EP0933976A2 - Einrichtung zum Zünden einer Hochdruckgasentladungslampe in einem Kraftfahrzeug - Google Patents

Einrichtung zum Zünden einer Hochdruckgasentladungslampe in einem Kraftfahrzeug Download PDF

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EP0933976A2
EP0933976A2 EP99101908A EP99101908A EP0933976A2 EP 0933976 A2 EP0933976 A2 EP 0933976A2 EP 99101908 A EP99101908 A EP 99101908A EP 99101908 A EP99101908 A EP 99101908A EP 0933976 A2 EP0933976 A2 EP 0933976A2
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ignition
discharge lamp
capacitor
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B41/00—Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
    • H05B41/02—Details
    • H05B41/04—Starting switches
    • H05B41/042—Starting switches using semiconductor devices

Definitions

  • the invention relates to a device for igniting a High-pressure gas discharge lamp in a motor vehicle with at least one Ignition transformer, with at least one ignition capacitor and with one Switching element, which with the at least one ignition capacitor electrically connects the primary winding of the at least one ignition transformer for Generation of one of the operating voltage of the high pressure gas discharge lamp superimposed ignition voltage.
  • the problem with such a superimposed ignition device is that both the primary winding as well as the secondary winding of the ignition transformer together with capacitances in the primary circuit (especially the ignition capacitor) and in the secondary circuit (parasitic capacitances, interference suppression capacitors etc.) in each case form electrical resonant circuits over the at least one Ignition transformer are magnetically coupled.
  • the ignition energy is generated from the primary and secondary vibrations Ignition capacitor during the ignition process, at least partially, several times transmitted back and forth between the primary and the secondary circuit.
  • the ignition energy from the primary circuit arrives in several pulses the high pressure gas discharge lamp. It is particularly disadvantageous that the Lamp current has zero crossings, so that the High pressure gas discharge lamp again immediately after an ignition pulse goes out.
  • B. at Relighting a hot high pressure gas discharge lamp is a reliable one Ignition no longer guaranteed.
  • the at least one Ignition capacitor a free-wheeling diode is connected in parallel.
  • This Inexpensive freewheeling diode is a backward energy exchange from Prevents secondary circuit in the primary circuit and thus an oscillation of the Ignition current safely suppressed by the high pressure gas discharge lamp.
  • a particular advantage of the measure according to the invention is that it is very various types of ignition devices is suitable, and in particular for versions with one or more Ignition transformers and / or with one or more ignition capacitors.
  • the two ignition devices shown in Figures 1 and 2 have two ignition transformers each. Since the one to be generated on the secondary side Ignition voltage distributed to both ignition transformers and thus to each of the Secondary windings only half the ignition voltage occurs, this can Ignition transformers in terms of their insulation particularly simple and small-scale.
  • the ignition transformers can also be used in this way be designed so that in the electrical leads of High-pressure gas discharge lamp inserted secondary windings for filtering high-frequency interference pulses are suitable.
  • the high pressure gas discharge lamp (GEL) is connected via two connecting lines (1, 2) connected to a control unit, not shown, in each Connection line (1, 2) each the secondary winding of an ignition transformer (ZT1, ZT2) is switched.
  • V varistor
  • C capacitor
  • the primary windings of the ignition transformers (ZT1, ZT2) are (zünd C, C zünd1, C zünd2) with a ( Figure 2) or two ( Figure 1) firing capacitors connected, by means of a Schalffunkenumble (FS) as a switching element in the primary winding of the ignition transformers ( ZT1, ZT2) can be discharged.
  • each ignition transformer (ZT1, ZT2) is associated with its own ignition capacitor (C zünd1, C zünd2), whereas in the Figure 1, the charge of a single ignition capacitor (C zünd) on both ignition transformers (ZT1, ZT2 ) is divided.
  • An acceleration capacitor (C B ) is connected in parallel to the switching spark gap (FS), which accelerates the gas discharge of the switching spark gap, whereby the ignition voltages generated on the secondary side reach higher values.
  • the Schalffunkenrange discharges the / the firing capacitors (C zünd, C zünd1, C zünd2) in the primary side windings of the ignition transformers (ZT1, ZT2).
  • the ignition transformers (ZT1, ZT2) are switched so that the secondary ignition voltages add up.
  • the ignition voltage is superimposed on the open circuit voltage fed into the connecting lines (1, 2) by the control unit and ignites the high pressure gas discharge lamp.
  • the primary windings of the ignition transformers (ZT1, ZT2) act as inductors, which block both the common-mode and the push-pull faults of the high-pressure gas discharge lamp (GEL).
  • the lamp capacitor (C L ) parallel to the high-pressure gas discharge lamp (GEL) also reduces the lamp faults during operation and also ensures that the two ignition voltages are synchronized and thus ensure that the phases are added correctly.
  • the problem underlying the invention is that the inductors of the ignition transformer windings both on the primary side and on the secondary side form resonant circuits together with different capacities.
  • Is in the primary circuit / these are the capacitance (s) of the or of the firing capacitors (C zünd, C zünd1, C zünd2), since the speed-up capacitor (C B) is short-circuited during the ignition by the Schalffunkenumble (FS).
  • the lamp capacitor (C L ) or the capacitor (C) provided for interference suppression together with the secondary windings of the ignition transformers (ZT1, ZT2) form oscillatory arrangements.
  • a freewheeling diode (D) (zünd C) parallel to the ignition capacitor, or in each case one freewheeling diode (D1, D2) to the firing capacitors (C zünd1, C zünd2) prevents an oscillation of the ignition current in parallel, because unused ignition energy not from the secondary circuit in the primary circuit can be re-transmitted, since the free-wheeling diode (s) (D, D1, D2), a recharging of the ignition capacitor (C zünd) or the firing capacitors (C zünd1, C zünd2) prevented by the back transmitted ignition energy.
  • the ignition current in the secondary circuit passes uniformly into the operating current.
  • GEL high-pressure gas discharge lamp

