DE1529148C

DE1529148C - Interrupter circuit for an ignition unit for igniting liquid or gaseous fuels

Info

Publication number: DE1529148C
Authority: DE
Inventors: 850! Cadolzburg Dutschke Kurt
Original assignee: Pruefrex Elektro Apparatebau GmbH
Current assignee: Pruefrex Elektro Apparatebau GmbH
Publication date: 1971-07-01

Description

Die Erfindung betrillt eine Unterbrecherschaltung für ein Zündaggregat zum Zünden flüssiger oder gasförmiger Brennstoffe, insbesondere bei Kraftfahrzeugheizungen, durch an einer von der Sekundärwicklung einer Zündspule gespeisten Funkenstrecke auftretende Funken.The invention concerns an interrupter circuit for an ignition unit for igniting liquids or gases Fuels, especially in automotive heating systems, through one of the secondary windings a spark gap fed by an ignition coil.

Es ist bei einer Kraftfahrzeugheizung bekannt, den Brennstoff mittels einer Glühkerze zu zünden. Diese Maßnahme hat sich jedoch wegen der langen Anheizzeit der Glühkerze als für eine Kraftfahrzeugheizung ungeeignet erwiesen. Dort wird nämlich mit dem Einschalten der Heizung Brennstoff in den Verbrennungsraum gefördert, der jedoch erst nach Erreichen einer ausreichenden Temperatur der Glühkerze gezündet wird. Um die Gefahr einer explosionsartigen Entzündung der Brennstoffe zu vermeiden, muß dafür Sorge getragen werden, daß der Brennstoff erst nach Erreichen einer ausreichenden Glühkerzentemperatur in die Brennkammer einströmt. Außerdem ist der Stromverbrauch einer Glühkerze verhältnismäßig hoch. 'It is known in a motor vehicle heater to ignite the fuel by means of a glow plug. This However, because of the long heating-up time of the glow plug, the measure has proven to be more effective than for a motor vehicle heater proved unsuitable. There, when the heating is switched on, fuel is fed into the combustion chamber promoted, but ignited only after reaching a sufficient temperature of the glow plug will. In order to avoid the risk of an explosive ignition of the fuel, it must Care must be taken that the fuel is only consumed after a sufficient glow plug temperature has been reached flows into the combustion chamber. In addition, the power consumption of a glow plug is proportionate high. '

. Um eine sofortige Betriebsbereitsschaft, verbunden mit einem geringeren Stromverbrauch zu erreichen, ist es bekannt, den Brennstolf durch eine Funkenstrecke zu zünden, die von einer Zündspule gespeist wird. Es muß dazu auf die Primärwicklung der Zündspule eine zerhackte Gleichspannung gegeben werden, die durch einen am Lüftermotor angebauten zusätzlichen Unterbrecher oder einen Zerhacker erzeugt wird. Es hat sich jedoch gezeigt, daß wegen des durch die auftretenden hohen Stromstärken bedingten Abbrandes die Unterbrecher- oder Zerhakkerkontakte rasch zerstört wurden. Es läßt sich so keine ausreichende Betriebsdauer erreichen.. In order to achieve immediate operational readiness, combined with lower power consumption, it is known to pass the Brennstolf through a spark gap to ignite, which is fed by an ignition coil. It must be on the primary winding of the ignition coil a chopped DC voltage can be given by a built-on to the fan motor additional breaker or chopper is generated. However, it has been shown that because of the burn-off caused by the high currents that occur, the breaker or chopper contacts were quickly destroyed. A sufficient operating time cannot be achieved in this way.

Eis wurden daher Unterbrecher bzw. Zerhacker durch eine komplizierte elektronische Schaltung ersetzt, die mit mehreren Transistoren und Zenerdioden bestückt ist. Diese Schaltung ist wegen der vielen Bauteile zum einen kostspielig und zum anderen verhältnismäßig störanfällig.Ice breakers or choppers were therefore replaced by a complicated electronic circuit, which is equipped with several transistors and Zener diodes. This circuit is because of the many Components on the one hand expensive and on the other hand relatively prone to failure.

