汽油發(fā)動機(jī)點火系統(tǒng)電磁干擾的建模與仿真方法研究.pdf

1、汽車內(nèi)的干擾電磁場，主要來自發(fā)動機(jī)點火系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)系統(tǒng)以及電動機(jī)和各種繼電器觸點的開閉等，而其中最強(qiáng)的電磁干擾源是點火系統(tǒng)。一方面，由于點火系統(tǒng)工作過程中所產(chǎn)生的電磁干擾的強(qiáng)度高，頻率范圍廣。另一方面，隨著汽車電子技術(shù)的不斷發(fā)展，車載電子設(shè)備不斷增多，其工作電平不斷降低。這使得點火系統(tǒng)對車載設(shè)備的電磁危害大幅增加。所以，對汽油發(fā)動機(jī)點火系統(tǒng)的電磁兼容性進(jìn)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(xué)基金重點項目“汽車電

2、氣系統(tǒng)電磁兼容性研究”（NO. CSTC,2006BA6015）的支持下，重點對汽油發(fā)動機(jī)點火系統(tǒng)在火花塞擊穿過程中形成的電磁干擾進(jìn)行了研究。主要研究內(nèi)容如下：
　?、賹ζ桶l(fā)動機(jī)點火系統(tǒng)形成電磁干擾的機(jī)理進(jìn)行了深入分析，并對點火系統(tǒng)初級電路中的傳導(dǎo)干擾進(jìn)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(shù)，建立了發(fā)動機(jī)點火系統(tǒng)電容放電的等效模型，對火花塞間隙擊穿過程中高壓導(dǎo)線上的瞬態(tài)干擾電流

3、進(jìn)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(jié)果和試驗結(jié)果進(jìn)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(jī)點火系統(tǒng)電磁騷擾的措施。
　?、垡愿邏簩?dǎo)線上的瞬態(tài)干擾電流所產(chǎn)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(tǒng)和汽車整車的三維CAD實體模型，應(yīng)用FDTD法仿真計算了點火系統(tǒng)在自由空間、在車體引擎室和在駕駛室內(nèi)輻射電磁場的分布情況。將距發(fā)動機(jī)中心3

4、m遠(yuǎn)處輻射場的仿真結(jié)果和測試結(jié)果進(jìn)行了比較，驗證了仿真方法的正確性。
　?、軕?yīng)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對車內(nèi)設(shè)備互連線纜間的串?dāng)_問題進(jìn)行了預(yù)測研究。選擇對串?dāng)_響應(yīng)有影響的相關(guān)電磁騷擾參數(shù)作為輸入預(yù)測因子，用基于誤差反向傳播的BP網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造輸入預(yù)測因子與串?dāng)_響應(yīng)輸出之間的映射關(guān)系，并用FDTD法計算獲得的訓(xùn)練樣本集對構(gòu)造好的BP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，建立了基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的車內(nèi)設(shè)備互連線纜串?dāng)_問題的預(yù)測模型。將串?dāng)_的BP預(yù)測結(jié)果和測試樣本進(jìn)行了比較，表

5、明了該方法的有效性。最后，在此基礎(chǔ)之上，提出了相應(yīng)的布線原則以抑制點火系統(tǒng)的線纜與車載設(shè)備線纜間的串?dāng)_。
　?、菅芯苛它c火系統(tǒng)輻射場通過設(shè)備的孔縫和線纜對設(shè)備形成耦合干擾的仿真方法。首先，應(yīng)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(shè)備干擾的數(shù)學(xué)預(yù)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(shè)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(shè)備孔縫的大小及連接線纜的長度對耦合干擾電壓