汽車內(nèi)電磁干擾現(xiàn)象與減小汽車對無線電干擾的措施

　　汽車產(chǎn)生電磁干擾的源，不單純是點火系統(tǒng)，應(yīng)用于車輛上的各種電子電器設(shè)備也同樣產(chǎn)生電磁干擾。干擾不但對車輛外界的無線電設(shè)備造成影響，而且也會對車輛內(nèi)部的各種電子部件造成不良影響。

　　1．汽車內(nèi)電磁干擾現(xiàn)象

　　汽車產(chǎn)生的電磁干擾會在汽車內(nèi)部造成相互影響，舉例如下：

　　例1，某種中高檔轎車，具有高性能ABS系統(tǒng)，樣車在一次實況測試中遇到了雨天，啟動雨刮器，在 某一車速運行時，ABS突然失去了作用。

　　例2，國內(nèi)生產(chǎn)的某一型號微型汽車，其發(fā)電機調(diào)節(jié)器經(jīng)常出現(xiàn)易被擊穿損壞現(xiàn)象，經(jīng)查，當(dāng)雨刮器工作時，這種損壞現(xiàn) 象就容易發(fā)生。造成這種現(xiàn)象的主要原因為雨刮器驅(qū)動電機是感性負載，在切斷電源時會產(chǎn)生反向電流并通過電源線傳輸?shù)焦╇娤到y(tǒng)中，從而在電源系統(tǒng)中產(chǎn)生干擾 脈沖，使一些電子部件不能正常工作，甚至損壞。

　　例3，一種國內(nèi)開發(fā)生產(chǎn)的安全氣囊，在汽車整車裝配線上突然引爆。經(jīng)查發(fā)現(xiàn)該安全氣囊的電子引爆控制器不能 承受較強的環(huán)境輻射電磁場，當(dāng)有靜電放電發(fā)生時，會有誤動作。

　　1）、汽車內(nèi)電磁干擾的特點

　　車輛內(nèi)部的電磁干擾擾特點不同于車輛對外部的干擾。車內(nèi)電磁干擾可以通過各種連接線纜傳播，也會以耦合方式、空間輔射發(fā)射的方式進行傳播。典型的形式有：沿電源線傳導(dǎo)干擾;人體靜電放電對電子部件的干擾;干擾能量通過空間輻射等。下面就一些典型干擾源的特點進行分析。

　　2）、發(fā)動機點火系統(tǒng)產(chǎn)生沿電源線傳導(dǎo)的干擾

　　發(fā)動機點火系統(tǒng)的電路框圖如圖1。傳感器獲取點火信號Va，由驅(qū)動電路在點火線圈初級產(chǎn)生一通斷的脈沖電流Ib，線圈次級產(chǎn)生高壓脈沖使火花塞放電，點燃發(fā)動機燃油混合氣作功。當(dāng)線圈初級回路通斷變化過程時，初級繞組會產(chǎn)生瞬變電壓，次級繞組產(chǎn)生高電壓使火花塞放電，殘余能量形成高頻電磁波輻射到空間中。初級回路中的瞬變電壓則沿電源線傳到電源系統(tǒng)中，干擾電源系統(tǒng)，產(chǎn)生一波動電壓△V。如圖2。一般情況不一，實驗測量得到△V為2～4V。

　　汽車中應(yīng)用的各種電子控制單元，要求有一個穩(wěn)定的電源電壓供電，才能正常工作。當(dāng)供電系統(tǒng)中出現(xiàn)電壓波動（如△V），會對電子模塊的正常工作產(chǎn)生影響。

　　3）、感性負載產(chǎn)生沿電源線傳導(dǎo)的干擾

　　汽車內(nèi)使用的各種類型的電機都屬于感性負載。如：雨刮器驅(qū)動電機;汽車啟動電機;暖風(fēng)電機等。這類負載特性電路如圖3。當(dāng)感性負載的供電被突然切斷時，會產(chǎn)生反向瞬變電壓Vc，如圖4。線圈初始儲能越大，關(guān)斷速度越快，瞬變過電壓就越高。實測結(jié)果，一般Va為-100V～300V;is為0.2s～0.5s。

　　這種類型的干擾雖然不具有連續(xù)性，但是它的瞬變電壓的幅值相當(dāng)大，偶爾的出現(xiàn)會對電子模塊造成嚴(yán)重影響，甚至損壞。前文中介紹的發(fā)電機調(diào)節(jié)器擊穿損壞就是因這種反向瞬變電壓造成的嚴(yán)重后果。

