Glühkopfmotor

Der Glühkopfmotor ist ein Verbrennungsmotor mit innerer Gemischbildung und niedriger Verdichtung. In ihm wird während des Verdichtungstaktes der Brennstoff auf eine ungekühlte, glühende Wandung (Glühkopf) gespritzt, wobei der Brennstoff sich entzündet. Er arbeitet meist nach dem Zweitakter-Prinzip mit Kurbelkasten-Vorverdichtung.^[1]

Der Glühkopfmotor stellt wenig Ansprüche an Zündwilligkeit bzw. Klopffestigkeit des Kraftstoffes und zählt zu den ersten Vielstoffmotoren.

Modellbaumotoren sind zumeist Glühzündermotoren, ihr Funktionsprinzip ist ähnlich. Es gibt auch Glühkopfmotoren mit Direkteinspritzung.

Der Glühkopfmotor zählt zu den Wärmekraftmaschinen in Hubkolbenbauweise. Hinsichtlich der Einordnung zwischen Otto- oder Dieselprinzip wurde beim Glühkopfmotor zuweilen von einer dritten Art gesprochen, da er Merkmale beider Motorprinzipien in sich vereint.

• Mit dem Dieselmotor teilt er die innere Gemischbildung, aber nicht die Kompressionszündung. Vorteilhaft gegenüber Dieselmotoren ist, dass man durch die Verdampfung des Brennstoffes auf der Glühkopfwandung nicht auf eine gute Zerstäubung durch die Einspritzdüse angewiesen ist, um ein hochwertiges Kraftstoff-Luft-Gemisch zu erzielen. Nachteilig ist die schlechte Steuerbarkeit des Zündzeitpunktes (unbeherrschter Zündzeitpunkt), die geringe Drehzahl und dadurch geringe Literleistung und der höhere Brennstoffverbrauch.
• Mit dem Ottomotor teilt er den niedrigen Arbeitsdruck, die zeitlich voneinander getrennte Gemischbildungs- und Verbrennungsphase (im Gegensatz zur Überschneidung dieser beiden Phasen beim Dieselprinzip) sowie die Anwesenheit eines bereits weitgehend homogenen Kraftstoff-Luft-Gemisches während der Zündung.

Die kugelförmige Vorkammer, der eigentliche Glühkopf, wird vorgeheizt und während des Betriebes nicht aktiv gekühlt. Der in den Glühkopf gespritzte Kraftstoff verdampft, und der tangentiale Verbindungskanal zum Zylinder sorgt während des Verdichtungstaktes durch einströmende Luft für eine kräftige Verwirbelung und Verdampfung.

Durch die niedrige Verdampfungsgeschwindigkeit dauert es lange, bis ein zündfähiges Kraftstoff-Luft-Gemisch zur Verfügung steht. Dies erfordert eine sehr frühzeitige Einspritzung des Treibstoffes (ca. 130 Grad Kurbelwinkel vor dem oberen Totpunkt), viel früher als beim Dieselmotor.

Glühkopfmotoren können mit normalem Dieselkraftstoff, mit Schweröl, Tran, Paraffin, mit allen Pflanzenölen und sogar mit Teeröl betrieben werden.

Bevor ein kalter Glühkopfmotor gestartet werden kann, muss der Glühkopf durch Fremdheizung (Lötlampe) vorgewärmt werden.

Alternativ existieren Bauformen mit separatem kleinem Benzintank und einer Zündkerze im Glühkopf, womit der Motor im Benzinbetrieb gestartet werden kann. Nach Erreichen der Betriebstemperatur wird auf Schwerölbetrieb umgeschaltet.

Längere Leerlaufzeiten sind konstruktionsbedingt nicht möglich, der Glühkopf kühlt mangels Wärmenachlieferung aus, so dass der Motor stehen bleibt. Dieses Auskühlen kann durch die Form des Glühkopfes (sog. Zündsack) und eine im Spritzwinkel verstellbare Einspritzdüse hinausgezögert bzw. verhindert werden.

Der Glühkopfmotor wurde von dem Engländer Herbert Akroyd Stuart erfunden. Die ersten Patente stammen von 1886, aber das wichtigste Patent ist von 1890.^[2] Der von Akroyd Stuart erfundene Glühkopfmotor wurde seit 1891 von Richard Hornsby & Sons in Grantham hergestellt.

