汽车点火系统的电磁骚扰抑制方法探析

摘要：汽车点火系统是汽车电磁干扰的重要部分，因此为了降低汽车点火系统的电磁骚扰，一方面需要不断地开发和使用电磁兼容技术，另一方面需要引进先进的电磁抑制方法。文章首先介绍汽车点火系统的工作原理，从而对汽车点火系统产生的电磁骚扰有一个笼统的认识，然后阐述点火系统电磁骚扰的形成机理，最后从光电隔离技术、铁氧体滤波技术以及屏蔽技术三方面介绍抑制电磁骚扰的方法，从而降低电磁骚扰对点火系统的影响。

关键词：点火系统；电磁骚扰；抑制方法；电磁兼容

中图分类号：U464 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）09-0022-02

1 概述

汽车点火系统的电磁骚扰性很强，因此要想削弱电磁骚扰就需要实现汽车电磁兼容，所谓汽车电磁兼容就是使处在同一运行环境的各种电子设备或者各电子子系统独立工作、互不干扰的一种工作状态。要想充分利用汽车电磁兼容技术就需要了解汽车点火系统的工作原理以及电磁骚扰的形成机理。

2 汽车点火系统的工作原理

在发动机点火系统工作时，处于雾化状态的油料会同空气一起进入到气缸内，从而使得气缸内形成了具有可燃性的混合气体，随着活塞的不断推进，活塞压缩使火花塞产生电火花，电火花与缸内的可燃性混合气体发生产生化学反应，释放出能量，使得缸内的压强增大，从而推动活塞向外运动，以此来带动曲轴旋转，从而对外做功。

3 汽车点火系统电磁骚扰的形成机理

由于电磁骚扰的传播形式不同，可以分为传导型电磁骚扰和辐射型电磁骚扰，因此，点火系统电磁骚扰的形成机理同样由两部分组成，分别为点火系统传导电磁骚扰的形成机理和点火系统辐射电磁骚扰的形成机理。

3.1 点火系统传导电磁骚扰的形成机理

所谓传导干扰是指在导电传播介质的载体下，将一个电子系统上的信号耦合到另一个电子系统上，从而导致其工作性能受到干扰而产生效率下降的现象。汽车点火系统产生的电磁骚扰的主要传播介质是电源线和点火控制线，因此，汽车传导型电磁骚扰是通过电源线和点火控制线进行电磁传输的过程。初级线圈的瞬变电压具有很强的高频能量，高频能量通过电源线作为传输介质对汽车的点火控制线造成一定的冲击从而形成了传导干扰源，瞬变电压通过导线耦合到相关设备上，从而拓宽了干扰源的干扰

范围。

3.2 点火系统辐射电磁骚扰的形成机理

辐射型的电磁骚扰是在传导电磁骚扰的基础上产生的，由于在点火的过程中初级线圈会产生电磁效应，从而引起传导电磁骚扰，另外，当火花电流在通过点火初级线圈的过程中会将电流耦合到初级电路上，此时容易形成叠加原理，将电流叠加到电源线上从而形成传导干扰，此时通过电缆的天线效应就会对外界产生辐射效应，从而形成辐射型电磁骚扰。

点火系统在工作的过程中会产生瞬变电压和电流，当电流和电压通过导线时容易因为磁场引起辐射型干扰，初级导线的长度要远大于次级导线，因此次级导线所流经的电流较小，引起的辐射干扰较小，相比之下，初级导线是引起辐射干扰的关键因素。

4 电磁骚扰抑制方法之一：光电隔离技术

4.1 光电隔离技术的原理

在电路中接入光电耦合器后，光电耦合器的输入阻抗会变得很小，而干扰源内阻则会变得很大，根据分压原理，分配到输入端的噪音会减小，然而由于干扰源内阻的增大，所以只能形成十分微弱的电流，但是光电耦合器前端的二极管只有电流达到要求才能发光，此时无法实现光电耦合器的连通，干扰电压对点火信号不会产生影响，另外光电耦合器在密封环境中运行，不易受外部环境的影响和干扰且绝缘电阻较大，无法实现干扰的传导，因此降低了彼此间的电磁干扰。

