時(shí)：根據(jù)據(jù)式2-1，其其遠(yuǎn)場(chǎng)半半徑： （22-

50、100）即在這樣樣的條件件下，高高壓線(xiàn)向向外的電電磁輻射射在單片片機(jī)工作作空間內(nèi)內(nèi)均屬近近場(chǎng)干擾擾。其輻輻射強(qiáng)度度在空間間的變化化關(guān)系如如圖2-6-1,2-6-2所示：由圖2-6-1，2-6-2，近近場(chǎng)干擾擾的電場(chǎng)場(chǎng)和磁場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)度在在相對(duì)較較遠(yuǎn)的距距離，大大角度方方向上數(shù)數(shù)值有大大幅增加加，因此此，可根根據(jù)該曲曲線(xiàn)選擇擇單片機(jī)機(jī)控制系系統(tǒng)與高高壓線(xiàn)的的相對(duì)位位置。時(shí)，在在本論文文所研究究的距離離范圍內(nèi)內(nèi)，該電電磁干擾擾也是近近場(chǎng)干擾擾。其輻輻射強(qiáng)度度變化曲曲線(xiàn)與圖圖2-66-1，2-6-2相仿仿。在此此不做過(guò)過(guò)多分析析。時(shí)，此此時(shí)單片片機(jī)控制制系統(tǒng)可可能處于于遠(yuǎn)場(chǎng)輻輻射范圍圍內(nèi)。其其輻射強(qiáng)強(qiáng)度隨

51、方方位的變變化曲線(xiàn)線(xiàn)如圖22-7-1、2-7-2、2-7-3所示示。圖2-6-1.電場(chǎng)強(qiáng)度隨的變化曲線(xiàn)圖2-6-2.磁場(chǎng)強(qiáng)度隨的變化曲線(xiàn)圖2-7-1.磁場(chǎng)強(qiáng)度隨（）的變化關(guān)系圖2-7-2.電場(chǎng)強(qiáng)度隨（）的變化關(guān)系圖2-7-3.電場(chǎng)強(qiáng)度隨（）的變化關(guān)系由圖2-7-11、2-7-22、2-7-33可見(jiàn)，在遠(yuǎn)場(chǎng)場(chǎng)高頻段段，電磁磁波輻射射能量中中的電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)度和和磁場(chǎng)強(qiáng)強(qiáng)度均在在一特定定的距離離大幅上上升，并并有很高高的輻射射能量值值。綜合合圖2-6-11、2-6-22和圖22-7-1、22-7-2、22-7-3可知知，在同同一激勵(lì)勵(lì)電流值值下，對(duì)對(duì)應(yīng)于不不同的頻頻率，天天線(xiàn)的輻輻射特性性都有所所不同，

52、因此，為有效效減小和和消除高高壓線(xiàn)對(duì)對(duì)單片機(jī)機(jī)控制系系統(tǒng)的輻輻射干擾擾，應(yīng)綜綜合考慮慮高低頻頻段的輻輻射特點(diǎn)點(diǎn)，選擇擇高壓線(xiàn)線(xiàn)和單片片機(jī)控制制系統(tǒng)的的相對(duì)布布置形式式。在點(diǎn)火時(shí)時(shí)刻，火火花塞跳跳火瞬間間次級(jí)電電路中的的電流有有一個(gè)很很高幅值值的突變變，如圖圖2-22所示，此時(shí)的的電流所所激勵(lì)的的電磁場(chǎng)場(chǎng)特性與與以上所所分析的的輻射特特性有所所不同，此處先先以次級(jí)級(jí)電流曲曲線(xiàn)上升升段的值值分析如如下：，時(shí)：根據(jù)式22-100：在本文所所研究的的距離內(nèi)內(nèi)，單片片機(jī)控制制系統(tǒng)所所受的干干擾為近近場(chǎng)干擾擾。其電電場(chǎng)強(qiáng)度度和磁場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)度值值如圖22-8-1、22-8-2所示示。圖2-8-1.電場(chǎng)強(qiáng)度隨的變

