DE2042360A1

DE2042360A1 - Elektrischer Impulserzeuger, insbe sondere fur Kraftfahrzeugzundeinnchtun gen

Info

Publication number: DE2042360A1
Application number: DE19702042360
Authority: DE
Inventors: Louis Harris Sidney N Y Segall (V St A) P
Original assignee: Bendix Corp
Current assignee: Bendix Corp
Priority date: 1969-08-28
Filing date: 1970-08-26
Publication date: 1971-09-02
Also published as: CA921108A; US3624487A; DE2042360B2; JPS4943527B1; GB1259252A; AU1903270A; FR2059378A5

Description

Elektrischer Impulserzeuger, insbesondere für Kraftfahrzeug-Zündeinrichtungen

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Impulserzeuger mit einer elektrischen Energiequelle, einem an die Energiequelle angeschlossenenj, von dieser aufgeladenen ersten Kondensator, einem Transformater mit Primär- und Sekundärwicklungen, einer Steuerentjladun^sstrecke, die die Entladung des ersten Kondensaters steuert, j wobei die Entladestrecke und die Primärwicklung in Reihe geschaltet} sind und parallel zum ersten Kondensator liegen, einer Funkenstecke| deren Überschlagsspannung die der Steuerentladungsstrecke überschreitet, und einem zweiten Kondensator.

Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Vorrichtungen, die z.B dafür verwendet werden können, Zündfunkenstrecken in Kraftfahrzeugzündeinrichtungen oder dergleichen abwechselnd elektrische Impulse unterschiedlicher Energieniveaus zuzuführen.

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Derartire Vorr ich tanken sind bekannt, jeätch i;c-E.,: lizi^rt und :..„fwendig.

j Aufgabe der Erfindung ist βε daher·, einen elektrischen In ul:;orzeu-;

er zu schaff an, der diese Ilaohiüle behebt. Bei einem elektrischen Irn.iulser-zeu-.-er der ein,_an ζ ;.enar.nten Art

wird diese Aufgabe dadurch gel'Jst, aai ein Sehalrer verlesener Ist,· der entweder die Kondensatoren parallel schaltet, derart, da5 sie in Reihe mit den Sntladungss^rer'lcen und der SekunrTirrv.-iolrlunr liegend einen Sehaltkreis hoher Energie und niedriger Trigger frequenz bilden, wodurch die Kondensatoren gleichzeitig ; eriodiiieh von der Energiequelle geladen und in die Schaltung hoher Energie entladen werden, oder der die Parallelschaltung der K-naensKtcran beendet derart, daß der zweite Kondensator in Reihe mit den Sntladunrcstrecken und der Sekundärwindung liegend einen c&h^ltkreis niedri-l ger Energie und hoher- Frequenz bilden, wodurch der erste K'.;ndenc&- tcr oyriodiech durch die Energiequelle geladen -jcsl. in die Steuerentladungsstrecke und die Primärwicklung entladen wird, so da■?. in dem Schaltkreis kleiner Energie durch diese Entladung eine Energie _; induziert wird, wobei das Schelten von dem Schaltzustand eines Enerigieniveaus auf das andere x-iährend eines kleinen Stroms im Ladeweg ■

des zweiten Kondensators erfolgt. ' \

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Gemäß der Erfindung ist eine Energiequelle vorgesehen, die Konden- ! aatoren verschieden großer Kapazität auflädt. Ferner sind Mittel ν'.ir-

gesehen, um die Schaltung von einem Energieniveau zu einem anderen zu schalten, derart, daß die Umschaltung in den Entladungsweg des

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Konöensatcrs heber Energie bei kleinem Strom bewerkstelligt wird.

\Diese Schaltungsanordnung verwendet herkömmliche Standardkomponen- :en. sie ist einfach, und zuverlässig und arbeitet in einem großen

j retrijera tür bereich stabil.

j Die ooen erwähnten und weitere Ge;;enrt&nde und neue Merkmale der !

Erfindung gehen deutlicher aus der nachfolgenden, ins einzelne ^: Stehenden Beschreibung anhand einer Zeichnung hervor. Es wird aus-

[tlrüc'-rlich darauf hingewiesen, da? die Zeichnung nur zu Darstel- ^!

