DE1451423C - Zundfunkenerzeuger - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen Zündfunkenerzeuger mit einem an eine Wechselstromquelle angeschlossenen Parallelschwingkreis, der aus einem Kondensator und einer Induktivität besteht, die ein Teil des die Funkenstrecke mit Spannung versorgenden Zündtransformators ist, und mit zu Induktivität und Kondensator parallelgeschaltetem Unterbrecher.

Eine bekannte elektronisch thyristorgesteuerte Zündvorrichtung für Brennkraftmaschinen (deutsche Auslegeschrift 1228 461) arbeitet so, daß die im Primärstromkreis bei Kurzschluß des Unterbrechers gespeicherte Energie beim Öffnen des Unterbrechers plötzlich frei und auf die Primärwicklung des Zündtransformators übertragen wird, wodurch eine schnelle Veränderung des Flusses in derselben hervorgerufen wird, die eine hohe Spannung in der Sekundärwicklung induziert. Die Öffnung des Unterbrechers soll dabei erfolgen, wenn die Intensität im Erregerstromkreis ihr Maximum erreicht. Diese Funktion ist jedoch nur mit einem mechanischen Unterbrecher erzielbar, der hochpräzise hergestellt sein muß und entsprechend teuer wird. Mechanische Unterbrecher sind überdies durch Kontaktverunreinigungen od. dgl. häufig in ihrer gewünschten Funktion beeinträchtigt oder haben doch einen hohen Wartungsbedarf. Um diesem Nachteil abzuhelfen, schlägt die bekannte Vorrichtung die Verwendung eines Thyratron-Thyristors vor. Auch bei einer anderen bekannten Vorrichtung dieser Art (britische Patentschrift 883 082) wird ein derartiger Thyratron-Thyristor verwendet.

Thyratron-Thyristoren entsprechen in ihrer Funktion dem herkömmlichen Röhrenthyratron. Derartige elektronische Unterbrecher können mit Hilfe eines an ihre Steuerelektrode gelegten Impulses aufgesteuert werden. Sind sie aber einmal leitend, so kann durch an die Steuerelektrode gelegte Impulse dieser leitende Zustand auf keine Weise mehr beendet werden. Der leitende Zustand endet vielmehr dann, wenn die Stromversorgung unterbrochen oder — bei Wechselstromversorgung — die anliegende Spannung umgepolt wird. Es ist daher bei der Verwendung derartiger elektronischer Schaltmittel nicht möglich, den Stromfiuß zu einem gewünschten optimalen Zeitpunkt, nämlich dann, wenn die Intensität im Erregerstromkreis ihr Maximum erreicht hat, zu unterbrechen.

Aufgabe der Erfindung ist es, für Ölbrenner einen Zündfunkenerzeuger zur Verfugung zu stellen, der auf einen mechanischen Unterbrecher verzichten kann und dennoch eine Stromunterbrechung zu einem Zeitpunkt ermöglicht, der einen Zündfunken hoher Qualität an der Funkenstrecke sicherstellt, die beispielsweise vor der Mündung der Brennstoffdüse eines Ölbrenners angeordnet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Unterbrecher des für einen Ölbrenner verwendeten Zündfunkenerzeugers ein steuerbarer Halbleitergleichrichter ist, dessen Durchlaß- und Sperrzeitpunkt elektrisch steuerbar sind.

