DE10254726A1

DE10254726A1 - Combustion engine with variable compression in a motor vehicle has displacement element on turning axis to vary combustion space

Info

Publication number: DE10254726A1
Application number: DE2002154726
Authority: DE
Inventors: Arnold Dipl.-Ing. Löbig; Carsten Dipl.-Ing. Friedrich
Original assignee: Adam Opel GmbH
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2002-11-23
Filing date: 2002-11-23
Publication date: 2004-06-03

Abstract

A combustion engine (2) comprises an engine block (21), cylinder (22), piston (23) and combustion space (3,27) at the cylinder head (25). A displacement element (4) turning about an axis moves at least partly into or out of the combustion space. Independent claims are also included for the following: (a) a motor vehicle comprising an engine as above;and (b) a module comprising a displacement element turning on an axis as above

Description

Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor mit einem Motorblock, in dem Zylinder mit darin beweglichen Hubkolben vorgesehen sind. Solche Verbrennungsmotoren gliedern sich in einen Motorblock und in einen auf dem Motorblock angeordneten Zylinderkopf, wobei im Bereich der Zylinder und des Zylinderkopfs Verbrennungsräume ausgebildet sind.The invention relates to an internal combustion engine with an engine block, in the cylinder with reciprocating pistons movable in it are provided. Such internal combustion engines are divided into one Engine block and in a cylinder head arranged on the engine block, combustion chambers being formed in the area of the cylinders and the cylinder head are.

Im Stand der Technik ist es bekannt, den Wirkungsgrad von Verbrennungsmotoren durch das Vorsehen von Verbrennungsräumen mit variablem Volumen zu verbessern. Die DE 33 36 523 A1 zeigt eine Einrichtung zur Steuerung des Verdichtungsverhältnisses eines Verbrennungsmotors. Die dort gezeigte Einrichtung wird mit einer Hydraulik betätigt, bei der eine große Anzahl zusätzlicher Teile eingesetzt werden. Darüber hinaus entsteht bei der darin gezeigten Einrichtung ein zusätzlicher Brennraum, der den Wirkungsgrad des damit aufgerüsteten Verbrennungsmotors sogar verschlechtern kann.It is known in the prior art to improve the efficiency of internal combustion engines by providing combustion chambers with a variable volume. The DE 33 36 523 A1 shows a device for controlling the compression ratio of an internal combustion engine. The device shown there is operated with a hydraulic system, in which a large number of additional parts are used. In addition, an additional combustion chamber is created in the device shown therein, which can even deteriorate the efficiency of the internal combustion engine upgraded with it.

Die DE 42 27 699 C2 zeigt eine Einrichtung zur variablen Einstellung des Verdichtungsverhältnisses für einen Verbrennungsmotor, bei dem eine Zylinderbüchse verschieblich im Motorblock angeordnet ist. Mit dieser Zy linderbüchse kann eine Veränderung des Volumens des Verbrennungsraums bewirkt werden, wenn diese innerhalb des Verbrennungsraums verschoben wird. Für das Betätigen dieser Zylinderbüchse sind aufwendige Mechaniken vorgesehen, die einen hohen Konstruktionsaufwand bei Zylinderkopf und Zylinderblock notwendig machen. Außerdem ergeben sich durch die zusätzliche Büchse viele Teilebenen mit zusätzlichen Passungen und ein hohes Mehrgewicht. Die Herstellung ist teuer und es ist zusätzlich ein hoher Aufwand bei der Bearbeitung auf der Transferstraße zur Montage des Verbrennungsmotors notwendig. Hinzu kommt, dass eine Umrüstung von bereits vorhandenen Motoren mit der in der DE 42 27 699 C2 gezeigten Einrichtung nicht möglich ist.The DE 42 27 699 C2 shows a device for variable adjustment of the compression ratio for an internal combustion engine, in which a cylinder liner is slidably arranged in the engine block. With this cylinder liner, a change in the volume of the combustion chamber can be brought about if it is moved within the combustion chamber. For the actuation of this cylinder liner, complex mechanisms are provided, which make a high construction effort necessary for the cylinder head and cylinder block. In addition, the additional bushing results in many sub-levels with additional fits and a high additional weight. The production is expensive and it also requires a lot of effort when processing on the transfer line to assemble the internal combustion engine. In addition, a retrofitting of existing engines with that in the DE 42 27 699 C2 shown facility is not possible.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Verbrennungsmotor bereitzustellen, bei dem auf einfache Weise ein verbesserter Wirkungsgrad auch über unterschiedliche Drehzahlbereiche hin möglich ist.It is an object of the invention, one Provide internal combustion engine in the simple way improved efficiency also over different speed ranges is possible.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den jeweiligen abhängigen Ansprüchen.This task is the subject of independent Expectations solved. Advantageous further developments result from the respective dependent claims.

