Warum nichts ohne Glühkerzen läuft

Bei einem Kaltstart sind die Wände des Brennraums so kalt, dass sie die vom elektrischen Startermotor über die Kolben entwickelte und noch recht geringe Kompressionswärme erst einmal schlucken. Außerdem kann es zu sogenannten blow-by-Verlusten kommen, wobei komprimierte Luft aus dem Brennraum strömt, der gewünschte Druck nicht aufgebaut werden kann und die Verdichtungshitze nicht die erforderliche Gradzahl zur Selbstentzündung erreicht. Der Wärmeabfluss wirkt sich bei kalten Dieselmotoren aller Einspritzsysteme nachteilig auf die Selbstentzündung des Kraftstoffs aus. Ob Vorkammersystem, Wirbelkammerverfahren oder Direkteinspritzung – neben der kalt angesaugten Luft beim Fahrzeugstart vermögen auch die noch zu niedrigen Startdrehzahlen den Wagen nicht in Fahrt zu bringen. Und auch die Qualität des verwendeten Dieselkraftstoffs kann dessen Zündung beeinträchtigen.

Als unverzichtbare Kaltstarthilfe erzeugen Glühkerzen auf elektrischem Weg Wärmeenergie, die den eingespritzten Kraftstoff unter perfekten Bedingungen im Brennraum entzündet. Diese Funktion übernehmen sie bei Motoren mit geteilten Kammern im zumeist gegebenen Temperaturbereich von etwa 10 bis 30 °C, vor allem aber bei Bedingungen unterhalb des Gefrierpunkts, die wiederum bei Direkteinspritzern einem reibungslosen Kaltstart sonst extrem entgegenstehen.

Automotor
Car Engine

Car Engine (Bild: Kristoffer M.C. / Flickr)

Immer kürzeres Vorglühen

Für Besitzer von Dieselfahrzeugen gehört das Vorglühen einfach dazu. Früher konnte dieser Vorgang verhältnismäßig lange dauern (Rudolf-Diesel-Gedenkminute), heute ist er nach nur wenigen Sekunden abgeschlossen. Beim Vorglühen in der Startphase werden Glühkerzen so weit aufgeheizt, dass sie Temperaturen rund 1000 °C (Metall-Glühkerzen) bzw. 1300 °C (Keramik-Glühkerzen) erreichen. Bei Direkteinspritzern beschränkt sich diese Glühphase auf kalte Wintertage. Dann werden Glühkerzen aber auch zugeschaltet, um die sonst entstehenden lauten Motorgeräusche und Schadstoffemissionen zu unterbinden.

So funktionieren Glühkerzen

Der ideale Platz für Beru Glühkerzen oder die anderer Hersteller ist die Randzone des Kraftstoff-Gemischwirbels. Damit die zur Entzündung nötige Hitze optimal eingesetzt werden kann, muss die Starthilfe entsprechend weit in den Brennraum oder die Vorkammer hineinragen. Glühkerzen setzen sich aus dem eigentlichen Kerzenkörper, einem Heizstab mit einer Glüh- und einer Regelwendel und einem Anschlussbolzen zusammen. Bei metallischen Glühkerzen ist die Wendel mit einem Isolationspulver gefüllt, das äußerst wärmeleitfähig ist. Die Glühwendel ist aus Stahl mit temperaturunabhängigem Widerstand gefertigt, während der Widerstand der Regelwendel mit der Temperatur ansteigt. Daher können sich zum Beispiel Beru Glühkerzen schnell erhitzen und genauso schnell wieder abregeln, wenn der Regelwendel heiß wird. Beim Vorglühen fließt der Strom über Anschlussbolzen und Regelwendel zur Glühwendel. Nach bereits zwei bis fünf Sekunden glüht der Heizstab so stark, dass der Kraftstoff entzündet wird und der Widerstand der Regelwendel die Glühkerze vor einer Überhitzung schützt und abregelt.

Glühkerze wechseln

Metall oder Keramik?

Metall-Glühkerzen sind abhängig von der Betriebsspannung als Bordspannungs-Glühkerzen oder als Niederspannungs-Glühkerzen im Einsatz. Erstere arbeiten mit 11 Volt, letztere mit einer kleineren Spannung. Während Bordspannungs-Glühkerzen in rund sechs Sekunden von 0 auf 850 °C kommen, sind Niederspannungs-Glühkerzen noch schneller. Mit Hilfe eines elektronischen Glühzeitsteuergeräts werden sie oberhalb ihrer eigentlichen Betriebsspannung bestromt, was ein Aufheizen auf 1000 °C in zwei bis drei Sekunden möglich macht.

Moderne Motoren mit niedrigem Verdichtungsverhältnis benötigen Glühkerzen, die schnell noch höhere Temperaturmarken von bis zu 1300 °C erreichen. Sofortstarts wie bei Ottomotoren – selbst in kalter Umgebung – bringen nur Glühkerzen aus Keramik fertig. Bei ihnen laufen Glüh- und Regelprozess im Heizleiter kombiniert ab. Ihre Bestromung funktioniert genauso wie bei den metallischen Modellen. Was keramische Glühkerzen auszeichnet, ist ihre Unverwüstlichkeit. Auch im hohen Temperaturbereich halten sie mehrere tausend Betriebsstunden durch, ohne nennenswerte Einbußen ihrer Glühtemperatur zu erleiden – nicht zuletzt unter Umweltgesichtspunkten eine wichtige Alternative.

Autor seit 3 Jahren
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