【文章內(nèi)容簡介】 ：在轉(zhuǎn)彎時，摩托車需要減速，此時電壓低，轉(zhuǎn)向燈閃爍暗淡，需要蓄電池供電；摩托車使用制動，以怠速運行時，此時電壓低，制動燈暗淡，需要蓄電池供電；低速行駛使用喇叭時，低電壓會使喇叭嘶啞，需要蓄電池供電；夜間開大燈轉(zhuǎn)彎時，鳴號行駛，遇緊急情況制動時，因電器負(fù)荷過大，需要蓄電池和磁電機(jī)共同供電。由以上所述可知，蓄電池的放電情況是不同的。而且摩托車上一般都沒有安裝磁電機(jī)調(diào)節(jié)器，電壓波動較大。該電壓波動將影響到電控系統(tǒng)的正常工作。三、強電干擾發(fā)動機(jī)工作時，噴油器、電動燃油泵等感性負(fù)載的驅(qū)動電路通斷時，會產(chǎn)生過電壓和沖擊電流，這些干擾信號不但影響驅(qū)動電路本身，還會通過電磁感應(yīng)干擾其他信號線路。這種強電干擾信號，能通過外部接口通道影響 ECU 內(nèi)部 I/O 接口的狀態(tài)，并通過 I/O 接口進(jìn)入 ECU。四、接地干擾接地干擾一般由接地環(huán)路產(chǎn)生，而接地環(huán)路則由接地不當(dāng)造成。在控制系統(tǒng)的接口電路中，由于既有數(shù)字電路、模擬電路，同時又有驅(qū)動電路等，因此，當(dāng)其在不同位置接地時，接地點之間由于電位不相同也會有電位差出現(xiàn)，從而形成接地環(huán)路，造成接地干擾。此外，在采用公用地線串聯(lián)接地時，由于各負(fù)載不平衡、過載等原因，也可能形成上述環(huán)路，并進(jìn)而造成接地干擾。167。 大陽 CG125型汽油機(jī)點火系統(tǒng)次級點火回路中電流的頻譜分析實驗測得該汽油機(jī)次級線圈回路中的電流隨時間的變化量如圖 22 所示。對該數(shù)值做頻譜分析，得出其幅頻特性和相頻特性。 （在 matlab 中的程序見附錄） ，所得幅頻特性和相頻特性曲線如圖 23 所示。7 / 36如圖 22 所示，次級電流 的數(shù)值在汽油機(jī)點火周期內(nèi)的數(shù)值變化范圍從2i ~ ，并在高壓放電瞬間形成能量強、沖擊大的高電流。對于此時作mA為等效輻射天線的高壓線來說，次級電流 作為輻射場的激勵電流，向外的輻射2i功率與激勵電流的平方成正比。那么，在火花塞跳火瞬間，由于產(chǎn)生大功率高頻沖擊電流，此時高壓線向外輻射的能量將大幅增加。對于本課題中的點火電流信號，由于該信號以點火時間間隔為周期變化，而且通過實驗測得的信號為一系列離散的點，這些離散的數(shù)據(jù)在通過快速傅里葉變換（ ）做頻譜分析時可看作是離散的周期信號。FT傅里葉變換是將時域的信號通過正交分解，分解成三角函數(shù)或復(fù)指數(shù)函數(shù)的組合，也稱為頻域分析。頻域分析是將時間變量變換成頻率變量，揭示了信號內(nèi)在的頻率特性以及信號時間特性與其頻率特性之間的密切關(guān)系。對于本次頻譜分析所用的周期信號，可分解為直流、基波（ ）和各次諧1?波（ ：基波角頻率的整數(shù)倍）的線性組合。如圖 23 所示，幅頻特性和相頻1?n特性的橫軸均為頻率軸，橫軸的坐標(biāo)間隔為基波頻率（ ） ，即經(jīng)傅里葉變換后1的頻率特性只出現(xiàn)在各次諧波點上。圖 8 / 36如圖 23 所示，次級電流信號的頻率分量中，在低頻部分信號的幅值較大，而各相鄰諧波的幅值相差較小，在低頻頻段內(nèi)的輻射能量密度小而分而相對高頻部分，信號能量幅值相對較小，變化頻繁，而且能量密度大。