Die Erfindung sieht im Bereich des Verbrennungsraums des Verbrennungsmotors ein um eine Drehachse drehbar bewegliches Verdrängungselement vor, das aufgrund einer Drehung um die Drehachse wenigstens teilweise in den Verbrennungsraum hinein oder aus dem Verbrennungsraum heraus bewegbar ist.The invention sees in the field of Combustion chamber of the internal combustion engine is rotatable about an axis of rotation movable displacement element before, at least partially due to a rotation about the axis of rotation into or out of the combustion chamber is movable.

Mit der erfindungsgemäßen Ausbildung eines Verbrennungsmotors wird ein einfaches, unkompliziertes und kostengünstiges System bereitgestellt, das alle Vorteile einer variablen Verdichtung ermöglicht. Durch die Erfindung wird ein im Volumen veränderbarer Brennraum bereitgestellt, wobei ein vertikal drehbares Teil zur Volumenänderung betätigt werden kann. Die vorhandenen Teile werden auf ein Minimum reduziert, wobei sich der besondere Vorteil einer einfachen Betätigung ergibt.With the training according to the invention an internal combustion engine becomes a simple, uncomplicated and cost-effective System provided that has all the advantages of variable compression allows. The invention provides a combustion chamber which can be changed in volume, wherein a vertically rotatable part can be operated to change the volume. The existing ones Parts are reduced to a minimum, with the special The advantage of a simple operation results.

Die Drehachse des Verbrennungselements verläuft vorteilhafterweise parallel zur Bewegungsrichtung des Hubkolbens. Dadurch wird eine besonders flache Bauweise derjenigen Teile des Verbrennungsmotors begünstigt, die für das Bereitstellen einer variablen Verdichtung benötigt werden. Außerdem wird eine gemeinsame Betätigung von mehreren Verdrängungselementen für mehrere Zylinder hierdurch begünstigt.The axis of rotation of the combustion element advantageously runs parallel to the direction of movement of the reciprocating piston. This will make one particularly flat design of those parts of the internal combustion engine favors, the for the provision of a variable compression are needed. Moreover becomes a joint activity of several displacement elements for many This favors cylinders.

Vorteilhafterweise ist das Verdrängungselement als Kreisscheibensegment ausgebildet, das mit seinem Umfang in einer im wesentlichen kreisförmigen Aussparung geführt ist. Dadurch wird eine Führung des Verdrängungselements an seinem äußeren Umfang bereitgestellt, wodurch eine separate Lagerung beispielsweise auf einer Welle oder Achse überflüssig gemacht wird. Durch die Ausbildung als Kreisscheibensegment ergibt sich auch eine besonders einfache Herstellung des Verdrängungselements.The displacement element is advantageous formed as a circular segment, the circumference in one essentially circular Recess led is. This becomes a guide of the displacement element on its outer perimeter provided, whereby a separate storage for example a shaft or axis made redundant becomes. The training as a circular disk segment results also a particularly simple manufacture of the displacement element.

Wenn das Kreisscheibensegment an seinem Umfang eine Verzahnung und insbesondere eine Stirnverzahnung oder eine Schneckenverzahnung aufweist, dann ergibt sich eine besonders einfache Betätigung, wobei gleichzeitig mehrere Kreisscheibensegmente mit einem einzigen Betätigungselement angetrieben werden können. Das Betätigungs element kann dabei in Form einer Gewindestange oder in Form einer Zahnstange bereitgestellt werden. Es ist auch denkbar, eine Drehspindel mit Schnecke bzw. einen Schieber mit einer Verzahnung einzusetzen, der durch einen Stellmotor durch einen Schrittmotor oder durch ein anderes geeignetes Antriebselement betätigt wird. Dabei braucht lediglich eine Drehbewegung bzw. eine Hubbewegung erzeugt werden, wobei dies von der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Betätigungselements abhängt.If the circular disc segment on a toothing and in particular a spur toothing or has a worm toothing, then there is a special simple operation, where several circular disc segments with a single actuator can be driven. The actuating element can be in the form of a threaded rod or in the form of a rack to be provided. It is also conceivable to have a rotating spindle Insert worm or a slide with a toothing, the by a servomotor by a stepper motor or by another suitable drive element actuated becomes. All that is required is a rotary movement or a lifting movement are generated, this from the embodiment of the actuating element according to the invention depends.

Die erfindungsgemäße Wirkung lässt sich auch mit einem separaten Modulbauteil bereitstellen, das zum Einsatz zwischen einem Motorblock und einem Zylinderkopf eines Verbrennungsmotors gedacht ist. Ein solches Modulbauteil weist wenigstens einen im wesentlichen kreiszylinderförmigen Verbrennungsraumteilbereich auf, in den ein erfindungsgemäßes Verdrängungselement einsetzbar ist. Mit einem solchen Modulbauteil können auch bestehende Motoren auf einfache Weise nachgerüstet werden.The effect of the invention can also be provide with a separate module component that is used between an engine block and a cylinder head of an internal combustion engine is thought. Such a module component has at least one in essentially circular cylindrical Combustion chamber area in which a displacement element according to the invention can be used. Existing motors can also be used with such a modular component easily retrofitted become.

