Glühstiftkerze
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Aufgabe
Glühkerzen haben die Aufgabe, das Anspringen des kalten Dieselmotors zu erleichtern, für einen runden und stabilen Leerlauf zu sorgen und die Schadstoffemissionen zu senken.
Die Startwilligkeit von Dieselmotoren nimmt mit sinkenden Temperaturen ab. Verringerte Kompressionsdrücke und Wärmeverluste durch die kalte Brennrauwand senken die Verdichtungstemperatur. Darum ist ein Start ohne zusätzliche Starthilfseinrichtung unter Umständen nicht mehr möglich. Außerdem besteht die Gefahr, dass erhöhte Schadstoffbildung auftritt (Weiß- und Schwarzrauchbildung)
Gründe dafür sind:
- Die Wände des Brennraums (Zylinderwände, Kolbenboden) sind noch kalt und haben eine hohe spezifische Wärmekapazität (Eisenwerkstoff), während die Verdichtung 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 Vorkammereinspritzungmöglich.
- 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.
Aufbau
Die Anlage besteht im Wesentlichen aus einer Elektronik zur Steuerung des Glühverlaufs, die Anzeige der Startbereitschaft und dem Leistungsrelais zum Schalten der Glühkerzenströme.
Man unterscheidet zwei Arten von Glühstiftkerzen:
- Selbstregelnde Glühstiftkerze
- Elektronisch geregelte Glühstiftkerze
Wirkungsweise
Die Wirkungsweise des Glühvorganges erfolgt in drei Phasen:
- Vorglühen
- Startglühen
- Nachglühen
Vorglühen
Wird Das Zündschloss in Stellung 1 geschaltet (Klemme 15), errechnet das Glühzeitsteuergerät über den Kühlmitteltemperatursensor die Vorglühzeit. Bei Temperaturen Über 60°C wird nicht vorgeglüht.
Startglühen
Nach erlöschen der Vorglühkontrolleuchte wird für weitere 5 Sekunden vorgeglüht. In dieser Zeit sollte gestartet werden. Der Anschluss über (Klemme 50) gewährleistet ein Glühen über die gesamte Dauer des Startvorgang.
Nachglühen
Nach dem Kaltstart beginnt das Nachglühen. Wird der Leerlaufschalter geöffnet und damit Motorlast erkannt, wird der Nachglühvorgang unterbrochen. Bei Rückkehr in den Leerlauf wird weiter Nachgeglüht. Das Nachglühen wird bei Temperaturen über 60°C oder bei einer Nachglühzeit von mehr als 180 Sekunden unterbrochen.
Bauarten
Selbstregelnde Glühstiftkerze
Die Selbstregelnde Glühstiftkerze besteht aus einer Reihe geschalteten Regel- und Heizwendel aus Nickeldraht. Beide Wendeln haben positive aber verschiedene hohe Temperaturkoeffizienten.
Selbstregelung beim Vorglühen fließt anfangs ein hoher Strom über den Anschlussbolzen und die Regelwendel zur Heizwendel. Diese erhitzt sich schnell und bringt die Heizzone zum Glühen. Durch die sich ausbreitende Wärme steigt der elektrische Widerstand in der Regelwendel an. Der Strom wird dadurch so weit reduziert, dass der Glühstift nicht überhitzt. Selbstregelnde Glühstiftkerzen arbeiten meist mit einer Nennspannung von 11,5 V. Sie erreichen nach 2 bis 7 Sekunden die zur Zündauslösung erforderliche Glühtemperatur von 850 °C. Anschließend glühen sie durch das PTC-Verhalten der Regelwendel mit einer niedrigen Beharrungstemperatur weiter. Die Leistungsaufnahme beträgt 100 W ... 120 W.
Elektronisch geregelte Glühstiftkerze
Um eine minimale Aufheitzzeit zu erreichen, ist die Regelwendel verkürzt. Die für 5 Volt ... 8 Volt Nennspannung ausgelegten Glühstifte werden kurzeitig pulsweitenmoduliert mit einer Überspannung bis zu 11 Volt beaufschlagt. Somit werden in 1-2 Sekunden Temperaturen von 1000°C erreicht. Dies macht einen komfortablen Schlüsselstart (-Starten ohne Vorglühverzögerung) auch bei extrem niederen Temperaturen möglich. Im Steuergerät werden zur Ansteuerung der Glühkerzen Leistungshalbleiter eingesezt, welche das herkömmliche elektromagnetische Relais ersetzen. Jede Glühkerze kann somit einzeln angesteuert, überwacht und diagnostiziert werden.
Wartung
Ausbau der Glühstiftkerzen
-Auf vorgeschriebene Löse- und Anzugsdrehmoment achten! Da es zwischen Glühstab und Zylinderkopf zu Ablagerungen kommen kann, welche bei hohen Verbrennungsdrücken verzundern, kann die Glühstabkerze bei der Demontage abgedreht werden.
-Lassen sich die Glühstabkerzen mit dem vorgeschriebenen Drehmoment nicht lösen, muss der Motor warm gefahren werden. Anschließend können die Glühstiftkerzen demontiert werden.
Einbau der Glüstiftkerze
Vor der Montage neuer Glühstiftkerzen ist der Glühkanal mittels Spezialreibahle zu reinigen.
Funktionstest
Glühstiftkerzen dürfen nur mit der angegebenen Spannung betrieben werden. Im Demontierten Zustand aber nur 1-3 Sekunden, da sie keine Wärme an den Zylinderkopf abgeben können und so nach kurzer Zeit durchbrennen.