　　五、靜電放電對車內(nèi)電子部件的干擾

　　人體會產(chǎn)生靜電，尤其在我國的北方地區(qū)，冬天氣候干燥，人體容易產(chǎn)生靜電。人體靜電遇到一些導(dǎo)體就會釋放出來。有直接放電，人們感覺不到。當(dāng)靜電儲存到一定程度后，會通過空氣放電，甚至?xí)谢鸹óa(chǎn)生，人們就會有強烈的放電感覺。人們在使用汽車時，這種靜電放電現(xiàn)象是不可避免地會產(chǎn)生。

　　2．汽車電子設(shè)備的EMI危害及特點

　　工業(yè)發(fā)展不僅給人們生存環(huán)境帶來一些憑感官就可識別的有形污染，諸如水、空氣及噪聲污染。然而，伴隨電子技術(shù)的發(fā)展尤其是數(shù)字電路、移動通信和開關(guān)電源的普及應(yīng)用，又多了一種憑感官無法感覺到的無形污染，這就是電磁干擾（EMI），或叫電磁噪聲。

　　電子設(shè)備輻射、泄漏的電磁波不僅對電子設(shè)備本身造成嚴(yán)重干擾，而且也威脅著人類的健康與安全。

　　現(xiàn)代汽車上的各個電器工作方式不同，它們之間會以不同的方式彼此侵擾。通常所有汽車電器具有相容性，即能在車上共同工作而不干擾其他電器的正常工作，同時也有抵抗其他電器干擾的能力。

　　對汽車電子設(shè)備的電路來說，任何因素激發(fā)出的電路中的振蕩，都會通過導(dǎo)線等以電磁波的形式發(fā)射出去，不僅干擾收音機、通信設(shè)備，而且對車上具有高頻響應(yīng)特 點的電子系統(tǒng)也會產(chǎn)生電磁干擾。同時由車外收發(fā)兩用機之類的無線電設(shè)備、雷達、廣播電臺等發(fā)射無線電波，會干擾汽車上的儀器，使電子控制裝置失控。因此， 汽車上應(yīng)用計算機（控制器）等，都應(yīng)具有良好的電磁屏蔽措施，一旦屏蔽損壞，也會導(dǎo)致工作異常。

　　車內(nèi)電磁干擾傳播方式特點：

　?。?）感性負載產(chǎn)生沿電源線傳導(dǎo)的干擾。汽車內(nèi)使用的各種感性負載，如：雨刮器驅(qū)動電機、汽車啟動電機、暖風(fēng)電機等。當(dāng)供電被突然切斷時，會產(chǎn)生反向瞬變 電壓U c，線圈初始儲能越大，關(guān)斷速度越快，瞬變過電壓就越高。一般U c為一100~300V；t s為0.2~0.5s。這類于擾雖然不具有連續(xù)性，但是它的瞬變電壓的幅值相當(dāng)大，會對電子模塊造成嚴(yán)重影響，甚至損壞。發(fā)電機調(diào)節(jié)器擊穿損壞就是因這種 反向瞬變電壓造成的嚴(yán)重后果。

　?。?）靜電放電對車內(nèi)電子部件的干擾。遇到導(dǎo)體就會釋放出來。當(dāng)靜電儲存到一定程度后，會通過空氣放電，甚至?xí)谢鸹óa(chǎn)生，人們就會有強烈的放電感覺在使 用汽車時，這種靜電放電現(xiàn)象不可避免地會產(chǎn)生靜電放電的干擾特點是：高電壓、短時間、微小電流。其干擾影響程度是巨大的，會使一些電子控制單元產(chǎn)生誤動 作，嚴(yán)重的會損壞電子單元。

　?。?）部件或線纜間的相互耦合干擾。汽車中經(jīng)常將各種線纜捆綁成一束沿汽車內(nèi)側(cè)布置，電源線中的瞬變干擾會禍合到信號線或控制線中，形成差模信號，會對車內(nèi)ECU等電子模塊產(chǎn)生影響。

