CN1328545C - 燃油炉的点火方法和电子点火电路 - Google Patents

Abstract

用在燃油炉中的电子点火电路，用于产生时间间隔火花。该电子电路包括用于产生时间间隔火花的电路，火花间隔不与交流电源频率的半周期或多个交流电源频率的半周期相对应。该电路可以在构成燃油炉系统部件的电火花方法中采用，在此，所述燃油炉包括产生点燃燃油的第一序列时间间隔火花的电子电路。根据该方法，如果采用所述第一序列时间间隔火花检测到点火导致了燃油炉系统中的声音共鸣，那么电子电路经改进随后产生第二序列时间间隔火花。

Description

燃油炉的点火方法和电子点火电路

本发明涉及一种用于构成部分燃油炉系统的燃油炉点火的方法，其中所述燃油炉包括产生点燃燃油的第一序列时间间隔火花的电子电路，以及包括用在燃油炉上的电子点火电路，用于产生时间间隔火花。

通常用于单个家庭住房供热的燃油炉采用电点火。

在这种燃油炉中，吹风器形成一股气流，燃油通过喷洒的喷嘴吹入所述气流，在气流中形成油雾。为了点燃燃油，将点火火花隙置于喷嘴附近但不是特别靠近喷嘴的位置。通常，火花隙位于吹风器以及与气流有关的喷嘴吹出的气流的下方。但是喷嘴与火花隙之间在气流方向上的距离相当小，例如，大约1-2mm。喷嘴和火花隙常常在气流的横向方向上具有少量的偏移，其目的是阻止油雾喷洒到火花隙的电极上。当然也可以采用其他放置。特别地，火花隙可以置于喷嘴吹出的气流的上方。

另一方面，火花隙必须置于足够靠近喷嘴的位置以允许在火花隙中形成电火花使能够实际触及到油雾并将其点燃。当电火花在火花隙的电极之间形成时，电火花在气流的作用下变形，以便沿着气流的下方延伸到油雾。

上文已经论述，本发明特别涉及高压高频点火。在图1中，图示了一种公知的产生电火花的电子电路。该电路包括一个与高压高频变压器T1的次级相连的火花隙G。电子电路结合一个振荡电路R1，R2，R3，R4，C3，C4，C5，C6，DZ1，DZ2，TR1和T1。需要注意的是，变压器T1与晶体管TR1的基极耦合，其目的是提供振荡器所需的反馈。

电子电路还包括一个半波整流电路D1，C2，整流电路对50Hz交流电源进行整流，以及包括噪声抑制电路L1，C1，R5，R6，噪声抑制电路的细节情况与本发明不相关，所以不对其细节作进一步的描述。输入到电路中的是50Hz交流电，作为加载在F和O端子上的单相交流电。

振荡器中输入从半波整流器中输出的半波整流电流，因而向高频变压器T1产生每秒50次的高频脉冲，由此，在火花隙G中产生每秒50次的火花。

尽管具有上述电路的现有点火元件已经较好地使用了多年，但在使用过程中发现在特定的环境下，会发生与燃油炉系统中的点火有关的声音共鸣问题。这些问题在近几年不断增加。

这些声音共鸣问题在燃烧达到自持阶段的情况下发生。重复发生的点火火花会影响燃烧，因此创造引发压力波动的点燃火焰，对应于交流电源的频率，按照50Hz的频率上升和下降。

假如，在上述情况下，50Hz压力波动与系统声音共鸣的频率相一致，例如主要由燃烧室和排气管或系统的各个部件形成的Helmholz共鸣器，在燃烧阶段每当点火发生时，系统可能变得嘈杂，产生令人厌烦的刺耳声。在冬季，这种情况每小时可能发生好几次，例如10次一15次。

既然声音共鸣的频率经常与燃烧室和排气管形成的Helmholz共鸣器有关，所以这种情况发生的部位不容易预测，因为燃油系统常常包括现有的烟囱形式的排气管。因而噪声问题在燃油炉元件全部安装完毕之前很难发现。而且，如果买了新的燃油炉元件并且安装现有的排气管，比如砖形烟囱，由于涉及系统的去谐振处理，解决上述问题可能变的既复杂又昂贵。