53、化曲線(xiàn)圖2-8-2.磁場(chǎng)強(qiáng)度隨的變化曲線(xiàn)時(shí)，在在本論文文所研究究的距離離范圍內(nèi)內(nèi)，該電電磁干擾擾也是近近場(chǎng)干擾擾。其輻輻射強(qiáng)度度變化曲曲線(xiàn)與圖圖2-88-1，2-88-2相相仿。在在此不做做過(guò)多分分析。圖2-9-1.電場(chǎng)強(qiáng)度隨（）的變化關(guān)系 圖2-9-2.磁場(chǎng)強(qiáng)度隨（）的變化關(guān)系時(shí)，此此時(shí)單片片機(jī)控制制系統(tǒng)可可能處于于遠(yuǎn)場(chǎng)輻輻射范圍圍內(nèi)。其其輻射強(qiáng)強(qiáng)度隨方方位的變變化曲線(xiàn)線(xiàn)如圖22-9-1、22-9-2、22-9-3所示示。圖2-9-3.磁場(chǎng)強(qiáng)度隨（）的變化關(guān)系由于遠(yuǎn)場(chǎng)場(chǎng)半徑與與激勵(lì)電電流無(wú)關(guān)關(guān)，當(dāng)電電流值達(dá)達(dá)到波峰峰時(shí)，其其相應(yīng)的的輻射強(qiáng)強(qiáng)度加強(qiáng)強(qiáng)，但是是隨（）變化趨趨勢(shì)和圖圖2-99-1、

54、2-99-2、2-99-3相相同，在在此不作作詳細(xì)分分析。第三章 點(diǎn)火系系統(tǒng)抗干干擾措施施對(duì)于點(diǎn)火火系統(tǒng)而而言，電電磁干擾擾信號(hào)傳傳輸耦合合的途徑徑主要有有傳導(dǎo)和和輻射兩兩種方式式。傳導(dǎo)導(dǎo)耦合可可以是電電導(dǎo)性耦耦合也可可以是電電感性耦耦合和電電容性耦耦合。而而輻射干干擾是以以電磁場(chǎng)場(chǎng)的形式式傳輸耦耦合的。3.11傳導(dǎo)干干擾及抑抑制措施施3.11.1沿沿導(dǎo)線(xiàn)傳傳導(dǎo)的電電磁干擾擾點(diǎn)火系統(tǒng)統(tǒng)工作時(shí)時(shí)，點(diǎn)火火線(xiàn)圈初初級(jí)回路路電壓和和電流的的快速變變化要向向單片機(jī)機(jī)和采樣樣模塊傳傳輸頻譜譜相當(dāng)寬寬的尖脈脈沖傳導(dǎo)導(dǎo)干擾。為抑制點(diǎn)點(diǎn)火線(xiàn)圈圈初級(jí)回回路對(duì)單單片機(jī)和和采樣模模塊的傳傳導(dǎo)干擾擾，本系系統(tǒng)在單單片機(jī)

55、和和點(diǎn)火信信號(hào)驅(qū)動(dòng)動(dòng)電路之之間采用用光電耦耦合器。光電耦耦合器的的輸入阻阻抗很小小，而干干擾源很很大，因因此初級(jí)級(jí)回路中中的尖脈脈沖干擾擾能分壓壓到光電電耦合器器輸入端端的噪聲聲很小；初級(jí)回路路干擾電電壓雖有有較大的的電壓幅幅度，但但能量小小，只能能形成微微弱的電電流；另另外光電電耦合器器的輸入入輸出回回路間分分布電容容極小且且絕緣電電阻很大大，因此此初級(jí)回回路的干干擾很難難通過(guò)光光電耦合合器進(jìn)入入單片機(jī)機(jī)側(cè)?？偪傊夤怆婑詈虾掀鲗螁纹瑱C(jī)和和點(diǎn)火系系統(tǒng)初級(jí)級(jí)回路完完全隔離離開(kāi)來(lái)，阻斷了了點(diǎn)火系系統(tǒng)初級(jí)級(jí)電路的的傳導(dǎo)干干擾。3.11.2公公共電源源內(nèi)阻耦耦合當(dāng)多個(gè)電電路單元元共用一一個(gè)電源源

