【正文】 干擾電壓雖有較大的電壓幅度，但能量小，只能形成微弱的電流；另外光電耦合器的輸入輸出回路間分布電容極小且絕緣電阻很大，因此初級(jí)回路的干擾很難通過(guò)光電耦合器進(jìn)入單片機(jī)側(cè)。 沿導(dǎo)線傳導(dǎo)的電磁干擾點(diǎn)火系統(tǒng)工作時(shí)，點(diǎn)火線圈初級(jí)回路電壓和電流的快速變化要向單片機(jī)和采樣模塊傳輸頻譜相當(dāng)寬的尖脈沖傳導(dǎo)干擾。167。傳導(dǎo)耦合可以是電導(dǎo)性耦合也可以是電感性耦合和電容性耦合。),(?r圖 隨（ ）的變化關(guān)系rE?, 圖 隨（ ）的變化關(guān)系?H?,r18 / 36由于遠(yuǎn)場(chǎng)半徑與激勵(lì)電流 無(wú)關(guān)，當(dāng)電流值達(dá)到波峰時(shí)，其相應(yīng)的輻射強(qiáng)度2i加強(qiáng)，但是隨（ ）變化趨勢(shì)和圖 2929293 相同，在此不作詳細(xì)分?,r析。時(shí)， ，此時(shí)單片機(jī)控制系統(tǒng)可能處于遠(yuǎn)場(chǎng)輻射范圍zf 內(nèi)。其輻射強(qiáng)度變化曲線與圖 281，282 相仿。其電場(chǎng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)強(qiáng)度值如圖 28282 所示。綜合圖 26262 和圖 2727273 可知，在同一激勵(lì)電流值下，對(duì)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(duì)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(diǎn)，選擇高壓線和單片機(jī)控制系統(tǒng)的相對(duì)布置形式。其輻射強(qiáng)度隨方位 的變化曲線如圖 2727273 所示。在此不做過(guò)多分析。時(shí)， ，在本論文所研究的距離范圍內(nèi)，該電磁干擾也是zMHf1??近場(chǎng)干擾。由于高壓線上流過(guò)的電路在非點(diǎn)火時(shí)刻主要集中在 左右，因此，取, ?進(jìn)行分析：?時(shí)：根據(jù)式 21，其遠(yuǎn)場(chǎng)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(chǎng)干擾。 面和 面叫做天線的兩個(gè)主平面。波瓣),(?圖形象地表示了其輻射場(chǎng)在空間各個(gè)方向上的分布， 或 平面叫做 面，因xzyE為輻射場(chǎng)的 矢量在該平面上，而 矢量與之垂直。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(zhǎng)度 遠(yuǎn)小于波l長(zhǎng) ，其半徑 遠(yuǎn)小于 ，同時(shí)振子沿線的電流 處處等幅同相。即可將行波單導(dǎo)線分割成許多個(gè)微元體，即電基本振子，求出單個(gè)微元電磁場(chǎng)分布后，對(duì)高壓線的長(zhǎng)度進(jìn)行線積分。其模型如圖 24 所示。對(duì)于高壓線來(lái)說(shuō)，可等效為一個(gè)行波單導(dǎo)線。 以高壓線上流過(guò)的次級(jí)電流為激勵(lì)電流的電磁波計(jì)算和分析點(diǎn)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(shí)點(diǎn)火回路中的脈動(dòng)電流也產(chǎn)生電磁波通過(guò)等效天線向外發(fā)射。以點(diǎn)火回路次級(jí)電流為激勵(lì)電流，由于點(diǎn)火時(shí)頻譜噪聲在 范圍MHz10~內(nèi)具有很大的場(chǎng)強(qiáng)，根據(jù)天線電磁理論,電磁輻射的近場(chǎng)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(chǎng)的低頻遠(yuǎn)場(chǎng)、高頻近場(chǎng)內(nèi)。遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)的特點(diǎn)是：（１） 電場(chǎng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)強(qiáng)度的數(shù)值都與 成反比，電磁波的傳播速度r，電場(chǎng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算式中都含有相位因子 ，說(shuō)明輻射場(chǎng)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(chǎng)強(qiáng)度、磁場(chǎng)強(qiáng)度和坡r印廷矢量的方向相互垂直，且符合右手螺旋定則。遠(yuǎn)場(chǎng)和近場(chǎng)的界定可通過(guò)式 21 計(jì)算可得： （21）?????20???k式中： —自由空間相移系數(shù)，單位：1k —信號(hào)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(zhǎng)，單位：?m（式中 —電磁場(chǎng)中場(chǎng)點(diǎn)和源點(diǎn)之間的距離，單位： ）的區(qū)域稱為近1?krr區(qū)場(chǎng)，在近區(qū)場(chǎng)內(nèi)電場(chǎng)和磁場(chǎng)之間存在 的相位差，能量在電場(chǎng)和磁場(chǎng)以及場(chǎng)和2?