ί,εzwecken dient and nicht eine Begrenzung der Erfindung darstellt

In der Zeichnung ist in einer einzigen Figur ein Schaltbild eines
Err-3;ersc:ialt:.:i''eir3c i.rit zwei I£nerr:iezu;-tijiden entsprechend der Er-·

Der Iirpuleerze-x-rer. nur zweifachen Energiezuständen gemäß der Erfindung ist; z.B. nützlich verwendbar zur dauernden Versorgung von Zünc funkenstrecken nii Entladeimpulsen niedrigen Energieniveaus und
verhältnismäßig hoher Frequenz oder .z..;r wahlweisen Versorgung einer Zünöfunkenstrecke räi> Energie eines höheren Snergieniveaus und · einer niedrigen Frequenz während beschränkter Betriebsoeriöden.
Dieses System kann dazu verwendet werden, Zündeinrichtungen von
Vsrbrennungskraftmaschinen zu verscr^en, insbesondere Gasturbinen-, triebwerke, bei denen Zündfunkenhiier Energie viährend des Startens

des Triöbwerics unc Zündfunken niedriger Energie während des normale Betriebes ^ewünscht; sind.

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_ 4 Bei der in der Zeichnung dargestellten Schaltung weist ein Lade-

kreis für einen Kondensator eine erste Leitung 10 und eine zweite ' Leitung 11 auf. Dieser Ladekreis wird über noch zu beschreibende Mittel mit einem Ladestrom gespeist. In die Leitung 11 ist ein ] den Ladestrom begrenzender Widerstand 13 geschaltet. Ein erster, kleinerer Kondensator 12 ist an die Leitungen 10 und 11 angeschlosj-

sen, wobei eine erste Klemme mit der Leitung 10 und eine zweite Klemme mit der Leitung 11 verbunden ist. Ein zweiter, größerer

be

Kondensator l4^Nsitzt eine erste Klemme, die mit der Leitung 10 verbunden ist, und eine zweite Klemme, die mit einer gemeinsamen Leitung, in diesem Fall mit Masse bei 15 verbunden ist. Die Kondensatoren 12 und 14 wirken in neuartiger Weise, wie noch zu beschreibeifi sein wird, zusammen.

Die Leitungen 10 und 11 können mit Ladeenergie für die Kondensatoren 12 und 14 durch eine von verschiedenen Arten von elektrischen Energiequellen gespeist werden. Bei der gezeigten Ausfuhrungsform ist ein Wechselstromgenerator 35 an die Primärwicklung 36 eines

I Spannungserhohungstrans forma tors 37 angeschlossen, wobei ein Ende !

der Primärwicklung bei 39 mit Masse verbunden ist. Eine Klemme der.

Sekundärwicklung 40 des Transformators 32 ist mit der Leitung 10 |

i des Ladeskreises für den Kondensator verbunden, während die andere Klemme der Sekundärwicklung mit der Leitung 11 über eine Leitung 41 und mit dem Widerstand I3 verbunden ist. Eine geeignete Anordnung zur Spannungsverdoppelung ist vorzugsweise zwischen die Wicklung 40 und die beiden Kondensatoren 12 und 14 geschaltet. Eine allgemein bekannte Schaltung zur Spannungsverdoppelung ist als Beispiel dargestellt und enthält einen Kondensator 43 und eine

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Diode 42, die in Reihe mit der Leitung 10 liegen, und eine zweite entgegengesetzt gepolte Diode 44, die parallel zur Wicklung 40 und

dem Kondensator 43 liegt. Die Stromquelle 35, die sowohl eine her-[

kömmliche Wechselstromquelle, wie etwa ein Wechselstromgenerator, [sein kann, wie hier gezeigt, kann auch ein Oszillator sein, z.B. ein Festkörper-Impulsgenerator (z.B. ringing choke oscillator, der mit Gleichstrom gespeist ist). Der Kondensator 12 kann anteilig auf ein ausgewähltes Spannungsniveau in bekannter Weise mit Hilfe der oben beschriebenen Schaltung aufgeladen werden. Die Aufladung kann teilweise durch die Größe des Widerstands IJ gesteuert werden.

Die Leitung 10 geht über die Anschlüsse der Kondensatoren 12 und

14 hinaus zu der ersten Klemme einer Steuerentladungsstrecke l6, ι den
die in/Entladekreisen der Kondensatoren als Schalter wirkt. Die weite Klemme der Entladestrecke l6 ist mit ersten Enden einer Primärwicklung 17 und einer Sekundärwicklung 18 eines Hochfrequenz-* 3oannungserhöhungstransformator 19 verbunden. Das zweite Ende der ^!

