DE102014220344A1 - Cylinder head for a diesel engine and diesel engine and vehicle equipped with it and method for operating a diesel engine - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Zylinderkopf (7) für einen Dieselmotor (1) mit Direkteinspritzung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug. Der Zylinderkopf (7) umfasst einen Grundkörper (8), welcher wenigstens eine Öffnung (9) für ein Einspritzventil (11) sowie mindestens einen Aufnahmebereich (10) für eine Glühkerze (13) besitzt. Erfindungsgemäß ist ein dem Aufnahmebereich (10) angeordneten Einsatz (14) angeordnet, welcher zur zumindest teilweisen Aufnahme der Glühkerze (13) vorgesehen ist. Dabei ist der Einsatz (14) derart gegenüber dem Grundkörper (8) relativ verlagerbar, dass ein zumindest teilweise durch den Grundkörper (8) begrenzbares Volumen eines Brennraums (12) des Dieselmotors (1) und somit dessen Verdichtungsverhältnis (V1) veränderbar ist. Weiterhin ist die Erfindung auf einen Dieselmotor (1) sowie ein entsprechend ausgestattetes Fahrzeug nebst Verfahren zum Betrieb eines solchen Dieselmotors (1) gerichtet.The invention relates to a cylinder head (7) for a diesel engine (1) with direct injection, in particular for a motor vehicle. The cylinder head (7) comprises a main body (8) which has at least one opening (9) for an injection valve (11) and at least one receiving area (10) for a glow plug (13). According to the invention, a receptacle (10) arranged insert (14) is arranged, which is provided for at least partially receiving the glow plug (13). In this case, the insert (14) relative to the base body (8) is relatively displaceable, that at least partially by the body (8) delimitable volume of a combustion chamber (12) of the diesel engine (1) and thus its compression ratio (V1) is variable. Furthermore, the invention is directed to a diesel engine (1) and an appropriately equipped vehicle along with a method for operating such a diesel engine (1).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Zylinderkopf für einen Dieselmotor mit Direkteinspritzung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. The present invention relates to a cylinder head for a diesel engine with direct injection, in particular for a motor vehicle, according to the preamble of claim 1.

Verbrennungsmotoren werden in Fremdzünder (Ottomotor) und Selbstzünder (Dieselmotor) unterteilt. Dieselmotoren benötigen im Gegensatz zu Fremdzündern keine zusätzliche Zündquelle wie beispielsweise eine Zündkerze, um das zu verbrennende Kraftstoff-Luft-Gemisch zu entzünden. Ursächlich hierfür sind die bei Dieselmotoren vorherrschenden hohen Kompressionsdrücke. Diese führen zu einer ausreichend hohen Temperatur innerhalb der Brennkammer, um das sich beim Einspritzen des Dieselkraftstoffs entstehende, zündfähige Gemisch zu entflammen. Damit bildet besagte Selbstentzündung die Betriebsgrundlage von Dieselmotoren, während sie bei Ottomotoren unerwünscht ist (Klopfen).Internal combustion engines are subdivided into external igniters (gasoline engine) and diesel (diesel engine). Unlike spark ignitors, diesel engines require no additional ignition source, such as a spark plug, to ignite the fuel-air mixture to be combusted. This is due to the high compression pressures prevailing in diesel engines. These result in a sufficiently high temperature within the combustion chamber to ignite the flammable mixture resulting from the injection of the diesel fuel. Thus, said auto-ignition forms the basis of operation of diesel engines, while it is undesirable in gasoline engines (knocking).

Dieselmotoren können wiederum in solche mit indirekter oder direkter Einspritzung (Direkteinspritzung) unterschieden werden. Erstere sind auch als Kammermotoren bekannt, da sie einen zweigeteilten Brennraum aufweisen. Dieser umfasst einen Hauptbrennraum sowie einen zusätzlichen Nebenbrennraum (Vorkammer), welcher dem Zylinderkopf zugeordnet ist. Dagegen befindet sich der Hauptbrennraum auch hier in üblicher Weise zwischen dem Kolben und dem Zylinderkopf. Der eigentliche Verbrennungsvorgang beginnt innerhalb der Vorkammer, in welche der Kraftstoff eingespritzt und zunächst nur teilweise verbrannt wird. Das so entflammte Gemisch wird anschließend in den Hauptbrennraum gedrückt, innerhalb dem es zu einer "weichen" Rest-Verbrennung kommt. Dieselmotoren mit einer dem Hauptbrennraum vorgelagerten Wirbelkammer erzeugen zusätzlich einen Wirbel der beim Verdichten in die Wirbelkammer hinein verdrängten Verbrennungsluft, in welchen dann der Kraftstoff eingespritzt wird. Im Ergebnis laufen derartige Dieselmotoren "härter".Diesel engines can in turn be differentiated into those with indirect or direct injection (direct injection). The former are also known as chamber motors, since they have a two-part combustion chamber. This includes a main combustion chamber and an additional auxiliary combustion chamber (antechamber), which is assigned to the cylinder head. In contrast, the main combustion chamber is also here in the usual way between the piston and the cylinder head. The actual combustion process begins within the pre-chamber, in which the fuel is injected and initially only partially burned. The mixture ignited in this way is then forced into the main combustion chamber, within which a "soft" residual combustion occurs. Diesel engines with a vortex chamber upstream of the main combustion chamber additionally generate a vortex of the combustion air displaced into the vortex chamber during compression, into which the fuel is then injected. As a result, such diesel engines run "harder".

Das Verdichtungsverhältnis von Verbrennungsmotoren wird im Allgemeinen überwiegend durch deren bauliche Ausgestaltung und damit durch die Motorkonstruktion selbst fest vorgegeben. Dabei kann eine etwaige Variation des Verdichtungsverhältnisses insbesondere bei Dieselmotoren durchaus vorteilhaft sein. So kann das damit variable Verdichtungsverhältnis genutzt werden, um beispielsweise den Verbrennungsablauf und damit die Abgasemissionen zu optimieren, indem diese reduziert werden. Dies kann beispielsweise durch das Einstellen eines hohen Verdichtungsverhältnisses während der Kaltstartphase erreicht werden, wohingegen bei warmen Motorbedingungen ein entsprechendes Absenken des Verdichtungsverhältnisses von Vorteil sein kann.The compression ratio of internal combustion engines is generally fixed mainly by their structural design and thus by the engine design itself. In this case, a possible variation of the compression ratio may be quite advantageous, especially in diesel engines. Thus, the thus variable compression ratio can be used, for example, to optimize the combustion process and thus the exhaust emissions by these are reduced. This can be achieved, for example, by setting a high compression ratio during the cold start phase, whereas with warm engine conditions a corresponding lowering of the compression ratio may be beneficial.

So ist aus der JPS 63 243461 A ein Dieselmotor bekannt, welcher mit einer derartigen Wirbelkammereinspritzung betrieben wird. Der Dieselmotor weist neben mindestens einer Wirbelkammer wenigstens einen zugehörigen Hauptbrennraum auf. Die notwendige Kompression wird in typischer Weise durch die Hubbewegungen eines Kolbens erzeugt, welcher innerhalb des Zylinders eines Zylinderblocks angeordnet ist. Der Hauptbrennraum wird durch eine Innenfläche des Zylinders sowie eine Oberseite des Kolbens und einen Unterseitenbereich eines auf dem Zylinderblock angeordneten Zylinderkopfes begrenzt. Der Dieselkraftstoff wird über eine Einspritzdüse in die Wirbelkammer des Zylinderkopfes eingespritzt. Um insbesondere den Kaltstart des Dieselmotors zu ermöglichen, ist ferner eine zumindest teilweise in die Wirbelkammer hineinragende Glühkerze vorgesehen. Die Wirbelkammer ist über einen Strömungskanal mit dem Hauptbrennraum fluidleitend verbunden. Um das Kompressionsverhältnis in der Wirbelkammer zu verbessern und um etwaige durch die zumindest teilweise in die Wirbelkammer hineinragende Glühkerze verursachten Turbulenzen des Wirbels zu verhindern, wird vorgeschlagen, diese in ihrer Längsrichtung verschieblich innerhalb des Zylinderkopfes anzuordnen. Hierzu umfasst die Glühkerze einen kolbenartigen Körper, über welchen sie selbst innerhalb einer Bohrung des Zylinderkopfes längsverschieblich angeordnet ist. An einer der Wirbelkammer zugewandten Stirn der Glühkerze ist ein Glühstift angeordnet, welcher auch im zurückgezogenen Zustand der Glühkerze in die Wirbelkammer hineinragt. Jene, der Wirbelkammer zugewandte Stirn ist dabei derart ausgestaltet, dass diese sich im zurückgezogenen Zustand der Glühkerze in die Kontur der Wirbelkammer einfügt.So is out of the JPS 63 243461 A a diesel engine is known, which is operated with such a vortex chamber injection. The diesel engine has at least one associated main combustion chamber in addition to at least one vortex chamber. The necessary compression is typically generated by the strokes of a piston disposed within the cylinder of a cylinder block. The main combustion chamber is defined by an inner surface of the cylinder and an upper surface of the piston and a lower surface region of a cylinder head disposed on the cylinder block. The diesel fuel is injected via an injection nozzle into the swirl chamber of the cylinder head. In order to allow in particular the cold start of the diesel engine, a glow plug protruding at least partially into the swirl chamber is also provided. The vortex chamber is fluid-conductively connected to the main combustion chamber via a flow channel. In order to improve the compression ratio in the vortex chamber and to prevent any turbulence of the vortex caused by the at least partially protruding into the vortex chamber glow bulb, it is proposed to arrange them in their longitudinal direction displaceable within the cylinder head. For this purpose, the glow plug comprises a piston-like body, via which it is arranged to be longitudinally displaceable even within a bore of the cylinder head. At one of the swirl chamber facing the front of the glow plug, a glow plug is arranged, which protrudes into the swirl chamber even in the retracted state of the glow plug. Those, the vortex chamber facing forehead is designed such that it fits in the retracted state of the glow plug in the contour of the vortex chamber.