源之間交換而沒(méi)有輻射，所以近區(qū)場(chǎng)又稱為感應(yīng)場(chǎng)。而這些頻率分量將引起等效天線附近產(chǎn)生電磁場(chǎng)，造成這種電磁輻射的真正場(chǎng)源是天線上的電流。 大陽(yáng) CG125型汽油機(jī)點(diǎn)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(jiàn)，次級(jí)電流信號(hào)的頻率分量中，在低頻部分信號(hào)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。因此，為保證高壓線附近電子設(shè)備的可靠工作，應(yīng)針對(duì)從低頻到高頻的寬波輻射特點(diǎn)，采取抗干擾措施。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(diǎn)上。頻域分析是將時(shí)間變量變換成頻率變量，揭示了信號(hào)內(nèi)在的頻率特性以及信號(hào)時(shí)間特性與其頻率特性之間的密切關(guān)系。對(duì)于本課題中的點(diǎn)火電流信號(hào)，由于該信號(hào)以點(diǎn)火時(shí)間間隔為周期變化，而且通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的信號(hào)為一系列離散的點(diǎn)，這些離散的數(shù)據(jù)在通過(guò)快速傅里葉變換（ ）做頻譜分析時(shí)可看作是離散的周期信號(hào)。對(duì)于此時(shí)作mA為等效輻射天線的高壓線來(lái)說(shuō)，次級(jí)電流 作為輻射場(chǎng)的激勵(lì)電流，向外的輻射2i功率與激勵(lì)電流的平方成正比。 （在 matlab 中的程序見(jiàn)附錄） ，所得幅頻特性和相頻特性曲線如圖 23 所示。 大陽(yáng) CG125型汽油機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)次級(jí)點(diǎn)火回路中電流的頻譜分析實(shí)驗(yàn)測(cè)得該汽油機(jī)次級(jí)線圈回路中的電流隨時(shí)間的變化量如圖 22 所示。此外，在采用公用地線串聯(lián)接地時(shí)，由于各負(fù)載不平衡、過(guò)載等原因，也可能形成上述環(huán)路，并進(jìn)而造成接地干擾。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。三、強(qiáng)電干擾發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，噴油器、電動(dòng)燃油泵等感性負(fù)載的驅(qū)動(dòng)電路通斷時(shí)，會(huì)產(chǎn)生過(guò)電壓和沖擊電流，這些干擾信號(hào)不但影響驅(qū)動(dòng)電路本身，還會(huì)通過(guò)電磁感應(yīng)干擾其他信號(hào)線路。而且摩托車上一般都沒(méi)有安裝磁電機(jī)調(diào)節(jié)器，電壓波動(dòng)較大。例如：在轉(zhuǎn)彎時(shí)，摩托車需要減速，此時(shí)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(dòng)，以怠速運(yùn)行時(shí)，此時(shí)電壓低，制動(dòng)燈暗淡，需要蓄電池供電；低速行駛使用喇叭時(shí)，低電壓會(huì)使喇叭嘶啞，需要蓄電池供電；夜間開大燈轉(zhuǎn)彎時(shí)，鳴號(hào)行駛，遇緊急情況制動(dòng)時(shí)，因電器負(fù)荷過(guò)大，需要蓄電池和磁電機(jī)共同供電。蓄電池的特點(diǎn)是在儲(chǔ)電充足的情況下可隨時(shí)供電。磁電機(jī)的特點(diǎn)是必須通過(guò)飛輪6 / 36轉(zhuǎn)動(dòng)才能產(chǎn)生變化磁場(chǎng)而發(fā)電。摩托車用四沖程汽油機(jī)的電源是蓄電池和磁電機(jī)。在數(shù)字式 CDI 點(diǎn)火系統(tǒng)中，由于電控單元直接與點(diǎn)火器相連，所受的影響更大。在此過(guò)程中形成非常陡峭的沖擊電流，可能激勵(lì)其附屬電路的振蕩，并經(jīng)高壓點(diǎn)火線接頭，由高壓點(diǎn)火線輻射出去，形成電磁波輻射。一、點(diǎn)火干擾摩托車用發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的無(wú)線電干擾主要來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)本身的點(diǎn)火系統(tǒng)。167。由于初、次級(jí)電路中的電壓和電流中包含有直流分量、基波和眾多的高次諧波，在這較寬的頻率范圍內(nèi)，由火花塞和高壓線造成的電磁干擾既會(huì)產(chǎn)生近場(chǎng)耦合干擾，也會(huì)造成遠(yuǎn)場(chǎng)的輻射干擾。隨著點(diǎn)火能量的提高，高壓線上的電流增大，對(duì)外輻射的功率增大，造成的電磁干擾也隨之增強(qiáng)。