DE3824099A1 - Verfahren zur beheizung eines verbrennungsmotors - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beheizung eines Verbrennungsmotor mittels eines Wärmespeichers.

PKW-Motoren haben ein breites Einsatzgebiet. Sie müs­ sen extremen Anforderungen genügen. Einerseits müssen sie bei niedrigen Umgebungstemperaturen startfähig sein, andererseits wird beispielsweise bei Autobahn­ fahrt bei hohen Drehzahlen hohe Leistung gefordert. Üblicherweise, d. h. bei mehr als 90% der zeitlichen Nutzung werden PKW-Motoren jedoch bei niedrigen Dreh­ zahlen und niedrigen Lasten gefahren. Man kann somit drei wesentliche Betriebszustände hervorheben, die extreme Unterschiede in der Brenngastemperatur kurz vor und während des Expansionshubs aufweisen, nämlich den Kaltstart, die niedrige Teillast und die Vollast. Die Brenngastemperatur, nämlich die Höhe und der zeitliche und örtliche Verlauf der Temperaturen der im Brennraum miteinander reagierenden Brennluft- und Brennstoffmoleküle und ihrer Reaktionsprodukte, kurz Brennmasse oder Brenngase genannt, wird im wesentli­ chen von der augenblicklichen Betriebstemperatur des Motors, insbesondere von der Temperatur der Wände des Brennraums, und von der Temperaturerhöhung der Brenn­ luft durch die motorische Verdichtung bestimmt, außerdem von der Brennlufttemperatur bei Eintritt in den Brennraum, sowie von dem Massenverhältnis von Brennluft zu Kraftstoff.

Beim Kaltstart und Warmlauf von Kraftfahrzeugmotoren entstehen hohe Verbrauchs- und Emissionsspitzen in den ersten Minuten des Betriebs, bis sich eine aus­ reichende Betriebstemperatur eingestellt hat. Haupt­ ursache ist die erhöhte Zugabe von Brennstoff durch die sogenannte Kaltstart- bzw. Warmlaufanreicherung, die bei Otto- und Dieselmotoren erforderlich ist, um einen schnellen Start und die Aufheizung des Motors und seiner Verbrennungsorgane zu bewerkstelligen, sowie die stark erhöhten Reibungsverluste des Motors zu überwinden. Dieser Brennstoffüberschuß verbrennt nicht oder nur ungenügend und verursacht dadurch er­ höhte schädliche Abgasemissionen. Beim Dieselmotor wird zusätzlich Lärm verursacht. In dieser Aufheiz­ phase sind auch Abgaskatalysatoren, beispielsweise Drei-Wege-Katalysatoren für Ottomotoren, ohne große Wirkung. Die Wirkung oder Konversionsrate der Kataly­ satoren hängt von der Betriebstemperatur ab. Für eine ausreichende Katalysatorwirkung ist eine Temperatur von mindestens etwa 360°C erforderlich. Dies bedeu­ tet, daß die Abgase eine entsprechend hohe Temperatur erreichen müssen, bevor der Katalysator "anspringt". Die beim Kaltstart auftretenden hohen Emissionsspit­ zen treffen demnach auf einen Abgaskatalysator, der seine Wirkung noch nicht entfalten kann.

Es besteht somit der Wunsch, einen in kaltem Zustand gestarteten Motor so rasch wie möglich auf die opti­ male Betriebstemperatur zu bringen, ebenso der Wunsch, den Brennsstoffüberschuß, die hohen Abgas­ emissionen und beim Dieselmotor den hohen Lärm abzu­ bauen.