Weiterhin offenbart die US 4,240,392 A die Ausgestaltung einer Glühkerze für eine mit Dieselkraftstoff betriebene Kompressions-Brennkraftmaschine, welche ebenfalls eine Wirbelkammer aufweist. Hierzu umfasst die Glühkerze eine Außenhülse, welche für die Anordnung in dem Maschinenblock vorgesehen ist. Innerhalb der Außenhülse ist ein zu dieser relativ verschiebbares Bauteil angeordnet, welches mit einer Verschiebeeinrichtung gekoppelt ist. Das Bauteil weist einen endseitigen Heizkopf mit einer elektrischen Heizeinrichtung auf, welcher durch ein offenes Ende der Außenhülse in die Wirbelkammer hineingeschoben werden kann. Das Verschieben des Bauteils zwischen zwei Endstellungen soll sicherstellen, dass der Heizkopf insbesondere beim Kaltstart weit genug in die Wirbelkammer hineinragt. Demgegenüber soll dieser im Nichtgebrauch weitestgehend zurückgezogen werden, um die Verwirbelung des Dieselkraftstoffes innerhalb der Wirbelkammer nicht unnötig zu behindern.Furthermore, the disclosure US 4,240,392 A the embodiment of a glow plug for a diesel fuel-driven compression internal combustion engine, which also has a swirl chamber. For this purpose, the glow plug comprises an outer sleeve, which is provided for the arrangement in the engine block. Within the outer sleeve, a relative to this relatively displaceable component is arranged, which is coupled to a displacement device. The component has an end-side heating head with an electric heating device, which can be pushed into the vortex chamber through an open end of the outer sleeve. Moving the component between two end positions should ensure that the heating head protrudes far enough into the vortex chamber, especially during a cold start. In contrast, it should be largely withdrawn when not in use, so as not to hinder the turbulence of the diesel fuel within the vortex chamber unnecessarily.

Aus der GB 2 217 386 A sowie der US 4,397,273 A geht ebenfalls jeweils eine Glühkerzenanordnung für einen Dieselmotor hervor. Diese beinhaltet eine außerhalb eines Hauptbrennraums des Dieselmotors gelegene Vorkammer, welche eine dem Hauptbrennraum zugewandte und diesen mit der Vorkammer verbindende Öffnung besitzt. Innerhalb der Vorkammer ist eine Glühkerze angeordnet, welche über ein Verlagerungsmittel in ihrer Längsrichtung verschieblich ist. Hierdurch kann die Glühkerze zwischen zwei Positionen hin und her bewegt werden. Die Verlagerungsmittel werden durch Öldruck betrieben, welcher von dem im Betrieb befindlichen Dieselmotor bereitgestellt wird. From the GB 2 217 386 A as well as the US 4,397,273 A also shows in each case a glow plug arrangement for a diesel engine. This includes a pre-chamber located outside of a main combustion chamber of the diesel engine, which has an opening facing the main combustion chamber and connecting this with the antechamber. Within the antechamber, a glow plug is arranged, which is displaceable via a displacement means in its longitudinal direction. This allows the glow plug to be moved back and forth between two positions. The displacement means are operated by oil pressure provided by the diesel engine in operation.

Weiterhin ist auch aus der DE 41 17 729 C1 und der JPS 52 44346 A eine wie zuvor beschriebene Glühkerzenanordnung mit einer Glühkerze zu entnehmen, welche eine Verschiebung in ihrer Längsrichtung zulässt. Dabei ist die DE 41 17 729 C1 unmittelbar auf die Verwendung in einer Brennkraftmaschine mit einer Vorkammer gerichtet, in welche die Glühkerze dann hineinragen kann. Demgegenüber zeigt die JPS 52 44346 A die Verwendung der Glühkerzenanordnung unmittelbar in Verbindung mit dem Hauptbrennraum einer Brennkraftmaschine, wobei die Glühkerze an sich längsverschieblich gelagert ist.Furthermore, also from the DE 41 17 729 C1 and the JPS 52 44346 A to remove a glow plug assembly with a glow plug as described above, which allows a shift in its longitudinal direction. It is the DE 41 17 729 C1 directed directly to the use in an internal combustion engine with an antechamber, in which the glow plug can then protrude. In contrast, the shows JPS 52 44346 A the use of the glow plug assembly directly in connection with the main combustion chamber of an internal combustion engine, wherein the glow plug is mounted to be longitudinally displaceable.

Durch den bei Kammermotoren zweigeteilten Brennraum wird gegenüber Dieselmotoren ohne derartige Kammern generell eine für den Wärmefluss wirksame größere Oberfläche gebildet, welche sich insbesondere in der Kaltstartphase des Dieselmotors negativ auswirkt.As a result of the two-part combustion chamber in the case of diesel engines, a larger surface effective for the heat flow is generally formed in comparison with diesel engines without such chambers, which has a negative effect, in particular in the cold start phase of the diesel engine.

Die vorliegende Erfindung ist daher nicht auf derartige Kammermotoren gerichtet, sondern auf solche mit einer Direkteinspritzung; also entsprechend kammerlose Dieselmotoren. Im Folgenden werden diese rein als Dieselmotor oder als Dieselmotor mit Direkteinspritzung benannt.The present invention is therefore not directed to such chamber engines, but to those with a direct injection; So accordingly chamberless diesel engines. These are referred to below purely as a diesel engine or as a direct injection diesel engine.

Die im Stand der Technik bisher bekannten konstruktiven Lösungen zur Veränderung des Verdichtungsverhältnisses bei Dieselmotoren sind bisweilen aufwendig und erlauben aufgrund deren Komplexität keine wirtschaftliche Realisation. Überdies zeigen sich bekannte Lösungen mitunter als wenig robust. Hinzu kommt, dass das Verdichtungsverhältnis durch die Verschiebung der Glühkerze an sich in einem nur unwesentlichen Maße veränderbar ist.The previously known in the art constructive solutions for changing the compression ratio in diesel engines are sometimes expensive and due to their complexity no economic realization. Moreover, known solutions sometimes prove to be less robust. In addition, the compression ratio is variable by the displacement of the glow plug per se to an insignificant extent.

Angesichts der bisher bekannten Ausgestaltungen bieten Dieselmotoren mit veränderbarem Verdichtungsverhältnis daher noch Raum für Verbesserungen.In view of the previously known embodiments, diesel engines with variable compression ratio therefore still have room for improvement.

Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Dieselmotor mit Direkteinspritzung, also auch dessen Zylinderkopf dahingehend weiterzuentwickeln, dass eine haltbare und insbesondere wirtschaftlich verbesserte Möglichkeit zur ausreichenden Veränderung des Verdichtungsverhältnisses ermöglicht ist.Against this background, the object of the present invention is to further develop a direct injection diesel engine, and therefore also its cylinder head, in such a way that a durable and, in particular, economically improved possibility for sufficient change in the compression ratio is made possible.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß der Erfindung mit einem Zylinderkopf mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die jeweiligen Unteransprüche.The solution of this object is achieved according to the invention with a cylinder head having the features of claim 1. Further, particularly advantageous embodiments of the invention disclose the respective subclaims.

Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der nachfolgenden Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und damit weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. It should be noted that the features listed individually in the following description can be combined with one another in any technically meaningful manner and thus show further embodiments of the invention.

Hiernach wird nachfolgend ein Zylinderkopf für einen Dieselmotor mit Direkteinspritzung aufgezeigt, welcher sich insbesondere zur Verwendung in oder an einem Kraftfahrzeug eignet.Hereinafter, a cylinder head for a diesel engine with direct injection is shown below, which is particularly suitable for use in or on a motor vehicle.

Der erfindungsgemäße Zylinderkopf umfasst hierzu einen Grundkörper, welcher wenigstens eine Öffnung für ein Einspritzventil (Injektor) und mindestens einen Aufnahmebereich für eine Glühkerze aufweist. Das zumindest teilweise durch die Öffnung hindurch montierbare Einspritzventil ist dazu vorgesehen, insbesondere im verbauten Zustand des Zylinderkopfes einen Anteil an Dieselkraftstoff in einen Brennraum des Dieselmotors einzuspritzen. Die Glühkerze ist dabei dazu vorgesehen, insbesondere den Brennraum bei Bedarf zu erwärmen. Dies kann beispielsweise zu Beginn oder während einer Kaltstartphase des mit dem erfindungsgemäßen Zylinderkopf ausgestatteten Dieselmotors notwendig sein. Selbstverständlich kann die Glühkerze bei Bedarf grundsätzlich auch während des Betriebs des Dieselmotors zur Erwärmung beitragen, sofern notwendig und/oder sinnvoll.For this purpose, the cylinder head according to the invention comprises a main body which has at least one opening for an injection valve (injector) and at least one receiving area for a glow plug. The injection valve, which can be mounted at least partially through the opening, is provided to inject a proportion of diesel fuel into a combustion chamber of the diesel engine, in particular in the installed state of the cylinder head. The glow plug is intended to heat in particular the combustion chamber when needed. This may be necessary, for example, at the beginning or during a cold start phase of the diesel engine equipped with the cylinder head according to the invention. Of course, the glow plug in principle, if necessary, also contribute to the heating during operation of the diesel engine, if necessary and / or useful.

Erfindungsgemäß besitzt der Zylinderkopf einen in dem Aufnahmebereich seines Grundkörpers angeordneten Einsatz. Dabei ist dieser so in oder an dem Aufnahmebereich angeordnet, dass der Einsatz gegenüber dem Grundkörper des Zylinderkopfes relativ verlagerbar ist. Der Einsatz dient der zumindest teilweisen Aufnahme der Glühkerze, so dass diese im mit dem Einsatz verbundenen bzw. gekoppelten Zustand entsprechend mit verlagerbar ist.According to the invention, the cylinder head has an insert arranged in the receiving region of its basic body. In this case, it is arranged in or on the receiving area such that the insert is relatively displaceable relative to the base body of the cylinder head. The insert serves to at least partially accommodate the glow plug, so that it is correspondingly displaceable in the state connected or coupled to the insert.

Ergebnis des so verlagerbaren Einsatzes und insbesondere der durch Einsatz und Glühkerze bildbaren Einheit ist es, dass Volumen des mit dem erfindungsgemäßen Zylinderkopf ausgestatteten Dieselmotors zu verändern. Hierzu kann der Dieselmotor in üblicher Weise wenigstens einen Zylinder aufweisen, welcher in Kombination mit einem darin beweglich angeordneten Kolben und dem Zylinderkopf einen Brennraum bereitstellt. Dabei wird das Volumen des Brennraums zu einer Öffnungsseite des Zylinders hin durch den Kolben und zur gegenüberliegenden Öffnungsseite hin durch wenigstens einen Bereich des Grundkörpers des Zylinderkopfes zumindest teilweise begrenzt.The result of the so deployable insert and in particular the unit which can be formed by use and glow plug is to change the volume of the diesel engine equipped with the cylinder head according to the invention. For this purpose, the diesel engine may comprise in the usual way at least one cylinder, which in combination with a piston movably arranged therein and the cylinder head provides a combustion chamber. In this case, the volume of the combustion chamber is at least partially limited to an opening side of the cylinder through the piston and to the opposite opening side through at least a portion of the base body of the cylinder head.

Der sich hieraus ergebende Vorteil liegt zunächst in der so geschaffenen Möglichkeit, das Volumen des Brennraumes und damit das Verdichtungsverhältnis des so ausstattbaren Dieselmotors sowohl außerhalb als auch während seines Betriebs zu verändern. So reicht bereits die Lageveränderung eines Teils der den Brennraum insbesondere im komprimierten Zustand begrenzenden Bauteile aus, dessen Volumen zu variieren. Besagter komprimierte Zustand kann erreicht werden, wenn der Kolben seinen oberen Totpunkt innerhalb des Zylinders erreicht.The resulting advantage is initially in the opportunity thus created to change the volume of the combustion chamber and thus the compression ratio of the so-equipped diesel engine both outside and during its operation. Thus, the change in position of a part of the components limiting the combustion chamber, in particular in the compressed state, is sufficient to vary its volume. Said compressed state can be achieved when the piston reaches its top dead center within the cylinder.

Eine Verlagerung, welche sich nur auf die Glühkerze selbst beschränken würde, könnte mit einem nur unwesentlichen und somit nicht zielführenden Anteil dazu beitragen, das Volumen des Brennraumes und damit das Verdichtungsverhältnis entscheidend zu verändern. Dies liegt im Wesentlichen an dem gegenüber dem Volumen kleinen Durchmesser der Glühkerze sowie deren maximal möglicher Verlagerung begründet. Insbesondere eine Erhöhung des Verdichtungsverhältnisses verlangt, dass diese in den Brennraum hinein oder zumindest weiter in dessen Richtung verlagert, insbesondere verschoben werden müsste. Der nur geringe verbleibende Abstand zwischen dem Grundkörper des Zylinderkopfes und dem Kolben lässt dabei allerdings keine große Verlagerung der Glühkerze zu. So würde eine zu große Verlagerung zwangsläufig zu einem Kontakt zwischen Kolben und Glühkerze führen, was zu deren Zerstörung bis hin zu kapitalen Motorschäden führen könnte.A displacement, which would be limited only to the glow plug itself, could contribute to a negligible and therefore not effective share to change the volume of the combustion chamber and thus the compression ratio significantly. This is essentially due to the small diameter of the glow plug relative to the volume and its maximum possible displacement. In particular, an increase in the compression ratio requires that it should be moved into the combustion chamber or at least further in its direction, in particular would have to be moved. However, the only small remaining distance between the base body of the cylinder head and the piston does not allow a large displacement of the glow plug. Too large a shift would inevitably lead to a contact between the piston and the glow plug, which could lead to their destruction up to capital engine damage.

Hier trägt die Kombination aus Einsatz und Glühkerze entscheidend dazu bei, das sich aus diesen zusammensetzende verlagerbare stoffliche Volumen deutlich zu erhöhen. Aufgrund des so vergrößerten verlagerbaren stofflichen Volumens kann das Fassungsvermögen des Brennraums nunmehr deutlich effektiver verändert, insbesondere verringert werden. Dabei kann sich das besagte stoffliche Volumen wenigstens aus dem Produkt von Außendurchmesser des Einsatzes und dessen Verschiebeweg zusammensetzen. Im Ergebnis ist so eine deutlich größere Veränderung des ansonsten baulich vorgegebenen Verdichtungsverhältnisses ermöglicht.Here, the combination of insert and glow plug makes a decisive contribution to significantly increasing the volume of material that can be displaced from these components. Due to the thus increased displaceable material volume, the capacity of the combustion chamber can now be changed much more effectively, in particular reduced. In this case, said material volume may be composed at least of the product of the outer diameter of the insert and its displacement. As a result, a significantly larger change in the otherwise structurally predetermined compression ratio is made possible.

Die Dimensionierung des Einsatzes kann sich insbesondere an dem Ausmaß der möglichen Verlagerbarkeit orientieren. Dabei verlangt eine nur geringe Verlagerbarkeit entsprechende große Abmessungen für den Einsatz, um eine ausreichende Veränderung des Brennraumvolumens zu erreichen. Demgegenüber kann der Einsatz kleinere Abmessungen aufweisen, sofern eine entsprechend größere Verlagerbarkeit durchführbar ist. Insofern kann die Dimensionierung des Einsatzes anhand der jeweiligen baulichen Gegebenheiten und/oder der erforderlichen Veränderung des Verdichtungsverhältnisses und/oder der maximal möglichen Verlagerbarkeit des Einsatzes vorgenommen werden.The dimensioning of the insert can be based, in particular, on the extent of possible displaceability. In this case requires only small displacement corresponding large dimensions for use in order to achieve a sufficient change in the combustion chamber volume. In contrast, the use may have smaller dimensions, provided that a correspondingly larger displacement is feasible. In this respect, the dimensioning of the insert can be made on the basis of the respective structural conditions and / or the required change in the compression ratio and / or the maximum possible displaceability of the insert.

