DE19724891A1 - Verfahren zur Verlängerung der Lebensdauer von Glühkerzen - Google Patents
Verfahren zur Verlängerung der Lebensdauer von GlühkerzenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf Glühkerzen für Verbren
nungsmotoren und insbesondere auf ein Verfahren zur Ver
längerung der Lebensdauer von Glühkerzen durch Vorsehen
einer vom Motor getriebenen Leistungsquelle zur Erregung
der Glühkerzen von der Zeit des Motorstartes bis er abge
schaltet wird.
Andere haben die Notwendigkeit erkannt, kontinuierlich
Leistung an Glühkerzen während der Periode anzulegen,
wenn der Verbrennungsmotor arbeitet.
Das US-Patent 5 367 994 beschreibt ein Verfahren zum Aufrechterhalten
einer Temperatur von mindestens 871°C während der voll
ständigen Betriebsperiode des Motors durch Liefern von
Gleichstromleistung von einer Batterie und inkrementelles
bzw. schrittweises Verringern der Gleichstromspannung, um
ein Leeren der Batterie zu verhindern, da die Wider
standsaufheizung der Glühkerze eine relativ große Menge
an elektrischer Energie erfordert.
Die neuere Entwicklung von Keramikglühkerzen, die Sili
ciumnitrid oder ein anderes geeignetes Keramikmaterial
aufweisen, hatten höhere Temperaturen und kürzere Vor
glüh-Heizzeitperioden zur Folge. Somit werden die Glüh
kerzen nicht nur zum Start verwendet, sondern machen auch
das Fortsetzen des Verbrennungsprozesses möglich, wenn
die Verbrennungsdrücke nicht adequat sind, um eine Ver
brennung aufrechtzuerhalten, und sie verbessern dadurch
den Verbrennungswirkungsgrad, den Brennstoffverbrauch,
und helfen dabei, Motorzündprobleme zu eliminieren. Der
Motorkonstrukteur kann auch die Glühkerze anordnen, um
die Lage des Anfangspunktes der Verbrennung innerhalb der
Zylinder zu steuern.
Unter den Zielen der Erfindung kann das Vorsehen einer
elektrischen Leistungsquelle mit kontinuierlichem Pegel
erwähnt werden, die von einem Verbrennungsmotor angetrie
ben wird, um Glühkerzen innerhalb jedes Zylinders des Mo
tors zu betreiben, und zwar von der Zeit des anfänglichen
Startes des Motors, bis der Motor abgeschaltet wird. Die
Ausgabe bzw. Ausgangsgröße der Leistungsquelle ist im
allgemeinen konstant, während der Motor langsam startet
und kann notwendigerweise über einen weiten Bereich von
Geschwindigkeiten bzw. Drehzahlen und Lasten arbeiten.
Ein kontinuierlicher Betrieb der Glühkerzen verbessert
den Motorwirkungsgrad, verringert den Brennstoffverbrauch
und verbessert den Start, hat jedoch ein frühes Zerbre
chen des Keramikteils der Glühkerzen zur Folge gehabt.
Im allgemeinen wird ein Verfahren zur Verlängerung der
Lebensdauer von Keramikglühkerzen gemäß dieser Erfindung
durch folgende Schritte gekennzeichnet: Vorsehen einer
Wechselspannungs-Leistungsquelle, Verbinden der Wechsel
spannungs-Leistungsquelle mit den Glühkerzen, Steuern der
Menge der Wechselstromleistung, die an die Glühkerzen ge
liefert wird, um eine im allgemeinen konstante Temperatur
der Glühkerze zu halten, und zwar von der Zeit, zu der
der Motor gestartet wird, bis der Motor abgeschaltet
wird, wodurch der Wechselstrom, der die Richtung in jedem
halben Zyklus ändert, die Ionenmigration bzw. -wanderung
innerhalb des Keramikteils der Glühkerze eliminiert, und
somit ein Brechen des Keramikteils der Glühkerzen verhin
dert und die Lebensdauer der Glühkerzen verlängert.
