Direkteinspritzender Glühkopfmotor

Der Glühkopfmotor mit Direkteinspritzung, auch bezeichnet als Mitteldruckmotor, Mitteldruckglühkopfmotor und Halbdieselmotor, ist ein Verbrennungsmotor mit innerer Gemischbildung und einem mittleren Verdichtungsverhältnis. Der Kraftstoff wird in diesem Motor direkt eingespritzt und entzündet sich von selbst. Der Glühkopfmotor mit Direkteinspritzung ist ein Zweitaktmotor mit Kurbelkastenspülung und Membraneinlass. Er ist eine Weiterentwicklung des Glühkopfmotors, mit dem er sich das namensgebende Konstruktionsmerkmal des ungekühlten Zylinderkopfes teilt. Erfunden wurde der Motor von Anton Lentz und 1952 zum Patent angemeldet (Patenterteilung 1956). Eingesetzt wurde der Motor in Schleppern der Marke Lanz.

Merkmale

Der Motor ist eine Wärmekraftmaschine mit Hubkolben und basiert auf dem konventionellen, als Einzylindermotor konstruierten Glühkopfmotor. Er kann sowohl luft- als auch wassergekühlt sein; die von Lanz gebauten Motoren haben alle Thermosiphonkühlung (Wasserkühlung). Wichtigstes Konstruktionsmerkmal des Motors ist der Zylinderkopf, der so ausgeformt ist, dass er mit dem Kolben am oberen Totpunkt einen kegelförmigen Brennraum bildet. Der Kraftstoff wird an der Spitze dieses kegelförmigen Brennraums direkt in Richtung Kolbenboden eingespritzt. Da der Zylinderkopf nicht gekühlt ist und das Verdichtungsverhältnis des Motors im Bereich von etwa 11 : 1 liegt, entzündet sich der Kraftstoff von selbst. Dabei ist die Einspritzdüse im Zylinderkopf gekühlt, um eine zu frühe Verdampfung und die daraus resultierende Fehlzündung zu verhindern. Der Motor ist ein Zweitakter, die Ladungswechsel werden über Ein- und Auslassschlitz gesteuert. Mit Nenndrehzahlen von rund 600 bis 800 min⁻¹ ist er ein Mittelschnellläufer. Als Kraftstoff dient Dieselkraftstoff. Um die nötige Betriebstemperatur des Motors zu erreichen, wird bei Motoren von Lanz zum Start und Warmlaufen eine Mischung aus Dieselkraftstoff und Ottokraftstoff bzw. Benzin eingespritzt und mit einer Zündkerze gezündet. Wenn der Motor die nötige Temperatur erreicht hat, wird auf Dieselbetrieb umgestellt und die Zündkerze abgeschaltet.

Abgrenzung vom Dieselmotor

Der Dieselmotor hat im Allgemeinen eine höhere Verdichtung, die die Verbrennungsluft so weit erhitzt, dass der Kraftstoff sich durch die Temperatur der Luft entzündet (Kompressionszündung), während der Glühkopfmotor zum Zünden des Kraftstoffluftgemisches die Temperatur des Zylinderkopfes nutzt.

Vorteile gegenüber einem konventionellen Glühkopfmotor

Durch das Wegfallen einer Vorkammer kann der Zylinderkopf einfacher und preisgünstiger hergestellt werden, etwa als Schmiedestück. Der Kolbenboden benötigt keinen Wärmespeicher mehr, weshalb der Kolben aus Leichtmetall hergestellt werden kann. Durch die geringere thermische Belastung verschiedener Baugruppen des Motors wird im Allgemeinen die Betriebssicherheit und Zuverlässigkeit erhöht. Der Anlassvorgang ist vereinfacht, das Vorheizen des Zylinderkopfes entfällt. Der Kraftstoffverbrauch ist mit ca. 237 g/kWh um rund 30 % reduziert und liegt etwa auf dem Niveau eines zeitgenössischen Wirbelkammerdieselmotors gleicher Leistung.

Technische Daten eines Beispielmotors

Kenngrößen	Motor des Lanz Bulldog D 6007
Kühlung	Thermosiphonkühlung
Einspritzpumpe	Bosch PFR 1-8 100/33
Einspritzdüse	Bosch DL 60-S 879
Einspritzdruck	117,7 bar
Mittlerer Arbeitsdruck	4,51 bar bei 800 min⁻¹
Mittlere Kolbengeschwindigkeit	6,93 m/s
Verdichtungsverhältnis	12 : 1
Bohrung × Hub	190 mm × 260 mm
Hubraum	7370 cm³
Nennleistung	44 kW (60 PS) bei 800 min⁻¹
Maximales Drehmoment	578 N·m (58,9 kpm) bei 700 min⁻¹
Niedrigster Kraftstoffverbrauch	232,5 g/kWh (171 g/PSh)

Quellen

Patent DE938688: Glühkopfmotor. Angemeldet am 31. Mai 1952, veröffentlicht am 2. Februar 1956, Anmelder: Heinrich Lanz AG, Erfinder: Anton Lentz.‌
Beschreibung des Motors im Lanz Bulldog D 5006 (Archiv).
VDA: Heinrich Lanz Werk Mannheim – Typ D 6007. Gruppe 15, Nr. 450. Frankfurt am Main, April 1956 (PDF 156 kB, archiviert am: 3. August 2016).
H. Klaus: Der sparsame Lanz Bulldog. VDI-Nachrichten, Sonderdruck aus Nr. 23 vom 15. November 1952 (PDF, 4 S., 2,1 MB, Archiv).