56、時(shí)，由由于電源源內(nèi)阻的的存在，一個(gè)電電路單元元的工作作電流發(fā)發(fā)生任何何變化都都會(huì)影響響其他電電路單元元的工作作電壓，從而造造成干擾擾。對(duì)單單片機(jī)控控制系統(tǒng)統(tǒng)來(lái)說(shuō)，其工作作電流較較小，而而點(diǎn)火系系統(tǒng)尤其其是高能能點(diǎn)火系系統(tǒng)工作作電流大大，且有有很大的的尖脈沖沖，點(diǎn)火火系統(tǒng)的的工作會(huì)會(huì)對(duì)電源源產(chǎn)生影影響從而而對(duì)單片片機(jī)的工工作造成成干擾。對(duì)此，采取單單片機(jī)和和點(diǎn)火系系統(tǒng)獨(dú)立立供電，消除點(diǎn)點(diǎn)火系統(tǒng)統(tǒng)工作對(duì)對(duì)單片機(jī)機(jī)的干擾擾。為進(jìn)一步步提高單單片機(jī)的的工作可可靠性，在單片片機(jī)電源源入口處處串接變變換器，使單片片機(jī)電源源和外界界供電電電源徹底底隔離，以減小小電源和和地線(xiàn)干干擾。3.11.3公公共地線(xiàn)線(xiàn)阻

57、抗耦耦合干擾擾點(diǎn)火系統(tǒng)統(tǒng)初級(jí)和和次級(jí)電電路工作作電流較較大，更更重要的的是它的的電流變變化大，若點(diǎn)火火系統(tǒng)初初級(jí)和次次級(jí)電路路與其它它電路與與設(shè)備共共用公共共地線(xiàn)，則不可可避免地地會(huì)造成成點(diǎn)火初初級(jí)電路路與次級(jí)級(jí)電路對(duì)對(duì)單片機(jī)機(jī)控制系系統(tǒng)和其其他設(shè)備備的公共共地線(xiàn)阻阻抗耦合合干擾。為解決公公共地線(xiàn)線(xiàn)阻抗的的耦合干干擾，單單片機(jī)和和點(diǎn)火信信號(hào)驅(qū)動(dòng)動(dòng)電路之之間采用用光電耦耦合，使使提供點(diǎn)點(diǎn)火信號(hào)號(hào)的單片片機(jī)電路路地線(xiàn)和和點(diǎn)火信信號(hào)驅(qū)動(dòng)動(dòng)電路與與點(diǎn)火系系統(tǒng)電路路地線(xiàn)分分離。從從而解決決點(diǎn)火系系統(tǒng)初級(jí)級(jí)和次級(jí)級(jí)電路地地線(xiàn)對(duì)單單片機(jī)電電路的耦耦合干擾擾。此外外，為徹徹底解決決公共地地線(xiàn)阻抗抗的耦合合，點(diǎn)

