DE3834959A1 - Zuendungserreger mit konstanter zuendfunkenrate - Google Patents
Zuendungserreger mit konstanter zuendfunkenrateInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23Q—IGNITION; EXTINGUISHING-DEVICES
- F23Q3/00—Igniters using electrically-produced sparks
- F23Q3/004—Using semiconductor elements
Description
Die Erfindung betrifft ein Zündungssystem mit konstanter
Zündfunkenrate, das für die Erzeugung eines jeden Zünd
funkens unabhängig von den Schwankungen der Energiequelle
einen vorbestimmten Energiebetrag speichert.
Zündungserreger für momentan in Gebrauch befindliche Gas
turbinen sind vorwiegend einfache, kapazitiv entladende
Einheiten. Sie bestehen aus einem freibeweglichen sätti
gungsfähigen Inverter, einem Speicherkondensator, einem
Zündelement (üblicherweise eine mit Gas gefüllte Diode)
und einem Hochspannungstransformator, dessen Sekundär
wicklung die Energie an die Zündkerze liefert. Für Schwan
kungen der Spannung der Energiequelle, die den mit Gas
turbinentriebwerken verbundenen Batteriesystemen eigen
ist, ist kein Ausgleich vorgesehen.
Es sind auch Zündfunkenerreger auf der Grundlage einer
induktiven Entladung bekannt. In einem induktiv entladenden
System wird in der Primärwicklung eines Transformators
ein Strom aufgebaut, der durch die Öffnung des Stromkreises
mittels eines Schalters unterbrochen wird, um jeweils einen
Zündfunken zu erzeugen.
Es sind Zündungssysteme bekannt, die Schwankungen der
Spannung der Energiequelle kompensieren, so daß die pro
Zündfunken gespeicherte Energie ungeachtet der Änderung
der Versorgungsspannung konstant bleibt. Solche Systeme
sind bekannt aus US 36 66 989, US 37 14 507, US 37 31 143,
US 38 35 370 und US 40 83 347.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein kapazitiv
entladendes Zündungssystem und ein induktiv entladendes
Zündungssystem zu schaffen, die eine konstante Zündfunken
rate und eine konstante Energie pro Zündfunken aufweisen
und die bei Potentialschwankungen der Energiequelle über
einen weiten Bereich zufriedenstellend arbeiten. Das System
ist besonders geeignet für Gasturbinentriebwerke, die Zünd
kerzen besitzen, die mit konstanter Frequenz gezündet werden
und für die Zündfunken mit jeweils konstanter Energie wün
schenswert sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß vor
zugsweise durch zwei Ausführungsformen gelöst. Die erste
Ausführungsform ist ein kapazitiv entladendes Zündungssy
stem zur Erzeugung von Zündimpulsen mit konstanter Fre
quenz und konstantem Energieniveau für eine Zündkerze,
zum Gebrauch in Verbindung mit einer Energiequelle, deren
Potential Schwankungen unterworfen ist; die zweite Ausfüh
Erzeugung von Zündimpulsen mit konstanter Frequenz und
konstantem Energieniveau für eine Zündkerze, zum Gebrauch
in Verbindung mit einer Energiequelle, deren Potential
Schwankungen unterworfen ist.