Die Erfindung ist auch in einem Kraftfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor verwirklicht.The invention is also in a motor vehicle realized with an internal combustion engine according to the invention.

Gemäß der Erfindung wird nur ein einziges Steuerelement benötigt, das direkt mit dem Verdrängungselement in Kontakt tritt. Das Steuerelement kann besonders klein gehalten werden, wobei der Verbrennungsdruck im Verbrennungsraum durch besondere Wandstärken aufgefangen wird, ohne das Steuerelement oder das Verdrängungselement zu beeinträchtigen. Erfindungsgemäß können Zylinderkopfschrauben zur Verbindung von Zylinderkopf und Motorblock sehr dicht zusammenliegen, wobei deren Lage im Bezug auf die übrigen Teile des Verbrennungsmotors wie beispielsweise Wasserkühlung, Ölversorgung und Ölrücklauf nahezu uneingeschränkt von dem variablen Verdichtungssystem gemäß der Erfindung ist.According to the invention, only one only control needed that directly with the displacement element comes into contact. The control element can be kept particularly small be, the combustion pressure in the combustion chamber by special wall thickness is caught without the control or the displacement element to affect. According to the invention, cylinder head screws lie very close together to connect the cylinder head and engine block, where their position in relation to the other parts of the internal combustion engine such as water cooling, oil supply and oil return almost unreservedly by the variable compression system according to the invention.

Bei der Erfindung werden nur sehr wenige zusätzliche Teile benötigt, wobei kein zusätzlicher Konstruktionsaufwand im Hinblick auf den Zylinderkopf oder den Zylinderblock notwendig ist.In the invention, only very few additional Parts needed with no additional design effort necessary with regard to the cylinder head or the cylinder block is.

Das erfindungsgemäße System ist nach außen hin nicht durch bewegliche Teile sichtbar, wobei zusätzlich innerhalb des Motors umlaufend rotierende Zusatzteile vermieden werden. Es sind nur sehr wenig zusätzliche einfache Passungen erforderlich, wobei sich nur eine geringe Beeinflussung der Massenkräfte im Kurbeltrieb ergibt. Das erfindungsgemäße System bringt nur ein geringes Mehrgewicht mit sich, wobei das Steuerelement klein dimensioniert werden kann, weil nur geringe Kräfte auftreten. Die Herstellung des erfindungsgemäßen Systems ist kostengünstig, wobei sich ein Komplettmodul mit einem Steuerelement sehr einfach bereitstellen lässt. Hinzu kommt, dass bei der Montage eines Verbrennungsmotors kein besonderer zusätzlicher Aufwand notwendig ist. Vorteilhafterweise lassen sich bereits bestehende Motoren leicht auf eine variable Verdichtung umrüsten, wobei gerade bei der Ausführung als erfindungsgemäßes Modul eine Anpassung an unterschiedliche Brennraumformen einfach möglich ist. Die Erfindung lässt sich für alle Verbrennungsmotoren mit unterschiedlichen Zylinderzahlen anwenden, wobei sowohl ein Zweiventiltrieb als auch ein Mehrventiltrieb denkbar ist.The system according to the invention is outward not visible through moving parts, but also inside the engine rotating rotating parts can be avoided. They are very few additional simple fits required, with little impact of the mass forces results in the crank mechanism. The system according to the invention brings little Additional weight with it, the control element being small can because of low forces occur. The production of the system according to the invention is inexpensive, whereby provide a complete module with a control element very easily leaves. in addition comes that when mounting an internal combustion engine nothing special additional Effort is necessary. Advantageously, existing ones can be Easily convert engines to variable compression, especially with the execution as a module according to the invention an adaptation to different combustion chamber shapes is easily possible. The Invention leaves for use all internal combustion engines with different numbers of cylinders, whereby both a two-valve drive and a multi-valve drive are conceivable is.

Besonders vorteilhaft lässt sich die Erfindung bei aufgeladenen Motoren anwenden, die entweder einen Kompressor oder einen Turbolader aufweisen. Dort ist eine über den Drehzahlbereich variable Verdichtung sehr vorteilhaft.Can be particularly advantageous apply the invention to supercharged engines, either one Have compressor or a turbocharger. There's one over there Variable compression speed range very advantageous.

Besonders tritt bei der Erfindung hervor, dass sich große Änderungen des Brennraumvolumens erreichen lassen. Ruders als bei den im Stand der Technik bekannten Vorrichtungen wird dabei auch keine zusätzliche Vergrößerung des Brennraums erzeugt, sondern vielmehr kann der vorhandene Brennraum verkleinert werden, wodurch sich die Verdichtung erhöht.Particularly occurs in the invention showed that there are big changes of the combustion chamber volume. Rudder than in the stand Devices known in the art do not become any additional Enlargement of the Combustion chamber generated, but rather the existing combustion chamber be reduced, which increases the compression.