并且近年来，燃油炉元件在尺寸和重量上也得到了减低。这些减低伴随着燃油炉系统的声音共鸣问题的增加。燃油炉元件的设计师们对寻求避免和消除这些问题的方法，积极地投入了研究。

本发明的目标是以简单、经济有效以及通用的方法克服上述声音共鸣问题。

根据本发明的第一方面，这个目标是通过依照开始段落的方法实现的，其中如果检测到在使用所述第一序列时间间隔火花点火导致了燃油炉系统的声音共鸣，那么电子电路经改进连续地产生第二序列时间间隔火花。

根据本发明的第二方面，该目标是通过依照开始段落的电子点火电路来实现的，其中电子电路包括产生时间间隔火花的电路，间隔火花的时间间隔并不对应于交流电源的半周期频率或多个交流电源的半周期频率。

通过使用本发明的方法或电子点火电路，燃油炉中产生点火火花的频率可以进行有效地对燃油炉系统的自然声音共鸣频率解调或者解相关，从而防止产生不希望的共鸣噪声。

在本发明的第一方面的第一优选实施例中，电子电路经改进，通过消除第一序列中的部分火花产生第二序列。

去除部分火花是一条阻止形成声音共鸣的有效方法，而且该方法还可以采用根据本发明的第二方面的电子点火电路以一条经济合算的方式实现。

特别地，当电子电路经改进用来抑制第一序列中的单位分数火花、抑制第一序列中单位分数之外的所有火花或者抑制第一序列中的简分数火花时，会发现具有多个优点。

仅仅通过以不同于振荡器电路的接入电流的脉冲频率的频率进行导通/关断定时操作来门控振荡器电路电源的工作，就可以消除火花，这是一个特别的优点。

在改进方法的优选实施例中，包括置换至少部分所述电子电路。

那就是说如果在安装的时候发现存在声音共鸣问题，那么可以邀请工程师采用根据本发明的点火元件换掉现行点火元件。这样做的优点在于：与改进排气管或燃油炉本身相比，所述操作要简单。

在一个可选实施例中，所述改进包括电子电路的调整。

如果采用点火元件的实施例就具有多个优点，其中采用独立的交流/交流或计时器连接现有技术的电路，在下文中对其进行描述。

在根据本发明的方法的一个不同的实施例中，电子电路经调整用来产生第二序列等间隔的火花，该第二序列火花以不同于所述第一序列火花的频率产生。

允许从系统对点火电路进行连续的去调，具有优点。特别地，这种去调可以通过独立于点火电路的燃油炉的控制箱来实现。

根据本发明的第二方面的有利的实施例，电子点火电路包括向振荡电路重复供电的供给电路。

这允许向振荡电路简单地生成一连串的电流脉冲，电流脉冲依次产生相应的火花。

在最优选实施例中，所述供给电路包括向所述振荡器电路重复提供供电电流脉冲的矫正电路。对通常的50Hz交流电源的简单检波，产生每秒50次供给电流脉冲。所提及的产生的脉冲的简单检波，是首选的方法，因为它是一种获得火花的简单方法，同时该方法与全检波相比还减少了点火电路的热负荷。

在进一步的优选实施例中，所述产生时间间隔火花的电路包括阻断振荡器电路的电路。

这允许对所选择的脉冲进行简单的删除，由此形成两个脉冲之间的不同时间间隔。在这方面，需要注意的是在发明说明中广泛使用的时间间隔的表达，指的是接连脉冲，信号或火花(视不同情况而定)的相应部分之间的距离，也就是说两个峰值之间、超前边缘的起始点之间，或者托后边缘的结束点之间的距离。

在另一个优选实施例中，所述阻断振荡电路的电路包括阻断交流电源的电路。

阻断电源供给是一种阻断振荡电路的简单方法。

在另一个优选实施例中，所述阻断振荡电路的电路包括一个导通/关断的计时电路。定时导通/关断计时电路的使用允许产生一个门控信号，当重复供给的脉冲序列重叠时，允许将至少部分脉冲删除。