Vorliegend wird unter der Verlagerung des Einsatzes beispielsweise neben dessen linearen Verschieben auch dessen Verschwenken verstanden, um eine Veränderung des Brennraumvolumens und damit des Verdichtungsverhältnisses zu bewirken. Verschieben oder Verschwenken können dabei gleichzeitig oder auch alternativ erfolgen. Besonders bevorzugt kann der Einsatz so ausgestaltet und/oder gelagert sein, dass dieser seine lineare Verlagerbarkeit gegenüber dem Grundkörper des Zylinderkopfes zulässt.In the present case, the displacement of the insert is understood, for example, in addition to its linear displacement, as well as its pivoting in order to bring about a change of the combustion chamber volume and thus of the compression ratio. Moving or pivoting can be done simultaneously or alternatively. Particularly preferably, the insert can be designed and / or stored so that this allows its linear displacement relative to the main body of the cylinder head.

Eine rein auf die lineare Verlagerbarkeit ausgerichtete Ausgestaltung ermöglicht eine einfache Art des Dichtens des Einsatzes gegenüber dem Grundkörper des Zylinderkopfes. Geeignete Dichtmittel können beispielsweise aufgrund der vorherrschenden Drücke sowie der individuellen Angriffsfläche auf das oder die Dichtmittel ausgewählt werden. Das wenigstens eine Dichtmittel kann beispielsweise aus einer Weichdichtung gebildet sein oder eine solche umfassen. Denkbar ist auch eine rein metallische Dichtung. Weiterhin kann auch ein etwaiger Fluiddruck innerhalb des zu dichtenden Spaltes vorhanden sein, um die notwendige Dichtwirkung gegenüber dem Kompressionsdruck zu ermöglichen oder zu unterstützen.A design oriented purely on the linear displaceability allows a simple way of sealing the insert relative to the main body of the cylinder head. Suitable sealants may be selected, for example, based on the prevailing pressures as well as the individual attack surface on the sealant or sealants. The at least one sealing means may for example be formed of a soft seal or comprise such. Also conceivable is a purely metallic seal. Furthermore, any fluid pressure within the gap to be sealed may be present to allow or assist the necessary sealing action against the compression pressure.

Durch den zuvor vorgestellten optimierten Zylinderkopf ist es nunmehr möglich, das Verdichtungsverhältnis eines damit ausgestatteten Dieselmotors mit Direkteinspritzung in einem ausreichenden Maße zu verändern. Entgegen dem Stand der Technik sieht die Erfindung hierfür nicht eine rein auf die Glühkerze beschränkte Verlagerung vor, sondern deren Verlagerung in Kombination mit dem die Glühkerze tragenden Einsatz. Insbesondere die hierfür vorgesehen Kombination aus Einsatz und Glühkerze trägt entscheidend dazu bei, eine haltbare und insbesondere wirtschaftlich verbesserte Lösung gegenüber bekannten Ausführungsformen bereitzustellen. By the previously presented optimized cylinder head, it is now possible to change the compression ratio of a diesel engine equipped with direct injection to a sufficient extent. Contrary to the prior art, the invention does not provide a purely limited to the glow plug displacement, but their displacement in combination with the insert carrying the glow plug. In particular, the combination of insert and glow plug provided for this purpose contributes significantly to providing a durable and in particular economically improved solution over known embodiments.

Die Erfindung betrifft ferner einen Dieselmotor mit Direkteinspritzung, welcher zumindest einen Zylinderkopf aufweist. Besonders bevorzugt kann es sich bei dem Zylinderkopf um einen wie zuvor beschriebenen Zylinderkopf handeln. Weiterhin umfasst der Zylinderkopf einen Grundkörper, welcher wenigstens eine Öffnung mit einem darin vorgesehenen Einspritzventil (Injektor) sowie mindestens einen Aufnahmebereich mit einer darin vorgesehenen Glühkerze besitzt.The invention further relates to a diesel engine with direct injection, which has at least one cylinder head. Particularly preferably, the cylinder head may be a cylinder head as described above. Furthermore, the cylinder head comprises a base body which has at least one opening with an injection valve (injector) provided therein and at least one Receiving area has a glow plug provided therein.

Erfindungsgemäß weist der Zylinderkopf des Dieselmotors einen in dem Aufnahmebereich angeordneten Einsatz auf, in welchem die Glühkerze zumindest teilweise aufgenommen. Aufgenommen meint hierbei, dass die Glühkerze zumindest bereichsweise an oder in dem Einsatz angeordnet und mit diesem verbunden ist. Bei der Verbindung zwischen Einsatz und Glühkerze kann es sich bevorzugt um eine lösbare Verbindung handeln. Alternativ ist denkbar, dass Einsatz und Glühkerze eine demgegenüber untrennbare Einheit bilden können, welche im Bedarfsfall als Gesamtheit ausgetauscht werden kann.According to the invention, the cylinder head of the diesel engine has an insert which is arranged in the receiving region and in which the glow plug is at least partially received. Recorded here means that the glow plug is at least partially arranged on or in the insert and connected to this. The connection between insert and glow plug may preferably be a detachable connection. Alternatively, it is conceivable that insert and glow plug can form an inseparable unit, which can be exchanged as a whole in case of need.

Hiernach wäre auch die Ausgestaltung einer Glühkerze denkbar, deren Körper an sich eine entsprechende Ausgestaltung beispielsweise in Form einer Verdickung und/oder Aufweitung aufweisen kann, welche im Sinne eines Einsatzes anzusehen ist. Gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten Glühkerzen könnte diese entsprechend größere Abmessungen aufweisen, welche insbesondere auf die Anordnung des Einsatzes zurückzuführen sein können. So kann der Einsatz ein gegenüber der Glühkerze separates Bauteil sein. Alternativ kann der Einsatz auch ein materialeinheitlich einstückiger Bestandteil der Glühkerze sein. Weiterhin alternativ kann es sich bei dem Einsatz auch um eine Lagerung und/oder Abdichtung in bzw. gegenüber dem Aufnahmebereich des Zylinderkopfes sein. Hereinafter, the embodiment of a glow plug would be conceivable, the body itself may have a corresponding configuration, for example in the form of a thickening and / or expansion, which is to be regarded in the sense of an insert. Compared to known from the prior art glow plugs this could have correspondingly larger dimensions, which may be due in particular to the arrangement of the insert. Thus, the insert may be a separate component with respect to the glow plug. Alternatively, the insert may also be a material integral part of the glow plug. Furthermore, alternatively, the use may also be a bearing and / or seal in or relative to the receiving region of the cylinder head.

Gemäß der Erfindung ist der Einsatz zusammen mit der Glühkerze gegenüber dem Grundkörper derart relativ verlagerbar, dass ein zumindest teilweise durch den Grundkörper begrenztes Volumen eines Brennraums des Dieselmotors veränderbar ist. Hierdurch lässt sich das ansonsten baulich festgelegte Verdichtungsverhältnis entsprechend variieren.According to the invention, the insert together with the glow plug relative to the main body is relatively displaceable such that an at least partially limited by the body volume of a combustion chamber of the diesel engine is variable. As a result, the otherwise structurally fixed compression ratio can be varied accordingly.

Die sich daraus ergebenden Vorteile wurden bereits zuvor im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Zylinderkopf erläutert und gelten für den erfindungsgemäßen Dieselmotor sowie das entsprechend ausgestattete erfindungsgemäße Kraftfahrzeug entsprechend. Dies gilt im Übrigen auch für die nachfolgend benannten weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Dieselmotors. Aus diesem Grund wird an dieser Stelle auf die vorherigen Ausführungen insgesamt verwiesen.The resulting advantages have already been explained previously in connection with the cylinder head according to the invention and apply correspondingly to the diesel engine according to the invention and the correspondingly equipped motor vehicle according to the invention. Incidentally, this also applies to the further advantageous embodiments of the diesel engine according to the invention which are mentioned below. For this reason, reference is made at this point to the previous versions in total.