Ein kapazitiv entladendes Zündungssystem zur Erzeugung
von Zündimpulsen mit konstanter Frequenz und konstantem
Energieniveau für eine Zündkerze, zum Gebrauch in Verbin
dung mit einer Energiequelle, deren Potential Schwankungen
unterworfen ist, weist einen Kondensator zur Ladungsspei
cherung; eine Impulsquelle zum Anschluß der Energiequelle
variablen Potentials, wobei die Impulsquelle auf einen
Triggerimpuls und einen Referenzimpuls anspricht, um an
den Kondensator während des Ladeintervalles zwischen dem
Triggerimpuls und dem Referenzimpuls Impulse mit einer
festen Frequenz und einer variablen, zur Spannungsänderung
der Energiequelle umgekehrt proportionalen Länge zu liefern,
um für jeden der Zündimpulse die Ladung zu speichern; eine
mit der Impulslieferungseinrichtung gekoppelte Zähleinrich
tung zur Erzeugung eines Triggerimpulses, wenn eine vorbe
stimmte Anzahl von Impulsen seit einem ersten Referenzzeit
punkt aufgetreten ist, und eines Referenzimpulses, wenn
nach Ablauf eines Intervalles nach dem ersten Referenzzeit
punkt ein zweiter Referenzzeitpunkt erreicht ist, wobei
die Zeit zwischen dem Referenzimpuls und dem Triggerimpuls
das Ladeintervall definiert; einen ersten Transformator,
dessen Primärwicklung mit dem Kondensator und dessen Sekun
därwicklung mit einer Zündkerze verbunden ist; und einen
Schalter mit einem in Reihe zwischen dem Kondensator und
der Primärwicklung geschalteten Klemmenpaar und mit einer
Steuerklemme, um die Stromleitung zwischen dem Klemmenpaar
zu ermöglichen, wenn der Triggerimpuls geliefert wird,
und um die Stromleitung zu unterbrechen, wenn kein Trigger
impuls anliegt, auf. Vorzugsweise weist die Impulsquelle
für die Lieferung von Impulsen einen Impulsbreitenmodulator
auf. Ferner weist die Impulsquelle zur Lieferung von Im
pulsen einen zweiten Transformator mit einer in Reihe mit
einem Schalter geschalteten Primärwicklung auf, wobei eine
Klemme der Primärwicklung mit der Energiequelle variablen
Potentials und eine weitere Klemme der Primärwicklung mit
einer Klemme des Klemmenpaares des Schalters verbunden
ist, durch die ein Strom fließt, wenn an die Steuerklemme
des Schalters ein Steuersignal geliefert wird, und wobei
die andere Klemme des Klemmenpaares des Schalters an ein
Referenzpotential der Energiequelle gekoppelt ist und das
Steuersignal aus den Impulsen mit konstanter Frequenz und
variabler Länge während des Ladeintervalles besteht. Die
Quelle zur Lieferung von lmpulsen weist ferner ein Flip-
Flop mit Setz- und Rücksetzeingängen und mit einem Ausgang,
wobei der Rücksetzeingang von einer Zählstufe niedrigerer
Ordnung der Zähleinrichtung und der Triggerimpuls von einer
Zählstufe höherer Ordnung der Zähleinrichtung abgeleitet
wird, auf. Es ist ferner ein Treiber vorgesehen mit einem
Klemmenpaar, zwischen dem der Strom fließt, wenn an einen
Steuereingang, der mit einem Ausgang des Flip-Flops gekop
pelt ist, kein Steuersignal geliefert wird, wobei eine
Klemme des Klemmenpaares des Treibers mit einem Ausgang
des Impulsbreitenmodulators, an den die Impulse fester
Frequenz und variabler Länge ausgegeben werden, gekoppelt
ist und eine weitere Klemme des Treibers mit der Steuer
klemme des Schalters gekoppelt ist. Das kapazitiv entladende
Zündsystem weist ferner eine Diode mit einem Klemmenpaar
auf, dessen eine Klemme zwischen einer Klemme der Sekundär
wicklung des zweiten Transformators und einer Klemme des
Kondensators gekoppelt ist. Der Schalter, der die Strom
leitung zwischen dem Klemmenpaar ermöglicht, wenn der
Triggerimpuls geliefert wird, ist vorzugsweise ein sili
ziumgesteuerter Gleichrichter mit einer Steuerklemme, die
so gekoppelt ist, daß sie den Triggerimpuls empfängt mit
einer Anode, die mit einer Klemme des Kondensators gekop
pelt ist, und mit einer Kathode, die mit einer Klemme der
Primärwicklung des ersten Transformators gekoppelt ist.
Das erfindungsgemäße, kapazitiv entladende Zündsystem weist
ferner einen Triggerschaltkreis auf, der zwischen einem
Triggerimpulsausgang des Zählers und der Steuerklemme des
siliziumgesteuerten Gleichrichters gekoppelt ist, um den
Triggerimpuls zu formen und anzupassen.