在另一个优选实施例中，所述阻断交流电源的电路，包括控制燃油炉系统的所有操作的控制电路。

这么做的优点在于当实施根据本发明的方法时，可以采用现行的点火元件。

在一个不同的优选实施例中，电子点火电路包括输入到整流器电路的交流电源的频率转换电路。

其优点在于经整流的供给脉冲之间的间隔可以通过改变输入交流电流的频率的改变来连续改变。

本发明进一步涉及一种减少燃油炉的电子点火电路功率消耗的方法，所述电子电路适用于产生第一序列时间间隔火花。

根据本发明，这可以通过这样一种方法来实现，该方法的特点在于其依赖于电子点火电路的热负荷，特别是温度，该电子点火电路经调整以产生不同于第一序列的第二序列时间间隔火花。

该方法的一个优选实施例中，所述第二序列通过去除第一序列中的至少部分火花来产生。

去除至少部分时间间隔火花能够减低功率消耗。

在该方法的进一步的优选实施例中，所述火花由振荡电路产生。

采用振荡电路具有上文所述的优点。而且，去除至少部分时间间隔火花能够降低振荡电路的功率消耗，这是由于振荡电路在不运行的时候没有实质性的功率损失。

在进一步的优选实施例中，所述火花的去除是用温度相关计时器阻断所述振荡电路的方法实现。

其优点在于温度控制可以集成在点火电路中。其还具有一旦电路升温就消耗较少的功率的优点。因而，与现有技术的电路相比，允许电子点火电路具有较长的运行占空比。

现在，将参考附图对本发明进行更为详细的描述，其中

图1图示了现有技术的点火电路的一个示意图，

图2图示了根据本发明的点火电路的一个实施例的示意图，

图3图示了根据本发明的点火电路的可选实施例的一个结构图，

图4-7示出了如何使用不同的定时序列产生不同序列的时间间隔火花，

图8是本发明的点火电路的可选实施例的一个示意结构图，而

图9是本发明的点火电路的第二可选实施例的一个示意结构图。

图1是用在燃油炉中的现有技术的点火电路的一个示意图。

该电路包括一个与高压高频变压器T1的次级相连的火花隙G。燃油炉的火花隙位于点火装置的远端，包含包括高压高频变压器T1的电子电路。电子点火电路结合振荡电路R1，R2，R3，R4，C3，C4，C5，C6，DZ1，DZ2，TR1和T1。需要注意的是，变压器T1与晶体管TR1的基极耦合，其目的是提供振荡器所需的反馈。

电子电路进一步包括一个简单半波整流电路D1，C2，以及噪声抑制电路L1，C1，R5，R6，由于其细节与本发明不相关所以不对其详细情况作进一步的描述。

当电路输入交流电流时，简单半波整流器D1，C2产生一串不同的经整流的脉冲电流。这些脉冲电流提供给振荡电路R1，R2，R3，R4，C3，C4，C5，C6，DZ1，DZ2，TR1和T1，并依次为每个供给脉冲电流产生高频脉冲。高频脉冲的包络仅仅在一定程度上遵循供给脉冲电流的波形，但是它们之间具有很明显的时间相关性。每个脉冲在火花隙G中产生一个对应的点火火花。

该现有技术电路其中的优点在于它使用的是通用的交流电源频率，也就是说，电网电源的频率作为产生时间间隔点火脉冲的简单基础。由于在大多数国家，电网的频率采用50Hz，整流电路D1，C2每秒产生50次等间距脉冲电流，导致相应数量的等间距脉冲。如果采用不同的交流电源频率，例如60Hz，则脉冲数也作相应变化。在接下来的描述中，将假定电源供电频率为50Hz，而声音共鸣的频率也为50Hz。

尽管采用50Hz电源作为产生脉冲的基础具有通常的优点，但是固定频率电源的使用，在某些情况下会导致上文提到的声音共鸣问题，其原因归结于电源的频率是固定的事实难以克服。