Die Schritte zum Vorsehen einer Wechselstrom-Leistungs
quelle weisen folgendes auf: Vorsehen einer Hydraulik
pumpe, die vom Motor angetrieben wird; Vorsehen eines Hy
draulikmotors, der hydraulisch mit den Hydraulikströ
mungsmittel von der Hydraulikpumpe verbunden ist und von
ihm angetrieben wird; Vorsehen einer Umschaltvorrichtung
bzw. eines Wechselstromerzeugers, der drehbar mit dem Hy
draulikmotor verbunden ist und elektrisch mit den Glüh
kerzen verbunden ist, um Wechselstromleistung daran zu
liefern; Vorsehen eines Controllers bzw. einer Steuervor
richtung, die betreibbar ist, um den Fluß des hydrauli
schen Strömungsmittels von der hydraulischen Pumpe zum
hydraulischen Motor zu regeln, um den Wechselstromerzeu
ger auf einer im allgemeinen konstanten Geschwindigkeit
anzutreiben, und zwar vom Motorstart und durch den voll
ständigen Bereich der Motorbetriebsdrehzahlen, und um ei
ne im allgemeinen konstante Glühkerzentemperatur während
des gesamten Betriebsbereiches des Verbrennungsmotors
aufrechtzuerhalten.
Die Erfindung, wie sie in den Ansprüchen dargelegt wird,
wird beim Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung
in Verbindung mit der Begleitzeichnung klarer, in der die
einzige Figur eine schematische Ansicht eines Verbren
nungsmotors und eines Systems zum Liefern von Wechsel
stromleistung ist, um die darin angeordneten Glühkerzen
auf einer konstanten Temperatur zu halten, und zwar von
der Zeit, zu der der Motor gestartet wird, bis der Motor
abgeschaltet wird.
Mit Bezug auf die einzige Figur ist eine schematische An
sicht eines Verbrennungsmotors 1 mit einer Vielzahl von
Glühkerzen 3 gezeigt, die einen Keramikteil aufweisen,
der aus Siliciumnitrid oder einem anderen geeigneten da
rin angeordneten Keramikmaterial hergestellt ist, wobei
nur eine Glühkerze 3 gezeigt ist.
Eine Pumpe 5 mit variabler Verdrängung ist am Motor 1
montiert und ist drehbar damit verbunden. Ein Hydraulik
motor 7 ist mit der Hydraulikpumpe 5 durch eine hydrauli
sche Versorgungsleitung 9 und eine Rückleitung 11 verbun
den, die mit einem Hydraulikströmungsmittelreservoir 13
verbunden ist und darin ausläuft, welches benachbart zur
Pumpe 5 mit variabler Verdrängung angeordnet ist. Ein
Drossel- oder eine andere Art von Steuerventil 15 ist in
der Rückleitung stromabwärts des Hydraulikmotors 5 ange
ordnet. Ein Wechselstromerzeuger bzw. eine Umschaltvor
richtung 17 ist drehbar mit dem Hydraulikmotor 7 verbun
den und wird auf einer im allgemeinen konstanten Drehzahl
angetrieben. Der Wechselstromerzeuger 17 und eine Steuer
vorrichtung 19 sind elektrisch mit den Glühkerzen 3 durch
die elektrischen Leitungen 21 verbunden. Die Steuervor
richtung 19 ist auch mit der Pumpe 5 mit variabler Ver
drängung durch die Leitung 23 verbunden und mit dem Steu
erventil 15 durch die Leitung 25.