Sofern die vorliegende Erfindung die Verlagerung des Einsatzes benennt, kann sich diese bevorzugt immer auf die Kombination aus Einsatz und der damit verbundenen Glühkerze beziehen.If the present invention designates the displacement of the insert, this may preferably always refer to the combination of insert and the associated glow plug.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Dieselmotors ist vorgesehen, dass der Einsatz zwischen wenigstens zwei Stellungen; also einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung verlagerbar sein kann. Selbstverständlich sind auch Zwischenstufen in der Verlagerbarkeit und/oder eine stufenlose Verlagerbarkeit denkbar. Als Stellungen können vorliegend jene extremen Positionen angesehen werden, zwischen denen der Einsatz maximal in seiner Lage veränderbar ist.According to an advantageous further development of the diesel engine according to the invention it is provided that the insert between at least two positions; So a first position and a second position can be displaced. Of course, intermediate stages in the displaceability and / or a stepless displaceability are also conceivable. As positions, in the present case those extreme positions can be considered, between which the insert can be changed maximally in its position.

Die Verlagerbarkeit zwischen diesen beiden Stellungen ist dazu vorgesehen, eine Veränderung in dem Volumen des Brennraumes zu bewirken, was zu einer entsprechenden Veränderung des Verdichtungsverhältnisses des Dieselmotors führt. So kann ein auf dem Volumen des Brennraums in der zweiten Stellung basierendes zweites Verdichtungsverhältnis gegenüber einem auf dem Volumen des Brennraums in der ersten Stellung basierendes erstes Verdichtungsverhältnis erhöht sein. Hiernach kann es sich bei der ersten Stellung um eine sogenannte Normalstellung des Einsatzes handeln, wohingegen die zweite Stellung dessen Verlagerung hin zum Brennraum meint. Mit anderen Worten kann das Volumen des Brennraums in der zweiten Stellung des Einsatzes verringert sein, wodurch sich dann das Verdichtungsverhältnis des Dieselmotors erhöht.The displaceability between these two positions is intended to cause a change in the volume of the combustion chamber, resulting in a corresponding change in the compression ratio of the diesel engine. Thus, a second compression ratio based on the volume of the combustion chamber in the second position can be increased compared to a first compression ratio based on the volume of the combustion chamber in the first position. According to this, the first position may be a so-called normal position of the insert, whereas the second position means its displacement towards the combustion chamber. In other words, the volume of the combustion chamber in the second position of the insert can be reduced, which then increases the compression ratio of the diesel engine.

Die Erfindung sieht vor, dass der Einsatz in Abhängigkeit einer Betriebstemperatur des Dieselmotors verlagerbar sein kann, insbesondere zusammen mit der Glühkerze. So kann der Einsatz beispielsweise in einer Kaltstartphase des Dieselmotors in die zweite Stellung hinein verlagert sein, wodurch sich ein vorteilhaftes höheres Verdichtungsverhältnis einstellt. Demgegenüber kann der Einsatz in jenen Phasen, in denen der Dieselmotor eine höhere, insbesondere wenigstens normale Betriebstemperatur aufweist wieder zurück in die erste Stellung im Sinne einer Ausgangsstellung zurückverlagert sein. Auf diese Weise könnte das zuvor noch erhöhte Verdichtungsverhältnis wieder auf das normale Verdichtungsverhältnis verändert werden. Damit ist auch bei höheren Lasten des Dieselmotors und entsprechend hohem Zylinderdruck eine einfache Abdichtung des Brennraums konstruktiv umsetzbar.The invention provides that the insert can be displaced as a function of an operating temperature of the diesel engine, in particular together with the glow plug. For example, the insert may be displaced into the second position in a cold start phase of the diesel engine, resulting in an advantageous higher compression ratio. In contrast, use in those phases in which the diesel engine has a higher, in particular at least normal operating temperature can be shifted back again into the first position in the sense of a starting position. In this way, the previously increased compression ratio could be changed back to the normal compression ratio. Thus, even at higher loads of the diesel engine and correspondingly high cylinder pressure, a simple sealing of the combustion chamber can be implemented constructively.

Alternativ oder in Ergänzung hierzu kann der Einsatz auch unabhängig von der jeweiligen Betriebstemperatur des Dieselmotors verlagerbar sein, insbesondere zusammen mit der Glühkerze. So kann die Verlagerbarkeit des Einsatzes beispielsweise grundsätzlich – als abhängig oder unabhängig von der jeweiligen Betriebstemperatur – dazu genutzt werden um die Position der Glühkerze zu optimieren. Bevorzugt kann besagte Optimierung in der Kaltstartphase des Dieselmotors erfolgen. In jedem Fall kann es unter bestimmten Bedingungen von Vorteil sein, dass Verdichtungsverhältnis auch bei entsprechend warmem Dieselmotor zu verändern, insbesondere zu erhöhen.Alternatively or in addition thereto, the insert can also be displaced independently of the respective operating temperature of the diesel engine, in particular together with the glow plug. Thus, the displaceability of the insert, for example, basically - be used to optimize the position of the glow plug - as a function of or independent of the operating temperature. Preferably, said optimization can take place in the cold start phase of the diesel engine. In any case, it may be advantageous under certain conditions to change the compression ratio even with a correspondingly warm diesel engine, in particular to increase.

Nach einer vorteilhaften Weiterentwicklung kann ferner eine Verschiebeanordnung angeordnet sein, um die lineare Verschieblichkeit des Einsatzes zusammen mit der Glühkerze zu realisieren. Die Verschiebeanordnung kann beispielsweise rein mechanisch betrieben werden. Alternativ oder in Ergänzung hierzu ist auch ein entsprechend ausgestalteter hydraulischer und/oder pneumatischer Antrieb denkbar. According to an advantageous further development, a displacement arrangement can furthermore be arranged in order to realize the linear displaceability of the insert together with the glow plug. The displacement arrangement can be operated purely mechanically, for example. Alternatively or in addition thereto, a correspondingly designed hydraulic and / or pneumatic drive is conceivable.

Die Erfindung sieht vor, dass die Verschiebeanordnung einen Kniehebel umfassen kann, welcher sich im Wesentlichen aus zwei gelenkig miteinander verbundenen Schenkeln zusammensetzt. Die beiden Schenkel sind bevorzugt über ein Zwischengelenk miteinander gekoppelt. Besonders bevorzugt kann das Zwischengelenk mit einem Aktuator verbunden sein, um die lineare Verschiebung von Einsatz und/oder Glühkerze direkt oder indirekt zu ermöglichen.The invention provides that the displacement arrangement may comprise a knee lever, which is composed essentially of two articulated legs. The two legs are preferably coupled together via an intermediate joint. Particularly preferably, the intermediate joint can be connected to an actuator to allow the linear displacement of insert and / or glow plug directly or indirectly.

Alternativ oder in Ergänzung kann die Verschiebeanordnung gemäß einer Weiterentwicklung beispielsweise ein Gewinde besitzen. Dieses ist dazu vorgesehen, um eine rotatorische Bewegung in eine translatorische Bewegung umzusetzen, so dass eine lineare Verlagerung des Einsatzes in oder entgegen einer angedachten Verschieberichtung ermöglicht ist.Alternatively or in addition, the sliding arrangement according to a further development, for example, have a thread. This is intended to convert a rotational movement into a translatory movement, so that a linear displacement of the insert in or against a planned displacement direction is made possible.

Letztlich ist die Erfindung auch auf ein Verfahren zum Betrieb eines Dieselmotors gerichtet, welcher eine Direkteinspritzung besitzt.Finally, the invention is also directed to a method of operating a diesel engine having direct injection.

Dabei weist der Dieselmotor einen Zylinderkopf auf, bei welchem es sich in bevorzugter Weise um einen wie zuvor aufgezeigten erfindungsgemäßen Zylinderkopf handeln kann. Weiterhin kann es sich bei dem Dieselmotor in besonders bevorzugter Weise um jenen wie zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Dieselmotor handeln.In this case, the diesel engine to a cylinder head, which may be a cylinder head as indicated above, preferably in a preferred manner. Furthermore, the diesel engine may most preferably be the diesel engine of the present invention as described above.