Das induktiv entladende Zündsystem zur Erzeugung von Zünd
impulsen mit konstanter Frequenz und konstantem Energie
niveau für eine Zündkerze, zum Gebrauch in Verbindung mit
einer Energiequelle, deren Potential Schwankungen unter
worfen ist, weist einen Taktgeber zur Erzeugung von Takt
impulsen vorbestimmter Frequenz an einem Ausgang; eine
mit dem Taktgeber gekoppelte Zähleinrichtung zur Erzeugung
eines Triggerimpulses an einem Triggerimpulsausgang jedesmal
dann, wenn eine vorbestimmte Anzahl von Triggerimpulsen
gezählt wird; einen Induktor mit einer Primärwicklung,
die eine erste Klemme, die mit dem Veränderungen unter
worfenen Potential der Energiequelle verbunden ist und
eine zweite Klemme aufweist, und mit einer Sekundärwicklung,
die mit der Zündkerze verbunden ist; einen Schalter mit
einem Klemmenpaar, zwischen dem ein Strom fließt, wenn
ein Steuersignal an eine Steuerklemme geliefert wird, wobei
eine Klemme des Klemmenpaares mit der zweiten Klemme der
Primärwicklung und die andere Klemme des Klemmenpaares
mit einem Referenzpotential gekoppelt ist; und eine Steue
rung, die auf das Potential der Energiequelle, auf ein
Signal, das eine zum momentanen Zählstand des Zählers pro
portionale Größe besitzt, und auf den Triggerimpuls an
spricht, um zwischen dem Zeitpunkt, wenn ein Signal ein
vorbestimmtes Niveau der Energiequelle übersteigt und dem
Zeitpunkt, wenn ein Triggerimpuls auftritt, ein Steuer
signal zu erzeugen. Die Steuerung weist einen Komparator
mit einem ersten Eingang, der mit dem Veränderungen unter
worfenen Potential gekoppelt ist, und einen zweiten Eingang,
der mit dem Signal, das eine zum momentanen Zählstand pro
portionale Größe aufweist, verbunden ist, um ein Ausgangs
signal zu erzeugen, wenn die Größe des Signals das vorbe
stimmte Niveau übersteigt; und ein Flip-Flop mit Setz-
und Rücksetzeingängen und einem Ausgang, wobei der Setz
eingang mit dem Ausgang des Komparators, der Rücksetzein
gang mit dem Triggerimpuls und der Ausgang des Flip-Flops
mit der Steuerklemme des Schalters verbunden ist, auf.
Die Steuerung weist ferner einen Digital/Analog-Wandler
auf, der mit dem momentanen Zählstand des Zählers und dem
zweiten Eingang des Komparators verbunden ist, um den momen
tanen Zählstand in einen Analogwert umzuwandeln. Schließ
lich weist die Steuerung einen Treiber auf, deren Eingang
mit dem Ausgang des Flip-Flops und deren Ausgang mit der
Steuerklemme verbunden ist, um das Ausgangssignal des Flip-
Flops zu formen und anzupassen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von zwei Ausführungs
beispielen unter Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert;
es zeigen:
Fig. 1 das erfindungsgemäße, kapazitiv entladende
Zündsystem; und
Fig. 2 das erfindungsgemäße, induktiv entladende
Zündsystem.
Die erfindungsgemäße erste Ausführungsform wird, wie in
Fig. 1 gezeigt betrieben, um für jede Funkenentladung unab
hängig von der Schwankung des Potentials der Energiequelle
14 in einem Kondensator 12 einen konstanten Energiebetrag
zu speichern. Der Kondensator 12 wird durch die Leitung
des Stromes aus der Energiequelle 14 über die Primärwick
lung des Transformators 18 und über einen Schalter 20,
der vorzugsweise ein Feldeffekttransistor ist, auf ein
Referenzpotential aufgeladen. Die Spannung an der Primär
wicklung 16 wird durch die Sekundärwicklung 22 des Trans
formators 18 auf ungefähr 400 Volt aufgespannt. Die Diode
24 steuert die Polarität der Ladungsspeicherung des Konden
sators 12. Die Primärwicklung eines zweiten Transformators
26 ist mit einer der Klemmen des Kondensators 12 und mit
der Kathode des siliziumgesteuerten Gleichrichters 30 ver
bunden. Die Anode des siliziumgesteuerten Gleichrichters
30 ist mit der anderen Klemme des Kondensators 12 verbun
den. Das Triggern des SCR 30 in den leitenden Zustand be
wirkt die Entladung der gespeicherten Ladung des Kondensa
tors 12 über die Primärwicklung 28 des Transformators 26.
Das Windungsverhältnis des Transformators 26 bestimmt den
Aufspannbetrag der Spannung an der Sekundärwicklung 32
des Transformators 26. Die Sekundärwicklung 32 ist mit
der Zündkerze einer herkömmlich aufgebauten Gasturbine
verbunden.
Das Zeitintervall, während dem der Schalter 20 leitend
ist, bestimmt die im Kondensator 12 gespeicherte Ladung.