Der Betrieb des Systems ist wie folgt: die Pumpe 5 mit
variabler Verdrängung ist drehbar mit dem Motor 1 ver
bunden, saugt vom Hydraulikreservoir 13 an und beginnt,
hydraulisches Strömungsmittel zum Hydraulikmotor 7 über
die Versorgungsleitung 9 zu liefern, und zwar sofort,
wenn der Motor 1 mit einer Drehzahl von ungefähr 125 bis
150 U/min anläuft. Die Pumpe 5 mit variabler Verdrängung
liefert weiter hydraulisches Strömungsmittel an den Hy
draulikmotor 7 über den gesamten Betriebsdrehzahlbereich
des Motors, und zwar im allgemeinen auf einem Druck von
3000 psi und bei einem im allgemeinen konstanten Volumen,
da die Ausgabe bzw. Ausgangsgröße der Pumpe 5 mit varia
bler Verdrängung im allgemeinen unabhängig von der Motor
drehzahl oder der Drehzahl, mit der sie betrieben wird,
ist. Der Motor 7, der mit hydraulischem Strömungsmittel
mit einem im allgemeinen konstanten Volumen und Druck
versorgt wird, läuft auf im allgemeinen konstanter Dreh
zahl. Der Hydraulikmotor 7, der drehbar mit dem Wechsel
stromerzeuger verbunden ist, treibt den Wechselstromer
zeuger 17 auf einer im allgemeinen konstanten Drehzahl
unabhängig von der Motordrehzahl an, um einen Wechsel
strom und eine Spannung zu erzeugen, die ausreichen, um
die Glühkerzen 3 beim Start aufzuheizen, und den Brenn
stoff zu zünden und den Motor 1 laufen zu lassen. Um eine
vorbestimmte Glühkerzentemperatur über den gesamten Be
triebsbereich des Motors 1 aufrechtzuerhalten, spricht
die Steuervorrichtung 19 auf den Widerstand der Glühker
zen 3 an, oder auf eine elektronische Motorsteuerkarte
bzw. Nachschautabeile basierend auf Motorbetriebszustän
den, um die Pumpe 5 mit variabler Verdrängung zu steuern,
und stellt die Energieausgangsgröße des Wechselstromer
zeugers 17 fein ein, und zwar durch Betreiben des Dros
selventils 15, um den Rückdruck auf den Hydraulikmotor 7
zu steigern, und um die Leistungsausgangsgröße des Wech
selstromerzeugers 17 zu verringern, wenn sich der Motor
aufheizt. Somit hält die Steuervorrichtung 19 die Glüh
kerzen 3 auf einer konstanten Temperatur über dem gesam
ten Betriebsbereich des Verbrennungsmotors 1 von der
Zeit, zu der der Motor 1 gestartet wird bis zu der Zeit,
wo der Motor 1 abgeschaltet wird.
Während die hier beschriebenen bevorzugten Ausführungs
beispiele den besten Weg zur Ausführung dieser Erfindung
darlegen, der vom Erfinder gegenwärtig in Betracht gezo
gen wurde, werden zahlreiche Modifikationen und Anpassun
gen dieser Erfindung anderen Fachmännern offensichtlich
werden. Daher sollten die Ausführungsbeispiele als veran
schaulichend und beispielhaft angesehen werden und es ist
klar, daß die Ansprüche solche Modifikationen und Anpas
sungen abdecken sollen, die als innerhalb des Umfangs
dieser Erfindung angesehen werden.
Die keramischen Glühkerzen bieten Widerstand gegen Korro
sion, die Fähigkeit, hohen Temperaturen, Druck und Stoß
belastungen zu widerstehen, wenn sie jedoch während des
gesamten Betriebszykluses von einer Gleichstromquelle an
getrieben werden, bewirkt jedoch ein elektrisches Feld,
welches von dem Gleichstrom aufgebaut wird, eine Ionenini
gration bzw. -wanderung in Keramikmaterialien, wie bei
spielsweise Siliciumnitrid. Mit der Zeit hat diese Ionen
migration ein Reißen des Keramikmaterials und ein Versa
gen der Glühkerzen zur Folge. Durch Vorsehen einer Wech
selstrom-Leistungsquelle ändert der Strom jeden halben
Zyklus die Zeit, so daß die Dauer des elektrischen Fel
des, welches in eine Richtung zeigt, kurz ist und daß
sich das elektrische Feld jeden halben Zyklus umkehrt.
Daher gibt es im wesentlichen keine Ionenmigration bzw.
wanderung innerhalb des Keramikmaterials und ein Zerbre
chen bzw. eine Rißbildung auf Grund von Ionenmigration
wird eliminiert, wodurch die Lebensdauer der Glühkerzen
verlängert wird.
Die Verwendung einer Hydraulikpumpe mit variabler Ver
drängung, die einen Hydraulikmotor betreibt, der mit ei
nem Wechselstromerzeuger gekoppelt ist, sieht eine zuver
lässige Gleichstrom-Leistungsversorgung vor, die unabhän
gig von der Motordrehzahl arbeitet und nicht die Anwen
dung von Gleichstromleistung aus den Batterien vor dem
Start erfordert.