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  • Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)

Abstract

Beschrieben wird eine Einrichtung zum Zünden einer Hochdruckgasentladungslampe in einem Kraftfahrzeug mit mindestens einem Zündtransformator, mit mindestens einem Zündkondensator und mit einem Schaltelement, der den mindestens einen Zündkondensator in die Primärwicklung des Zündtransformators entlädt, zur Erzeugung einer der Betriebsspannung der Hochdruckgasentladungslampe zu überlagernden Zündspannung. Parallel zu dem mindestens einen Zündkondensator ist eine Freilaufdiode geschaltet, welche den rückwärtigen Energieaustausch vom Sekundärkreis zum Primärkreis verhindert und somit ein Schwingen des Zündstromes durch die Lampe sicher unterdrückt. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Zünden einer Hochdruckgasentladungslampe in einem Kraftfahrzeug mit mindestens einem Zündtransformator, mit mindestens einem Zündkondensator und mit einem Schaltelement, welches den mindestens einen Zündkondensator elektrisch mit der Primärwicklung des mindestens einen Zündtransformators verbindet, zur Erzeugung einer der Betriebsspannung der Hochdruckgasentladungslampe zu überlagernden Zündspannung.
Problematisch an einer solchen Überlagerungszündeinrichtung ist, daß sowohl die Primärwicklung als auch die Sekundärwicklung des Zündtransformators zusammen mit Kapazitäten im Primärkreis (insbesondere dem Zündkondensator) und im Sekundärkreis (parasitäre Kapazitäten, Entstörkondensatoren etc.) jeweils elektrische Schwingkreise ausbilden, die über den mindestens einen Zündtransformator magnetisch miteinander verkoppelt sind.
Durch primär- und sekundärseitige Schwingungen wird die Zündenergie aus dem Zündkondensator während des Zündvorganges, zumindest teilweise, mehrfach zwischen dem Primär- und dem Sekundärkreis hin und wieder zurückübertragen. Hierdurch gelangt die Zündenergie aus dem Primärkreis in mehreren Impulsen an die Hochdruckgasentladungslampe. Besonders nachteilig ist, daß hierbei der Lampenstrom Null-Durchgänge aufweist, so daß die Hochdruckgasentladungslampe unmittelbar nach einem Zündimpuls wieder erlischt. Besonders unter erschwerten Bedingungen, wie z. B. beim Wiederzünden einer heißen Hochdruckgasentladungslampe, ist ein zuverlässiges Zünden nicht mehr gewährleistet.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung zum Zünden einer Hochdruckgasentladungslampe in einem Kraftfahrzeug zu schaffen, bei der ein Schwingen der Zündenergie zwischen dem Primärkreis und dem Sekundärkreis des mindestens einen Zündtransformators auf einfache und kostengünstige Weise verhindert wird und die gesamte Zündenergie in einem einzigen Zündimpuls an die Hochdruckgasentladungslampe gelangt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dem mindestens einen Zündkondensator eine Freilaufdiode parallel geschaltet ist. Durch diese kostengünstige Freilaufdiode wird ein rückwärtiger Energieaustausch vom Sekundärkreis in den Primärkreis verhindert und somit ein Schwingen des Zündstromes durch die Hochdruckgasentladungslampe sicher unterdrückt.
Da die Zündenergie somit in einem einzigen energiereichen Zündimpuls an die Hochdruckgasentladungslampe gelangt und der Lampenstrom keine Null-Durchgänge durchläuft, ist ein zuverlässiges Zünden der Hochdruckgasentladungslampe gewährleistet.
Besonders vorteilhaft an der erfindungsgemäßen Maßnahme ist, daß sie für sehr verschiedenartige Ausführungsformen von Zündeinrichtungen geeignet ist, und zwar insbesondere auch für Ausführungen mit einem oder auch mehreren Zündtransformatoren und/oder mit einem oder mehreren Zündkondensatoren.
Im folgenden soll die erfindungsgemäße Einrichtung anhand von zwei in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.
Es zeigen
  • Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung;
  • Figur 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung.
    • Die beiden in den Figuren 1 und 2 dargestellten Zündeinrichtungen weisen jeweils zwei Zündtransformatoren auf. Da sich die sekundärseitig zu erzeugende Zündspannung auf beide Zündtransformatoren verteilt und somit an jeder der Sekundärwicklungen nur die halbe Zündspannung auftritt, können diese Zündtransformatoren hinsichtlich ihrer Isolierung besonders einfach und kleinbauend ausgeführt werden. Zudem können die Zündtransformatoren derart ausgebildet sein, daß die in die elektrischen Zuleitungen der Hochdruckgasentladungslampe eingefügten Sekundärwicklungen zur Ausfilterung hochfrequenter Störimpulse geeignet sind.
    Die Hochdruckgasentladungslampe (GEL) ist über zwei Verbindungsleitungen (1, 2) mit einem nicht dargestellten Steuergerät verbunden, wobei in jede Verbindungsleitung (1, 2) jeweils die Sekundärwicklung eines Zündtransformators (ZT1, ZT2) geschaltet ist.