58、火火系統(tǒng)初初級(jí)電路路（含點(diǎn)點(diǎn)火信號(hào)號(hào)驅(qū)動(dòng)電電路）、次級(jí)電電路、單單片機(jī)電電路、采采樣模塊塊均單獨(dú)獨(dú)設(shè)置地地線(xiàn)，并并在一點(diǎn)點(diǎn)接地。3.11.4電電容耦合合與電感感耦合干干擾點(diǎn)火信號(hào)號(hào)驅(qū)動(dòng)電電路工作作電流大大，且電電壓和電電流有劇劇烈變化化，若點(diǎn)點(diǎn)火信號(hào)號(hào)驅(qū)動(dòng)電電路和單單片機(jī)及及初級(jí)電電壓電流流傳感器器電路距距離很近近，則由由于分布布電感和和分布電電容的存存在，將將發(fā)生電電感耦合合和電容容耦合，造成點(diǎn)點(diǎn)火信號(hào)號(hào)驅(qū)動(dòng)電電路對(duì)單單片機(jī)電電路和初初級(jí)電壓壓電流傳傳感器電電路的干干擾。由由于點(diǎn)火火信號(hào)驅(qū)驅(qū)動(dòng)電路路和單片片機(jī)及初初級(jí)電壓壓電流傳傳感器設(shè)設(shè)計(jì)在一一個(gè)電路路板上，此現(xiàn)象象極易發(fā)發(fā)生。為解決此此電

59、容耦耦合與電電感耦合合干擾，在電路路設(shè)計(jì)上上采取點(diǎn)點(diǎn)火信號(hào)號(hào)驅(qū)動(dòng)電電路和單單片機(jī)電電路分開(kāi)開(kāi)設(shè)計(jì)布布線(xiàn)，并并在電路路板上采采取隔離離措施。3.22輻射耦耦合干擾擾及抑制制措施3.22.1火火花塞和和高壓線(xiàn)線(xiàn)電磁輻輻射源屏屏蔽點(diǎn)火系統(tǒng)統(tǒng)中電磁磁輻射主主要由火火花塞和和高壓線(xiàn)線(xiàn)產(chǎn)生，干擾能能量通過(guò)過(guò)空間電電磁波的的形式傳傳播到單單片機(jī)控控制系統(tǒng)統(tǒng)中產(chǎn)生生輻射干干擾?；鸹鸹ㄈg間隙跳火火和高壓壓線(xiàn)產(chǎn)生生的電磁磁輻射均均為高頻頻電磁輻輻射，需需要進(jìn)行行高頻電電磁屏蔽蔽，將火火花塞和和高壓線(xiàn)線(xiàn)屏蔽起起來(lái)以減減少干擾擾源的強(qiáng)強(qiáng)度?；鸹ㄈ吒邏壕€(xiàn)電電磁輻射射的特點(diǎn)點(diǎn)是頻率率高，電電磁輻射射能力強(qiáng)強(qiáng)，電磁磁輻

60、射趨趨向于遠(yuǎn)遠(yuǎn)場(chǎng)干擾擾，即使使在近距距離內(nèi)也也可能出出現(xiàn)遠(yuǎn)場(chǎng)場(chǎng)干擾。遠(yuǎn)場(chǎng)干干擾中的的電場(chǎng)、磁場(chǎng)均均不能忽忽略，因因此對(duì)火火花塞高高壓線(xiàn)電電磁輻射射源的屏屏蔽要對(duì)對(duì)電場(chǎng)和和磁場(chǎng)同同時(shí)屏蔽蔽。本設(shè)計(jì)用用盒狀鐵鐵屏蔽殼殼將高壓壓線(xiàn)和火火花塞屏屏蔽起來(lái)來(lái)，屏蔽蔽殼接地地，具有有對(duì)電場(chǎng)場(chǎng)和磁場(chǎng)場(chǎng)同時(shí)屏蔽蔽的作用用。對(duì)電場(chǎng)屏屏蔽來(lái)說(shuō)說(shuō)，影響響電屏蔽蔽效能的的一個(gè)主主要因素素是分布布電容，減少分分布電容容就能提提高屏蔽蔽效能。結(jié)構(gòu)上上盡可能能減少盒盒蓋與盒盒體間的的接觸阻阻抗及盒盒體的接接觸電阻阻。對(duì)電磁屏屏蔽，設(shè)設(shè)計(jì)的關(guān)關(guān)鍵是減減少接縫縫和避免免腔體諧諧振。實(shí)實(shí)際制造造的屏蔽蔽體要開(kāi)開(kāi)電纜孔孔，屏蔽蔽盒的