Zusammenfassend kann man folgendes sagen:
Ein Verfahren zur Verlängerung der Lebensdauer von Glüh kerzen weist folgende Schritte auf: Vorsehen einer Pumpe mit variabler Verdrängung, die drehbar mit einem Verbren nungsmotor verbunden ist; Antreiben eines Hydraulikmotors mit einer im allgemeinen konstanten Drehzahl mit der hy draulischen Ausgangsgröße der Pumpe mit variabler Ver drängung und direktes Verbinden eines Wechselstromer zeugers mit dem Hydraulikmotor, um die Glühkerzen mit ei nem Wechselstrom und einer Wechselspannung zu erregen, und Steuern des Wechselstroms, um eine im allgemeinen konstante Glühkerzentemperatur vom Start und über den ge samten Betriebsbereich des Verbrennungsmotors zu halten.
Ein Verfahren zur Verlängerung der Lebensdauer von Glüh kerzen weist folgende Schritte auf: Vorsehen einer Pumpe mit variabler Verdrängung, die drehbar mit einem Verbren nungsmotor verbunden ist; Antreiben eines Hydraulikmotors mit einer im allgemeinen konstanten Drehzahl mit der hy draulischen Ausgangsgröße der Pumpe mit variabler Ver drängung und direktes Verbinden eines Wechselstromer zeugers mit dem Hydraulikmotor, um die Glühkerzen mit ei nem Wechselstrom und einer Wechselspannung zu erregen, und Steuern des Wechselstroms, um eine im allgemeinen konstante Glühkerzentemperatur vom Start und über den ge samten Betriebsbereich des Verbrennungsmotors zu halten.
Claims (4)
1. Verfahren zur Verlängerung der Lebensdauer von Glüh
kerzen, die einen Keramikteil aufweisen, die in ei
nem Verbrennungsmotor verwendet werden, wobei das
Verfahren durch folgende Schritte gekennzeichnet
ist:
Vorsehen einer Wechselstrom-Leistungsquelle;
Verbinden der Wechselstrom-Leistungsquelle mit den Glühkerzen;
Vorsehen einer Steuervorrichtung, die auf den Wider stand der Glühkerzen anspricht, um die Menge der Wechselstromleistung zu steuern, die an die Glühker zen geliefert wird, um eine im allgemeinen konstante Temperatur der Glühkerzen aufrechtzuerhalten, und zwar von der Zeit, zu der der Motor gestartet wird, bis der Motor abgeschaltet wird, wodurch der Wech selstrom, der jeden halben Zyklus die Richtung wech selt, eine Ionenmigration innerhalb des Keramikteils der Glühkerzen eliminiert, wodurch somit ein Zerbre chen bzw. eine Rißbildung des Keramikteils der Glüh kerzen verhindert wird und die Lebensdauer der Glüh kerzen verlängert wird.
Vorsehen einer Wechselstrom-Leistungsquelle;
Verbinden der Wechselstrom-Leistungsquelle mit den Glühkerzen;
Vorsehen einer Steuervorrichtung, die auf den Wider stand der Glühkerzen anspricht, um die Menge der Wechselstromleistung zu steuern, die an die Glühker zen geliefert wird, um eine im allgemeinen konstante Temperatur der Glühkerzen aufrechtzuerhalten, und zwar von der Zeit, zu der der Motor gestartet wird, bis der Motor abgeschaltet wird, wodurch der Wech selstrom, der jeden halben Zyklus die Richtung wech selt, eine Ionenmigration innerhalb des Keramikteils der Glühkerzen eliminiert, wodurch somit ein Zerbre chen bzw. eine Rißbildung des Keramikteils der Glüh kerzen verhindert wird und die Lebensdauer der Glüh kerzen verlängert wird.
2. Verfahren zur Verlängerung der Lebensdauer von Glüh
kerzen nach Anspruch 1, welches weiter durch folgen
de Schritte gekennzeichnet ist:
Vorsehen einer Hydraulikpumpe, die vom Motor ange trieben wird;
Vorsehen eines Hydraulikmotors, der hydraulisch mit dem Hydraulikströmungsmittel von der Hydraulikpumpe verbunden ist und davon angetrieben wird;
Vorsehen eines Wechselstromerzeugers, der drehbar mit dem Hydraulikmotor verbunden ist und elektrisch mit den Glühkerzen verbunden ist, um Wechselstrom- Leistung daran zu liefern;
Vorsehen einer Steuervorrichtung, die betreibbar ist, um den Fluß des Hydraulikströmungsmittels von der Hydraulikpumpe zum Hydraulikmotor zu regeln, um den Wechselstromerzeuger mit einer im allgemeinen konstanten Drehzahl bzw. Geschwindigkeit anzutrei ben, und zwar vom Motorstart und über den gesamten Bereich der Motorbetriebsdrehzahlen, und um eine im allgemeinen konstante Glühkerzentemperatur während des gesamten Betriebszyklus des Verbrennungsmotors aufrechtzuerhalten; und
Ändern der Richtung des Stroms bei jedem halben Zy klus, was die Ionenmigration bzw. -wanderung in nerhalb des Keramikteils der Glühkerze eliminiert, wodurch somit ein Zerbrechen des Keramikteils der Glühkerzen verhindert wird und die Lebensdauer der Glühkerzen verlängert wird.
