Glühkerzen

spannen id="Gl.C3.BChkerze_als_Kaltstarthilfe_f.C3. BCr_Dieselmotoren ">glow_plug as_cold_start_aid für Dieselmotoren[Bearbeitung | edit Quellcode ]

Ein Glühkerzeneinsatz ist ein elektrischer Heizkörper im Verbrennungsraum von Brennkraftmaschinen und Heizgeräten. Bei der Inbetriebnahme wird die Zündkerze nur für kurze Zeit elektronisch erwärmt. Die Glühkerzen werden eingesetzt als: Das Einspritzen von Dieseltreibstoff in den Verbrennungsraum eines gekühlten Dieselmotors ist in der Regel noch nicht selbstzündend. Das Starten eines Kaltmotors ist ohne Glühkerzenhalterung bei direkter Einspritzung über -10 C Umgebungstemperatur, bei Wirbelkörpereinspritzung über +30 C und bei Prechambinjektion nur ab ca. ~60 C möglich.

Beim kalten Triebwerk treten erhöhte Blow-by-Verluste auf, d.h. die Druckluft kann aus dem Verbrennungsraum an den Zylinderringen vorbeiströmen, so dass der Verdichtungsenddruck und damit die Verdichtungsendttemperatur niedriger sind. Deshalb wird in den Feuerraum eine elektrobeheizbare Kerze (Glühkerze, Glühkerze) eingeführt, die in der Anlaufphase (Bestandteil des Vorheizsystems) vorgewärmt wird.

Bei der Inbetriebnahme erwärmt sich die Glutkerze noch einige Zeit weiter, um die durch ungebrannte KW verursachten Schadstoffe im Abgasstrom zu reduzieren. Mit der technischen Weiterentwicklung wurde die Aufheizzeit der Glühkerzen von wenigen Augenblicken (in Autozeitschriften auch bekannt als "Rudolf Diesel Memorial Minute") auf wenige Augenblicke verkürzt. Bei Metallglühkerzen beträgt die Temparatur des Glühwelle bis zu ca. 1000 C und bei Keramikglühkerzen bis zu 1300 C.

Im Falle von Direkteinspritzmotoren bedeutet die kompakte Brennkammer, dass nur bei Winteraußentemperaturen eine vorbereitende Glühung erforderlich ist. Dabei wird die Glutkerze im Kaltbetrieb zeitweise eingeschaltet, um in dieser Stufe eine geräusch- und emissionsarme Verfeuerung zu erzielen. Die nebenstehende Abbildung zeigt den Zusammenhangs zwischen Glühtemperatur und der so genannten Abgasopazität (sichtbarer Rauch) für einen heutigen direkt einspritzenden Doppeldieselmotor mit optimiertem Einspritzstrahl und Glühkerzenposition.

Dabei hat sich gezeigt, dass nur sehr hohe Anlasstemperaturen über 1. 150 C eine größtmögliche Reduktion der Opazität der Abgase beim Kalt- und Kaltluftstart erreichen können. Ein metallischer Glühkerzenstecker ist eine Spule, die mit einem Isolierpulver (Magnesiumoxid) in ein Stahlschlauch gedrückt wird. Das Filament selbst ist zweiteilig - das Filament in der Düse und das Steuerfilament im Rücken.

Das Filament ist aus einem höher legierten Spezialstahl mit einem temperaturunabhängigen Widerstandswert gefertigt, während das Steuerfilament einen mit der Erwärmung zunehmenden Widerstandswert aufweist. Dies führt zu einer schnellen Erwärmung, insbesondere an der Düse, wenn die Keramikkerze kalt ist, und zu einer Reduzierung, sobald auch der Raum der Steuerspule erhitzt wird. Diese Glühkerzen können beim Erwärmen mit einer Stromspannung über ihrer Nennspannung gesteuert werden.

Der nach dem Erwärmen gesenkte Spannungsabfall wird durch Pulsbreitenmodulation mit einem elektrischen Glühzeitregler aus der Gerätespannung generiert. Glühkerzen mit keramisch beschichteten Heizbändern aus Siliziumnitrid wurden für die Verbindung von hohen Temperaturschock- und Heißgaskorrosionslasten aufgesetzt. Darüber hinaus benötigen die modernen Automotoren mit niedrigen Verdichtungsverhältnissen Glühkerzen, die bei über 1.150 C Höchsttemperaturen von bis zu 1.300 C und lange Glimmzeiten ohne zu altern ermöglichen.

Hauptvorteil von keramischen Glühkerzen ist, dass der bei Metallglühkerzen häufig zu beobachtende altersbedingte Abfall der Glimmtemperatur und die damit verbundene schrittweise Beeinträchtigung des Kaltstart- und Kaltlaufverhaltens kaum vorkommt. Sogar bei gleichbleibend sehr heißen Anlasstemperaturen von 1.200 C wird die Anlasstemperatur nach 3000 Arbeitsstunden um typisch weniger als 50 K reduziert.

Der Mantel der Metallspulen einer SRC-Glühkerze (Self Geregelte Keramik) wird durch Sintern hergestellt, d.h. die Spule wird umgedrückt und dann wird das Pellet zusammen mit der Spule zu der Keramike gesintert aufbereitet. Ähnlich wie bei Metallglühkerzen gibt es eine Heizspule und eine Regelschlange. Das Ansteuern von keramischen Glühkerzen über das Glühzeit-Steuergerät geschieht in Analogie zu Metallglühkerzen.

Glühzünder-Motoren sind Brennkraftmaschinen ohne geregelte Höchstspannungszündung durch Überschlag. Stattdessen wird eine Glühkerze mit einer dauerhaft glühenden Drahtspule angebracht, die durch Verdampfung ultradünn mit einem Katalysatorwerkstoff (meist einer Platin-Iridium-Legierung) umhüllt wird. Um den Motor zu aktivieren, wird die Drahtspule mit dem elektrischen Energie versorgt und zum Leuchten gebracht. Der Motor wird mit einem Elektromotor betrieben. Die Stromzufuhr kann nach einer kurzen Betriebsdauer unterbrochen werden, da die Zündkerze durch die Verbrennungswärme nachglüht.

Die Zündzeit (Zündzeitpunkt des Gemischs) wird durch den Heizwert der Zündkerze, die Kompression des Triebwerks und des Kraftstoffgemischs festgelegt.