因此，為保證高壓線附近電子設(shè)備的可靠工作，應(yīng)針對從低頻到高頻的寬波輻射特點，采取抗干擾措施。 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 9 / 36167。 大陽 CG125型汽油機(jī)點火系統(tǒng)電磁干擾源特性分析根據(jù)圖 23 所示的頻譜圖可見，次級電流信號的頻率分量中，在低頻部分信號的幅值較大，而各相鄰諧波的幅值相差較小，在低頻段內(nèi)的輻射能量密度小而分散。而相對的高頻部分，信號能量幅值相對較小，變化頻繁，而且能量密度大。而這些頻率分量將引起等效天線附近產(chǎn)生電磁場，造成這種電磁輻射的真正場源是天線上的電流。根據(jù)電磁波輻射形式和傳播形式的不同，又可將電磁波分為近場輻射和遠(yuǎn)場輻射。遠(yuǎn)場和近場的界定可通過式 21 計算可得： （21）?????20???k式中： —自由空間相移系數(shù)，單位：1k —信號角頻率，單位：?srad/ —自由空間的介電常數(shù)， ，單位：0? ??36109??mF/ —自由空間導(dǎo)磁率， ，單位：?704??H —電磁波的波長，單位：?m（式中 —電磁場中場點和源點之間的距離，單位： ）的區(qū)域稱為近1?krr區(qū)場，在近區(qū)場內(nèi)電場和磁場之間存在 的相位差，能量在電場和磁場以及場和2?源之間交換而沒有輻射，所以近區(qū)場又稱為感應(yīng)場。而 kr1 的區(qū)域稱為遠(yuǎn)區(qū)場。遠(yuǎn)區(qū)場的特點是：（１） 電場強度和磁場強度的數(shù)值都與 成反比，電磁波的傳播速度r，電場強度和磁場強度的計算式中都含有相位因子 ，說明輻射場01????c jkre?的等相位面為 等于常數(shù)的球面，所以稱其為球面波，電場強度、磁場強度和坡r印廷矢量的方向相互垂直，且符合右手螺旋定則。（２） 傳播方向上電磁波的分量為 0，故稱其為橫電磁波（ 波） ；TEM （３） 電場強度和磁場強度的比值為常數(shù)，稱為煤質(zhì)的波阻抗，記為10 / 36，對于本文所研究的自由空間，? ??????120（4） 電場強度和磁場強度的數(shù)值與 成正比，說明電磁場的輻射特?sin性具有方向性，輻射波不是均勻球面波。以點火回路次級電流為激勵電流，由于點火時頻譜噪聲在 范圍MHz10~內(nèi)具有很大的場強，根據(jù)天線電磁理論,電磁輻射的近場半徑為 （22）mfcr 60 ~?????式中： —電磁波傳播速度，單位：csm/ —電磁波頻率，單位：f Hz即單片機(jī)控制系統(tǒng)處于高壓線電磁場的低頻遠(yuǎn)場、高頻近場內(nèi)。167。 以高壓線上流過的次級電流為激勵電流的電磁波計算和分析點火系統(tǒng)的火花塞在跳火瞬間，中心電極和側(cè)電極之間的火花放電，以電弧形式向空間發(fā)射電磁波，同時點火回路中的脈動電流也產(chǎn)生電磁波通過等效天線向外發(fā)射。此時，處于這種混合電磁場中的高壓線作為良好的等效發(fā)射天線，以其自身作為源點在其周圍空間中形成電磁場。對于高壓線來說，可等效為一個行波單導(dǎo)線。行波單導(dǎo)線是指天線上的電流按行波分布的單導(dǎo)線天線，設(shè)長度為 的導(dǎo)線沿 軸放置，導(dǎo)線上電流按行波分lZ布，即天線沿線各點電流振幅相等、相位連續(xù)滯后，其饋電點置于坐標(biāo)原點。其模型如圖 24 所示。