汽車(chē)電磁兼容引發(fā)的故障分析

陳明

摘要：文章通過(guò)對(duì)車(chē)輛電氣系統(tǒng)之間相互產(chǎn)生電磁干擾故障的診斷，介紹現(xiàn)代汽車(chē)維修的新思路。

關(guān)鍵詞：電磁兼容性；電磁干擾：機(jī)油壓力；汽車(chē)維修

1 電磁兼容性概述

無(wú)線電干擾電磁兼容性（Electro MagneticCompatibility， EMC）是指電子設(shè)備運(yùn)行中會(huì)產(chǎn)生并向空間發(fā)射電磁波，對(duì)其他相鄰的電子設(shè)備的正常運(yùn)行產(chǎn)生影響的現(xiàn)象。

負(fù)面影響是在日常生活中，當(dāng)汽車(chē)通過(guò)電視機(jī)或附近有電焊操作時(shí)，電視機(jī)屏幕上會(huì)有雪花點(diǎn)產(chǎn)生，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使電視節(jié)目無(wú)法正常觀看。

正面應(yīng)用的例子，如在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中的電子對(duì)抗戰(zhàn)，利用無(wú)線電干擾敵方的電子設(shè)備的正常運(yùn)行，甚至使其無(wú)法工作，從而贏得戰(zhàn)爭(zhēng)的主動(dòng)權(quán)甚至贏得最終勝利。

歐盟理事會(huì)關(guān)于汽車(chē)EMC的最新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)2004/104/EC于2004年11月13日在歐洲官方期刊（Official Journal ofEuropean Union. OJ）發(fā)布，公告號(hào)L337，它取代了前一版關(guān)于汽車(chē)電磁兼容技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)95/5 4/EC。

2 問(wèn)題產(chǎn)生及分析

有一臺(tái)捷達(dá)教練車(chē)在大修發(fā)動(dòng)機(jī)后，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在1500 /min以上時(shí)，機(jī)油報(bào)警燈會(huì)間歇地閃動(dòng)。

捷達(dá)車(chē)的機(jī)油壓力指示系統(tǒng)如圖1所示，由低壓油壓開(kāi)關(guān)、高壓油壓開(kāi)關(guān)、油壓檢查控制器、機(jī)油壓力指示燈等組成。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，用來(lái)檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)主油道中機(jī)油壓力的大小。

低壓開(kāi)關(guān)安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋的主油道上，其外殼直接接地。低壓油壓開(kāi)關(guān)為常閉型開(kāi)關(guān)，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)未發(fā)動(dòng)，油壓低于0.03 MPa時(shí)常閉。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)動(dòng)后，油壓高于0.03 MPa時(shí)，開(kāi)關(guān)打開(kāi)。

低油壓開(kāi)關(guān)上的黃色導(dǎo)線進(jìn)入中央線路板后導(dǎo)入組合儀表，接通到油壓控制器，當(dāng)油壓低于0.03 MPa時(shí)，送出低油壓報(bào)警信號(hào)。

高油壓開(kāi)關(guān)安裝在機(jī)油濾清器支架上，其外殼直接接地。高壓油壓開(kāi)關(guān)為常開(kāi)型開(kāi)關(guān)，當(dāng)油壓低于0.18 MPa時(shí)常開(kāi)，當(dāng)油壓高于0.18 MPa時(shí)開(kāi)關(guān)閉合。

高油壓開(kāi)關(guān)上的紅/白色導(dǎo)線進(jìn)入中央線路板后導(dǎo)入組合儀表，接通到油壓控制器，當(dāng)油壓低于0.18 MPa時(shí)，并且發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速大于2 000 r/min時(shí)，送出高油壓偏低報(bào)警信號(hào)。因?yàn)檗D(zhuǎn)速越高，機(jī)油壓力要越高，以提高潤(rùn)滑及冷卻效果。

另外當(dāng)機(jī)油壓力過(guò)大，超過(guò)系統(tǒng)壓力上線時(shí)，多余壓力將通過(guò)限壓閥流回油底殼，不會(huì)產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。

由上可分析得出在幾種情況下常見(jiàn)的機(jī)油報(bào)警燈會(huì)閃動(dòng)報(bào)警：（1）機(jī)油泵工作不良，不能產(chǎn)生合格機(jī)油壓力。（2）機(jī)油壓力開(kāi)關(guān)損壞產(chǎn)生間斷故障。（3）機(jī)油油路堵塞、機(jī)油過(guò)稀、曲軸軸承間隙過(guò)大等造成的油壓不穩(wěn)。

3 常規(guī)排故

檢測(cè)機(jī)油壓力，機(jī)油壓力在0.08-0.22 Mpa之間變化，在正常范圍內(nèi)，更換高低壓開(kāi)關(guān)，故障現(xiàn)象依舊。

由于機(jī)油壓力正常，并且教練車(chē)正好有路考任務(wù)，于是車(chē)輛外出完成了2天的路考。車(chē)輛沒(méi)發(fā)生問(wèn)題，正常使用。

基于上述原因，可排除機(jī)油系統(tǒng)本身的原因，問(wèn)題轉(zhuǎn)向其他系統(tǒng)查找。

再回頭仔細(xì)查看機(jī)油報(bào)警燈線路，其實(shí)很簡(jiǎn)單，不易發(fā)生故障，并且在接通點(diǎn)火開(kāi)關(guān)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)機(jī)油報(bào)警燈還能正常點(diǎn)亮，起動(dòng)后機(jī)油報(bào)警燈能正常熄滅。