Die Erfindung ist in der Zeichnung anhand von zwei Ausführungsbeispielen veranschaulicht.The invention is in the drawing based on two exemplary embodiments illustrated.

1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines ersten erfindungsgemäßen Modulbauteils zum Einsatz in einem Verbrennungsmotor, 1 shows a perspective view of a first module component according to the invention for use in an internal combustion engine,

2 zeigt eine perspektivische Ansicht von Verdrängungselementen des Modulbauteils aus 1, die durch ein gemeinsames Betätigungselement betätigbar sind, 2 shows a perspective view of displacement elements of the module component 1 which can be actuated by a common actuating element,

3 zeigt einen Teilquerschnitt durch einen erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor mit einem Modulbauteil nach 1, 3 shows a partial cross section through an internal combustion engine according to the invention with a modular component 1 .

4 zeigt ein zweites erfindungsgemäßes Modulbauteil in einer perspektivischen Ansicht und 4 shows a second module component according to the invention in a perspective view and

5 zeigt Verdrängungselemente des Modulbauteils aus 4 zusammen mit einem gemeinsamen Betätigungselement. 5 shows displacement elements of the module component 4 together with a common actuator.

1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Modulbauteils 1 für den Einsatz in einem in dieser Ansicht nicht gezeigten Verbrennungsmotor. Das Modulbauteil gliedert sich im wesentlichen in eine einstückige Modulplatte 2, in der vier Verbrennungsraumteilbereiche 3 vorgesehen sind, in vier Verdrängungselemente 4, die jeweils in dem Bereich eines Verbrennungsraumteilbereichs 3 angeordnet sind, sowie in eine Betätigungseinrichtung 5 mit einem Aktuator 6 und einer Zahnstange 7. 1 shows a perspective view of a module component according to the invention 1 for use in an internal combustion engine not shown in this view. The module component is essentially divided into a one-piece module plate 2 , in the four combustion chamber sections 3 are provided in four displacement elements 4 , each in the area of a combustion chamber sub-area 3 are arranged, as well as in an actuator 5 with an actuator 6 and a rack 7 ,

Die Betätigungseinrichtung 5 mit dem Aktuator 6 und der Zahnstange 7 ist in perspektivischer Ansicht in 2 dargestellt, wobei die Modulplatte 2 aus 1 weggelassen ist.The actuator 5 with the actuator 6 and the rack 7 is in perspective view in 2 shown, the module plate 2 out 1 is omitted.

In der Modulplatte 2 sind noch Kühlmittelöffnungen 8, Ölkanäle 9 und Durchgangsöffnungen 10 für in dieser Ansicht nicht gezeigte Zylinderkopfschrauben vorgesehen.In the module plate 2 are still coolant openings 8th , Oil channels 9 and through openings 10 intended for cylinder head screws not shown in this view.

Das Modulbauteil hat in einem Randbereich jedes Verbrennungsraumteilbereichs 3 je eine Aussparung 11 zur Aufnahme je eines Verdrängungselements 4. Die Aussparung ist dabei jeweils so an die Größe der Verdrängungselemen te 4 angepasst, dass diese mit ihrer runden Außenseite an der runden Innenseite der Gegenfläche der Aussparung 11 geführt werden. Außerdem wird jede Aussparung 11 von einer nach innen vorstehenden Haltenase 12 begrenzt, die mit einer runden Führungsnase 14 an je einem Verdrängungselement 4 zusammenwirkt. Durch die Führung sowohl an der Führungsnase 14 als auch an abgerundeten Außenseite kann jedes Verdrängungselement 4 im Inneren der Aussparung 11 verdreht werden.The module component has in an edge region of each combustion chamber partial region 3 one recess each 11 to accommodate one displacement element each 4 , The recess is in each case so te on the size of the displacement elements 4 adjusted that this with its round outside on the round inside of the counter surface of the recess 11 be performed. In addition, every recess 11 from an inwardly projecting retaining lug 12 limited with a round guide nose 14 one displacement element each 4 interacts. By guiding both on the leading nose 14 as well as on the rounded outside can be any displacement element 4 inside the recess 11 be twisted.

Die Modulplatte 2 ist noch mit einer im wesentlichen rechteckigen Führungsaussparung 15 versehen, die sich über nahezu die gesamte Länge der Modulplatte 2 erstreckt. In der Führungsaussparung 15 ist die Zahnstange 7 angeordnet, die an den Verdrängungselementen 4 zugewandten Bereichen mit einer Geradverzahnung 17 versehen ist, wie am besten in 2 zu sehen ist. Die Geradverzahnung 17 greift dabei in entsprechende gerade Zähne 18 ein, die an den äußeren Bereichen der Verdrängungselemente 4 eingebracht sind. Dabei stellen die Längsenden der Führungsaussparung 15 gleichzeitig Anschläge für die Zahnstange 7 dar, die verhindern, dass diese über bestimmte vorgegebene Endstellungen hinaus bewegt wird.The module plate 2 is still with a substantially rectangular guide recess 15 provided, which extend over almost the entire length of the module plate 2 extends. In the guide recess 15 is the rack 7 arranged on the displacement elements 4 facing areas with straight teeth 17 is provided as best in 2 you can see. The straight toothing 17 engages in corresponding straight teeth 18 one that is on the outer areas of the displacement elements 4 are introduced. The longitudinal ends of the guide recess 15 at the same time stops for the rack 7 which prevent it from being moved beyond certain predetermined end positions.