這種寬帶脈沖通過(guò)高壓線對(duì)外輻射電磁波，形成對(duì)周圍MHz10~5.環(huán)境的強(qiáng)電磁干擾。點(diǎn)火時(shí)產(chǎn)生波形前沿很陡的電弧，其頻譜在 范圍內(nèi)具有很大的場(chǎng)強(qiáng)，形成MHz10~很強(qiáng)的電磁干擾源，對(duì)單片機(jī)、點(diǎn)火信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路和傳感器產(chǎn)生強(qiáng)烈的電磁輻射5 / 36干擾。167。初級(jí)電路斷開瞬間，1i5初級(jí)繞組中的電流連續(xù)下降，此時(shí)的初級(jí)線圈中的電流變化率很大，同時(shí)所產(chǎn)生的感應(yīng)電壓幅值高達(dá) 左右，此時(shí)的電流和電壓突變?cè)斐闪撕艽蟮膫鲗?dǎo)干擾。1i mA —斷電器斷開時(shí)的次級(jí)繞組的電流，單位： 。 大陽(yáng) CG125型汽油機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)及點(diǎn)火系統(tǒng)電磁干擾源167。本文詳細(xì)分析了點(diǎn)火系統(tǒng)干擾源特性，并以高壓線為例計(jì)算了電磁輻射對(duì)單片機(jī)控制系統(tǒng)的電磁干擾，采取了綜合抗干擾措施，保證單片機(jī)控制系統(tǒng)的正常工作。所以，應(yīng)該采取一定的措施來(lái)抑制或消除這種干擾，以使發(fā)動(dòng)機(jī)能夠正常工作。 本課題內(nèi)容和目標(biāo)本次研究的課題便是基于稀薄燃燒下的電子控制技術(shù)。表 1 中所示是加裝稀薄燃燒微電子控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。事實(shí)上，在燃油質(zhì)量得到保證的條件下，發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣對(duì)大氣的污染程度與其充分燃燒的程度成正比，燃燒不充分，對(duì)大氣的污染就高，燃燒越充分，對(duì)大氣的污染就越低。如果能夠成功應(yīng)用稀薄燃燒技術(shù)，從目前測(cè)算的發(fā)動(dòng)機(jī)燃油轉(zhuǎn)化成動(dòng)能的效率大約只有 40%來(lái)看，理論上其轉(zhuǎn)化效率應(yīng)該在 80%左右。其基本思想是通過(guò)提高燃油發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比(盡量增加空氣的比例)，使空氣與燃油充分混合，最終使燃燒充分，達(dá)到能量充分轉(zhuǎn)化的目的。它是電子控制技術(shù)在汽車上應(yīng)用的主要部分。 發(fā)動(dòng)機(jī)電控技術(shù)和稀薄燃燒技術(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制包括燃油噴射控制、點(diǎn)火時(shí)間控制(ESA)、怠速控制(ISC)、排氣再循環(huán)(EGR) 、發(fā)動(dòng)機(jī)爆震控制和其他相應(yīng)的控制以及自診斷系統(tǒng)、后備系統(tǒng)等。為控制可燃混合氣的質(zhì)量和燃燒狀態(tài)，目前常用的是采用電控技術(shù)和稀燃技術(shù)。另外，如前面所講，即使采用機(jī)外凈化技術(shù)，也必須建立在良好的機(jī)內(nèi)凈化基礎(chǔ)上。機(jī)外凈化技術(shù)主要包括：熱反應(yīng)器；二次空氣噴射，即將新鮮空氣通過(guò)空氣泵加壓后輸送到發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的排氣門附近，利用排氣的高溫使廢氣中殘留的HC、CO 再燃燒，以達(dá)到凈化的目的；三元催化轉(zhuǎn)化器，即利用化學(xué)催化劑對(duì)排氣進(jìn)行凈化處理，這是目前各類排放后處理技術(shù)中應(yīng)用最廣泛的一種技術(shù)；顆粒捕集器；無(wú)鉛汽油添加劑等。排放后處理技術(shù)是需相應(yīng)地在發(fā)動(dòng)機(jī)外部增設(shè)一些附屬裝置，使汽車排出的廢氣凈化后再排入大氣。機(jī)內(nèi)凈化技術(shù)主要有：廢氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)，可降低 NOx 的排放量；利用電子控制汽油噴射裝置，使混合氣的成分嚴(yán)格控制在理論空燃比附近，從而達(dá)到最低有害物排放；使用低污染燃料液化石油氣(GPL)；改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)等。 目前世界常用的措施目前世界上控制排放的主要課題是對(duì)尾氣的治理，處理汽車尾氣的方法大體分為機(jī)內(nèi)凈化和機(jī)外凈化兩種。167。要滿足國(guó)Ⅱ標(biāo)準(zhǔn)，輕型車只需加裝三元催化轉(zhuǎn)化器并進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)的改進(jìn)，而要達(dá)到國(guó)Ⅲ標(biāo)準(zhǔn)，則需要更多的排放控制技術(shù)，如采用