Der Zylinderkopf umfasst einen Grundkörper, welcher wenigstens eine Öffnung mit einem darin vorgesehenen Einspritzventil (Injektor) sowie mindestens einen Aufnahmebereich mit einer darin vorgesehenen Glühkerze besitzt. Das Einspritzventil ist zur Versorgung des Dieselmotors mit Kraftstoff, insbesondere Dieselkraftstoff vorgesehen. So wird im Betrieb über das Einspritzventil eine Menge an Kraftstoff in einen Brennraum des Dieselmotors eingespritzt. Demgegenüber ist die Glühkerze zur Temperaturerhöhung vorgesehen, wobei entweder bei startendem Dieselmotor oder noch vor dessen Start der wenigstens eine Brennraum bedarfsweise über die Glühkerze erwärmt wird.The cylinder head comprises a base body which has at least one opening with an injection valve (injector) provided therein and at least one receiving area with a glow plug provided therein. The injection valve is provided for supplying the diesel engine with fuel, in particular diesel fuel. Thus, a quantity of fuel is injected into a combustion chamber of the diesel engine during operation via the injection valve. In contrast, the glow plug is provided for increasing the temperature, wherein either at starting diesel engine or before the start of the at least one combustion chamber is heated as needed via the glow plug.

Erfindungsgemäß ist ein in dem Aufnahmebereich angeordneter und die Glühkerze zumindest teilweise aufnehmender Einsatz vorgesehen. Um nun das Volumen des Brennraums des Dieselmotors noch vor dem Start oder während dessen Start und/oder Betrieb zu verändern, wird der Einsatz relativ gegenüber dem Grundkörper verlagert. In vorteilhafter Weise kann die Verlagerung des Einsatzes zusammen mit der Glühkerze erfolgen.According to the invention, an insert arranged in the receiving region and at least partially accommodating the glow plug is provided. In order to change the volume of the combustion chamber of the diesel engine even before the start or during its start and / or operation, the insert is displaced relative to the main body. Advantageously, the displacement of the insert can be done together with the glow plug.

Die sich daraus ergebenden Vorteile wurden bereits zuvor im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Zylinderkopf und/oder dem erfindungsgemäßen Dieselmotor erläutert und gelten für das erfindungsgemäße Verfahren entsprechend. Aus diesem Grund wird an dieser Stelle auf die vorherigen Ausführungen insgesamt verwiesen.The resulting advantages have already been explained previously in connection with the cylinder head according to the invention and / or the diesel engine according to the invention and apply correspondingly to the method according to the invention. For this reason, reference is made at this point to the previous versions in total.

Nach einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann der Einsatz in Abhängigkeit der Betriebstemperatur des Dieselmotors verlagert werden, insbesondere zusammen mit der Glühkerze.According to a preferred development of the method according to the invention, the insert can be displaced as a function of the operating temperature of the diesel engine, in particular together with the glow plug.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Maßnahme des erfindungsgemäßen Verfahrens kann der Einsatz auch unabhängig von der Betriebstemperatur des Dieselmotors verlagert werden, insbesondere zusammen mit der Glühkerze.According to a further advantageous measure of the method according to the invention, the insert can also be displaced independently of the operating temperature of the diesel engine, in particular together with the glow plug.

Weitere vorteilhafte Einzelheiten und Wirkungen der Erfindung sind im Folgenden anhand des in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:Further advantageous details and effects of the invention are explained in more detail below with reference to the embodiment schematically illustrated in the figures. Show it:

1 einen Teil eines erfindungsgemäßen Dieselmotors in einem Schnitt mit Blick in dessen Brennraum, 1 a part of a diesel engine according to the invention in a section with a view into the combustion chamber,

2 den erfindungsgemäßen Dieselmotor aus 1 in veränderter Lage eines seiner Bauteile in selber Darstellungsweise, 2 the diesel engine according to the invention 1 in a changed position of one of its components in a way of representation,

3 einen Detailausschnitt eines Bauteils des Dieselmotors aus den 1 und 2 sowie 3 a detail of a component of the diesel engine from the 1 and 2 such as

4 den Detailausschnitt aus 3 in Kombination mit einer Verschiebeanordnung. 4 the detail from 3 in combination with a displacement arrangement.

1 zeigt schematisch einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Dieselmotor 1 mit Einspritzung. Dieser ist vorliegend auf die zur näheren Erläuterung der Erfindung wesentlichen Teile reduziert. Zu sehen ist ein sich in eine Längsrichtung x in die Zeichnungsebene hinein und heraus erstreckender Zylinderblock 2, welcher einen Zylinder 3 umfasst. Innerhalb des Zylinders 3 ist ein Kolben 4 angeordnet, wobei der Kolben 4 gegenüber der Längsrichtung x und einer Querrichtung y innerhalb des Zylinders 3 geführt ist. Demgegenüber ist der Kolben 4 in eine Hochrichtung z des Zylinders 3 auf und ab beweglich. 1 schematically shows a section through a diesel engine according to the invention 1 with injection. This is reduced in the present case to the essential parts for further explanation of the invention. One can see a cylinder block extending in a longitudinal direction x into and out of the plane of the drawing 2 which is a cylinder 3 includes. Inside the cylinder 3 is a piston 4 arranged, the piston 4 with respect to the longitudinal direction x and a transverse direction y within the cylinder 3 is guided. In contrast, the piston 4 in a vertical direction z of the cylinder 3 movable up and down.

Der Kolben 4 ist über eine Pleuelstange 5 mit einer sich in Längsrichtung x erstreckenden Kurbelwelle 6 so verbunden, dass eine lineare Hubbewegung H des Kolbens 4 in üblicher Weise in eine Drehbewegung T der Kurbelwelle 6 umsetzbar ist.The piston 4 is over a connecting rod 5 with a longitudinally extending crankshaft x 6 so connected that a linear Lifting movement H of the piston 4 in a conventional manner in a rotational movement T of the crankshaft 6 is feasible.

Weiterhin sind der Zylinderblock 2 und somit auch der Zylinder 3 an ihren in Hochrichtung z gelegenen oberen Enden durch einen Zylinderkopf 7 verschlossen. Der Zylinderkopf 7 weist einen Grundkörper 8 auf, welcher wenigstens eine Öffnung 9 sowie einen Aufnahmebereich 10 besitzt. Durch die Öffnung 9 des Grundkörpers 8 hindurch ist ein Einspritzventil 11 in Form eines Injektors derart angeordnet, dass über diesen ein Teil eines nicht näher dargestellten Dieselkraftstoffs in einen Brennraum 12 des Dieselmotors 1 hinein einspritzbar ist. Demgegenüber dient der Aufnahmebereich 10 der Lagerung einer in bzw. durch diesen hindurch angeordneten Glühkerze 13. Die Glühkerze 13 ist dazu vorgesehen, insbesondere den Brennraum 12 des Dieselmotors 1 bedarfsweise zu erwärmen.Furthermore, the cylinder block 2 and thus also the cylinder 3 at its upper end z in the vertical direction by a cylinder head 7 locked. The cylinder head 7 has a basic body 8th on which at least one opening 9 and a recording area 10 has. Through the opening 9 of the basic body 8th through is an injection valve 11 arranged in the form of an injector such that over this part of a diesel fuel not shown in a combustion chamber 12 of the diesel engine 1 can be injected into it. In contrast, the receiving area serves 10 the storage of a arranged in or through this glow plug 13 , The glow plug 13 is intended, in particular the combustion chamber 12 of the diesel engine 1 to heat as needed.

Erfindungsgemäß umfasst der Zylinderkopf 7 ferner einen in oder an dem Aufnahmebereich 10 angeordneten Einsatz 14. Der Einsatz 14 ist dazu ausgebildet, die Glühkerze 13 zumindest teilweise in diesem aufzunehmen. Hierzu kann der Einsatz 14 beispielsweise eine entsprechende Bohrung aufweisen, in welcher die Glühkerze 13 angeordnet ist. Dabei ist der Einsatz 14 derart ausgebildet und/oder gelagert, dass dieser in eine Verschieberichtung R relativ gegenüber dem Grundkörper 8 des Zylinderkopfes 7 verlagerbar ist. Auf diese Weise ist ein zumindest teilweise durch den Grundkörper 8 des Zylinderkopfes 7 in Hochrichtung z begrenztes Volumen des Brennraumes 12 veränderbar. In der 1 dargestellten Postion befindet sich die Einheit aus Einsatz 14 und Glühkerze 13 in einer ersten Stellung A, in welcher sich ein erstes Verdichtungsverhältnis V1 des Dieselmotors 1 einstellt. Das erste Verdichtungsverhältnis V1 kann beispielsweise 16,5:1 betragen.According to the invention, the cylinder head comprises 7 further in or on the receiving area 10 arranged insert 14 , The use 14 is designed to be the glow plug 13 at least partially included in this. This can be the use 14 For example, have a corresponding hole in which the glow plug 13 is arranged. Here is the use 14 designed and / or stored such that this in a direction of displacement R relative to the main body 8th of the cylinder head 7 is relocatable. In this way, one is at least partially through the body 8th of the cylinder head 7 in the vertical direction z limited volume of the combustion chamber 12 variable. In the 1 Position shown is the unit of use 14 and glow plug 13 in a first position A, in which there is a first compression ratio V1 of the diesel engine 1 established. The first compression ratio V1 may be 16.5: 1, for example.