Glühkopfmotoren wurden ein- und mehrzylindrig hergestellt und lange Zeit als Schiffsmotoren gebaut, etwa als Hilfsmotoren für kleinere Segelschiffe. Der schwedische Hersteller Bolinders Mekaniska Verkstad erreichte bei Motoren für Fischerboote in den 1920er Jahren 80 % Marktanteil. Die von Richard Hornsby hergestellten Motoren waren Viertaktmotoren, fast alle späteren Glühkopfmotoren waren Zweitaktmotoren.

In Deutschland bekannt wurde der Glühkopfmotor durch den Bulldog der Firma Heinrich Lanz in Mannheim. Die englische Firma Hornsby war 1896 die erste, die einen Schlepper mit einem 20 PS starken lizenzierten Akroyd-Glühkopfmotor gebaut hatte. Es war auch Hornsby, die den ersten Raupenschlepper mit Glühkopfmotor baute. Dazu hatte man im Jahr 1905 Glühkopf-Radschlepper mit Raupen ausgerüstet. Die schlechte Verbrennung dieses Motors brachten im Traktor-Betrieb ein besonderes Problem mit sich: So mancher Lanz-Bulldog soll mit dem Funkenflug in den Abgasen Felder und Scheunen in Brand gesteckt haben. Dem Problem kam man mit nachträglich geänderten Auspuffanlagen bei.^[3]

Die russische Firma Mamin hatte seit 1903 Glühkopfmotoren gebaut und fing 1912 an, Ackerschlepper mit Glühkopfmotoren zu produzieren. Im gleichen Jahr begann die schwedische Firma J.V. Svensons Motorfabrik in Augustendal Motorpflüge mit Glühkopfmotor zu produzieren.^[4] 1913 kam ein anderer schwedischer Hersteller, Munktells Mekaniska Värkstads AB, in Eskilstuna mit einem großen 8,3 Tonnen schweren Zweizylinder-Glühkopf-Ackerschlepper auf den Markt.^[4] Der erste Lanz Bulldog, der Lanz HL, war erst ab 1921 erhältlich.

Die erste Lokomotive mit Glühkopfmotor stammte auch von Hornsby und wurde dort seit 1896 gebaut. Sie war mit einem 10 PS starken Hornsby-Akroyd-Glühkopfmotor ausgerüstet.

Die Ära der Glühkopfmotoren begann Ende des 19. Jahrhunderts, das Interesse wurde reduziert als gegen Ende der 1920er Jahre kleine Dieselmotoren mit Vor- oder Wirbelkammer (ohne Kompressor zum Einblasen des Kraftstoffs) aufkamen, aber Glühkopfmotoren wurden bis zum Ende der 1950er Jahre gefertigt. Der Vorteil gegenüber Ottomotoren war die Einfachheit des Systems und die einfachere Lagerung der Kraftstoffe, die zudem ungefährlicher waren als Benzin. Zudem waren die Anforderungen an die Kraftstoffe und damit zugleich die Kosten wesentlich geringer. Schiffsmotoren etwa konnten außer Schweröl verbrauchtes Motorenöl verbrennen, andere liefen mit leicht gereinigtem Rohöl.

Große Glühkopfmotoren wurden aufgrund des systembedingt hohen Verbrauchs nur selten hergestellt. Im Modellbau gibt es für Kleinstverbrennungsmotoren im Bereich bis etwa 30 cm³ Hubraum den sogenannten Glühkerzen- bzw. Glühzündermotor, der nach einem ähnlichen Funktionsprinzip arbeitet.

Bekannte Hersteller von Glühkopfmotoren sind oder waren Bolinder-Munktell, Schlüter, Landini, Lanz, Ursus, Pampa Bulldog.

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• www.schlepperfreunde-nordbaden.de: Informationen über Glühkopfmotoren
• lanz-bulldog-homepage.de – Der Glühkopfmotor
• Glühkopfmotoren in Schiffen (engl.)

1. ↑ F. Sass (Hrsgb.), Ch. Bouché: Dubbels Taschenbuch für den Maschinenbau. 11. Auflage, Springer-Verlag Berlin, Göttingen, Heidelberg 1955, Band II, S. 123.
2. ↑ Herbert Akroyd Stuart: Improvements in Engines Operated by the Explosion of Mixtures of Combustible Vapour or Gas and Air, British Patent No 7146, Mai 1890.
3. ↑ Lanz-Traktoren keine Brandstifter mehr in: Kraftfahrzeugtechnik 3/1953, S. 93.
4. ↑ ^{a b} O. Hedell: Från Munktells till Valtra – en 75-årig traktorepok, LRF Media, 2000.