Vorsehen einer Hydraulikpumpe, die vom Motor ange trieben wird;
Vorsehen eines Hydraulikmotors, der hydraulisch mit dem Hydraulikströmungsmittel von der Hydraulikpumpe verbunden ist und davon angetrieben wird;
Vorsehen eines Wechselstromerzeugers, der drehbar mit dem Hydraulikmotor verbunden ist und elektrisch mit den Glühkerzen verbunden ist, um Wechselstrom- Leistung daran zu liefern;
Vorsehen einer Steuervorrichtung, die betreibbar ist, um den Fluß des Hydraulikströmungsmittels von der Hydraulikpumpe zum Hydraulikmotor zu regeln, um den Wechselstromerzeuger mit einer im allgemeinen konstanten Drehzahl bzw. Geschwindigkeit anzutrei ben, und zwar vom Motorstart und über den gesamten Bereich der Motorbetriebsdrehzahlen, und um eine im allgemeinen konstante Glühkerzentemperatur während des gesamten Betriebszyklus des Verbrennungsmotors aufrechtzuerhalten; und
Ändern der Richtung des Stroms bei jedem halben Zy klus, was die Ionenmigration bzw. -wanderung in nerhalb des Keramikteils der Glühkerze eliminiert, wodurch somit ein Zerbrechen des Keramikteils der Glühkerzen verhindert wird und die Lebensdauer der Glühkerzen verlängert wird.
3. Verfahren zur Verlängerung der Lebensdauer von Glüh
kerzen nach Anspruch 1 oder 2, weiter durch folgen
den Schritt gekennzeichnet:
Vorsehen einer Hydraulikpumpe mit variabler Verdrän gung, die vom Motor angetrieben wird und gesteuert wird, um Hydraulikströmungsmittel an den Hydraulik motor mit einem im allgemeinen konstanten Fluß und Druck zu liefern, und zwar von der Zeit, zu der der Motor gestartet wird, bis der Motor abgeschaltet wird, um den Wechselstromerzeuger auf einer im all gemeinen konstanten Drehzahl und mit konstanter Lei stungsausgangsgröße anzutreiben.
Vorsehen einer Hydraulikpumpe mit variabler Verdrän gung, die vom Motor angetrieben wird und gesteuert wird, um Hydraulikströmungsmittel an den Hydraulik motor mit einem im allgemeinen konstanten Fluß und Druck zu liefern, und zwar von der Zeit, zu der der Motor gestartet wird, bis der Motor abgeschaltet wird, um den Wechselstromerzeuger auf einer im all gemeinen konstanten Drehzahl und mit konstanter Lei stungsausgangsgröße anzutreiben.
4. Verfahren zur Verlängerung der Lebensdauer von Glüh
kerzen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ins
besondere nach Anspruch 3, welches weiter durch fol
genden Schritt gekennzeichnet wird:
Vorsehen eines Steuerventils stromabwärts des Hy draulikmotors; und
Betreiben des Steuerventils durch die Steuervorrich tung, um beim Steuern der Leistungsausgangsgröße des Wechselstromerzeugers zu helfen, um die Glühkerzen auf einer konstanten Temperatur zu halten.
Vorsehen eines Steuerventils stromabwärts des Hy draulikmotors; und
Betreiben des Steuerventils durch die Steuervorrich tung, um beim Steuern der Leistungsausgangsgröße des Wechselstromerzeugers zu helfen, um die Glühkerzen auf einer konstanten Temperatur zu halten.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8141 | Disposal/no request for examination |