Zur Montage des Modulbauteils 1 wird zunächst die Modulplatte 2 bereitgestellt, wobei die Zahnstange 7 in die Führungsaussparung 15 eingelegt wird. Anschließend wird die Betätigungseinrichtung 5 mit dem Aktuator 6 auf die Zahnstange 7 aufgesetzt. Schließlich werden die Verdrängungselemente 4 in die Aussparungen 11 eingesetzt, und zwar so, dass sie alle hinsichtlich der Stellung zu der Zahnstange 7 übereinstimmen.For assembling the module component 1 first the module plate 2 provided, the rack 7 in the guide recess 15 is inserted. Then the actuator 5 with the actuator 6 on the rack 7 placed. Finally, the displacement elements 4 in the recesses 11 used, so that they all in terms of position to the rack 7 to match.

Durch Betätigung des Aktuators 6 können die Verdrängungselemente in ihrer Stellung innerhalb der Aussparungen 11 verdreht werden, und zwar zueinander synchron, weil sie über die Zahnstange 7 miteinander in Verbindung stehen. Dadurch wird eine Veränderung des Volumens des Verbrennungsraumteilbereichs 3 erzeugt.By actuating the actuator 6 can the displacement elements in their position within the recesses 11 be twisted, synchronously with each other, because they are on the rack 7 communicate with each other. This causes a change in the volume of the combustion chamber section 3 generated.

3 zeigt den Einsatz des Modulbauteils 1 in einem Verbrennungsmotor 20. Von dem Verbrennungsmotor 20 sind in dieser Ansicht nur der Motorblock 21 mit einer Zylinderbohrung 22 mit eingesetztem Kolben 23 und Pleuel 24 sowie ein Teilbereich eines Zylinderkopfs 25 mit zwei Ventilen 26 zu sehen. Das Modulbauteil 1 ist so zwischen Zylinderkopf 25 und Motorblock 21 eingesetzt, dass die Verbrennungsraumteilbereiche 3 oberhalb je einer Zylinderbohrung 22 angeordnet sind. Die Betätigungseinrichtung 5 und der Aktuator 6 sind so am Motorblock 21 befestigt, dass die Zahnstange 7 innerhalb des Modulbauteils 1 gegenüber der Modulplatte 2 verschoben werden kann. 3 shows the use of the modular component 1 in an internal combustion engine 20 , From the internal combustion engine 20 are only the engine block in this view 21 with a cylinder bore 22 with inserted piston 23 and connecting rods 24 as well as a partial area of a cylinder head 25 with two valves 26 to see. The modular component 1 is between the cylinder head 25 and engine block 21 used that the combustion chamber subareas 3 above each cylinder bore 22 are arranged. The actuator 5 and the actuator 6 are so on the engine block 21 attached that the rack 7 inside the module component 1 opposite the module plate 2 can be moved.

Wie man in 3 besonders gut sieht, ist der Zylinderkopf 25 so ausgebildet, dass in ihm im wesentlichen kein besonderer Verbrennungsraumbereich bereitgestellt wird. Der Verbrennungsraum im Verbrennungsmotor 20 wird alleine von den Verbrennungsraumteilbereichen 3 bereitgestellt. Dadurch wird günstigerweise eine Funktionalität bereitgestellt, mit der man schon in der Entwicklungsphase eines Verbrennungsmotors mit relativ geringem Aufwand verschiedene Brennräume testen und optimieren kann, ohne für neue Brennraumformen einen kompletten Zylinderkopf neu konstruieren zu müssen. Abweichend davon kann auch ein Zylinderkopfverbrennungsraum 27 im Zylinderkopf 25 vorgesehen werden, wie er mit einer gestri chelten Linie in 3 angedeutet ist. Dementsprechend müssen auch die Positionen der Ventile 26 verändert werden. Im Fall des Vorsehens eines Zylinderkopfverbrennungsraums 27 wird der Kolben 23 mit einem Kolbendom 28 ausgebildet, wie er ebenfalls mit gestrichelter Linie in 3 angedeutet ist.How to get in 3 the cylinder head is particularly good 25 designed so that essentially no special combustion chamber area is provided in it. The combustion chamber in the internal combustion engine 20 is from the combustion chamber sections alone 3 provided. This advantageously provides a functionality with which one can test and optimize various combustion chambers with relatively little effort already in the development phase of an internal combustion engine, without having to redesign a complete cylinder head for new combustion chamber shapes. Deviating from this can also be a cylinder head combustion chamber 27 in the cylinder head 25 be provided as in with a dashed line 3 is indicated. Accordingly, the positions of the valves 26 to be changed. In the case of the provision of a cylinder head combustion chamber 27 becomes the piston 23 with a piston dome 28 trained as he also in dashed line in 3 is indicated.