Es findet also ein steuerbarer Halbleitergleichrichter Verwendung, der in seiner Funktion nicht mehr dem bekannten Röhrenthyratron entspricht, das zwar willkürlich aufgesteuert, aber nicht willkürlich gesperrt werden kann. Statt dessen wird nunmehr ein steuerbarer Halbleitergleichrichter verwendet, dessen Aufsteuerung ebenso wie beim Röhrenthyratron willkürlich gewählt werden kann, bei dem jedoch zusätzlich auch der Sperrzeitpunkt nach Belieben gesteuert und in für die Qualität des Zündfunkens vorteilhafter Weise auf den Zeitpunkt des Strommaximums festgelegt werden kann. Das geschieht auf einfache Weise mit Hilfe der zweiten Steuerelektrode eines mit zwei Steuerelektroden versehenen steuerbaren Halbleitergleichrichters oder bei einem Halbleitergleichrichter mit einer einzigen Steuerelektrode durch eine entsprechende Koppelung mit dem Steuerimpulse abgebenden Schaltungsteil über Kondensatoren. Wird ein Halbleitergleichrichter mit zwei Steuerelektroden verwendet, so werden zweckmäßig als Steuerspannungen die Spannungen von zwei Wicklungen eines Wechselstromgenerators verwendet, die den Steuerelektroden über je eine entgegengesetzt gepolte Diode zugeführt werden. Dabei wird der Wechselstromgenerator zweckmäßig mechanisch mit dem Motor der Ölpumpe des Ölbrenners gekoppelt. Die Verwendung eines derartigen steuerbaren Halbleitergleichrichters stellt also sicher, daß ein Zündfunken hoher Zündleistung zur Verfugung gestellt werden kann. Das geschieht mit Hilfe eines elektronischen Halbleitergleichrichters, dessen Funktion einfach steuerbar und überdies nicht durch Verschmutzung od. dgl. am Ölbrenner gefährdet ist.

Man erhält also einen Zündfunkenerzeuger ausgezeichneter Funktion, der überdies wartungsarm und billig herstellbar ist.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise dargestellt, und zwar zeigt

F i g. 1 die Schaltung eines aus dem Netz betriebenen Zündfunkenerzeugers,

F i g. 2 die Schaltung eines mit Hilfe eines Wechselstromgenerators betriebenen Zündfunkenerzeugers und ίο

Fig. 3 eine gegenüber der Ausführungsform nach F i g. 1 abgeänderte Ausführungsform.

Alle in den Figuren dargestellten Vorrichtungen arbeiten nach dem gleichen Prinzip: Der Zündfunken oder eine Anzahl von Zündfunken wird an der an die Sekundärwicklung eines Zündtransformators B1 angeschlossenen Funkenstrecke erzeugt, indem man durch die Primärwicklung des Zündtransformators mit Hilfe der Steuerung durch einen steuerbaren Halbleitergleichrichter TS einen sich rasch ändernden Strom großer Stromstärke fließen läßt. Der Zündtransformator B1 bzw. die Zündspule wird vorteilhafterweise mit einem magnetischen Spulenkern versehen. Dieser kann überdies vormagnetisiert sein und eine zumindest nahezu rechteckige Hysteresisschleife haben, wodurch die Leistung beträchtlich gesteigert werden kann oder bei gleicher Leistung ein kleinerer und leichterer Zündtransformator Verwendung finden kann. Auch eine Erhöhung der Zündfunkenfrequenz ermöglicht es, Gewicht und Volumen des Zündtransformators B 1 zu vermindern. Gleichzeitig werden die Abstände zwischen den Zündfunken vermindert, die Zündung erfolgt rascher und sicherer.

Die Primärspule des Zündtransformators B1 bildet die Induktivität eines zusätzlich noch einen Kondensator C1 aufweisenden Parallelschwingkreises. Der Kondensator C1 ist also zur Primärspule des Zündtransformators B1 parallel geschaltet. Zur durch die Primärspule des Zündtransformators B 1 gebildeten Induktivität des Parallelschwingkreises und zum Kondensator C1 ist überdies der steuerbare Halbleitergleichrichter TS parallel geschaltet. Dieser steuerbare Halbleitergleichrichter weist auf übliche Weise eine Anode und eine Kathode sowie mindestens eine Steuerelektrode auf. Mit Hilfe von an die Steuerelektrode gelegten Steuerspannungen kann der steuerbare Halbleitergleichrichter TS nicht nur willkürlich leitend gemacht, sondern auch zu einem willkürlichen Zeitpunkt gesperrt werden.