4 考慮EMC影響

問(wèn)題轉(zhuǎn)向可能產(chǎn)生EMC的設(shè)備，在發(fā)動(dòng)機(jī)室能產(chǎn)生電磁干擾的設(shè)備有發(fā)電機(jī)、高壓點(diǎn)火線等。

首先，懷疑發(fā)電機(jī)碳刷不良產(chǎn)生EMC，于是將發(fā)電機(jī)更換，試車(chē)后故障仍然在，沒(méi)有變化。然后，更換高壓線，正好手邊有一套捷達(dá)車(chē)的高壓線，更換上后，試車(chē)，故障現(xiàn)象消失，一切正常。

經(jīng)再次詢(xún)問(wèn)，才知道大修后的發(fā)動(dòng)機(jī)由于原來(lái)的高壓線有損壞，于是更換了一套高壓線，由于不是原廠的高壓線，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火時(shí)產(chǎn)生過(guò)量的電磁輻射，對(duì)機(jī)油報(bào)警燈的線路進(jìn)行了干擾，影響了它的正常工作，產(chǎn)生了誤報(bào)警。

5 高壓點(diǎn)火線電磁輻射的分析

電場(chǎng)（E場(chǎng)）產(chǎn)生于兩個(gè)具有不同電位的導(dǎo)體之間。電場(chǎng)的單位為m/V，電場(chǎng)強(qiáng)度正比于兩導(dǎo)體之間的電壓，反比于兩導(dǎo)體間的距離。根據(jù)共模輻射的理論公式可證實(shí)上面結(jié)論。

E=1.26 ILf/D，式中：偽共模電流；L為電纜長(zhǎng)度；f為輻射點(diǎn)的頻率；D為到接收天線的距離。

在EMC領(lǐng)域中電場(chǎng)與磁場(chǎng)的概念總是與天線、源特性有著密切的關(guān)系，在靠近輻射源時(shí)，電磁場(chǎng)的幾何分布和強(qiáng)度由干擾源特性決定；如果天線模型是單極天線或偶極子天線（見(jiàn)圖2），驅(qū)動(dòng)源是電壓源，那么輻射的近場(chǎng)是電場(chǎng)為主；如果天線模型是環(huán)型天線，驅(qū)動(dòng)源是電流源，那么輻射的近場(chǎng)是磁場(chǎng)為主。近場(chǎng)遠(yuǎn)場(chǎng)的過(guò)渡區(qū)中心在距源λ/2π處（λ為干擾波的波長(zhǎng)），如圖3所示。

對(duì)于30 MHz，平面波的轉(zhuǎn)折點(diǎn)在1.5 m處；對(duì)于300MHz，平面波的轉(zhuǎn)折點(diǎn)在150 mm處；對(duì)于900 MHz，平面波的轉(zhuǎn)折點(diǎn)在50 mm處。

高壓放電回路中，在產(chǎn)生放電現(xiàn)象之前，放電間隙間的電壓（也就是火花塞上受的電壓）較低，但是在產(chǎn)生高壓并發(fā)生放電現(xiàn)象之時(shí)，構(gòu)成了放電回路，火花塞上的放電強(qiáng)度與持續(xù)時(shí)間將與電路中的電流大小成正比，而電路中電流大小又與電路中電阻大小成反比，電zu阻高了電流小，電阻低了電流大。由上可知，高壓線可看成是單極天線，驅(qū)動(dòng)源是電壓源，因此，近場(chǎng)區(qū)應(yīng)是電場(chǎng)為主。干擾源頻率在1500 Hz附近，則近場(chǎng)區(qū)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)3m以上，在3m以?xún)?nèi)的機(jī)油壓力傳輸線就接收到了此干擾信號(hào)，并影響了機(jī)油壓力燈的正常顯示。

通過(guò)對(duì)輛點(diǎn)火波形的測(cè)量也可補(bǔ)充說(shuō)明此點(diǎn)，正常的4缸高壓點(diǎn)火波形如圖4所示。感應(yīng)測(cè)量得到的點(diǎn)火電壓最高達(dá)6 000 V。

在距離30 cm處所測(cè)量得到的單缸高壓線所發(fā)射電磁波幅度的大小如圖5所示。換了有問(wèn)題的高壓線后，在同樣距離處測(cè)量得到的高壓線發(fā)射的電磁波幅度大小如圖6所示。

如此強(qiáng)的干擾電磁波，在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行達(dá)到一定轉(zhuǎn)速時(shí)，所發(fā)出的電磁波在一定范圍內(nèi)足夠影響一般的電子電路的正常工作。

本故障還可分析高壓線的電阻入手，將正常高壓線的電阻值進(jìn)行了測(cè)量如表1所示。而問(wèn)題高壓線的電阻只有幾百歐姆。

6 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)該臺(tái)捷達(dá)車(chē)的故障診斷和排除的過(guò)程可見(jiàn)，在解決一臺(tái)電氣系統(tǒng)日益復(fù)雜的現(xiàn)代汽車(chē)的問(wèn)題時(shí)，首先要充分了解該車(chē)的結(jié)構(gòu)和原理，還有電子控制系統(tǒng)的組成；其次，對(duì)于電氣系統(tǒng)故障的車(chē)輛，要有新的故障診斷思路，也就是在電磁兼容方面進(jìn)行考慮，根據(jù)故障的表象找出相關(guān)原因，先易后難，由外至內(nèi)，逐步深入，最后，解決和排除故障。