根据本发明，声音共鸣得到了消除，也就是说通过改变至少部分脉冲之间的间隔，阻止了共鸣的形成。

在图2示出的第一实施例中，这是通过在振荡电路中连接一个以给定占空率运行的导通/关断计时器来实现的。

导通/关断计时器是一个基于集成电路的非稳态计时电路，通常为555计时器，允许向晶体管TR2的基极以给定周期输出方波信号。当方波信号是高电平时，晶体管TR2导通，从而将晶体管T1的基极短路，使其电压变0。因此使得晶体管TR1变为不导通状态，阻断振荡电路。

经由分压器R7，R8提供给导通/关断计时器一个平滑电容器C7，电容器C7能够确保在来自D1的电压脉冲之间提供电压给555计时器。

555计时器具有两个比较器输入端6和7。在555计时器处于导通期间，电容器C8通过电阻R9和R10充电。当输入端6和7之间的电压差降低到预定的门槛值以下时，由于电容器C8已经充电，555计时器的输出端3将转入关断状态。

当555计时器转入关断，电容器C8通过电阻R10以及比较器的输入端7放电。

因而，时钟电路的导通时间周期取决于电阻R9和R10以及电容器C8，而关断时间周期则取决于电阻R10和电容器C8。

电阻R12起到限制从555计时器的输出端3输出电流的作用。

图4a，5a和6a用虚线示出了对于不同的给定周期，方波信号与脉冲的包络一起加载在晶体管TR1的基极上的启动信号，如果没有导通/关断计时器的话将产生这些相应的脉冲。需要注意的是，555计时器的输出端3是图4a，5a和6a的振荡器电路的启动信号的反转，在晶体管TR2的基极加载高压电平使晶体管TR2导通，从而将振荡电路关断。

图4b，5b和6b示出了当启动信号加载到振荡电路时，振荡器电路产生的脉冲的包络线。在这些图以及图7中，包络线表示以毫秒为时间单位的随机电压函数。简写std.EBI代表脉冲，而这些脉冲采用由申请人制造的标准EBI类型现有技术设备产生。

在图4a中，方波信号具有20毫秒的导通时间和后面跟随的20毫秒的关断时间。方波信号作为振荡电路的启动信号，其上升和下降，时间上设定为与脉冲的包络上升相一致，也即不是在脉冲期间内。

从图4b可以看出，计时周期20/20毫秒，启动隔一个的脉冲，这本是由振荡电路产生的。已经发现，经减半重复速率的脉冲及其产生的火花，其频率为25Hz，在大多数情况下足够以克服声音共鸣问题。

换句话说，方波定时信号去除了单位分数脉冲，单位分数为分数1/N，其中N＞I，在所举的例子中，N＝2。特别地，去除单位简分数脉冲。单位简分数是一个单位分数，其中N是一个整数，与e，n或iN等等相反。

在图5a方波信号具有30毫秒导通时间，接着是30毫秒的关断时间。该方波也在时间上设定为不在一个脉冲期间上升或下降。

从图5b可以看出，30/30毫秒的定时阶段，关断每三个脉冲中的一个脉冲，这本是由振荡电路产生的。已经发现按照这种方法去除其中的某些脉冲，能有效地克服共鸣问题。在这种情况中，去除了单位分数脉冲，即去除了1/3脉冲。

在图6a中，方波具有30毫秒的关断时间，随后是20毫秒的导通时间，导致了图6b中的脉冲序列，也有效地克服了声音共鸣问题。

该实施例不是去除单位分数脉冲，而是去除最简真分数脉冲。最简真分数可以是M/N，其中M和N都是整数，N＞M。

图2中的点火电路通常构造一个自包含模块，具有可以设置为上述任何定时周期的导通/关断定时器。在示出的情况中去除了3/5的火花。

如果在燃油炉的安装过程中，通常包括现有技术的电路，并检测到了共鸣问题，可以邀请工程师，通过安装根据本发明的新且有创造的点火元件替换现有技术的元件来解决共鸣问题。

需要注意的是，上述首选的导通/关断定时周期，仅仅是作为示例列出，其他的定时周期例如去除更多的脉冲，也可以等价采用。

根据图3图示的本发明的第二实施例，上述导致的脉冲序列也可以通过包括一个导通/关断计时器以及图1的现有技术的电路的结合的点火电路来实现。计时器经配置能够启动或关闭对现有技术点火电路的供电。通过适当的中断供电，能够去除提供给振荡电路的某些电流脉冲，所以就不会产生相对应的脉冲。