圖 24. 行波單導(dǎo)線模型11 / 36對于電磁場分布較復(fù)雜的行波單導(dǎo)線，可以將天線分割成許多個電基本振子，而后取所有電基本振子的輻射場之和。即可將行波單導(dǎo)線分割成許多個微元體，即電基本振子，求出單個微元電磁場分布后，對高壓線的長度進(jìn)行線積分。電基本振子的模型和坐標(biāo)系見圖 25，其中電場強度 和磁場強度 的下標(biāo)指 、EHE沿該量增大的方向。H電基本振子又稱電流元，是指一段理想的高頻電流直導(dǎo)線，長度 遠(yuǎn)小于波l長 ，其半徑 遠(yuǎn)小于 ，同時振子沿線的電流 處處等幅同相。?al I在近區(qū)場內(nèi) （23）jkreIljH?????sin2 （24）jkrrIljE???i60 （25）0???Er式中： —磁場強度，單位：HH —電流強度，單位：EF —激勵電流（在本文中為高壓線上流過的次級電流） ，單位：I A —導(dǎo)線長度，單位： ，在本文中l(wèi) ? —方位角，單位： ??1圖 12 / 36在遠(yuǎn)區(qū)場內(nèi)： （26）???sin42rIlH? （27）??co03IljEr? （28）???sin2403rIlj? （29）??HE由于電磁場輻射在遠(yuǎn)區(qū)場具有方向性，在相同距離的條件下天線輻射場的相對值與空間方向 的關(guān)系，繪制成的圖形稱為方向圖，又稱為波瓣圖。波瓣),(?圖形象地表示了其輻射場在空間各個方向上的分布， 或 平面叫做 面，因xzyE為輻射場的 矢量在該平面上，而 矢量與之垂直。 平面叫做 面，因為E H矢量在這個平面上而 矢量與之垂直。 面和 面叫做天線的兩個主平面。HE在波瓣圖上，通常不止一個波瓣，最大的波瓣叫做主瓣，較小的波瓣叫做旁瓣。由于高壓線上流過的電路在非點火時刻主要集中在 左右，因此，取, ?進(jìn)行分析：?時：根據(jù)式 21，其遠(yuǎn)場半徑：Hzf （210）???即在這樣的條件下，高壓線向外的電磁輻射在單片機(jī)工作空間內(nèi)均屬近場干擾。其輻射強度在空間的變化關(guān)系如圖 261,262 所示：由圖 261， 262，近場干擾的電場和磁場強度在相對較遠(yuǎn)的距離，大角度方向上數(shù)值有大幅增加，因此，可根據(jù)該曲線選擇單片機(jī)控制系統(tǒng)與高壓線的相對位置。時， ，在本論文所研究的距離范圍內(nèi)，該電磁干擾也是zMHf1??近場干擾。其輻射強度變化曲線與圖 261，262 相仿。在此不做過多分析。時， ，此時單片機(jī)控制系統(tǒng)可能處于遠(yuǎn)場輻射范圍zf 內(nèi)。其輻射強度隨方位 的變化曲線如圖 2727273 所示。),(?r13 / 36圖 隨 的 變化曲線?E),(r圖 隨 的 變化曲線?H),(?r14 / 36圖 隨（ ）的變化關(guān)系?H?,r圖 隨（ ）的變化關(guān)系rE?,15 / 36由圖 27 27273 可見，在遠(yuǎn)場高頻段，電磁波輻射能量中的電場強度和磁場強度均在一特定的距離大幅上升，并有很高的輻射能量值。綜合圖 26262 和圖 2727273 可知，在同一激勵電流值下，對應(yīng)于不同的頻率，天線的輻射特性都有所不同，因此，為有效減小和消除高壓線對單片機(jī)控制系統(tǒng)的輻射干擾，應(yīng)綜合考慮高低頻段的輻射特點，選擇高壓線和單片機(jī)控制系統(tǒng)的相對布置形式。在點火時刻，火花塞