Ein Impulsbreitenmodulator 34 erzeugt eine Reihe von Aus
gangsimpulsen mit einem Arbeitszyklus, der umgekehrt pro
portional zur Größe der von der Energiequelle 14 geliefer
ten Spannung ist. Die Ausgangsimpulse haben eine feste
Frequenz. Ein Feldeffekttransistor-Treiber 36 verstärkt
dann, wenn ein an ihn geliefertes Sperrsignal auf niedrigem
Niveau ist, die Ausgangsimpulse des Impulsbreitenmodulators
34 auf ein Niveau, das ausreicht, um die Leitfähigkeit
des Schalters 20 zu steuern, wenn an dessen Steuerklemme
die verstärkten Ausgangsimpulse geliefert werden. Die vom
Pulsbreitenmodulator 34 ausgegebenen Impulse werden außerdem
an einen Zwölfstufenzähler geliefert, der jedesmal dann,
wenn 4,096 Impulse des Impulsbreitenmodulators 34 gezählt
worden sind, zum Zeitpunkt, wenn ein durchgehend Null-Über
tragungsbit auftritt, einen Triggerimpuls ausgibt. Nachdem
der Triggerimpuls ausgegeben worden ist, beginnt der Zähler,
wieder bis 4,096 zu zählen, um einen weiteren Triggerimpuls
zu erzeugen. Der Zähler kann ein Ringzähler sein. Wenn
der Impulsbreitenmodulator 34 mit einer Frequenz von 100 kHz
Impulse erzeugt, so werden pro Sekunde 25 Triggerimpulse
erzeugt. Das Flip-Flop 38 steuert die Erzeugung des Sperr
signals, welches den FET-Treiber 36 dazu veranlaßt, die
Übertragung der Impulse des Impulsbreitenmodulators 34
an den Schalter 20 zu blockieren. Die Setz-Klemme des Flip-
Flops 38 wird durch den von der zwölften Stufe des Zwölf
stufenzählers 44 ausgegebenen Triggerimpuls gesteuert.
Die Rücksetz-Klemme wird durch die Ausgabe der sechsten
Stufe des Zwölfstufenzählers 44 gesteuert. Der vom Zwölf
stufenzähler 44 ausgegebene Triggerimpuls wird von einer
SCR-Triggerschaltung 40 so geformt und angepaßt, daß er
ein für die Steuerung der Leitfähigkeit des SCR 30 ausrei
chendes Niveau besitzt. Die Funktion der Stromversorgung
42 besteht darin, Ausgabepotentiale zu erzeugen, die als
Funktion der erfaßten Potentiale der Stromversorgung 14
gegeben sind. Das Ausgangssignal des Pulsbreitenmodulators
34 wird an die Mikrostromversorgung 42 geliefert, die als
Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler arbeitet und dadurch Aus
gangspotentiale erzeugt, die als Funktionen der erfaßten
Eingangspotentiale gegeben sind.
Die erste Ausführungsform der Erfindung arbeitet wie folgt:
Das Ladeintervall des Kondensators 12 für jeden Impuls
der Zündkerze ist definiert durch das Zeitintervall zwi
schen der Ausgabe der sechsten Stufe des Zwölfstufenzählers
44 und dem Triggerimpuls, der von der letzten Stufe des
Zählers ausgegeben wird. Dazu sei festgestellt, daß die
Erfindung nicht auf die Ableitung des Rücksetz-Signals
für das Flip-Flop 38 von irgendeiner besonderen Stufe des
Zählers abhängt. Die Gesamtzeit zwischen dem zum Rücksetzen
des Flip-Flops 38 benutzten Ausgabesignal und der Ausgabe
der letzten Stufe des Zählers sollte hinreichend groß sein,
um im Kondensator eine Ladung aufzubauen, die dem vorbe
stimmten Energieniveau entspricht, bei dem das Zündsystem
arbeiten soll, um Impulse zu erzeugen. Die Zeit, bei der
die erste Stufe des Zählers 44 eine logische Eins zählt,
bestimmt einen ersten Referenzzeitpunkt, der den Beginn
