Die Glühkerze für den Kaltstart von Dieselmotoren
Bei einem Dieselmotor entzündet sich der eingespritzte
Kraftstoff normalerweise von selbst. Zumindest gilt dies dann, wenn der Motor auf Betriebstemperatur ist. Beim Kaltstart sieht dies jedoch etwas anders aus. Die Zylinderwände und die Kolbenböden sind noch kalt. Durch die relativ geringe Kolbengeschwindigkeit beim Startvorgang des
Motors ist auch die entstehende Kompressionswärme noch relativ gering. Diese geht zudem noch recht schnell an die Zylinderwände und die Kolbenböden über. Zusätzlich erschwert wird der Kaltstartvorgang eines Dieselmotors dann, wenn äußerst geringe Außentemperaturen herrschen. Eine niedrige Außentemperatur beispielsweise hat zur Folge, dass der Motor wegen dickflüssigerer Schmierstoffe schwerer und damit langsamer dreht. Direkteinspritzer tun sich beim Kaltstartvorgang deutlich leichter als Dieselmotoren mit Wirbelkammern. Ohne Vorglühen in der
Glühanlage lassen sich Direkteinspritzer im kalten Zustand sogar bei niedrigen Außentemperaturen um den Gefrierpunkt noch starten, während Dieselmotoren mit Vorkammern oder Wirbelkammern ohne Glühkerzen deutlich höhere Temperaturen für den Startvorgang benötigen.
Die Glühkerze als Starthilfe beim Kaltstart
Bei einer Glühkerze handelt es sich um ein elektrisches Heizelement, das in den Brennraum eines Dieselmotors eingesetzt wird, um dessen Kaltstart zu erleichtern bzw. zu ermöglichen. Jeder Zylinder eines Dieselmotors enthält eine Glühkerze. Vor dem Startvorgang des Motors bzw. in dessen Startphase werden die Glühkerzen durch einen elektrischen Strom beheizt. Diesen Vorgang nennt man auch Vorglühen. Bei einigen Motoren werden die Glühkerzen nach dem Anspringen des Motors noch einige Sekunden weiter beheizt. In älteren Dieselmotoren werden häufig Glühkerzen mit offenen Heizwendeln verwendet. Heute kommen hingegen meistens Glühstifte zum Einsatz. Die technische Weiterentwicklung hat dazu geführt, dass die früher oft mehrere Minuten andauernde Vorglühzeit bis heute auf wenige Sekunden reduziert werden konnte.
Verschiedene Arten von Glühkerzen
In älteren Dieselmotoren werden meistens Glühkerzen mit offenen Glühwendeln eingesetzt. Alle Glühkerzen des Motors sind (oft mit einem zusätzlichen Vorwiderstand in Reihe geschaltet. Als Kontrolle dient der sogenannte Glühwächter bzw. Glühüberwacher. Nach einiger Zeit des Vorglühens beginnt er zu leuchten und zeigt dadurch an, dass der Motor gestartet werden kann. Er ist ebenfalls mit den Glühkerzen und deren Vorwiderstand in Reihe geschaltet. Modernere Glühkerzen besitzen statt des offenen Glühwendels einen Glühstift, dessen Schaft aus Metall oder aus Keramik bestehen kann. Diese Glühstifte erreichen sehr hohe Temperaturen von weit mehr als 1000 °C. Glühstiftkerzen aus Metall werden sowohl für Betriebsspannungen in Höhe der Bordspannung hergestellt als auch für niedrigere Betriebsspannungen unterhalb dieser. Durch die Versorgung mit einer oberhalb ihrer Betriebsspannung liegenden elektrischen Spannung kann die Aufheizzeit deutlich verkürzt werden. Die Ansteuerung solcher Glühkerzen erfolgt durch ein spezielles Steuergerät mithilfe der Pulsweitenmodulation, mit deren Hilfe die Leistung der Glühkerzen variiert wird. Keramische Glühkerzen erlauben deutlich höhere Betriebstemperaturen sowie höhere Aufheizgeschwindigkeiten. Sie vertragen im Gegensatz zu anderen Werkstoffen beträchtliche Temperaturunterschiede innerhalb kürzester Zeit. Außerdem tritt hier die bei metallenen Glühkerzen durch Alterung häufig auftretende Verringerung der Glühtemperatur kaum noch auf.
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