Ist nun der steuerbare Halbleitergleichrichter TS leitend, so fließt ein Strom durch den Halbleitergleichrichter TS in Richtung Anode—Kathode (vgl. den Pfeil in Fig. 1). Erreicht nun der von der Wechselstromquelle des Zündfunkenerzeugers hervorgerufene Strom seinen Höchstwert, so wird der steuerbare Halbleitergleichrichter gesperrt. Der Parallelschwingkreis aus der Primärwicklung des Zündtransformators Bl und dem Kondensator Cl schwingt sodann mit der im Kreis gespeicherten maximalen Energie und erzeugt an der an die Sekundärwicklung des Zündtransformators B1 angeschlossenen Funkenstrecke eine Reihe von energiereichen Zündfunken. Auf Grund des Schwingungsvorganges weisen die Zündfunken jeweils eine erhebliche Dauer auf. Durch die Verwendung eines steuerbaren Halbleitergleichrichters, bei dem auch der Sperrzeitpunkt elektrisch steuerbar ist, werden also für die Zündung besonders geeignete energiereiche Zündfunken erzeugt. Die dafür erforderliche Vorrichtung ist überdies einfach aufgebaut, kompakt und billig.

Im folgenden sollen nunmehr die einzelnen in den Figuren gezeigten Ausführungsformen für sich beschrieben werden.

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform, bei der als Wechselstromquelle das Netz dient, an das der Zündfunkenerzeuger über einen Transformator T1 angeschlossen ist, der ein Spartransformator sein kann. Zwischen zwei Anschlußklemmen der Sekundärwicklung des Transformators T1 sind untereinander parallel der Kondensator C1, der steuerbare Halbleitergleichrichter TS und die Primärwicklung des Zündtransformators B1 geschaltet. Dabei ist die Anode des Halbleitergleichrichters TS und damit die eine Seite der Parallelschaltung bzw. die eine Anschlußklemme der Sekundärwicklung des Transformators T1 geerdet.

Der steuerbare Halbleitergleichrichter TS weist zwei Steuerelektroden g 1 und g 2 auf. Die Steuerelektrode gl dient zum Aufsteuern des Halbleitergleichrichters TS, der dadurch durchlässig wird, die Steuerelektrode gl zum Sperren des Halbleitergleichrichters. Das Aufsteuern erfolgt dadurch, daß man zwischen die Steuerelektrode gl und die Kathode des Halbleitergleichrichters TS einen positiven Stromimpuls von einigen Volt mit geringer Stromstärke anlegt. Mit Hilfe der Steuerelektrode g 2 kann unabhängig davon, was für eine Spannung zwischen Anode und Kathode des Halbleitergleichrichters TS liegt, durch Anlegen eines negativen Impulses an die Steuerelektrode g 2, der ungefähr die dreifache Stärke des an der Steuerelektrode gl liegenden Impulses aufweist, der Halbleitergleichrichter gesperrt werden. Dafür sind beidseitig des nicht geerdeten Abgriffes des Parallelschwingkreises am Transformator T1 an dessen Sekundärwicklung Abgriffe vorgesehen, an die jeweils Widerstände R 1 bzw. R 2 angeschlossen sind, deren vom Abgriff abgewandtes Ende über Kondensatoren C 2 bzw. C 3 miteinander und mit dem nicht geerdeten Transformatorabgriff des Parallelschwingkreises verbunden sind. Die Verbindungspunkte des Widerstandes R 1 mit dem Kondensator C 2 bzw. des Widerstandes R 2 mit dem Kondensator C 3 sind über in Gegenrichtung gepolte Zenerdioden Z1 bzw. Z 2 an die Steuerelektroden gl bzw. g2 des steuerbaren Halbleitergleichrichters rS angeschlossen, die außerdem über in Gegenrichtung gepolte Polarisationsdioden d 1 und d 2 mit in Reihe geschalteten Widerständen R 3 bzw. R 4 am geerdeten Transformatorabgriff des Parallelschwingkreises liegen. Die Zenerdioden Z1 und Z 2 setzen den sinusförmigen Spannungsverlauf in Impulse um, deren Phasenlage durch die i?C-Glieder aus Widerstand R1 und Kondensator C 2 bzw. Widerstand R 2 und Kondensator C 3 bestimmt ist.