F.s ist auch bereits eine in ihrem Aufbau sehr einfache Schaltung für einen selbsterregten Zerhakker beschrieben, welche insbesondere für die Anodcnstromversorgimg tragbarer Funkgeräte od. dgl. verwendet werden soll. Derartige Zerhacker schwingen aber bekanntlich mit einer sehr hohen Frequenz. Infolgedessen bereitet es, falls eine derartige Schaltung für ein Zünclgerät verwendet würde, erhebliche Schwierigkeiten, an der Sekundärseite der Zündspule einen Zündfunken zu erzeugen, welcher eine zur Gewährleistung einer einwandfreien Zündung des Brennstolfes ausreichende Energie aufweist. Es ist vielmehr damit zu rechnen, daß der Brennstolf nur unvollständig verbrannt und somit nicht ausreichend ausgenützt wird, was im Hinblick auf ein wirtschaftliches Arbeiten einer Kraftfahrzeugheizung selbstverständlich unerwünscht ist.A circuit for a self-excited chopper, which is very simple in structure and is to be used in particular for the anodic power supply of portable radio devices or the like, has also already been described. However, it is known that such choppers vibrate at a very high frequency. As a result, if such a circuit were used for an ignition device, it would create considerable difficulties in generating an ignition spark on the secondary side of the ignition coil which has sufficient energy to ensure proper ignition of the fuel. Rather, it is to be expected that the fuel is only incompletely burned and thus not sufficiently used, which is of course undesirable with regard to an economical operation of a motor vehicle heating system.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine Unter-' brechersdialtimg für ein Zündaggregat zu schaffen, das bei j/.eriiu'em Stromverbrauch sofort betriebsbereit ist, nur wenige Bauelemente und infolgedessen eine hohe Betriebssicherheit aufweist und zudem durch Hr/iMH'ung eines cnergiereichen Zündfiinkcns eine einwandfreie Verbrennung des Brennstoffes gewährleistet. The object of the invention is now to provide a sub- ' to create brechersdialtimg for an ignition unit, that is immediately ready for operation when the power is consumed is, has only a few components and, as a result, a high level of operational reliability and also by hearing a high-energy ignition spark a perfect combustion of the fuel is guaranteed.

Diese Aufj;;ihc wird erlinduni;sgemäß dadurch gelöst, daß in an sich bekannter Weise der Emitter eines Transistors mit dem einen Pol einer Gleichspannungsquelle und der Kollektor des Transistors über eine Primärwicklung der Zündspule mit dem anderen Pol der Gleichspannungsquelle verbunden ist, während die Basis des Transistors über eine zweite Primärwicklung der Zündspule und einen Spannungsteiler an die Gleichspannungsquelle angeschlossen ist, und daß zusätzlich zwischen Basis und Emitter des Transistors ein bipolarer Kondensator eingeschaltet ist sowie die Zündspule einen geschlossenenThis task is easily solved by that in a manner known per se, the emitter of a transistor with one pole of a DC voltage source and the collector of the transistor through one primary winding of the ignition coil with the other Pole of the DC voltage source is connected, while the base of the transistor has a second Primary winding of the ignition coil and a voltage divider connected to the DC voltage source is, and that in addition, a bipolar capacitor is connected between the base and emitter of the transistor and the ignition coil is a closed one

ίο Eisenkern aufweist, dessen einer Schenkel die Sekundärwicklung trägt, während auf dem gegenüberliegenden Schenkel die beiden Primärwicklungen angeordnet sind.Has ίο iron core, one leg of which is the secondary winding carries, while the two primary windings are arranged on the opposite leg are.