计时器可以被包括一个控制电路的控制箱所代替，该控制电路控制燃油炉系统的所有操作，其中控制电路启动或关闭现有技术点火电路的供电。

这跟上文描述的元件相比具有下述优点，即现有技术元件仍然可用，仅仅补充定时电路即可。定时电路可以具有与上文所述的相同的固定值，或者可以是外部可控的，对于一个给定的共鸣问题，将其调整到最合适的状态。

如上文所提到的，对于振荡器使用供电脉冲，其优点在于减少了点火电路的热负荷。图1中的现有技术电路设计为三分钟内具有1/3的占空率。也就是说点火电路每三分钟可以运行一分钟。

通过删除部分脉冲，减少了脉冲产生时点火电路散热所引起的热负荷。其优点在于对于相同的占空率1/3，可以提高每个脉冲的输出功率。这归功于较早时间点燃油雾从而减少了污染。也就是说，在理想的情况下，当燃油炉经较好的调整，油雾可以在第一次点火火花产生时被点燃。然而这种情况并不总是出现，但是随着第一次点火火花的功率的增加，所提供的点火火花功率更大，因而增加了油雾在第一次点火火花产生时即被点燃的可能性，从而，即使燃油炉没有得到最佳调整，也可以致使在较早的时间点火。

在图9示出的本发明的一个特定的实施例中，该特征可以用来增加点火电路的占空率。

这是通过依靠温度传感器来控制定时电路所实现的。

在一个不同的、优选实施例中，其中火花的功率对应于标准EBI，温度传感器是一个PTC电阻，也即，具有正温度系数的电阻，在点火元件中与电阻R9并联连接。采用一个PTC电阻R11与电阻R9相并联，将使得导通/关断计时依赖于点火元件的温度，按照这种方式，振荡电路的导通持续时间保持恒定，而关断时间则随着温度的增加而延长。

如果在正常温度下振荡器的启动信号的导通/关断计时为30毫秒导通和30毫秒关断，当温度升高时点火元件自身将去除某些脉冲，因而可以减少元件中的热耗。这使得元件具有更强的抵制过热能力，并且因此能够将占空比增加到大于1/3，对于现有技术元件来说1/3已经是最大的占空比了。

需要注意的是，由于PTC连续改变其电阻值，某些脉冲可能不与交流电源频率的半周期相对应，而只与部分周期相对应，因为在这部分周期中间计时电路可以启动或阻断振荡器。

从而，理想情况下，可以获得一系列依照图7a和7b的脉冲。然而，需要注意的是，出于示例的目的，导通/关断定时周期的改变率与实际情况相比有些夸大。实际应用中，改变率要慢一些，其原因在于元件被模块化装入了一大块塑料体。整个元件块因此减慢了元件的整体温度变化。在图7a中50Hz序列脉冲与振荡器电路的启动信号一起图示，其中启动信号的导通和关断周期随着时间逐渐变化。

可以看出，定时电路的导通/关断切换，在本实施例中与脉冲的上升及下降不相同步。从而，产生一些短时火花。即使这些短时脉冲没有被全部删除，也只具有很低的功率，从而不会在电路中消耗象产生全部脉冲那样多的热能。

尽管上述实施例中，从50Hz序列中去除脉冲来消除共鸣，也可以采用不同的方法来实现。从而，在图8所示的本发明的一个不同的实施例中，通过一个AC/AC转换器改变输入到相F和0之间的电路的交流电源的频率来调整时间间隔。采用AC/AC转换器，其经济效益要比采用上文的定时电路差一些。

