Wie funktioniert die Zündung beim Dieselmotor?

Zuendung beim Dieselmotor

Dieselmotoren sind sogenannte Selbstzünder. Der Druck und die Temperatur sind so hoch, dass sich das Gemisch aus Treibstoff und Luft selbst entzünden kann. Bevor der Motor läuft, sind diese Bedingungen aber noch nicht gegeben, weshalb das Anlassen und der umweltfreundliche Betrieb des Motors mit wenig Schadstoffen nicht möglich ist. Zu diesem Zweck befinden sich Glühkerzen im Dieselmotor, die in sehr kurzer Zeit die für die Entzündung des Gemischs benötigte Temperatur herstellen. Die Glühkerzen funktionieren auch nach dem Anlassen des Motors und während der Fahrt, um es dem Dieselmotor zu ermöglichen, auch dann wenig Schadstoffe auszustoßen und effizient zu laufen.

Wie erfolgt die Zündung in einem Dieselmotor?

Für den Dieselmotor ist die Verdichtung von hoher Bedeutung, da sich das Kraftstoff-Luft-Gemisch im Zylinder selbst entzünden muss. Beim Gegenteil, den Benzin- bzw. Otto-Motoren, besteht ein Verdichtungsverhältnis von 14:1 und die Zündung wird über ein eigenes Zündsystem erreicht. Diese Verdichtung ist bei einem Dieselmotor aber nicht ausreichend. Das Verhältnis der Verdichtung wird daher auf 19 bis 23:1 erhöht. Bei dieser Verdichtung und dem hohen Druck kann sich das Kraftstoff-Gemisch in einem warmen Motor selbst entzünden. Wenn der Motor und das Gemisch selbst aber noch nicht erwärmt sind, so kommt es schwerer zu einer Selbstzündung. Darüber hinaus kann der erforderliche Kompressionsdruck mit dem kalten Motor auch nicht erreicht werden. Noch dazu kann es dazu kommen, dass Kolben und Zylinderwand nicht bündig, also undicht sind. Daher wird beim Dieselmotor mit Vorkammer eine sog. Vorglühanlage eingesetzt. Dabei heizt sich eine Glühkerze, bzw. ein Glühstift, in jedem Zylinder auf über 1000 Grad auf, damit der Motor anlaufen kann. Die Glühkerzen helfen dem Motor auch im weiteren Lauf, weniger Schadstoffe auszustoßen. Bei Dieselmotoren mit Direkteinspritzung wird das Verfahren häufig eingesetzt, die nur bei sehr geringen Außentemperaturen vorglühen müssen.

Was sind Glühkerzen?

Glühkerzen bestehen aus Metall und bei neueren Motorversionen auch aus Keramik. Man kann die Glühkerze auch von außen an ihren Verwendungsort, den Brennraum, hineinschrauben. Glühkerzen aus Metall verfügen über eine Heizwendel und eine Regelwendel, sowie eine Isolierung, die aus einem Isoliermaterial in Pulverform gepresst wird. In der Heizwendel im vorderen Teil der Kerze wird über Strom von bis zu 40 Ampere eine Temperatur von über 1000 Grad erzeugt. Der elektrische Widerstand muss in der Heizwendel unabhängig von der Temperatur bleiben. Dazu wird Material aus Stahllegierungen verwandt. Die Regelwendel im hinteren Teil der Kerze sorgt dafür, dass die Heizwendel nicht überhitzt, indem ihr eigener Widerstand höher wird, je höher die Temperatur steigt. So ist ein Überhitzen der gesamten Glühkerze ausgeschlossen.

Glühkerzen benötigten früher bis zu einer vollen Minute, um vorzuglühen. Heutzutage geht das Vorglühen schneller vonstatten. Zum Beispiel brauchen Glühkerzen mit Bordspannung nur drei Sekunden, um 850 Grad zu erreichen. Andere Technologien, so wie die sogenannte Pulsweitenmodulation, benötigt für mehr als 1000 Grad dieselbe Zeit.

Metallglühkerzen haben allerdings den Nachteil, dass sie schnell altern. Über die Zeit hinweg verlieren sie die Kraft, den Motor mit der vorgesehenen Temperatur zu starten. Glühkerzen aus keramischem Material hingegen kennen diese Alterung nicht und werden viel schneller heiß. Darüber hinaus können sie auf bis zu 1300 Grad aufheizen.

Wie erkennt man defekte Glühkerzen?

Um einen kalten Dieselmotor vorglühen zu lassen, wird viel Strom aus der Batterie gezogen. Vor allem in der kälteren Jahreszeit, wenn ein längeres Vorglühen nötig ist und zudem die Batterie nicht so stark ist, wie bei wärmeren Temperaturen, sollte die Batterie daher richtig funktionieren. Bei benzingetriebenen Motoren (Otto-Motoren) ist eine so starke Leistung für das Anlassen nicht nötig. Manchmal kann es erforderlich sein, den Motor mehrfach vorglühen zu lassen, wenn er bei sehr geringen Temperaturen nicht anspringt. Hilft auch das nicht, so könnte eine nicht funktionstüchtige Glühanlage der Grund sein. Ebenso kann es an einer Sicherung, dem Vorglührelais, dem Steuergerät oder an den Kabeln liegen. Glühkerzen können leicht auf ein ordnungsgemäßes Funktionieren hin geprüft werden. Dabei wird ein Ohmmeter eingesetzt, das den Widerstand der Glühkerzen zwischen Masse und Kerzen testet. Wenn kein Widerstand festgestellt werden kann, ist die einzelne Glühkerze sehr wahrscheinlich nicht mehr funktionstüchtig. Wichtig ist zudem, dass die Unterschiede zwischen den einzelnen Kerzen nicht zu eklatant ausfallen. Mit dem Ohmmeter können allerdings nur komplett defekte Glühkerzen erfasst werden; welche Leistung sie noch erbringen, wird nicht gemessen.