Zu den Möglichkeiten, die bisher untersucht worden sind, um dieses Ziel zu erreichen, gehört der Einsatz von Wärmespeichern zur Vorwärmung oder Schnellauf­ heizung von Motor und Katalysator. Bei der Aufheizung des Motors über das Kühlmittel sind beim Einsatz eines Latentwärmespeichers kurzzeitige Wärmeleistun­ gen von 100 kW möglich, wodurch der Inhalt eines Wärmespeichers innerhalb von 20 bis 30 Sekunden voll in das Motorsystem entleert werden kann. Hierbei hat sich gezeigt, daß für eine Aufheizung von 30 bis 40° K eine Wärmemenge von 1 kWh erforderlich ist. Diese Wärmemenge ist einerseits nicht ausreichend, um das theoretisch mindestens erforderliche Maximum dieser Heizmethode zu realisieren, z. B. eine Aufheizung von -20°C auf +60°C. Andererseits ist das erforderli­ che Bauvolumen für Speicher dieser Wärmekapazität bereits an der Grenze dessen, was in einem heutigen Kraftfahrzeug untergebracht werden kann. Es ist hier­ bei zu beachten, daß auch bei einer theoretisch mög­ lichen Erwärmung des Motorsystems auf 60°C noch bedeutende Emissions- und Verbrauchsspitzen übrig bleiben, weil wesentliche Teile des für die Verbren­ nung bedeutsamen Systems bei der Aufheizung des Mo­ tors über das Kühlmittel nicht ausreichend temperiert werden. Die Gemischaufbereitungsanlage von Ottomoto­ ren wird beispielsweise durch dieses Verfahren nur wenig beeinflußt und die für die Verbrennung im Mo­ torzylinder wesentlichen Wände der Brennkammer werden praktisch gar nicht beeinflußt. Insbesondere liegen die optimalen Brenngastemperaturen wesentlich höher als die maximale Kühlmitteltemperatur, z. B. im Bereich von 1000°C und höher.

Der häufig diskutierte Einsatz von Wärmespeichern, um das Abgas vor Eintritt in den Katalysator aufzuwärmen oder um den Katalysator selbst aufzuwärmen, ist eben­ falls mit großen Schwierigkeiten behaftet. Hierzu ge­ hört in erster Linie das Problem, den Wärmespeicher so auszulegen und gegen Wärmeverluste zu schützen, daß Aufheiztemperaturen im Bereich der Anspringtempe­ ratur des Katalysators von etwa 360°C realisiert werden können. Beim Aufheizen des Katalysators durch Wärmespeicher kommt erschwerend hinzu, daß Katalysa­ tor und Wärmespeicher vor einer Überhitzung durch die Abgase im Vollastbetrieb geschützt werden müssen.

Zusammenfassend kann man feststellen, daß bisher für eine effiziente Eliminierung der Verbrauchs- und Emissionsspitzen beim Kaltstart durch den Einsatz von Wärmespeichern weder die erforderlichen Wärmemengen noch die erforderlichen Temperaturen bereitgestellt werden können.

Außerdem hat sich gezeigt, daß in Abhängigkeit vom jeweiligen Betriebszustand eine Beheizung der Brenn­ luft auch außerhalb der Kaltstart- bzw. Warmlaufphase von Vorteil sein kann. Die Beheizung der Brennluft kann dazu dienen, den Verlauf der Brenngastemperatur des Motors unabhängig vom Betriebszustand im Bereich des optimalen Wertes zu halten. Dadurch können die Verbrauchs- und Emissionswerte im gesamten Betriebs­ bereich verbessert werden. Zudem besteht die Mög­ lichkeit, das Verdichtungsverhältnis auf ein für den Betrieb optimales Minimum herabzusetzen, weil die bisher für das Erreichen der Zündtemperatur beim Kaltstart eines Dieselmotors bei niedrigen Umge­ bungstemperaturen bzw. für das Erreichen eines aus Emissions- und Verbrauchsgründen bei Teillast eines Ottomotors erforderliche hohe Verdichtung durch die Beheizung der Brennluft kompensiert werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, beim Kalt­ start eines Verbrennungsmotors gespeicherte Wärme derart einzusetzen, daß bei beherrschbarer Speicher­ kapazität ein ausreichender Temperaturanstieg in den für die Verbrennung wesentlichen Komponenten sicher­ gestellt ist, wobei zugleich die Möglichkeit bestehen soll, bei den anderen Betriebszuständen den Verlauf der Brenngastemperatur möglichst im Bereich des optimalen Wertes zu halten.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht bei dem eingangs genannten Verfahren darin, daß Speicherwärme an die Brennluft vor deren Eintritt in den Verbrennungsraum abgegeben wird.