Die 4 und 5 zeigen eine Variante des Modulbauteils 1 aus den 1 bis 3 in Form eines Modulbauteils 1'. Das Modulbauteil 1' unterscheidet sich von dem Modulbauteil 1 im wesentlichen durch die besondere Ausbildung der Verdrängungselemente 4', die an ihrer Außenseite anstelle einer Geradverzahnung eine in dieser Ansicht nicht sichtbare Schneckenverzahnung aufweisen. Außerdem ist anstelle einer Zahnstange 7 eine Drehspindel 30 vorgesehen, die in einer Drehspindelbohrung 31 geführt ist, die sich an der Stelle der Führungsaussparung 15 in der Modulplatte 2' befindet. Eine Fixierschraube 32 verhindert ein Herausfallen der Drehspindel 30 aus der Modulplatte 2'.The 4 and 5 show a variant of the modular component 1 from the 1 to 3 in the form of a modular component 1' , The modular component 1' differs from the modular component 1 essentially through the special design of the displacement elements 4 ' , which have on their outside instead of a straight toothing a worm toothing not visible in this view. Also, instead of a rack 7 a rotating spindle 30 provided in a lathe bore 31 is guided, which is in the place of the guide recess 15 in the module plate 2 ' located. A fixing screw 32 prevents the rotating spindle from falling out 30 from the module plate 2 ' ,

Zur Verdrehung der Verdrängungselemente 4' ist der Aktuator 6 als Stellmotor ausgebildet. Durch eine Drehung des Aktuators 6 wird die Drehspindel 30 verdreht, wodurch sich Gewindeabschnitte 33 drehend mit den Schneckenverzahnungen in den Verdrängungselementen 4' so in Eingriff bringen, dass die Verdrängungselemente 4' im Inneren der Aussparungen 11 verschoben werden. Hierdurch ergibt sich eine Volumenänderung des Verbrennungsraumteilbereichs 3 im Bereich jeden Verdrängungselements 4'.For twisting the displacement elements 4 ' is the actuator 6 designed as a servomotor. By rotating the actuator 6 becomes the turning spindle 30 twisted, causing threaded sections 33 rotating with the worm gears in the displacement elements 4 ' engage in such a way that the displacement elements 4 ' inside the recesses 11 be moved. This results in a change in volume of the partial combustion chamber area 3 in the area of each displacement element 4 ' ,

Zur Montage der Verdrängungselemente 4' werden diese zunächst jeweils in den Verbrennungsraumteilbereich 3 eingelegt, wobei sich die Modulplatte 2' auf einer ebenen Fläche befindet. Danach werden diese in die Aussparungen 11 eingeschoben, bis die Schneckenverzahnungen an ihren äußeren Umfangsflächen mit den Gewindeabschnitten 33 auf der Drehspindel 30 in Kontakt treten. Durch Weiterdrehen mit Hilfe der Drehspindel 33 werden die Verdrängungselemente 4' vollständig in die Aussparung 11 hineingezogen. Diese Anordnung stellt sicher, dass die Verdrängungselemente 4' sicher in der Modulplatte 2' gehalten werden, wobei ein Herausfallen der Verdrängungselemente 4' verhindert wird, selbst wenn die Modulplatte 2' umgedreht wird. Dies begünstigt eine Montage der Modulplatte 2'.For mounting the displacement elements 4 ' these are initially in the combustion chamber section 3 inserted, with the module plate 2 ' located on a flat surface. After that, these are in the recesses 11 inserted until the worm gears on their outer peripheral surfaces with the threaded sections 33 on the rotating spindle 30 contact. By turning further with the help of the rotating spindle 33 become the displacement elements 4 ' completely into the recess 11 drawn. This arrangement ensures that the displacement elements 4 ' securely in the module plate 2 ' are held, with a falling out of the displacement elements 4 ' is prevented even if the module plate 2 ' is turned over. This favors assembly of the module plate 2 ' ,

Das Modulbauteil gemäß der Erfindung wird über in den Figuren nicht gezeigte Zylinderkopfschrauben zwischen Zylinderkopf und Motorblock eingespannt. Dadurch ergibt sich auch eine gute Abdichtung im Betrieb. Sowohl die Verdrängungselemente als auch die Zahnstange bzw. die Drehspindel können über separate Ölbohrungen geschmiert werden, so dass der Verschleiß minimiert wird. Diese Ausgestaltung ist in den Figuren nicht gezeigt.The modular component according to the invention is about Cylinder head screws between the cylinder head, not shown in the figures and engine block clamped. This also results in a good seal operational. Both the displacement elements as well as the rack or the rotating spindle can be made via separate oil holes be lubricated so that wear is minimized. This configuration is not shown in the figures.