　　（4）輻射干擾。干擾能量的電磁波輻射形式，頻率范圍是150kHz~1000MHz。 汽車電子設(shè)備的EMI干擾源有：①點火系統(tǒng)，其十?dāng)_在接收機音頻中表現(xiàn)為有韻律的爆聲或滴答聲，且音調(diào)直接與引擎速度有關(guān)，當(dāng)引擎負載增大時干擾幅度也增 大。通常解決點火噪聲的方法是安裝電阻火花塞和線。目前，大多數(shù)汽車都標(biāo)配電阻火花塞和線。通常更換新的火花塞和線將有助于減小噪聲，因為很多噪聲都源于 點火系統(tǒng)元件故障。②充電系統(tǒng)，包括交流發(fā)電機，由固態(tài)穩(wěn)壓器控制。由于交流電在交流發(fā)電機中僅被整流，未被濾波，輸出存在紋波。充電系統(tǒng)噪聲通過汽車布 線傳到設(shè)備，影響接收機和發(fā)射機的音頻部分。該噪聲可以從接收機音頻或者發(fā)射信號中的嗚嗚聲來辨別，更準(zhǔn)確的方法是將充電系統(tǒng)暫時斷開。充電系統(tǒng)噪聲的音 調(diào)、強度與引擎速度和充電系統(tǒng)負載有關(guān)。當(dāng)開燈時充電系統(tǒng)負載增大，可以發(fā)現(xiàn)嗚嗚聲更大。這時應(yīng)檢查交流發(fā)電機與電池的連線是否腐蝕或者接觸不良，及固態(tài) 穩(wěn)壓器是否良好如都正常，則用0.47μF和0.01μF電容并聯(lián)，接到輸出與地線間進行濾波。

　　由于汽車使用了多個不同的電動機，這些電動機有可能產(chǎn)生EMI，很難從干擾聲中判斷出是哪個的問題。一般表現(xiàn)為劈啪聲，也有類似于充電系統(tǒng)的嗚嗚聲。電動機干擾的診斷要借助于專門的儀器。干擾不僅可以傳導(dǎo)，而且還可能輻射，所以，要在干擾源附近就近濾波處理。

　　汽車中使用的微處理器（單片機）需要由時鐘驅(qū)動。時鐘產(chǎn)生電路是一個振蕩電路，由于振蕩波形為方波，其諧頻豐富，可以延展到很高的頻率，所以接收機很可能 被等頻率間隔的干擾信號所影響，或者可以在整個波段聽到寬帶的數(shù)字噪聲。可以使用接收機調(diào)到干擾頻率，去探測是哪塊控制板出現(xiàn)了問題，然后采取增加屏蔽罩 或?qū)⑵帘握滞咨平拥氐姆椒p輕干擾，另外，在導(dǎo)線上套上磁環(huán)也有助于減輕干擾。汽車的電子設(shè)備會影響無線電設(shè)備，發(fā)射設(shè)備也會影響到汽車的電子設(shè)備。需確 保電源線、天線饋線與汽車的布線和電子系統(tǒng)越遠越好。正確安裝天線，最好在車頂上或車的后部。盡量使大線系統(tǒng)的駐波比（SWR）最低。檢查天線饋線屏蔽是 否良好，屏蔽網(wǎng)是否足夠密。

　　3．無線電干擾的分類及成因

　　無線電干擾指在射頻（9kHz~3000GHz）頻段內(nèi)，無線電干擾按干擾源的性質(zhì)分為自然于擾（來自自然現(xiàn)象，是無法控制的）和人為干擾（來源于機器或其他人下裝置，是可控制的）。人為干擾又可區(qū)分為無線電設(shè)備干擾和非無線電設(shè)備干擾兩類。

　　非無線電設(shè)備干擾包括工業(yè)、科研、醫(yī)療等電器設(shè)備干擾，電力線干擾等無線電設(shè)備干擾主要有：

　?。?）同頻干擾。凡由其他信號源發(fā)送出來，與有一用信號的頻率相同并以同樣的方法進入收信機中頻通帶的干擾，都稱為同頻干擾。當(dāng)兩個信號出現(xiàn)載頻差時，會 造成差拍干擾；當(dāng)兩個信號的調(diào)制度不大或存在相位差時也會引起失真干擾。干擾信號越大，接收機的輸出信噪比越小。當(dāng)干擾信號足夠大些，可造成接收機的阻塞 干。擾這種干擾，大都是由于同頻復(fù)用距離太小造成的。