des Zeitintervalles markiert, bei dem sich die Zündimpulse
zyklisch wiederholen. Der Zeitpunkt, bei dem die sechste
Stufe des Zählers 44 eine logische Eins zählt, bestimmt
einen zweiten Referenzzeitpunkt, der den Beginn des Lade
intervalles für den Kondensator 12 markiert. Die Trigger
impulsausgabe der letzten Stufe bestimmt den Zeitpunkt,
bei dem der Zündimpuls ausgelöst wird. Die Zeit zwischen
der Ausgabe des Rücksetz-Impulses aus einer der Stufen
des Zählers 44 (zweiter Referenzzeitpunkt) und der Ausgabe
des Triggerimpulses, der an die Setz-Klemme des Flip-Flops
38 geliefert wird, bestimmt das Zeitintervall, während
dem das Sperrsignal niedrig ist. Wenn das Sperrsignal nied
rig ist, werden die Ausgangsimpulse des Impulsbreitenmodu
lators 34 in verstärkter Form an die Steuerklemme des Schal
ters 20 geliefert. Der zyklisch auftretende leitende Zustand
des Schalters 20, dessen Dauer direkt proportional ist
zur Dauer der vom Pulsbreitenmodulator 34 ausgegebenen
Impulse, erzeugt eine zyklische Variation des in der Primär
wicklung 16 des Transformators 18 fließenden Stromes, der
durch die Sekundärwicklung 22 auf ein Niveau von ungefähr
400 Volt aufgespannt wird, welches wiederum im Kondensator
12 gespeichert wird. Jedesmal, wenn der Zähler 44 einen
Triggerimpuls erzeugt, verstärkt der SCR-Trigger den Trig
gerimpuls auf ein Niveau, das ausreicht, um den silizium
gesteuerten Gleichrichter 30 umzudrehen. Die Leitfähig
keit des siliziumgesteuerten Gleichrichters 30 bewirkt
eine kapazitive Entladung, die einen Stromfluß durch die
Primärwicklung 28 des Transformators 26 erzeugt, der durch
die Sekundärwicklung 32 auf ein Niveau aufgespannt wird,
das ausreicht, um einen Zündimpuls an der Zündkerze des
Gasturbinentriebwerkes zu erzeugen. Die Wirkung des Im
pulsbreitenmodulators 34 besteht darin, Schwankungen im
erfaßten Potential der Stromversorgung 14 zu kompensieren,
um eine vorbestimmte Ladung, die im Kondensator 12 gespei
chert wird, hervorzubringen, unabhängig von der Schwankung
der Stromversorgung.
Fig. 2 erläutert eine zweite Ausführungsform 50 der vorlie
genden Erfindung, die ein induktiv entladendes Zündsystem
darstellt. Die Primärwicklung 52 des Induktors 54 ist zwi
schen einer Stromversorgung mit variablem Potential 56
und einem Schalter 58, der den Stromfluß zwischen der Ener
giequelle und Masse ermöglicht, wenn der Schalter im lei
tenden Zustand ist, eingekoppelt. Die Sekundärwicklung
60 des Induktors 54 spannt, wenn der Schalter 58 offen
ist, das Potential über der Primärwicklung 52 auf ein Niveau
auf, das ausreicht, um den Elektrodenabstand der Zündkerze
des Gasturbinentriebwerkes zu überbrücken. Die zyklische
Unterbrechung des Stromflusses in der Primärwicklung 52
des Induktors 54 durch den Schalter 58 stellt den her
kömmlichen Betrieb eines induktiv entladenden Zündsystems
dar. Zündimpulse mit konstanter Rate werden wie folgt er
zeugt.
In dieser Ausführungsform wird das Zeitintervall, während
dem durch die Primärwicklung 52 des Induktors 54 ein Strom
fließt, so gesteuert, daß es umgekehrt proportional zu
der festgestellten Spannung der Stromversorgung 56 ist.