Mit der Erfindung wird nunmehr erstmals die Möglichkeit geboten, die wegen ihres einfachen Aufbaus und der geringen Zahl der erforderlichen Bauelemente wenig störanfällige und daher an sich zum Betrieb in. einem Kraftfahrzeug ungeeignete bekannte Schaltung für einen selbsterregten Zerhacker als Unterbrecherschaltung für ein Zündaggregat einzusetzen. Dabei wird durch die Einschaltung des bipolaren Kondensators zwischen Basis und Emitter und durch die Verwendung einer Zündspule mit einem geschlossenen Eisenkern, dessen einer Schenkel die Sekundärwicklung trägt, während auf dem gegenüberliegenden Schenkel die beiden Primärwicklungen angeordnet sind, die Schwingfrequenz der bekannten Zerhackerschaltung erheblich herabgesetzt und gleich-Xzejtjg ein sehr energiereicher Zündfunke erzeugt. Die Herabsetzung der Schwingfrequenz ermöglicht dabei zwischen zwei Zündfunken eine weitgehende Verbrennung des Brennstoffes, während die Erhöhung der Zündenergie eine einwandfreie Zündung gewährleistet. Infolgedessen wird eine -einwandfreie Verbrennung erreicht und somit die im Brennstoff enthaltene Energie weitgehend in Wärme umgesetzt. Ein weiterer Vorzug, der sich durch die Einschaltung des bipolaren Kondensators ergibt, ist der, daß die in der Primärwicklung auftretenden Rückspanriungsspitzen, die zur Zerstörung des Transistors führen könnten, gedämpft werden. Die Rückspannungsspitzen werden darüber hinaus zusätzlich durch den "besonderen Aufbau der Zündspule stark gedämpft. Außerdem wird durch die getrennte Anordnung der Primär- und Sekundärwicklungen der Zündspule die Gefahr eines Durchschlags zwischen Primär- und Sekundärwicklungen, was zur Zerstörung der Zündspule führen würde, erheblich vermindert.With the invention, the possibility is now offered for the first time because of its simple structure and the small number of components required, which are not very susceptible to failure and are therefore suitable for operation Known circuit unsuitable in a motor vehicle for a self-excited chopper as an interrupter circuit to be used for an ignition unit. This is done by turning on the bipolar Capacitor between base and emitter and through the use of an ignition coil with a closed Iron core, one leg of which carries the secondary winding, while on the opposite one Legs the two primary windings are arranged, the oscillation frequency of the known chopper circuit considerably reduced and a very high-energy ignition spark is generated at the same time. the Lowering the oscillation frequency enables extensive combustion between two ignition sparks of the fuel, while the increase in ignition energy ensures perfect ignition. As a result, perfect combustion is achieved and thus that contained in the fuel Energy largely converted into heat. Another advantage that results from the activation of the bipolar capacitor is that the back stress peaks occurring in the primary winding, which could lead to the destruction of the transistor, are attenuated. The back tension peaks are also heavily dampened by the "special design of the ignition coil. In addition, due to the separate arrangement of the primary and secondary windings of the ignition coil, the Risk of breakdown between the primary and secondary windings, which can destroy the ignition coil would lead to significantly diminished.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, sei nunmehr an Hand der Zeichnung erläutert. Es zeigtAn embodiment of the invention will now be explained with reference to the drawing. It shows

Fig. 1 die Schaltungsanordnung des Zündaggregats undFig. 1 shows the circuit arrangement of the ignition unit and

F i g. 2 schematisch den Aufbau der Zündspule.
Die Gleichspannungsquelle 1, z.B. die Kraftfahrzeug-Lichtmaschine oder eine Batterie, ist über einen Schalter 2, z.B. einen Bimetallschalter, bei 3 und 4 mit dem Zündaggregat 5 verbunden. Die angegebene Polarität der Spannungsquelle. I ist bei Verwendung eines pnp-Transistors 6 erforderlich. Bei Einbau eines npn-Transistors ist die Polarität umzukehren.F i g. 2 schematically shows the structure of the ignition coil.
The DC voltage source 1, for example the motor vehicle alternator or a battery, is connected to the ignition unit 5 at 3 and 4 via a switch 2, for example a bimetal switch. The specified polarity of the voltage source. I is required when using a pnp transistor 6. When installing an npn transistor, the polarity must be reversed.

Die in Reihe zur SpannungsqiieUe I geschaltete Sicherung 7 schützt das Zündaggregat 5 gegen zu hohe Ströme, die z. B. bei Leitungsbruch oder Kurzschluß auftreten und den Transistor 6 zerstören können. The series connected to the voltage source I. Fuse 7 protects the ignition unit 5 against excessive currents which, for. B. in the event of a line break or short circuit occur and destroy the transistor 6.

Parallel zum Eingang 3, 4 des ZündagiTecats 5 ist ein Kondensators geschaltet, der, z. B. bei Verwendung einer Lichtmaschine als Spannungsquclle 1, dieParallel to input 3, 4 of the ZündagiTecat 5 is switched a capacitor which, for. B. when using an alternator as a voltage source 1, the

auftretende Welligkeit der Betriebsspannung glättet. Auf diese Weise wird eine zu große Wechselstromkomponente der Betriebsspannung vermieden, die ein sicheres Arbeiten des Zündaggregats unmöglich machen würde.occurring ripple of the operating voltage smooths. This way, it becomes too large an AC component the operating voltage, which makes safe operation of the ignition unit impossible would do.

Die mittels des Kondensators 8 geglättete Betriebsspannung wird einem aus zwei Widerständen 9 (z. B. 300 0hm) und 10 (z.B. 10 Ohm) gebildeten Spannungsteiler zugeführt. Der Punkt 13 des Spannungsteilers ist über eine Primärwicklung 11 der Zündspule 12 mit dem Kollektor des Transistors 6 verbunden, dessen Emitter direkt mit Punkt 14 des Spannungsteilers in Verbindung steht. Die Basis des Transistors 6 ist über eine zweite Primärwicklung 15 der Zündspule 12 am Abgriff 16 des Spannungsteilers angeschlossen.The operating voltage smoothed by means of the capacitor 8 is one of two resistors 9 (e.g. 300 ohms) and 10 (e.g. 10 ohms) formed voltage dividers. Point 13 of the voltage divider is connected to the collector of transistor 6 via a primary winding 11 of ignition coil 12, whose emitter is directly connected to point 14 of the voltage divider. The base of the transistor 6 is via a second primary winding 15 of the ignition coil 12 at the tap 16 of the voltage divider connected.