　?。?）令頻干擾。凡是在收信機射頻通帶內(nèi)或通帶附近的信號，經(jīng)變頻后落入中頻通帶內(nèi)所造成的干擾，稱為鄰頻干擾。這種干擾會使收信機信噪比下降，靈敏度降低；強干擾信號可使收信機出現(xiàn)阻塞干擾。這種干擾，大部分是由于無線電設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)不符合國家標(biāo)準(zhǔn)造成的。

　?。?）帶外干擾。發(fā)信機的雜散輻射和接收機的雜散響應(yīng)產(chǎn)生的干擾，稱為帶外干擾。

　　①發(fā)信機的雜散輻射干擾。在VHF和UHF的低頻段，移動通信設(shè)備尤其是基站的發(fā)信機大都采用晶體振蕩器以獲得較高的頻率穩(wěn)定度。這種干擾通常是由于倍頻次數(shù)多、倍頻器輸出回路的選擇性差、倍頻器之間的屏蔽隔離不良等因素使發(fā)信機的雜散輻射值過大造成的。

　?、谑招艡C的雜散響應(yīng)。接收機不僅接收有用信號，還接收無用信號。對無用信號的“響應(yīng)”能力，通常稱為雜散響應(yīng)，通常是由于發(fā)信機的雜散輻射造成的與收信機本身的本振頻率純度輸入回路和高放回路選擇性有著直接的關(guān)系。

　　4．減小汽車對無線電干擾的措施

　　汽車對無線電接收機的干擾，以點火系統(tǒng)最為嚴(yán)重，于擾的半徑可達幾百米。 電磁干擾的抑制要根據(jù)不同的干擾源的特點采取不同的抑制方式。其次，考慮干擾的傳播途徑干擾的途徑是：通過供電系統(tǒng)的電纜、天線或各種導(dǎo)線，通過耦合、空 間直接輻射電磁波等方式。干擾抑制應(yīng)考慮成本。一般的處理方式為限制干擾源產(chǎn)生的干擾噪聲達到規(guī)定的合理范圍內(nèi)；同時被干擾體應(yīng)具有一定的抵抗干擾的能 力，以達到相互共存、互不影響的狀態(tài)。

　　對來自車內(nèi)供電系統(tǒng)的干擾，一種簡單而有效的方法是利用蓄電池作為一個極低阻抗、大容量的瞬變電壓抑制器，吸收各種瞬變電壓產(chǎn)生的干擾能量。蓄電池電纜接 線應(yīng)良好，若負極搭鐵，確保搭鐵電阻值最小。應(yīng)盡可能保證線路電阻R0達最小值，甚至為零。對于線纜間耦合引起的干擾，最好的方式為將ECU控制線或信號 線與電源線分開布置，以減小因耦合而引起的干擾信號侵入。此外，采用屏蔽電纜的方式，也是避免外界電磁干擾侵入控制線和信號線的好方法。對于電感性負載引 起的干擾，抑制方式可以采用并聯(lián)一個適當(dāng)數(shù)值的電容器，以消除反向過電壓。

　　產(chǎn)生干擾的原因在于電氣設(shè)備系統(tǒng)的導(dǎo)線、線圈及其他部分的自感和電容形成振蕩回路，當(dāng)以火花形式放電時，產(chǎn)生高頻振蕩，借高壓電線（或?qū)Ь€）向空中發(fā)射電磁波，切割接收機的天線，引起干擾。現(xiàn)代汽車上采用如下方法防止這種干擾：

　　（1）加裝減擾電阻。在形成高頻振蕩的電路中，例如在分電器至點火線圈和分電器至火花塞之間的高壓電路中，串連6000~15000Ω的減擾電阻，因振蕩回路的阻力足夠大，可使其不發(fā)生振蕩放電現(xiàn)象，不再發(fā)生電磁波而干擾無線電阻尼電阻的結(jié)構(gòu)見。

　?。?）加裝減擾電容器。在所有可能產(chǎn)生火花放電的接觸點間，并聯(lián)一容量為0.5~0.1μF的電容器，用以吸收火花，避免高頻振蕩電磁波的反射，不致發(fā)生振蕩放電現(xiàn)象。