Durch diese Verfahrensweise ergibt sich der Vorteil, daß die Temperaturerhöhung der Brennluft durch die Motorverdichtung multipliziert und auf einem höheren Temperaturniveau wirksam wird, so daß nicht nur die Luftaufbereitungsorgane der schnellen Aufheizung unterworfen werden, sondern insbesondere auch die Wände des Verbrennungsraumes, weil die so zugeführte Wärme von innen angreift und ein hohes Temperaturni­ veau hat. Zusätzlich wird ein Verstärkungsmechanismus hinsichtlich der durch die Motorkompression freige­ setzten Wärme in Gang gesetzt. Diese Wärme ist abhän­ gig vom Polytropenexponenten, der mit den Wandtempe­ raturen zunimmt. Dadurch ist sichergestellt, daß die Luft im Verbrennungsraum kurzfristig ausreichend hohe Temperaturen erreicht. Aufgrund experimenteller Er­ fahrungen kann davon ausgegangen werden, daß die Tem­ peraturerhöhung der Brennluft durch Einsatz des Wär­ mespeichers schon nach wenigen Sekunden ausreichende Werte annimmt, um eine drastische Rücknahme der über­ schüssigen Brennstoffzugabe beim Kaltstart und Warm­ lauf des Motors zu ermöglichen.

Die Verdichtungsendtemperatur ist verfahrenstechnisch von großer Bedeutung. Eine genügend hohe Verdich­ tungsendtemperatur begünstigt sowohl die Zündung bei Otto- und Dieselmotoren als auch den nachfolgenden Verbrennungsablauf bei kalten Motoren. Es ist be­ kannt, daß insbesondere die Rußbildung von Dieselmo­ toren beeinflußbar ist. Ein weiterer Vorteil der Erwärmung der Verbrennungsluft liegt darin, daß die durchgesetzte Luftmenge abhängig von der Temperatur­ erhöhung abnimmt. Dadurch ist es möglich, von vorn­ herein einen hohen Ausbrand der eingesetzten Kraft­ stoffmenge zu sichern, so daß sich entsprechend hohe Abgastemperaturen einstellen. Hieraus ergibt sich nicht nur, daß die vom Motor abgegebenen Abgasemis­ sionen drastisch sinken, sondern auch, daß nachge­ schaltete Abgasbehandler schneller wirksam werden.

Das Verdichtungsverhältnis des Motors kann etwa in dem Maße reduziert werden, in dem beim Dieselmotor der Wärmespeicher zur Temperaturerhöhung beim Kalt­ start beiträgt. Beim Ottomotor kann der Wärmespeicher zur Temperaturerhöhung bei Teillast beitragen und das Verdichtungsverhältnis entsprechend gesenkt werden. Durch die Reduzierung des Verdichtungsverhältnisses ergeben sich beim Dieselmotor im Teillastbereich Ver­ besserungen im Verbrauch, beim Otto- und Dieselmotor werden höhere Mitteldrücke möglich, die zur Erhöhung von Drehmoment und Leistung führen können oder zur Verbesserung von Kraftstoffverbrauch und Emissions­ werten, insbesondere durch Reduzierung des Hubraums, wobei Drehmoment und Leistung gleich bleiben können.

Es ist deshalb eine sehr vorteilhafte, von der Er­ findung gebotene Möglichkeit, daß das Verdichtungs­ verhältnis eines Verbrennungsmotors auf das niedrig­ ste wünschenswerte Verhältnis abgesenkt werden kann. Eine sehr vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung kann es sein, daß bei einem Dieselmotor, dessen Ver­ dichtungsverhältnis gegenüber dem bei Kaltstart bei niedrigen Umgebungstemperaturen erforderlichen Ver­ dichtungsverhältnis entsprechend der beim Kaltstart durch den Wärmespeicher erfolgenden Brennlufter­ wärmung reduziert ist, die Wärmeabgabe des Speichers an die Brennluft nach dem Start unter Berücksichti­ gung eines vorgegebenen optimalen Brenngastemperatur­ verlaufs reduziert wird, oder daß bei einem Ottomotor mit einem entsprechend der Brennlufterwärmung durch den Wärmespeicher bei Teillast reduzierten Verdich­ tungsverhältnis des Motors die Wärmeabgabe des Spei­ chers an die Brennluft im gesamten Betriebsbereich unter Berücksichtigung eines vorgegebenen optimalen Verlaufs der Brenngastemperatur geregelt wird.