Wenn die festgestellte Spannung abnimmt, so wird das Zeit
intervall, während dem der Strom in der Primärwicklung
des Induktors 54 fließt, proportional erhöht. Die Mikro
stromversorgung 62 arbeitet, indem sie Ausgangspotentiale
und ein Taktsignal mit konstanter Frequenz, etwa 100 kHz,
erzeugt. Das Taktsignal wird an einen Zähler 64 geliefert,
der ein mit jenem in der ersten Ausführungsform beschrie
benen identischer Zwölfstufenzähler sein kann. Der Zähler
arbeitet, indem er die Anzahl der Taktimpulse, die von
der Mikrostromversorgung 62 eingegeben werden, zählt. Wenn
der Zähler zu dem Punkt hinaufzählt, bei dem die letzte
Stufe hoch ist (4,096 Zyklen des Taktes), so wird ein Trig
gerimpuls erzeugt. Nach der Erzeugung des Triggerimpulses
beginnt der Zähler von neuem einen Zählzyklus und zählt
die nächsten 4,096 Impulse. Der Zähler kann ein Ringzähler
sein. Mit dem Zähler 64 ist ein Digital/Analog-Wandler
66 von herkömmlicher Bauart gekoppelt, um einen Sägezahn
von der Größe, die direkt proportional ist zum momentanen
Zählstand des Zählers, auszugeben. Ein Komparator 68 mit
einem mit der Stromversorgung 56 mit variablem Potential
gekoppelten Eingang und mit einem mit dem Digital/Analog-
Wandler 66 gekoppelten Eingang erzeugt einen Ausgangsimpuls
mit hohem Niveau, wenn das Niveau des Sägezahns die Schwel
lenspannung übersteigt. Daher besteht die Funktion des
Komparators darin, zu einer Zeit, die gemessen wird in
bezug auf den Beginn des Zählzyklus des Zählers 64 und
die direkt proportional ist zur festgestellten Spannung
der Stromversorgung 56, einen Ausgangsimpuls mit hohem
Niveau zu erzeugen. Je niedriger die Größe des festgestell
ten Potentials der Stromversorgung 56 ist, desto früher
wird vom Komparator 68 der Ausgangsimpuls mit hohem Niveau
erzeugt. Das Flip-Flop 70 steuert die Erzeugung des Steuer
signals für den Schalter 58, durch den der Strom aus der
Stromversorgung 56 über die Primärwicklung 52 des Induk
tors 54 zur Masse fließt. Wenn die Ausgabe des Komparators
68 hoch wird, so wird die Ausgabe des Flip-Flops 70 hoch.
Die Ausgabe des Flip-Flops 70 wird niedrig, wenn vom Zäh
ler 64 ein Triggerimpuls erzeugt wird. Der Ausgabeimpuls
des Flip-Flops 70 wird durch eine FET-Treiberschaltung
72 auf ein Niveau verstärkt, das ausreicht, um die Steuer
klemme des Schalters 58 zu steuern.
Die zweite Ausführungsform arbeitet wie folgt: Das zykli
sche Intervall während dem Zündimpulse erzeugt werden,
wird durch das Zählen einer vorbestimmten Anzahl von Impul
sen durch den Zähler 64 bestimmt. Das Zählen dieser vorbe
stimmten Anzahl von Impulsen erzeugt den Triggerimpuls.
Das Intervall, während dem ein Strom aus der Stromversor
gung 56 über die Primärwicklung 52 des Induktors 54 durch
den Schalter 58 zur Masse hin fließt, ist die verstrichene
Zeit zwischen der Erzeugung des Ausgangsimpulses mit hohem
Niveau des Komparators 68 und der Erzeugung des Triggerim
pulses durch den Zähler 64. Das Zeitintervall zwischen
dem Energieimpuls und dem Moment, wenn die Ausgabe des
Komparators hoch wird, ist direkt proportional zur festge
stellten Spannung der Energiequelle 56. Für niedrigere
Potentiale der Stromversorgung 56 wird der Ausgabeimpuls
des Komparators 68 nach dem Verstreichen eines Zeitinter
valles das proportional näher am Triggerimpuls des
Zählers 64 liegt als bei höheren Potentialen, hoch. Die Gesamt
wirkung der erwähnten Abfolge besteht darin, einen vorbe
stimmten Energiebetrag in der Primärwicklung des Induktors
54 zu speichern, unabhängig von Schwankungen in der Strom
versorgung 56, während Zündimpulse mit konstanter Frequenz
erzeugt werden.
Während die Erfindung in Form von bevorzugten Ausführungs
beispielen beschrieben worden ist, sind zahlreiche Ände
rungen und Abwandlungen denkbar, die alle innerhalb des
Umfangs der Erfindung liegen. Es ist beabsichtigt, alle
diese Änderungen mit den Ansprüchen zu erfassen.