Ist der Halbleitergleichrichter TS durchlässig, so fließt der Strom aus der Sekundärwicklung des Transformators Γ1 in Richtung des in F i g. 1 neben dieser angedeuteten Pfeils durch den Halbleitergleichrichter TS. Dieser wird nun in dem Augenblick gesperrt, in dem die Amplitude des Stromes ihren Maximalwert erreicht hat. Die im Transformator T1 gespeicherte elektromagnetische Energie wird dadurch auf dem Parallelschwingkreis aus Kondensator C1 und Primärwicklung des Zündtransformators B1 übertragen. Der Parallelschwingkreis wird so

zur Schwingung angeregt und erzeugt die erwünschten Zündfunken an der an die Sekundärwicklung des Zündtransformators B1 angeschlossenen Funkenstrecke.

F i g. 2 zeigt eine Ausführungsform des Zündfunkenerzeugers, bei der als Wechselstromquelle ein Wechselstromgenerator G1 mit drei Wicklungen η 1, η 2 und η 3 dient, von denen die Wicklung η 1 mit der Anode des Halbleitergleichrichters TS in Reihe liegt, während die Wicklungen η 2 und η 3 über entgegengesetzt gepolte Polarisationsdioden d 1 bzw. d 2 an die Steuerelektrodeng 1 bzw. g2 des Halbleitergleichrichters TS angeschlossen sind. Die Funktion entspricht im wesentlichen derjenigen der Ausführungsform nach F i g. 1.

F i g. 3 zeigt eine Ausführungsform, bei der als steuerbarer Halbleitergleichrichter TS eine Leistungsdiode mit nur einer Steuerelektrode verwendet ist, weshalb für die doppelte Steuerung eine besondere Schaltung vorgesehen wird. Diese Schaltung soll nun, soweit sie nicht mit der an Hand von F i g. 1 beschriebenen übereinstimmt, beschrieben werden. Die einzige Steuerelektrode g des Halbleitergleichrichters TS ist über je einen Kondensator C 4 bzw. C S mit den an die .RC-Glieder angeschlossenen Zenerdioden Zl bzw. Z 2 gekoppelt. Diese Art der Verbindung verhindert, daß die Zenerdioden und die Widerstände R1 und R 2 kurzgeschlossen werden. Man erhält also durch das einfache Einsetzen der Kondensatoren C 4 und C 5 die gleiche Funktion wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1. An Stelle der Kondensatoren C 4 und C 5 und der Zenerdioden Z1 und Z 2 können mit gleichem Ergebnis auch Schwellwertdioden bzw. Diodenschaltungen Verwendung finden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Zündfunkenerzeuger mit einem an eine Wechselstromquelle angeschlossenen Parallelschwingkreis, der aus einem Kondensator und einer Induktivität besteht, die ein Teil des die Funkenstrecke mit Spannung versorgenden Zündtransformators ist, und mit zu Induktivität und Kondensator parallelgeschaltetem Unterbrecher, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterbrecher des für einen Ölbrenner verwendeten Zündfunkenerzeugers ein steuerbarer Halbleitergleichrichter (TS) ist, dessen Durchlaß- und Sperrzeitpunkt elektrisch steuerbar sind.

2. Zündfunkenerzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleitergleichrichter (TS) zwei Steuerelektroden (g 1, g 2) aufweist, von denen die eine (gl) zum Aufsteuern und die andere (g 2) zum Sperren des Halbleiterschalters dient.

3. Zündfunkenerzeuger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß den Steuerelektroden als Steuerspannung die Spannungen von zwei Wicklungen eines Wechselstromgenerators über je eine entgegengesetzt gepolte Diode zugeführt werden.

4. Zündfunkenerzeuger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechselstromgenerator (G 1) mechanisch mit dem Motor der Ölpumpe des Ölbrenners gekoppelt ist.

5. Zündfunkenerzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleitergleichrichter (TS) eine einzige Steuerelektrode (g) aufweist, die über Kondensatoren (C 4, C 5) mit dem Steuerimpulse abgebenden Schaltungsteil gekoppelt ist.