Primärwicklung 17 ist über eine Leitung 20 mit der Leitung 11 des Ladekreises verbunden und damit an ein Ende des Widerstands 13 an die zweite Klemme des Kondensators 12 angeschlossen. Es ist zu erkennen, daß der Entladekreis mit der Leitung 10, der Entladestrecke 16, der Primärwicklung 17 und der Leitung 20 parallel zum Kondensator 12 liegt. Wird daher der Kondensator 12 auf eine Span- j nung aufgeladen, die eine vorgegebene Uberschlagspannung der Steueri-

wird
entladungsstrecke .16 überschreitet,/die Entladungsstrecke ionisiert

und leitend und der Kondensator 12 über die Leitung 10, die Intladestrecke 16, die Primärwicklung 17 und die Leitung 20 e

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Die mit hoher Frequenz schwingende Entladung des Kondensators 12 induziert über die Primärwicklung VJ eine hohe S annun^ in der Sekundärwicklung ΐδ, wodurch in der Zündfunkenensladungsstreoke eine Ionisation und die Erzeugung eines verhältnismllid r energiearmen Zündfunkens zwischen den Elektroden der Zündfunkenstrecke 22 stattfindet, die in Reihe liegt mit der wicklung 1-3 und angeschlossen ist an die gemeinsame Masse 2k, 15, den Konden: ator IJ und der ionisierten Entladestrecke 15. Eine derartige Funkenerzeugung wire in verhältnismäßig kurzen Z-3itabst;änden nach nachfolgender W-'33 eraufladung des Kondensators 12 auf die Durchoruchssoannung der Entladungsstrecke 16 wiederholt. Die Frequenz der Funken kann durch Verändern des Widerstands 13 verändert werden. Während eines derartigen Betriebs wird der Kondensator Ik nicht von der Energiequelle 35, 37 aufgeladen, wirkt jedoch in Reihe rr.it der Entladungsstrecke 16 als bei Bypass hcher Frequenz für die in der Sekundärwiddung 18 des Hochfrequenztranr-formators 19 induzierten Im-/al se.

Wenn gewünscht wird, daß die Schaltungsanordnung ein r.isg^ngssignal oder einen Zündfunken von höherer Energie liefern soll, dann wird, die zweite oder die Masseklemme des Kondensators 14 über die Leitung kl mit der Energiequelle mittels eines v/ahlweise zu betätigenden Schalters verbunden. Dadurch wird der Kondensator Ik im Ladekreis parallel zu der Reihenschaltung vom Kondensator 12 and Widerstand 13 geschaltet. In diesem Schaltzustand werden die Kondensa- j toren 12 und 14 gleichzeitig auf die Durchbruch?spannung der Steuerentladungsstrecke 16 aufgeladen, wodurch die verfügbare Entlade- i energie oder Ausgangsenergie der Schaltungsanordnung erheblich ver-j

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grü3ert wirö. Der Schalter wird vorzugsweise in dem Ladekreis für den Kondensator 14 angeordnet. Er hat daher nur einen verhältnismäßig kleinen Strom zu schalten.

Zur Durchführung des Schaltens der Schaltungsanordnung von der Aus- ^ngsenergie eines Niveaus auf ein anderes ist folgende Vorrichtung vorgesehen. iSine Leitung 25, die mit der Leitung 11 verbunden ist, führt zu einem Kontakt eines Schalters 27. Der bewegliche Kontakt 2o des Schalters 27, der normalerweise, wie gezeigt, in öffnungslichtung vorgespannt ist, ist über eine Leitung 750 mit einer Klemme der Zündfunken.-trecke 22 verbunden und mit der Klemme niedrigen Potentials der: Kondensators 14 über Masse 24,-15 oder falls erwünscht, dire::ζ verbunden. Der Kontakt 23 kann mit Hilfe einer Magnetspule 2-j betätigt und in SchlieSstellung gehalten werden, die wahlweise durch Sehlie3en eines Schalters 27 erregt werden :<ann. Dadurch wird ein Schaltkreis, der aus einer Batterie 52,

der Wicklun. c^:3r Ll-^nets^ul^ und dew Schalter 34 besteht, geschlos-j

sen. Dar S ii-I -2r ZJ kann natürlich eine geeignete, bekannte Kon- |

i strakticn s-3"_n, etwa ein Halbleiter, und kann von Hand oder auto- ^!

au tisch betüci, t oder gesteuert werden. Falls erwünscht kann der t Schalter 27 a.. ' normale Weise geschlossen gehalten vierden, anstatt ihn offen zu halten, wie zum Zwecke der folgenden Beschreibung ;

ι angenommen werden seil. ;

i s ist ersielr.lieh, daß durch Schlie3endes Schalters 27, die zweite

Klemme niedrigen Potentials des Kondensaters 14 für hohe Energie

i über Masse 15, 24 und die Leitung JO, den Sehalter 27 und die Lei- j

tung, 25 mit der Energiequelle verbunden ist. Ez ist daher eine

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Rückleitung für die Ladeströme des Kondensators l4 geschaffen, so daß beide Kondensatoren 12 und 14 parallel geschaltet sind und
gleichzeitig wiederholt geladen werden. Erreicht die Ladung den
Kondensators 12 die Durchschlagss-.<annung der Entladungsstreeke Io dann entlädt er sich über die Primärwicklung 17, wie oben bereite beschrieben wurde und induziert in der Sekundärwicklung l3 eine
ausreichende Spannung, um die Entladungsstrecke 22 zu ionisieren, i wodurch diese leitend wird für die schwingende Entladung des Kon- i