Claims (11)
1. Kapazitiv entladendes Zündungssystem (10) zur Erzeugung
von Zündimpulsen mit konstanter Frequenz und konstantem
Energieniveau für eine Zündkerze, zum Gebrauch in Verbin
dung mit einer Energiequelle (14), deren Potential
Schwankungen unterworfen ist,
gekennzeichnet durch
- - einen Kondensator (12) zur Ladungsspeicherung;
- - eine Einrichtung zum Anschluß der Energiequelle (14) variablen Potentials, wobei diese Einrichtung auf einen Triggerimpuls und einen Referenzimpuls an spricht, um an den Kondensator (12) während des Lade intervalles zwischen dem Triggerimpuls und dem Refe renzimpuls Impulse einer festen Frequenz und einer variablen, zur Spannung der Energiequelle (14) umge kehrt proportionalen Länge zu liefern, um für jeden der Zündimpulse die Ladung zu speichern;
- - eine mit der Impulslieferungseinrichtung gekoppelte Zähleinrichtung (44) zur Erzeugung eines Triggerim pulses, wenn eine vorbestimmte Anzahl von Impulsen seit einem ersten Referenzzeitpunkt aufgetreten ist, und eines Referenzimpulses, wenn nach Ablauf eines Intervalles nach dem ersten Referenzzeitpunkt ein zweiter Referenzzeitpunkt erreicht ist, wobei die Zeit zwischen dem Referenzimpuls und dem Triggerim puls das Ladeintervall definiert;
- - einen ersten Transformator (26), dessen Primärwicklung (28) mit dem Kondensator (12) und dessen Sekundärwick lung (32) mit einer Zündkerze verbunden ist; und
- - eine Schalteinrichtung (30) mit einem in Reihe zwi schen dem Kondensator (12) und der Primärwicklung (28) geschalteten Klemmenpaar und mit einer Steuer klemme, um die Stromleitung zwischen dem Klemmenpaar zu ermöglichen, wenn der Triggerimpuls geliefert wird, und um die Stromleitung zu unterbrechen, wenn kein Triggerimpuls anliegt.
2. Kapazitiv entladendes Zündsystem gemäß Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Einrichtung zur Lieferung von Impulsen einen
Impulsbreitenmodulator (34) aufweist.
3. Kapazitiv entladendes Zündsystem gemäß Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Einrichtung zur Lieferung von Impulsen einen
zweiten Transformator (18) mit einer in Reihe mit einem
Schalter (20) geschalteten Primärwicklung (16) aufweist,
wobei eine Klemme der Primärwicklung (16) mit der Ener
giequelle (14) variablen Potentials und eine weitere
Klemme der Primärwicklung (16) mit einer Klemme des
Klemmenpaares des Schalters (20) verbunden ist, durch
die ein Strom fließt wenn an die Steuerklemme des
Schalters (20) ein Steuersignal geliefert wird, und
wobei die andere Klemme des Klemmenpaares des Schalters
(20) an ein Referenzpotential der Energiequelle (14)
gekoppelt ist und das Steuersignal aus den lmpulsen
mit konstanter Frequenz und variabler Länge während
des Ladeintervalles besteht.
4. Kapazitiv entladendes Zündsystem gemäß Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Einrichtung zur Lieferung von Impulsen
- - ein Flip-Flop (38) mit Setz- und Rücksetzeingängen (S, R) und mit einem Ausgang (Q), wobei der Rücksetz eingang (R) von einer Zählstufe niedrigerer Ordnung der Zähleinrichtung (44) und der Triggerimpuls am Setzeingang (S) von einer Zählstufe höherer Ordnung der Zähleinrichtung (44) abgeleitet wird; und
- - einen Treiber (36) mit einem Klemmenpaar, zwischen dem der Strom fließt, wenn an einen Steuereingang, der mit einem Ausgang des Flip-Flops (Q) gekoppelt ist, kein Steuersignal geliefert wird, wobei eine Klemme des Klemmenpaares des Treibers (36) mit einem Ausgang des Impulsbreitenmodulators (34), an den die lmpulse fester Frequenz und variabler Länge ausge geben werden, gekoppelt ist und eine weitere Klemme des Treibers (36) mit der Steuerklemme des Schalters (20) gekoppelt ist, aufweist.
5. Kapazitiv entladendes Zündsystem gemäß Anspruch 3,
gekennzeichnet durch
eine Diode (24) mit einem Klemmenpaar, dessen eine
Klemme zwischen einer Klemme der Sekundärwicklung (22)
des zweiten Transformators (18) und einer Klemme des
Kondensators (12) gekoppelt ist.