Die Sekundärwicklung 17 der Zündspule 12 speist die bei 18 und 19 angeschlossene Funkenstrecke 20, die z. B. von einer Zündkerze gebildet werden kann.The secondary winding 17 of the ignition coil 12 feeds the spark gap 20 connected at 18 and 19, the z. B. can be formed by a spark plug.

Zwischen Emitter und Basis des Transistors 6 ist ein bipolarer Kondensator 21 ausreichender Größe, z. B. 100 Mikrofarad, geschaltet.Between the emitter and base of the transistor 6 there is a bipolar capacitor 21 of sufficient size z. B. 100 microfarads switched.

Die Zündspule 12 besteht aus einem rechteckigen Eisenkern 22, auf dessen einen Schenkel die beiden Primärwicklungen 11,15 z. B. nebeneinander aufgebracht sind, während der andere Schenkel die Sekundärwicklung 17 trägt. Die Wicklungen Ll, 15, 17 sind gegenseitig und gegenüber dem Eisenkern 22 isoliert. Die Isolation der Primärwicklungen 11, 15 braucht jedoch nicht so stark zu sein, wie bei den bisher verwendeten Zündspulen, bei denen Primär- und Sekundärwicklungen auf einem stabförmigen Eisenkern übereinander gewickelt sind. Der Eisenkern 22 weist z. B. einen versetzten, jeweils bis zur Mittelebene des Kerns 22 reichenden Luftspalt 23 auf. Durch Veränderung des Luftspaltes 23 läßt sich die Induktivität und damit die Dämpfung des Eisenkernes 22 beeinflussen.The ignition coil 12 consists of a rectangular iron core 22, on one leg of which the two Primary windings 11.15 z. B. applied side by side are, while the other leg carries the secondary winding 17. The windings Ll, 15, 17 are mutually and with respect to the iron core 22 isolated. The insulation of the primary windings 11, 15 does not need to be as strong, however, as with the ignition coils used up to now, in which primary and secondary windings are wound one on top of the other on a rod-shaped iron core. The iron core 22 has e.g. B. an offset air gap 23 each reaching as far as the center plane of the core 22 on. By changing the air gap 23, the inductance and thus the damping of the iron core 22 affect.

Das Zündaggregat arbeitet nun folgendermaßen: Wird der Schalter 2 geschlossen, so liegt am Kollektor des pnp-Transistors 6 eine gegenüber dem Emitter negative Spannung. Ist auch die Basis des Transistors 6 schwach negativ gegenüber dem Emitter vorgespannt, so kann ein Kollektorstrom fließen. Die schwache negative Vorspannung für die Basis wird bei 16 an dem von den Widerständen 9 und 10 gebildeten Spannungsteiler abgenommen.The ignition unit now works as follows: If switch 2 is closed, it is on the collector of the pnp transistor 6 has a negative voltage with respect to the emitter. Is also the base of the transistor 6 biased slightly negative with respect to the emitter, a collector current can flow. the weak negative bias for the base is applied at 16 to that formed by resistors 9 and 10 Voltage divider removed.