2 zeigt den verlagerten Zustand des Einsatzes 14 zusammen mit der Glühkerze 13, wobei diese als Einheit in Verschieberichtung R zum Brennraum 12 hin verschoben wurden. Dabei hat besagte Einheit aus Einsatz 14 und Glühkerze 13 eine zweite Stellung B eingenommen, in welcher sich ein gegenüber den ersten Verdichtungsverhältnis V1 verändertes zweites Verdichtungsverhältnis V2 des Dieselmotors 1 einstellt. Ausschlaggebend hierfür ist das nunmehr veränderte Volumen des Brennraumes 12, welcher nunmehr durch die verlagerte Einheit aus Einsatz 14 und Glühkerze 13 verkleinert ist. Das nun eingestellte zweite Verdichtungsverhältnis V2 kann beispielsweise 17:1 betragen. 2 shows the shifted state of the insert 14 together with the glow plug 13 , Wherein these as a unit in the direction of displacement R to the combustion chamber 12 have been postponed. This unit has from use 14 and glow plug 13 a second position B is taken, in which a relation to the first compression ratio V1 changed second compression ratio V2 of the diesel engine 1 established. Decisive for this is the now changed volume of the combustion chamber 12 which is now deployed by the relocated unit 14 and glow plug 13 is reduced. The now set second compression ratio V2, for example, 17: 1 amount.

3 zeigt den Einsatz 14 zusammen mit der Glühkerze 13 in einem vergrößerten Detailausschnitt des Zylinderkopfes 7 im Bereich des Aufnahmebereiches 10 des Grundkörpers 8. Um die erforderliche Abdichtung zwischen Einsatz 14 und Grundkörper 8 zu erhalten, weist vorliegend der Einsatz 14 eine umlaufende Ringnut 15 auf, in welche ein geeignetes Dichtmittel 16 eingelegt ist. Die im Rahmen der Erfindung verwendbaren Dichtmittel 16 können bevorzugt auch im Hydraulikbereich eingesetzt werden. Hauptkriterien für die Wahl geeigneter Dichtmittel 16 sind im Wesentlichen die Beständigkeit und Eignung in Bezug auf die zu erwartenden bzw. vorherrschenden Temperaturen sowie Drücke. 3 shows the insert 14 together with the glow plug 13 in an enlarged detail of the cylinder head 7 in the area of the recording area 10 of the basic body 8th , To use the required seal between 14 and basic body 8th to receive in the present case has the use 14 a circumferential annular groove 15 in which a suitable sealant 16 is inserted. The sealants usable in the invention 16 can preferably also be used in the hydraulic field. Main criteria for the choice of suitable sealants 16 are essentially the resistance and suitability with regard to the expected or prevailing temperatures and pressures.

Zur besseren Verdeutlichung ist das hier gezeigte Dichtmittel 16 nochmals vergrößert in einer perspektivischen Schnittdarstellung innerhalb des mit einer unterbrochenen Linie angedeuteten Kreises gezeigt.For better clarity, the sealant shown here 16 shown enlarged again in a perspective sectional view within the indicated by a broken line circle.

Bei dem hier erkennbaren Dichtmittel 16 handelt es sich um eine doppeltwirkende gummivorgespannte Dichtung. Diese umfasst einen im Querschnitt U-förmigen Dichtring 17, in welchen eine weitere im Querschnitt X-förmige Zusatzdichtung 18 eingelegt ist. Hiernach ist die Zusatzdichtung 18 zwischen den beiden Schenkeln des Dichtrings 17 angeordnet. Aufgrund der Anordnung und Querschnittsgeometrie von Dichtring 17 und insbesondere Zusatzdichtung 18 wird eine nur geringe Reibung gegenüber einer Wandung 19 des Aufnahmebereiches 10 des Grundkörpers 8 in und entgegen der Verschieberichtung R erreicht. Die Vorspannung, welche insbesondere die Zusatzdichtung 18 an die Wandung 19 anlegt, wird durch einen elastomeren O-Ring 20 erzeugt, welcher sich hierzu gegenüber einem Nutgrund 21 der Ringnut 15 abstützt.At the here recognizable sealant 16 It is a double-acting rubber-biased seal. This comprises a cross-sectionally U-shaped sealing ring 17 , in which another in cross-section X-shaped additional seal 18 is inserted. After that is the additional seal 18 between the two legs of the sealing ring 17 arranged. Due to the arrangement and cross-sectional geometry of sealing ring 17 and in particular additional seal 18 is a low friction against a wall 19 of the recording area 10 of the basic body 8th achieved in and against the direction of displacement R. The bias, which in particular the additional seal 18 to the wall 19 is applied by an elastomeric O-ring 20 generated, which is for this purpose against a groove bottom 21 the ring groove 15 supported.

Die Vorgabe für die Abmessungen der Ringnut 15 als Einbauraum für das Dichtmittel 16 obliegt dem Fachmann, welcher hierbei beispielsweise auf herstellerseitige Angaben und/oder entsprechende Normen wie beispielsweise ISO 7425 zurückgreifen wird. Selbstverständlich kann die Ringnut 15 auch im Aufnahmebereich 10 innerhalb des Grundkörpers 8 des Zylinderkopfes 7 angeordnet sein, so dass sich insbesondere die Zusatzdichtung 18 gegen den Außenumfang des Einsatzes 14 abstützen kann (nicht gezeigt).The specification for the dimensions of the ring groove 15 as installation space for the sealant 16 It is the responsibility of the person skilled in the art, which in this case, for example, to manufacturer's information and / or appropriate standards such as ISO 7425 will fall back. Of course, the annular groove 15 also in the reception area 10 within the body 8th of the cylinder head 7 be arranged so that in particular the additional seal 18 against the outer circumference of the insert 14 can support (not shown).

4 zeigt eine mögliche Verschiebeanordnung 22, um die lineare Verschieblichkeit des Einsatzes 14 zusammen mit der Glühkerze 13 zu realisieren. Wie zu erkennen, umfasst die Verschiebeanordnung 22 vorliegend einen Kniehebel 23, welcher sich im Wesentlichen aus zwei gelenkig miteinander verbundenen Schenkeln 24, 25 zusammensetzt. Die beiden Schenkel 24, 25 sind über ein Zwischengelenk 26 miteinander gekoppelt, wobei das Zwischengelenk 26 mit einem Aktuator 27 verbunden ist. 4 shows a possible displacement arrangement 22 to the linear displacement of the insert 14 together with the glow plug 13 to realize. As can be seen, the shift assembly includes 22 in this case, a toggle 23 , which consists essentially of two articulated thighs 24 . 25 composed. The two thighs 24 . 25 are via an intermediate joint 26 coupled together, with the intermediate joint 26 with an actuator 27 connected is.

Ein mit Bezug auf die Darstellung von 4 unterer Schenkel 24 des Kniehebels 23 ist über sein freies Ende durch ein unteres Gelenk 28 mit der Glühkerze 13 gekoppelt. Demgegenüber besitzt der verbleibende obere Schenkel 25 ein an seinem freien Ende gelegenes oberes Gelenk 29, welches in nicht näher gezeigter Art und Weise bevorzugt mit dem Zylinderkopf 7 oder anderen ortsfesten Bauteilen verbunden sein kann. Da der obere Schenkel 25 des Kniehebels 23 lediglich um das obere Gelenk 29 herum rotieren und ansonsten gehalten ist, wird so eine in eine Bewegungsrichtung S erfolgende Verstellung durch den Aktuator 27 in eine Verlagerung des Einsatzes 14 mitsamt der Glühkerze 13 in oder entgegen der Verschieberichtung R umgesetzt.A with regard to the representation of 4 lower thigh 24 of the toggle lever 23 is about its free end by a lower joint 28 with the glow plug 13 coupled. In contrast, has the remaining upper leg 25 an upper joint located at its free end 29 , which in a manner not shown preferred with the cylinder head 7 or other stationary components may be connected. Because the upper leg 25 of the toggle lever 23 only around the upper joint 29 rotate around and otherwise held, so in a direction of movement S made adjustment by the actuator 27 in a shift of use 14 together with the glow plug 13 implemented in or against the direction of displacement R.

