Analyse und Nachbildung komplexer Masseanordnungen bei der EMV-Validierung von Kompaktzündanlagen

Abstract

Durch die immer größere Komplexität von Elektronik im Fahrzeug steigt der Anspruch an die EMV-Qualifizierung. Auslegung und Überprüfung der EMV muss bereits auf Komponentenebene sichergestellt werden, um auf Fahrzeugebene den Anforderungen zu genügen. Da sich verteilte Elektronikkomponenten im Fahrzeug als komplexe Massesysteme darstellen, ist die Korrelation von EMV-Ergebnissen verschiedener Untersuchungsebenen nicht immer gegeben. Bei Fahrzeugsystemen, die funktionsbedingt mehrere Massepotentiale (Motor, Karosserie) nutzen, stellt die Nachbildung dieser Masseverhältnisse auf Komponentenebene eine große Herausforderung dar. Bei Kraftfahrzeugen mit konventionellen Verbrennungsmotoren kann die HF-Emission und Verkopplung von Zündstörungen mit fahrzeugeigenen Antennensystemen zu deutlichen Empfangsbeeinträchtigungen führen. Bild 1: Verkopplungspotential gestrahlt / leitungsgeführt – zwischen Zündanlage und integrierten Fahrzeugantennen Zündspulen als wesentlicher Bestandteil der Zündanlage liefern die erforderliche Hochspannung und Zündenergie zur Erzeugung des Hochspannungsfunken an der Zündkerze. Für die bisherig eingesetzten Stabzündspulen existieren dazu Labormessaufbauten, die bereits in früheren Ausgaben von CISPR genormt wurden. Das Zündsystem ist eine wichtige Komponente, um den Verbrennungsprozess optimieren zu können. Höhere Zündspannung und Zündenergie, bei gleichzeitig kompakter, gewichtsparender Bauweise, brachte die sogenannten Kompakt-Zündspulen (engl.: plug top coils) auf den Markt. Im Vergleich zu herkömmlichen Stabzündspulen (engl.: pencil coils) wird bei den Kompaktzündspulen kein magnetisches Rückflussblech verwendet, das gleichzeitig auch die Hochfrequenzanteile des Sekundärstromes zum Motorblock kurzschließt. Resultierend aus den aufbaubedingten Unterschieden zwischen den Zündspulentypen und den geänderten Randbedingungen bei den Komponentenaufbauten passen die Ergebnisse der Komponentenebene nicht mehr zu denen im Fahrzeug. Es ergibt sich die Schwierigkeit, die Masseverhältnisse im Motorraum, die sich aufbaubedingt ergeben und damit verbundene HF-Stromflüsse adäquat im Laboraufbau nachzubilden.