Zur Verbesserung der Abdichtung des Verdrängungselements ist es denkbar, das Einschieben des Verdrängungselements in die Aussparung 11 zu ermöglichen, und zwar über eine dafür vorgesehene Öffnung, die in den Figuren nicht veranschaulicht ist. Nach dem Einschieben kann sich ein entsprechend vergrößerter Spalt zwischen dem Verdrängungselement und der Unterkante des Zylinderkopfs ergeben.To improve the sealing of the displacement element, it is conceivable to insert the displacement element into the recess 11 to enable, and that through a designated opening, which is not illustrated in the figures. After insertion, a correspondingly enlarged gap can result between the displacement element and the lower edge of the cylinder head.

Die in 3 mit gestrichelten Linien eingezeichnete Geometrie des Brennraumvolumens entspricht demjenigen eines Dieselmotors, wobei durch besondere Ausgestaltung des entsprechenden Modulbauteils auch eine Optimierung des Brennraumvolumens folgen kann. Ein etwaiger Kolbendom kann dann ganz weggelassen werden.In the 3 Geometry of the combustion chamber volume drawn in with dashed lines corresponds to that of a diesel engine, with a special configuration of the corresponding Mo can also follow an optimization of the combustion chamber volume. Any piston dome can then be omitted entirely.

Die Betätigungseinrichtung für die Zahnstange bzw. für die Drehspindel kann an den Stirnseiten der Modulplatte oder auch an einer anderen Stelle der Modulplatte vorgesehen werden, wenn dies aus baulichen Gründen im Hinblick auf das Gesamtvolumen des Verbrennungsmotors notwendig ist.The actuator for the rack or for the rotating spindle can be on the end faces of the module plate or be provided at a different location on the module plate if this for structural reasons necessary with regard to the total volume of the internal combustion engine is.

Für eine weitere Verbesserung der Abdichtung zwischen dem Verdrängungselement und der Modulplatte zu dem entstehenden Verbrennungsraum hin ist es auch denkbar, die Modulplatte so auszugestalten, dass die Verdrängungselemente vor dem Einsetzen der Zahnstange bzw. vor dem Einsetzen der Drehspindel in die entsprechenden Aussparungen eingebracht werden. Eine solche Aussparung kann dann separat mittels einer Leiste und Schrauben abgedichtet werden, wobei dann ein entsprechend vergrößerter Spalt zwischen dem Verdrängungselement und der Unterkante des Zylinderkopfs vorhanden sein kann. Diese Variante ist in den Figuren nicht dargestellt.For a further improvement in the seal between the displacement element and the module plate is towards the resulting combustion chamber it is also conceivable to design the module plate so that the displacement elements before inserting the rack or before inserting the rotating spindle be inserted into the corresponding recesses. Such The recess can then be separated using a bar and screws be sealed, then a correspondingly enlarged gap between the displacement element and the lower edge of the cylinder head can be present. This Variant is not shown in the figures.

Das Verdrängungselement oder die Modulplatte können auch mit Aussparungen versehen sein, und zwar insbesondere krümmereinlassseitig oder krümmerauslassseitig. Diese Version ist in den Figuren nicht gezeigt. Sie eignet sich besonders für sehr hohe Brennraumvolumenänderungen.The displacement element or the module plate can can also be provided with recesses, in particular on the manifold inlet side or on the exhaust manifold side. This version is not shown in the figures. It is suitable especially for very high changes in combustion chamber volume.

Gemäß einer weiteren in den Zeichnungen nicht dargestellten Ausführungsform ist es auch möglich, mehrere Betätigungseinrichtungen vorzusehen, und zwar beispielsweise für je ein Verdrängungselement eine eigene Betätigungseinrichtung. Dann ist eine Feinabstimmung zwischen den einzelnen Zylindern eines Verbrennungsmotors möglich, wobei hohe Verdichtungsänderungen gewährleistet werden können. Die Betätigungseinrichtungen können dabei auch an verschiedenen Orten über den Umfang der Modulplatte verteilt angeordnet werden.According to another in the drawings not illustrated embodiment is it also possible several actuators to be provided, for example for one displacement element each its own actuator. Then there is one fine-tuning between the individual cylinders Internal combustion engine possible, being high compression changes guaranteed can be. The actuators can thereby also at different locations over the circumference of the module plate be distributed.