    Zum Schutz des Steuergerätes vor der rückwirkenden Zündspannung sind die jeweils steuergeräteseitigen Anschlüsse der beiden Sekundärwicklungen mittels eines Varistors (V) und eines Kondensators (C) als spannungsbegrenzende Mittel miteinander verbunden.
    Die Primärwicklungen der Zündtransformatoren (ZT1, ZT2) sind mit einem (Figur 2) oder zwei (Figur 1) Zündkondensatoren (Czünd, Czünd1, Czünd2) verbunden, die mittels einer Schalffunkenstrecke (FS) als Schaltelement in die Primärwicklung der Zündtransformatoren (ZT1, ZT2) entladen werden. Hierbei ist bei der in der Figur 2 dargestellten Einrichtung jedem Zündtransformator (ZT1, ZT2) ein eigener Zündkondensator (Czünd1, Czünd2) zugeordnet, wohingegen bei der Figur 1 die Ladung eines einzigen Zündkondensators (Czünd) auf beide Zündtransformatoren (ZT1, ZT2) aufgeteilt wird.
    Der Schalffunkenstrecke (FS) ist jeweils ein Beschleunigungskondensator (CB) parallel geschaltet, welcher die Gasentladung der Schalffunkenstrecke beschleunigt ablaufen läßt, wodurch die sekundärseitig erzeugten Zündspannungen höhere Werte erreichen.
    Die Funktionsweise der dargestellten Einrichtungen ist folgende:
    Über die Verbindungsleitungen (3, 4) und die Widerstände (R1, R2) lädt das (nicht dargestellte) Steuergerät den bzw. die Zündkondensatoren (Czünd, Czünd1, Czünd2) bis auf einen Spannungswert auf, der oberhalb der Zündspannung der Schalffunkenstrecke (FS) liegt.
    Mittels einer Gasentladung entlädt die Schalffunkenstrecke (FS) den/die Zündkondensatoren (Czünd, Czünd1, Czünd2) in die primärseitigen Wicklungen der Zündtransformatoren (ZT1, ZT2).
    Die Zündtransformatoren (ZT1, ZT2) sind so geschaltet, daß sich die sekundärseitigen Zündspannungen addieren. Die Zündspannung ist der vom Steuergerät in die Verbindungsleitungen (1, 2) eingespeisten Leerlaufspannung überlagert und zündet die Hochdruckgasentladungslampe. Nach dem Zünden der Hochdruckgasentladungslampe (GEL) wirken die Primärwicklungen der Zündtransformatoren (ZT1, ZT2) als Induktivitäten, welche sowohl die Gleichtakt-als auch die Gegentaktstörungen der Hochdruckgasentladungslampe (GEL) abblocken. Der Lampenkondensator (CL) parallel zur Hochdruckgasentladungslampe (GEL) reduziert zudem ursächlich die Lampenstörungen während des Betriebs und sorgt zudem für eine Synchronisation der beiden Zündspannungen und damit für eine phasenrichtige Addition.
    Das der Erfindung zugrundeliegende Problem liegt darin, daß die Induktivitäten der Zündtransformatorwicklungen sowohl primärseitig als auch sekundärseitig zusammen mit verschiedenen Kapazitäten Schwingkreise ausbilden.
    Im Primärkreis ist/sind dies die Kapazität(en) des oder der Zündkondensatoren (Czünd, Czünd1, Czünd2), da der Beschleunigungskondensator (CB) während des Zündvorgangs durch die Schalffunkenstrecke (FS) kurzgeschlossen ist.
    Im Sekundärkreis bilden der Lampenkondensator (CL) beziehungsweise der zur Entstörung vorgesehene Kondensator (C) zusammen mit den Sekundärwicklungen der Zündtransformatoren (ZT1, ZT2) schwingungsfähige Anordnungen.
    Da die primär- und sekundärseitigen Schwingkreise durch die Zündtransformatoren (ZT1, ZT2) magnetisch gekoppelt sind, wird (entsprechend dem mechanischen Analogon der gekoppelten Pendel) die Zündenergie vom Primärkreis in den Sekundärkreis und wieder zurück übertragen.
    Die erfindungsgemäße Anordnung einer Freilaufdiode (D) parallel zum Zündkondensator (Czünd) beziehungsweise jeweils einer Freilaufdiode (D1, D2) parallel zu den Zündkondensatoren (Czünd1, Czünd2) verhindert ein Schwingen des Zündstromes, weil ungenutzte Zündenergie nicht mehr aus dem Sekundärkreis in den Primärkreis zurückübertragen werden kann, da die Freilaufdiode(n) (D, D1, D2) ein Wiederaufladen des Zündkondensators (Czünd) beziehungsweise der Zündkondensatoren (Czünd1, Czünd2) durch die zurückübertragene Zündenergie verhindert. Im Sekundärkreis geht hierdurch der Zündstrom gleichförmig in den Betriebsstrom über. Zudem gelangt nur ein einziger und energiereicher Zündimpuls an die Hochdruckgasentladungslampe (GEL), wodurch ein zuverlässiges Zünden auch unter kritischen Bedingungen, insbesondere beim Wiederzünden einer heißen Hochdruckgasentladungslampe, erzielt wird.
    Es ist anzumerken, daß die erfindungsgemäße Aufgabenstellung und Lösung auch auf Zündeinrichtungen mit nur einem Zündtransformator ohne weiteres übertragbar ist.
    Bezugszeichenliste
    Einrichtung zum Zünden einer Hochdruckgasentladungslampe in einem Kraftfahrzeug
    C
    Kondensator
    CB
    Beschleunigungskondensator
    CL
    Lampenkondensator
    Czünd, Czünd1, Czünd2
    Zündkondensatoren
    D, D1, D2
    Freilaufdioden
    FS
    Schaltelement (Schalffunkenstrecke)
    GEL
    Hochdruckgasentladungslampe
    R1, R2
    Widerstände
    V
    Varistor
    ZT1, ZT2
    Zündtransformatoren
    1,2,3,4
    Verbindungsleitungen