6. Kapazitiv entladendes Zündsystem gemäß Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schalteinrichtung einen siliziumgesteuerten
Gleichrichter (30) mit einer Steuerklemme, die so ge
koppelt ist, daß sie den Triggerimpuls empfängt, mit
einer Anode, die mit einer Klemme des Kondensators (12)
gekoppelt ist, und mit einer Kathode, die mit einer
Klemme der Primärwicklung (28) des ersten Transformators
(26) gekoppelt ist, aufweist.
7. Kapazitiv entladendes Zündsystem gemäß Anspruch 6,
gekennzeichnet durch
eine Triggereinrichtung (40), die zwischen dem Trigger
impulsausgang der Zähleinrichtung (44) und der Steuer
klemme des siliziumgesteuerten Gleichrichters (40) zur
Formung des Triggerimpulses gekoppelt ist.
8. Kapazitiv entladendes Zündsystem gemäß Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zündkerze in einem Gasturbinentriebwerk einge
baut ist.
9. Induktiv entladendes Zündsystem (50) zur Erzeugung von
Zündimpulsen mit konstanter Frequenz und konstantem
Energieniveau für eine Zündkerze, zum Gebrauch in Ver
bindung mit einer Energiequelle (56), deren Potential
Schwankungen unterworfen ist,
gekennzeichnet durch
- - einen Taktgeber (62) zur Erzeugung von Taktimpulsen vorbestimmter Frequenz an einem Ausgang;
- - eine mit dem Taktgeber (62) gekoppelte Zähleinrichtung (64) zur Erzeugung eines Triggerimpulses an einen Triggerimpulsausgang jedesmal dann, wenn eine vorbe stimmte Anzahl von Triggerimpulsen gezählt wird;
- - einen Induktor (54) mit einer Primärwicklung (52), die eine erste Klemme, die mit dem Veränderungen unterworfenen Potential der Energiequelle (56) ver bunden ist, und eine zweite Klemme aufweist und mit einer Sekundärwicklung (60), die mit der Zündkerze verbunden ist;
- - eine Schalteinrichtung (58) mit einem Klemmenpaar, zwischen dem der Strom fließt, wenn ein Steuersignal an die Steuerklemme geliefert wird, wobei eine Klemme des Klemmenpaares mit der zweiten Klemme der Primär wicklung (52) und die andere Klemme des Klemmenpaares mit einem Referenzpotential gekoppelt ist; und
- - eine Steuereinrichtung, die auf das Potential der Stromversorgung (56), auf ein Signal mit einer zum momentanen Zählstand des Zählers (64) proportionalen Größe und auf einen Triggerimpuls anspricht, um zwi schen einem Zeitpunkt, wenn das Signal ein vorbestimm tes Spannungsniveau der Stromversorgung (56) über steigt, und dem Zeitpunkt des Auftretens des Trigger impulses ein Steuersignal zu erzeugen.
10. Induktiv entladendes Zündsystem gemäß Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuereinrichtung
- - einen Komparator (68) mit einem ersten Eingang, der mit dem Potential der Stromversorgung (56) gekoppelt ist, und mit einem zweiten Eingang, der mit dem Signal gekoppelt ist, das eine zum momentanen Zählstand des Zählers (64) proportionale Größe hat, zur Erzeugung eines Ausgangssignals, wenn die Größe des Signals das vorbestimmte Spannungsniveau der Stromversorgung (56) übersteigt; und
- - ein Flip-Flop (70) mit Setz- und Rücksetzeingängen (S, R) und mit einem Ausgang (Q), wobei der Setzein gang (S) mit dem Ausgang des Komparators (68) gekoppelt ist, der Rücksetzeingang (R) so geschaltet ist, daß er den Triggerimpuls empfängt und der Ausgang (Q) des Flip-Flops (70) mit der Steuerklemme der Schaltein richtung (58) gekoppelt ist, aufweist.
11. Induktiv entladendes Zündsystem gemäß Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Signal
- - durch einen Digital/Analog-Wandler mit einem Eingang, der mit dem momentanen Zählstand der Zähleinrichtung (64) gekoppelt ist und mit einem Ausgang, der mit dem zweiten Eingang des Komparators (68) gekoppelt ist, um den momentanen Zählstand in einen Analogwert umzuwandeln; und
- - durch einen Treiber (72) mit einem Eingang, der mit dem Ausgang (Q) des Flip-Flops (70) gekoppelt ist, und mit einem Ausgang, der mit der Steuerklemme der Schalt einrichtung (58) gekoppelt ist, um das Ausgangssignal des Flip-Flops (70) zu verstärken, erzeugt wird.
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