　　（3）加裝金屬屏蔽。將所有容易發(fā)射電磁波的電器及導(dǎo)體，用金屬網(wǎng)或屏蔽罩包起來。這樣當(dāng)電磁波或高頻電磁振蕩遇到金屬屏壁后，電磁感應(yīng)在金屬屏壁內(nèi)產(chǎn)生 渦流，使電磁波消耗于渦流的熱效應(yīng)中，不能向外發(fā)射，從而可以避免對無線電波的干擾。但是，要很好地避免干擾，必須遮掩完全，防止漏隙，并使各接頭與車架 接觸良好。另外，將發(fā)動機體用銅絲編帶與駕駛室金屬部分可靠地連接，也可作為金屬屏蔽，為了防止干擾，上述方法也可合并采用。裝有高靈敏度無線電設(shè)備時的 防干擾裝置見，裝有收音機的汽車防于擾系統(tǒng)見。

　　裝有高靈敏度無線電 設(shè)備時的防干擾裝置裝有收音機的汽車防干擾系統(tǒng)

　　5．電磁干擾引起的汽車故障實例

　　在汽車電控系統(tǒng)中，傳感器產(chǎn)生的低于1V的弱電信號很容易受到電磁干擾，成為錯誤信號，所以加裝了屏蔽線來防止電磁干擾。一但屏蔽線損壞，ECU就會收到被干擾的信號而失去正?？刂疲易栽\斷系統(tǒng)的報警燈閃爍。

　　例1 一輛雪佛來轎車，在氧傳感器附近自行加裝了一個高音喇叭，電源線取自點火開關(guān)不久，發(fā)現(xiàn)發(fā)動機報警燈不時出現(xiàn)報警現(xiàn)象，提取故障碼為13（氧傳感器），測 量氧傳感器的輸出電壓，其值在0.1~0.3V間不停變化，說明氧傳感器正常，但當(dāng)按喇叭時，氧傳感器輸出信號就發(fā)生混亂，發(fā)動機的運轉(zhuǎn)也瞬時失常。將喇 叭拆除后，故障排除。原來這是人為制造干擾源的典型事例。汽車電器元件的安裝位置和線路布置有一定設(shè)計要求，隨意加裝報警及防盜等裝置，會引發(fā)電控系統(tǒng)工 作異常。

　　例2 一輛豐田皇冠3.01轎車，已行駛12萬km，大修發(fā)動機后，只運轉(zhuǎn)了幾分鐘故障報警燈就報警，讀取的故障碼為55（即防爆燃傳感器故障），消碼后再啟動 發(fā)動機，故障依舊。測量防爆燃傳感器的工作電壓，為0.5V以下的正常脈動電壓，說明防爆燃傳感器工作正常，順著線路進行檢測時，發(fā)現(xiàn)屏蔽線斷路，將屏蔽 線接好，消碼后重新啟動發(fā)動機，故障排除。

　　電磁干擾造成的控制系統(tǒng)故障，主要發(fā)生在發(fā)動機運行過程中，一旦發(fā)動機停山運行，故障現(xiàn)象自行消失。當(dāng)故障自診斷系統(tǒng)報警后，如果檢取故障碼，由于ECU 的記憶功能，可順利實現(xiàn)。如果控制系統(tǒng)的故障確實系電磁干擾所致，靜態(tài)測量元件的電壓信號，會發(fā)現(xiàn)傳感器、線路、ECU等均正常。

　　例3 一輛豐田佳美轎車，行駛數(shù)萬km，ABS故障自診斷系統(tǒng)報警，檢取故障碼為31（前右輪速傳感器）、32（前左輪速傳感器）、33（后石輪速傳感器）、 34（后左輪速傳感器），考慮到4個輪速傳感器及相關(guān)線路同時損壞的可能性較小，因整車的其他控制系統(tǒng)工作正常，ECU發(fā)生故障的可能性也較小，最后將故 障原因重點定位于電磁干擾。經(jīng)查找，是輪速傳感器的屏蔽線破壞嚴(yán)重。修復(fù)后，清除故障碼，路試一切正常。原來由于該車ABS傳感器為電磁式，低速區(qū)工作時 所產(chǎn)生的信號電壓極其微弱，而ABS則需要借助于高靈敏的信號電壓才能通過ECU調(diào)節(jié)車輪制動力的大小。為保證信號的準(zhǔn)確性，輪速傳感器上設(shè)有屏蔽網(wǎng)，一 旦該屏蔽網(wǎng)受到破壞，汽車上的高頻電磁波就會對輪速傳感器的正常工作產(chǎn)生干擾，導(dǎo)致ABS失靈或產(chǎn)生誤動作，故障自診斷。