Fließt durch die Wicklung 11 plötzlich der Kollektorstrom, so wird in den Wicklungen 15 und 17 ein Spannungsstoß induziert. Der in der Wicklung 17 induzierte Spannungsstoß dient zur Speisung der Funkenstrecke 20, so daß ein Zündfunke überspringt. Der in der Wicklung 15 auftretende Spannungsstoß ist gegenüber der ursprünglichen Spannung zwischen Basis und Emitter von umgekehrter Polarität und größer als diese. Es liegt also eine gegenüber dem Emitter positive Spannung an der Basis, was zum Sperren des Transistors 6 und damit zum Aussetzen des Kollektorstromes führt. Dadurch wird in der Wicklung 15 wiederum ein Spannungsstoß induziert, der jetzt die Basis so vorspannt, daß ein Kollektorstrom fließen kann. Dieser Vorgang wiederholt sich mit einer sehr hohen Frequenz, die nur von den Verlusten im Eisenkern 22 der Zündspule 12 und der Anordnung der Bauelemente abhängig ist. Der zwischen Basis und Emitter des Transistors 6 geschaltete bipolare Kondensator 21 bewirkt eine Erniedrigung und Stabilisierung der Schwingfrequenz des Zündaggregats. Er lädt sich bei dem Spannungsstoß, der die Basis gegenüber dem Emitter positiv vorspannt, mit der gleichen Polarität auf. Die Entladung des Kondensators 21 erfolgt im wesentlichen über den vom Widerstand 17 und der. Wicklung 15 gebildeten Gesamtwiderstand. Ein Kollektorstrom kann erst fließen, wenn der Kondensator 21 entladen und die Basis wieder schwach negativ gegenüber dem Emitter vorgespannt ist. Die Arbeitsfrequenz des Zündaggregates 5 ergibt sich also aus der durch den Kondensator 21, den Widerstand 10 und die Wicklung 15 bestimmten Zeitkonstanten.If the collector current suddenly flows through winding 11, then windings 15 and 17 will flow in Voltage surge induced. The voltage surge induced in the winding 17 serves to feed the spark gap 20 so that a spark skips. The voltage surge occurring in the winding 15 is of opposite polarity and compared to the original voltage between base and emitter bigger than this. So there is a positive voltage at the base compared to the emitter, which leads to Blocking the transistor 6 and thus leads to the suspension of the collector current. This will result in the Winding 15 in turn induces a voltage surge which now biases the base so that a collector current can flow. This process repeats itself at a very high frequency, only used by the Losses in the iron core 22 of the ignition coil 12 and the arrangement of the components is dependent. The bipolar capacitor 21 connected between the base and emitter of the transistor 6 causes a Lowering and stabilizing the oscillation frequency of the ignition unit. He charges himself with the voltage surge, which positively biases the base with respect to the emitter, with the same polarity. The discharge of the capacitor 21 takes place essentially via the resistor 17 and the. Winding 15 total resistance formed. A collector current can only flow when the capacitor 21 is discharged and the base is again biased slightly negative with respect to the emitter. The working frequency of the Ignition unit 5 thus results from the capacitor 21, the resistor 10 and the winding 15 specific time constants.

Beim Abreißen des Funkens an der Funkenstrecke 20 treten hohe Rückspannungsspitzen an den Primärwicklungen 11 und 15 auf. Diese können, vor allem wenn sie zwischen Basis und Emitter auftreten, zur Zerstörung des Transistors 6 führen. Diese Gefahr wird einmal durch die getrennte Anordnung der Wicklungen 11, 15 und" 17 auf dem Eisenkern 22 der Zündspule 12 begegnet, da durch die Eisenverluste die Spannungsspitzen gedämpft werden. Ande-When the spark breaks off at the spark gap 20, high return voltage peaks occur on the primary windings 11 and 15 on. These can, especially if they occur between the base and emitter, lead to the destruction of the transistor 6. This danger is once again due to the separate arrangement of the Windings 11, 15 and 17 on the iron core 22 of the ignition coil 12 encountered because of the iron losses the voltage peaks are dampened. Other-

_£. rerseits stellt der Kondensator 21 bei den hohen Frequenzen der Spannungsspitzen einen gegenüber dem Restwiderstand des Kreises (aus Widerstand 10, Wicklung 15 und Kondensator.21 gebildet) vergleichsweise geringen Widerstand dar, so daß an ihm nur eine niedrige Spannung auftritt._ £. on the other hand, the capacitor 21 provides at the high frequencies of the voltage peaks one compared to the residual resistance of the circuit (from resistance 10, Winding 15 and capacitor.21 formed) represents a comparatively low resistance, so that on him only a low voltage occurs.

Natürlich ist die Erfindung nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Insbesondere kann der Eisenkern der Zündspule eine andere als Rechteckform aufweisen und die Größe des Luftspaltes geändert werden.Of course, the invention is not restricted to the exemplary embodiment described. In particular the iron core of the ignition coil can have a shape other than rectangular and the size of the air gap to be changed.

Claims

Claim:

Interrupter circuit for an ignition unit for igniting liquid or gaseous fuels, especially in the case of motor vehicle heaters, by one of the secondary winding one Ignition coil fed spark gap occurring sparks, thereby geke η nze i ch ne t that in a manner known per se, the emitter of a transistor (6) with one pole of a direct voltage source (1) and the collector of the transistor via a primary winding (11) of the ignition. coil (12) is connected to the other pole of the DC voltage source, while the base of the Transistor via a second primary winding (15) of the ignition coil and a voltage divider (9, 10) is connected to the DC voltage source, and that in addition between the base and emitter of the transistor, a bipolar capacitor (21) is switched on, and the ignition coil is closed Has iron core, one leg of which carries the secondary winding (17) while the two primary windings are arranged on the opposite leg.

1 sheet of drawings