Aufgrund der durch den Kniehebel 23 erfolgenden Kraftübersetzung kann eine entsprechende Verstellung auch bei hohem Druck erfolgen. Gleichzeitig kann der verwendete Aktuator in Bezug auf seine Leistung entsprechend klein dimensioniert sein, was sich letztlich auch auf dessen baulichen Abmessungen positiv auswirkt (kleines Einbaumaß).Because of the toggle 23 Successful power transmission, a corresponding adjustment can be made even at high pressure. At the same time, the actuator used can be correspondingly small in terms of its performance, which ultimately also has a positive effect on its structural dimensions (small installation dimension).

Als weitere alternative mechanische Verschiebeanordnung 22 wäre beispielsweise die Verwendung eines Gewindes denkbar, mit welchem eine rotatorische Bewegung in die gewünschte translatorische Bewegung in oder entgegen der Verschieberichtung R umgesetzt werden könnte (nicht gezeigt). Selbstverständlich kann die Verstellung von Einsatz 14 und Glühkerze 13 in ebenfalls nicht gezeigter Weise beispielsweise hydraulisch erfolgen. Hierzu könnte in vorteilhafter Weise der bei laufendem Dieselmotor 1 anstehende Öldruck verwendet werden.As another alternative mechanical displacement arrangement 22 For example, the use of a thread would be conceivable, with which a rotational movement in the desired translational movement in or against the direction of displacement R could be implemented (not shown). Of course, the adjustment of use 14 and glow plug 13 in a manner not shown, for example hydraulically. For this purpose, could advantageously the running diesel engine 1 upcoming oil pressure can be used.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1

Dieselmotordiesel engine

22

Zylinderblock von 1 Cylinder block of 1

33

Zylinder von 2 Cylinder of 2

44

Kolben in 3 Piston in 3

55

Pleuelstange zwischen 4 und 6 Connecting rod between 4 and 6

66

Kurbelwelle von 1 Crankshaft of 1

77

Zylinderkopf von 1 Cylinder head of 1

88th

Grundkörper von 7 Basic body of 7

99

Öffnung in 8 Opening in 8th

1010

Aufnahmebereich von 8 Shooting range of 8th

1111

Einspritzventil (Injektor) von 1 Injector (injector) of 1

1212

Brennraum von 1 Combustion chamber of 1

1313

Glühkerze von 1 Glow plug from 1

1414

Einsatz in 10 Use in 10

1515

Ringnut ring groove

1616

Dichtmittel in 15 Sealant in 15

1717

Dichtring von 16 Sealing ring of 16

1818

Zusatzdichtung von 16 Additional seal of 16

1919

Wandung von 10 Wall of 10

2020

O-Ring von 16 O-ring of 16

2121

Nutgrund von 15 Groove bottom of 15

2222

Verschiebeanordnung coupled device

2323

Kniehebel von 22 Toggle of 22

2424

unterer Schenkel von 23 lower thigh of 23

2525

oberer Schenkel von 23 upper leg of 23

2626

Zwischengelenk zwischen 24 und 25 Intermediate joint between 24 and 25

2727

Aktuator von 22 Actuator of 22

2828

unteres Gelenk von 22 lower joint of 22

2929

oberes Gelenk von 22 upper joint of 22

AA

erste Stellung von 13 und 14 first position of 13 and 14

BB

zweite Stellung von 13 und 14 second position of 13 and 14

HH

Hubbewegung von 4 Lifting movement of 4

RR

Verschieberichtung von 13 und 14 Displacement direction of 13 and 14

SS

Bewegungsrichtung von 27 Movement direction of 27

TT

Drehbewegung von 6 Rotational movement of 6

V1V1

erstes Verdichtungsverhältnis von 1 first compression ratio of 1

V2V2

zweites Verdichtungsverhältnis von 1 second compression ratio of 1

xx

Längsrichtung longitudinal direction

yy

Querrichtung transversely

zz

Hochrichtung vertical direction

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

• JP 63243461 A [0005] JP 63243461 A [0005]
• US 4240392 A [0006] US 4,240,392 A [0006]
• GB 2217386 A [0007] GB 2217386 A [0007]
• US 4397273 A [0007] US 4397273A [0007]
• DE 4117729 C1 [0008, 0008] DE 4117729 C1 [0008, 0008]
• JP 5244346 A [0008, 0008] JP 5244346 A [0008, 0008]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

• ISO 7425 [0060] ISO 7425 [0060]

Claims (8)

Zylinderkopf für einen Dieselmotor (1) mit Direkteinspritzung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen Grundkörper (8), welcher wenigstens eine Öffnung (9) für ein Einspritzventil (11) sowie mindestens einen Aufnahmebereich (10) für eine Glühkerze (13) besitzt, gekennzeichnet durch einen in dem Aufnahmebereich (10) angeordneten Einsatz (14), welcher zur zumindest teilweisen Aufnahme der Glühkerze (13) vorgesehen ist, wobei der Einsatz (14) gegenüber dem Grundkörper (8) derart relativ verlagerbar ist, dass ein zumindest teilweise durch den Grundkörper (8) begrenzbares Volumen eines Brennraums (12) des Dieselmotors (1) veränderbar ist.Cylinder head for a diesel engine ( 1 ) with direct injection, in particular for a motor vehicle, comprising a main body ( 8th ), which has at least one opening ( 9 ) for an injection valve ( 11 ) and at least one receiving area ( 10 ) for a glow plug ( 13 ), characterized by one in the receiving area ( 10 ) arranged use ( 14 ), which for at least partially receiving the glow plug ( 13 ), the use ( 14 ) relative to the main body ( 8th ) is relatively displaceable such that at least partially through the body ( 8th ) limited volume of a combustion chamber ( 12 ) of the diesel engine ( 1 ) is changeable. Zylinderkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (14) gegenüber dem Grundkörper (8) linear verlagerbar ist.Cylinder head according to claim 1, characterized in that the insert ( 14 ) relative to the main body ( 8th ) is linearly displaceable. Zylinderkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (14) zwischen einer ersten Stellung (A) und einer zweiten Stellung (B) verlagerbar ist, wobei ein auf dem Volumen des Brennraums (12) in der zweiten Stellung (B) basierendes zweites Verdichtungsverhältnis (V2) gegenüber einem auf dem Volumen des Brennraums (12) in der ersten Stellung (A) basierenden ersten Verdichtungsverhältnis (V1) erhöht ist.Cylinder head according to claim 1 or 2, characterized in that the insert ( 14 ) is displaceable between a first position (A) and a second position (B), one on the volume of the combustion chamber ( 12 ) in the second position (B) based second compression ratio (V2) over one on the volume of the combustion chamber ( 12 ) in the first position (A) based first compression ratio (V1) is increased. Zylinderkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (14) zusammen mit der Glühkerze (13) in Abhängigkeit der Betriebstemperatur des Dieselmotors (1) verlagerbar ist.Cylinder head according to one of the preceding claims, characterized in that the insert ( 14 ) together with the glow plug ( 13 ) depending on the operating temperature of the diesel engine ( 1 ) is displaceable. Zylinderkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (14) zusammen mit der Glühkerze (13) unabhängig von der Betriebstemperatur des Dieselmotors (1) verlagerbar ist. Cylinder head according to one of claims 1 to 3, characterized in that the insert ( 14 ) together with the glow plug ( 13 ) regardless of the operating temperature of the diesel engine ( 1 ) is displaceable. Zylinderkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Verschiebeanordnung (22), welche dazu vorgesehen ist, den Einsatz (14) zusammen mit der Glühkerze (13) zu verlagern.Cylinder head according to one of the preceding claims, characterized by a displacement arrangement ( 22 ), which is intended to prevent the use ( 14 ) together with the glow plug ( 13 ) to relocate. Zylinderkopf nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschiebeanordnung (22) einen Kniehebel (23) umfasst, welcher zwei über ein Zwischengelenk (26) gelenkig miteinander verbundene Schenkel (24, 25) aufweist, wobei das Zwischengelenk (26) mit einem Aktuator (27) verbunden ist.Cylinder head according to claim 6, characterized in that the displacement arrangement ( 22 ) a knee lever ( 23 ), which two via an intermediate joint ( 26 ) articulated legs ( 24 . 25 ), wherein the intermediate joint ( 26 ) with an actuator ( 27 ) connected is. Zylinderkopf nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschiebeanordnung (22) ein Gewinde aufweist, wobei das Gewinde derart angeordnet und dazu ausgebildet ist, um eine rotatorische Bewegung in eine in oder gegen eine Verschieberichtung (R) gerichtete translatorische Bewegung umzusetzen.Cylinder head according to claim 6 or 7, characterized in that the displacement arrangement ( 22 ) has a thread, wherein the thread is arranged and adapted to implement a rotational movement in a directed in or against a displacement direction (R) translational movement.

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