    Claims (4)

    1. Einrichtung zum Zünden einer Hochdruckgasentladungslampe in einem Kraftfahrzeug mit mindestens einem Zündtransformator, mit mindestens einem Zündkondensator und mit einem Schaltelement, welches den mindestens einen Zündkondensator elektrisch mit der Primärwicklung des mindestens einen Zündtransformators verbindet, zur Erzeugung einer der Betriebsspannung der Hochdruckgasentladungslampe zu überlagernden Zündspannung, dadurch gekennzeichnet, daß dem mindestens einen Zündkondensator (Czünd, Czünd1, Czünd2) eine Freilaufdiode (D, D1, D2) parallel geschaltet ist.
    2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zwei Zündtransformatoren (ZT1, ZT2) aufweist.
    3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement einen gemeinsamen Zündkondensator (Czünd) in die Primärwicklungen beider Zündtransformatoren (ZT1, ZT2) entlädt.
    4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Zündtransformator (ZT1, ZT2) ein eigener Zündkondensator (Czünd1, Czünd2) zugeordnet ist und daß jedem Zündkondensator (Czünd1, Czünd2) eine Freilaufdiode (D1, D2) parallel geschaltet ist.
    EP99101908A 1998-01-31 1999-01-29 Einrichtung zum Zünden einer Hochdruckgasentladungslampe in einem Kraftfahrzeug Expired - Lifetime EP0933976B1 (de)

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