最后，需要注意的是，本发明并不局限于所描述的实施例和结构，特别是电源频率可以是任何通用电源频率，比如50Hz或60Hz。而且，很显然，对于本领域的技术人员来说，也可以采用不同于基于非稳态的555定时的其他定时电路。还需要注意的是，即使所描述实施例涉及采用高频振荡器在点火电路中的使用，本发明也可以应用于高压变压器直接转换交流电源的系统中，也就是说，应用于没有使用振荡器的电路中。

Claims (21)

1.一种构成部分燃油炉系统的燃油炉点火方法，其中所述燃油炉包括产生点燃燃油的第一序列时间间隔火花的电子电路，其特点在于：如果检测到采用所述第一序列时间间隔火花点火导致了燃油炉系统中声音共鸣，那么电子电路经改进随后产生第二序列时间间隔火花。

2.根据权利要求1的方法，其特点在于，电子电路经改进，通过消除第一序列中的部分火花来产生第二序列。

3.根据权利要求2的方法，其特点在于电子电路经改进可以消除第一序列中的一个单分数火花。

4.根据权利要求2的方法，其特点在于电子电路经改进可以消除第一序列中除一个单分数外的所有火花。

5.根据权利要求2的方法，其特点在于电子电路经改进可以消除第一序列中的一个最简真分数火花。

6.根据权利要求1到5中的任何一个的方法，其中所述改进包括替换至少一部分所述电子电路。

7.根据权利要求1到5中的任何一个的方法，其特点在于，所述改进包括电子电路的调整。

8.根据权利要求1的方法，其特点在于电子电路经调整可以产生第二序列等间隔火花，所述第二序列火花以不同于所述第一序列火花的频率产生。

9.一种用在燃油炉中的电子点火电路，用于产生时间间隔火花，其特点在于电子电路包括产生时间间隔火花的电路，所产生的时间间隔具有不与交流电源频率的半周期，或者多个交流电源频率的半个周期相对应的间隔。

10.根据权利要求9的电子点火电路，其特点在于电子点火电路包括产生高压高频脉冲的振荡电路(R1，R2，R3，R4，C3，C4，C5，C6，DZ1，DZ2，TR1，T1)。

11.根据权利要求10的电子点火电路，其特点在于包括向所述振荡电路重复供电的供给电路。

12.根据权利要求11的电子点火电路，其特点在于所述供给电路包括向所述振荡电路重复供给供电电流脉冲的整流电路(D1，C2)。

13.根据权利要求10到12中任何一个的电子点火电路，其特点在于所述用于产生所述时间间隔高频脉冲的电路包括用于阻断振荡电路的电路。

14.根据权利要求13的电子点火电路，其特点在于用于阻断振荡电路的所述电路包括用于阻断交流电源供电的电路。

15.根据权利要求13的电子点火电路，其特点在于用于阻断振荡电路的所述电路包括导通/关断定时电路(555定时器，TR2，C7，C8，C9，R7，R8，R9，R10，R12)。

16.根据权利要求14的电子点火电路，其特点在于用于阻断交流电源的所述电路包括控制燃油炉系统的所有操作的控制电路。

17.根据权利要求12的电子点火电路，其特点在于包括用于将输入到整流电路的交流电源频率进行频率转换的电路。

18.一种用于减少燃油炉的电子点火电路的功率消耗的方法，所述电子电路适用于产生用于点燃燃油的第一序列时间间隔火花，其特点在于依照电子点火电路的温度，电子点火电路经调整产生与第一序列不同的第二序列时间间隔火花。

19.根据权利要求18的方法，其特点在于所述第二序列火花是通过去除第一序列火花中的至少一部分来获得的。

20.根据权利要求18的方法，其特点在于所述火花依靠振荡电路(R1，R2，R3，R4，C3，C4，C5，C6，DZ1，DZ2，TR1，T1)产生。

21.根据权利要求20的方法，其特点在于所述火花由依赖于温度的计时器(555计时器，TR2，C7，C8，C9，R7，R8，R9，R10，R11，R12)来去除，该计时器阻断所述振荡电路(R1，R2，R3，R4，C3，C4，C5，C6，DZ1，DZ2，TR1，T1)。

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