Es ist auch möglich, verschiedene Betätigungseinrichtungen miteinander zu kombinieren. Beispielsweise können für eine krümmereinlassseitige Veränderung des Brennraumvolumens Verdrängungselemente vorgesehen werden, die über eine Betätigungseinrichtung beaufschlagt werden und es können krümmerauslassseitig andere Verdrängungselemente vorgesehen werden, die über eine separate Betätigungseinrichtung beaufschlagt werden. Durch eine solche Ausgestaltung mit wenigstens zwei Verdrängungselementen pro Zylinder können sich besonders hohe Brennraumvolumenänderungen ergeben, mit der höhere Wirkungsgrade erreicht werden können, als bei aufwendig und besonders fein abgestimmten Verbrennungsmotoren ohne die erfindungsgemäße Einrichtung.It is also possible to use different actuators to combine with each other. For example, for a manifold inlet side change of the combustion chamber volume displacement elements be provided over an actuator be applied and it can krümmerauslassseitig other displacement elements be provided over a separate actuator be charged. By such a configuration with at least two displacement elements per cylinder can particularly high changes in combustion chamber volume result with the higher Efficiencies can be achieved than with complex and particularly fine-tuned internal combustion engines without the device according to the invention.

1, 1'1, 1': Modulbauteilmodular component
2, 2'2, 2 ': Modulplattemodule plate
33: VerbrennungsraumteilbereichCombustion chamber portion
4, 4'4, 4 ': Verdrängungselementdisplacement element
55: Betätigungseinrichtungactuator
66: Aktuatoractuator
77: Zahnstangerack
88th: KühlmittelöffnungCoolant port
99: Ölkanaloil passage
1010: DurchgangsöffnungThrough opening
1111: Aussparungrecess
1212: Haltenaseretaining nose
1414: Führungsnaseguide nose
1515: Führungsaussparungguide recess
1717: Geradverzahnungstraight teeth
1818: Zähneteeth
2020: Verbrennungsmotorinternal combustion engine
2121: Motorblockblock
2222: Zylinderbohrungbore
2323: Kolbenpiston
2424: Pleuelpleuel
2525: Zylinderkopfcylinder head
2626: VentilValve
2727: Verbrennungsraumcombustion chamber
2828: Kolbendompiston dome
3030: Drehspindelspindle
3131: DrehspindelbohrungSpindle bore
3232: Fixierschraubefixing screw
3333: Gewindeabschnittethreaded sections

Claims

Internal combustion engine ( 20 ) with an engine block ( 21 ) in which at least one cylinder ( 22 ) with a reciprocating piston movable in it ( 23 ) is provided, and with one on the engine block ( 21 ) arranged cylinder head ( 25 ), where in the range of cylinders ( 22 ) and / or cylinder head ( 25 ) a combustion chamber ( 3 . 27 ) is provided, characterized in that in the area of the combustion chamber ( 3 . 27 ) around an axis of rotation ( 14 ) rotatably movable displacement element ( 4 . 4 ' ) is provided, which is due to a rotation about the axis of rotation ( 14 ) at least partially into the combustion chamber ( 3 . 27 ) in or out of the combustion chamber ( 3 . 27 ) can be moved out.

Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the axis of rotation ( 14 ) parallel to the direction of movement of the reciprocating piston ( 23 ) runs.

Internal combustion engine according to claim 1 or claim 2, characterized in that the displacement element ( 4 . 4 ' ) is designed as a circular disk segment, the circumference of which is in a recess ( 11 ) is guided with a substantially circular cross section.

Internal combustion engine according to claim 3, characterized in that the circular disc segment ( 4 . 4 ' ) a toothing on its circumference, in particular a spur toothing ( 18 ) or has worm teeth.

Internal combustion engine according to claim 4, characterized in that a plurality of cylinders ( 22 ) with one axis of rotation parallel to each other ( 14 ) rotatably movable displacement element ( 4 . 4 ' ) and an actuator ( 5 ) in the form of a threaded rod ( 30 ) or rack ( 7 ) for simultaneous actuation of the displacement elements ( 4 . 4 ' ) are provided.

Module component for use between the engine block ( 21 ) and the cylinder head ( 25 ) an internal combustion engine ( 20 ), the at least one substantially circular cylindrical combustion chamber partial area ( 3 ), one around an axis of rotation ( 14 ) rotatably movable displacement element ( 4 . 4 ' ) is provided, which is due to a rotation about the axis of rotation ( 14 ) at least partially in the combustion chamber section ( 3 ) into or out of the combustion chamber section ( 3 ) can be moved out.

Modular component according to claim 6, characterized in that the displacement element ( 4 . 4 ' ) is designed according to claim 3 and / or claim 4.

Modular component according to claim 7, characterized in that a plurality of combustion chamber sub-areas ( 3 ) with one axis of rotation parallel to each other ( 14 ) rotatably movable displacement element ( 4 . 4 ' ) and an actuator ( 5 ) in the form of a threaded rod ( 30 ) or rack ( 7 ) for simultaneous actuation of the displacement elements ( 4 . 4 ' ) are provided.

Internal combustion engine with a between cylinder head ( 25 ) and engine block ( 21 ) arranged module component ( 1 . 1' ) according to one of claims 6 to 8.

Motor vehicle with an internal combustion engine according to a of claims 1 to 5 or 9.