4.2 光电隔离技术的优势和缺陷

光电隔离技术的优势表现在：光电隔离技术的核心设备是光电耦合器，光电耦合器自身具有速度快、耐用性高、可靠性和稳定性高的特点，而且光电耦合器的响应时间短，普通的光电耦合器的响应时间为1ms，高速型光电耦合器的响应时间仅为10ns。此外，光电耦合器具备抑制脉冲的作用，因此能够很好地实现点火系统电磁抗干扰效用。

光电隔离技术的缺陷主要表现在：第一，对噪音频带宽度的干扰有一定的范围限制，超出频率以外的电磁干扰，其抗干扰能力较弱；第二，光电耦合器的研发对象是微电子产品，且工作环境因素的考虑不够深入，因此光电耦合器的可靠性及使用年限难以确定；第三，随着低碳经济的发展，电动汽车的普及率会持续攀升，因此光电隔离技术面临着较大的技术挑战。

5 电磁骚扰抑制方法之二：铁氧体滤波技术

5.1 铁氧体滤波技术的原理

铁氧体的化学结构以及材料结构决定了其具有滤波特性。铁氧体材料具有独特的复数磁导率，其铁离子以不同的晶体形式存在，当高频电磁场通过铁氧体时会使不同形式的铁离子晶体、原子磁矩以及磁畴产生谐振，在谐振的过程中，高频电磁波所蕴含的能量会以热能的形式释放掉，从而发挥滤波的效用。

5.2 汽车点火系统电源线的滤波设计

电源线是产生辐射型电磁干扰的媒介，原因在于点火系统电源线上具有共模电流，使得电源线具有辐射干扰特性，因此在进行滤波设计的过程中首先需要测试点火系统的辐射情况，然后加强共模扼流圈的干扰频率设计，并且选择合适的铁氧体材料作为磁芯，最后通过模拟实验的方法决定电源线的缠绕匝数。

6 电磁骚扰抑制方法之三：电磁屏蔽技术

6.1 电磁屏蔽技术的概念和作用

电磁屏蔽技术的作用是破坏电磁能量的空间传播路径，从而实现消除电磁干扰的目的。电磁的空间传播路径主要表现为两种方式，近场区表现为电磁耦合或者磁场耦合，而远场区则表现为电磁波的传递。

电磁屏蔽是指在磁场运行中，为了避免外来电磁场的干扰或者抑制干扰源的产生而采取的一种利用良导体涡流能来阻止电磁波传递的方法，其原理是利用金属屏蔽罩覆盖一定的区域，从而屏蔽电磁波的干扰。

6.2 点火系统的导线屏蔽整车设计

在进行点火系统的导线屏蔽整车设计时，应该采用铜箔胶带包裹高压导线，屏蔽铜网套在电源线外面，并且保持屏蔽层与车架搭铁的良好连接，将电缆屏蔽后需要将车放在半波暗室，然后启动发动机，保持汽车处于怠速状态。

屏蔽技术在汽车点火系统的电磁骚扰抑制过程中有一定的局限性，因此选择屏蔽技术进行点火系统电磁骚扰的抑制，可以优先选择对重要器件进行金属屏蔽，在屏蔽时要加强引入线和引出线的滤波作用。

7 结语

汽车点火系统的电磁骚扰是限制点火系统的重要因素，因此采取有效的抑制方法不仅可以提高点火系统的运行效率，而且还能够避免点火过程中相关系统的瘫痪和故障。通过文中对电磁骚扰产生机理的研究和分析，可以针对各骚扰传播的特点采取专门的抑制手段。光电隔离技术、滤波技术以及金属屏蔽技术都能够很好地实现抗干扰作用，但是每种方法都存在一定的不足，因此随着科技发展水平的提高，势必会找到更加有效的方法来抑制点火系统的电磁骚扰。

参考文献

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作者简介：廖琪（1973―），女，湖北咸宁人，供职于西安公共交通总公司教育中心，研究方向：汽车电气设备的构造、使用与维护。