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Eine Glühkerze bezeichnet
- eine Kaltstarthilfe für Dieselmotoren.
- eine Entflammungsvorrichtung des Glühzündermotors
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Glühkerze als Kaltstarthilfe für Dieselmotoren
Der beim Kaltstart eines Dieselmotors in den Brennraum eingespritzte Dieselkraftstoff entzündet sich meist nicht so problemlos von selbst, wie es die Theorie des Dieselprozesses beschreibt.
Gründe dafür sind:
- Die Wände des Brennraums (Zylinderwände, Kolbenboden) sind noch kalt und haben eine hohe spezifische Wärmekapazität (Eisenwerkstoff), während die komprimierte Luft eine geringe Wärmekapazität hat. Dadurch geht die Kompressionswärme schnell an die Zylinderwände und Kolbenboden über
- Beim Start ist die Kolbengeschwindigkeit durch den elektrischen Startermotor (Anlasser) geringer, die Zeit zum Wärmeübergang von der komprimierten Luft zur Wand also größer
- Besonders Kammermotoren haben eine größere wirksame Oberfläche, die Wärme aus dem Gas aufzunehmen. Ein Start des kalten Motors ohne Glühkerze ist ab Lufttemperaturen von -10 °C bei Direkteinspritzung, +30 °C bei Wirbelkammereinspritzung und ca. +60 °C bei Vorkammereinspritzung möglich.
- Der kalte Motor hat höhere blow-by Verluste, d.h. die komprimierte Luft kann an den Kolbenringen vorbei aus dem Brennraum entweichen, so dass der Kompressionsenddruck und damit die Verdichtungsendtemperatur geringer ausfallen. Durch die niedrigere Kolbengeschwindigkeit beim Anlassen erhöhen sich die blow-by Verluste weiter.
- Unterschiedliche Kraftstoffqualitäten, insbesondere wenn der Motor vielstofffähig ist und zündunwillige Kraftstoffe verbrennen soll.
Aus diesen Gründen wird ein elektrisch beheizter Glühstift (Glühkerze) in den Brennraum eingesetzt, der in der Startphase vorgeheizt wird (Vorglühen). Die technische Entwicklung hat diesen Vorgang von einigen Minuten (in Automagazinen scherzhaft als Diesel-Gedenkminute bekannt geworden) durch Ströme mit ungefähr 40A auf wenige Sekunden reduziert. Glühkerzen werden bis ca. 1000°C heiß. Damit die Hitze der Glühkerze nur bis zu den Wänden wandert aber nicht im Motorblock verloren geht, zündet der Motor idealerweise genau am Ende des Stromstoßes.
Bei Direkteinspritzern ist wegen des kompakten Brennraumes ein vorbereitendes Glühen höchstens bei winterlichen Außentemperaturen nötig. Auch hier wird aber während des Kaltlaufs gelegentlich die Glühkerze zugeschaltet, um in dieser Phase eine geräusch- und emmissionsärmere Verbrennung zu erreichen.
Glühkerze Aufbau und Funktion
Eine moderne Glühkerze besteht aus einer Wendel die mit einem Isolationspulver (z. B. Magnesia) in ein Stahlrohr eingepresst ist. Die Wendel selbst besteht aus zwei Teilen, der Glühwendel in der Spitze und der Regelwendel im hinteren Teil. Die Glühwendel besteht aus einem hoch legiertem Stahl mit hohem Widerstand, die Regelwendel hat dagegen einem mit der Temperatur ansteigenden Widerstand. Damit ergibt sich bei kalter Kerze ein schnelles Aufheizen besonders an der Spitze und eine Abregelung sobald auch der Bereich der Regelwendel erwärmt ist.Durch diese Technik konnte die Aufheizzeit von Minuten auf ca. 15 Sekunden verkürzt werden.
Eine noch kürzere Aufheizzeit ist mit elektronisch gesteuerten Glühkerzen möglich. Die Glühkerze selbst ist dabei auf eine niedrigere Spannung ausgelegt. Die Spannung des Bordnetzes wird durch ein Glühsteuergerät mit einer Pulsweitenmodulation angepasst. Zum Aufheizen wird dabei eine höhere Effektivspannung angelegt.
Vereinzelt sind auch keramische Glühstiftkerzen auf dem Markt, die ebenfalls sehr schnell aufheizbar sind.
Glühkerze als Entflammungsvorrichtung des Glühzündermotors
Glühzündermotoren sind Verbrennungsmotoren ohne gesteuerte Hochspannungszündung durch Funkenüberschlag. Gluehz kerze.jpg | Gluehkerze.jpg mit Vorkammer]] Anstatt dieser ist eine Glühkerze mit einer permanent rotglühenden Drahtwendel montiert, die hauchdünn mit Platin-Iridium beschichtet (bedampft) ist. Dadurch wird die Entflammung des Kraftstoff-Luftgemisches sichergestellt. Zum Starten des Motors wird die Drahtwendel mit elektrischem Strom beaufschlagt und zum Glühen gebracht. Nach kurzer Betriebszeit kann diese Stromversorgung abgeschaltet werden, da die Platinbeschichtung - ähnlich, wie im Katalysator - dafür sorgt, dass die Glühkerze weiterglüht.
Der Zündzeitpunkt (Zeitpunkt der Entflammung des Gemisches) wird durch den Wärmewert der Glühkerze, die Verdichtung des Motors, sowie das Kraftstoff-Gemisch bestimmt.
Hersteller
"Glühkerze"