deneatcrs 14 hoher Energie in den Entltdekreii.s, der aus der Entlcdestrecke 16, der Wicklung lo, der Entladestrecke 22 und der
Masse 24, 15 besteht. Daher werden Zündfunken hoher Energie in der-Entladungsstrecke 22 erzeugt, wie sie etwa beim Starten einer Mo.- ; sehine gebraucht werden. Die Frequenz der Funken hoher Energie
ist beträchtlich niedriger als im Betrieb mit niedriger Energie,
da die Zeit für die gleichzeitige Aufladung beider Kondensatoren ^ 12 und 14 größer ist als für das Aufladen des kleineren Konden^a- !

tors 12. Durch öffnen des Schalters 27 kehrt die Schaltungsanord- '

j nung 27 in den Zustand niedrigeren Energieniveaus zurück. !

Es werden nachfcl_oend alsBeisplele Werte der Komponenten einer
Schaltungsanordnung wiedergegeben, wie sie für eine Zündeinrich- \ tung eines Düsentriebwerks verwendet werden können:

Kondensator 12 = 0,1 mFd
Kondensator 14 = 1,5 mFd

Steuerentladungsstrecke 16 = I500 V Durchschlagspannung Widerstand 13 = 2,2 KiIohm

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Der widerstand I3 wird zur Steuerung der Frequenz der Funken in der Schaltungsanordnung für beide Energieniveaus ausgelegt. Die beschriebene Schaltungsanordnung wurde bei Temperaturen von minus 54⁰CtLs plus 121°C betrieben und zeigte gleichmäßig gute Ergebnisse Beispielsweise erzeugte eine erfolgreiche Schaltungsanordnung, die mit einer Gleichstrombatterie versorgt wird, die einen Festkörperoszillator (ringing choke oscillator) betreibt, im Schaltzustand mit niedrigem Energieniveau 15 Zündfunken pro Sekunde bei einer Eingangsspannung von 10 V Gleichspannung. Bei einem Betrieb mit höherem Energieniveau erzeugte die Schaltungsanordnung einen Zündfunken pro Sekunde bei einer Eingangsgleichspannung von 10 V. Obwohl der Kondensator 14 bei der beschriebenen Ausführungsform eine merklich größere Kapazität als der Kondensator 12 hat, kann bei anderen Installationen erwünscht sein, daß der Kondensator 14

ine Kaoazität besitzt, die gleich oder kleiner ist als die des Kondensators 12.

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Claims

Patentansprüche '

Elektrischer Impulserzeuger mit einer elektrischen Energiequelle, einem an dia Energiequelle angeschlossenen, von dieser aufgeladenen ersten Kondensator, einem Transforiuator mit , Primär- und Sekundärwicklungen, einer S teuer entladung strecke, die die Entladung des ersten Kondensators steuert, wobei die Entladun^sstrecke und die Primärwicklung in Reihe geschaltet sind und parallel zum ersten Kondensator liegen, ; einer Funkenstrecke, deren Überschlajspannung die der Steuerentladungsstrecke überschreitet, und einem zweiten Kcndensa-i

tor, dadurch gekennzeichnet, da3 ein Schalter (27) vorge- ! sehen ist, der entweder die Kondensatoren (12,14) parallel- ■ schaltet derart, daß sie in Reihe mit den Entladungsstrecker*, (10,22) und der Sekundärwicklung (l8) liegend einen Schalt- | kreis hoher Energie und niedriger Frequenz bilden, wodurch ' die Kondensatoren gleichzeitig periodisch von der Energiequelle (35) aufgeladen und in die Schaltung hoher Energie entladen werden, oder der die Parallelschaltung der Konden- j

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satoren (12₃l4) beendet derart, daß der zweite Kondensator (14) in Reihe mit den Entladungsstrecken (l6,22) und der Sekundärwicklung (l8) liegend einen Schaltkreis niedriger Energie und hoher Frequenz bildet, wodurch der erste Kondensator (12) periodisch durch die Energiequelle (35) geladen uno in die S"ceuerentladungsstrecke (l6) und die Primärwicklung (17) entladen wird, so daß in dem Schaltkreis kleiner Energie durch diese Entladung eine Energie induziert wird, wobei das Schalten von dem Schaltzustand eines Energieniveaus&uf das andere während eines kleinen Stroms im Ladeweg des zweiten Kondensators (14) erfolgt.
2. Impulserzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Kondensator (14) eine größere Kapazität aufweist als der erste Kondensator (12).

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