Als besonders vorteilhaft erweist sich die Erfindung auch bei der Verwendung alternativer Kraftstoffe, wie z. B. Alkohol und Rapsöl,die sich teils durch hohe Verdampfungswärme, teils durch große Zähflüssigkeit auszeichnen.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß der Wärmespeicher über das Motorkühlwasser aufgeheizt wird und seine Wärme bei Bedarf über einen Wasser-Luft-Wärmetauscher an die Brennluft ab­ gegeben wird. Es stellt dies die einfachste Möglich­ keit der Erwärmung der Brennluft durch einen Wärme­ speicher beim Kaltstart dar. Es können an sich be­ kannte Wärmespeicher für Kraftfahrzeuge mit Be- und Entladung durch das Kühlmittel des Motors mit einem Wasser-Luft-Wärmetauscher so verbunden werden, daß beim Kaltstart der Speicher in diesen Wärmetauscher entleert wird und gleichzeitig die Brennluft durch diesen Wärmetauscher fließt und erhitzt wird. In dem Maße, wie der Motor seine Betriebstemperatur er­ reicht, wird der Wärmespeicher wieder aufgeladen. Dabei besteht eine vorteilhafte Weiterbildung darin, daß die Wärmeabgabe an die Brennluft über das aus dem Motor austretende Kühlmittel erfolgt, sobald die Temperatur des aus dem Motor austretenden Kühlmittels die Temperatur des aus dem Speicher austretenden Kühlmittels übertrifft.

Ebenfalls eine vorteilhafte Ausgestaltung stellt es dar, daß das aus dem Motor austretende Kühlmittel über den Wasser-Luft-Wärmetauscher geführt wird, so daß an diesem auch nach der Speicherentladung Wärme zur Verfügung steht. Dabei kann das aus dem Motor austretende Kühlmittel wahlweise durch den Wärmetau­ scher oder an diesem vorbei geleitet werden. Vor­ zugsweise wird das aus dem Motor austretende Kühlmit­ tel durch den Wärmespeicher geleitet, sobald die Temperatur des aus dem Wärmespeicher austretenden Kühlmittels die Temperatur des aus dem Wärmespeicher austretenden Kühlmittels übertrifft.

Damit in der Startphase eine beschleunigte Erwärmung des Motors und gegebenenfalls des Fahrzeugs erreicht werden kann, besteht eine weitere zweckmäßige Ausge­ staltung darin, daß das Kühlmittel über einen Wasser- Luft-Wärmetauscher, die Fahrzeugheizung und den Wär­ mespeicher geführt wird und wahlweise in einem ersten Kreislauf über den Motor oder in einem zweiten Kreis­ lauf durch einen Bypass am Motor vorbei. Die Brennluft kann nach der Speicherentladung wahlweise über den Wärmetauscher oder an diesem vorbei geführt werden. Damit kann je nach Betriebszustand des Motors auch bei betriebswarmem Motor durch eine Erwärmung der Brennluft die Verdichtungsendtemperatur bzw. die Brenngastemperatur zur Optimierung der Verbrauchs­ und Emissionswerte beeinflußt werden. Statt dieser sogenannten "Luftregelung" kann auch eine sogenannte "Wasserregelung" durchgeführt werden, indem das aus dem Motor austretende Kühlmittel wahlweise gedrosselt oder über den Wärmetauscher oder an diesem vorbei geführt wird.

Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung besteht darin, daß der Wärmespeicher durch die Abgase des Motors be­ heizt wird. Dabei kann der Wärmespeicher direkt oder indirekt durch die Abgase des Motors beheizt werden. Eine zweckmäßige Ausgestaltung zur indirekten Behei­ zung besteht darin, daß über einen Abgas-Wasser- Wärmetauscher bei Bedarf Wärme vom Abgas an das über den Wärmespeicher geführte Kühlmittel abgegeben wird.

Eine andere zweckmäßige Ausgestaltung besteht darin, daß beim Kaltstart die Brennluft direkt durch den Wärmespeicher geleitet wird. Dabei besteht eine wei­ tere zweckmäßige Ausführungsform darin, daß zur Bela­ dung des Speichers Abgas und zur Entladung des Spei­ chers Brennluft durch die gleichen, mit dem Speicher­ medium in Wärmetauschverbindung stehenden Kanäle des Wärmespeichers geleitet wird.

ln diesem Falle fließt beim Kaltstart des Motors die Brennluft zunächst durch den Speicher und erhitzt sich dabei. Nach ausreichender Erwärmung des Motors wird der Speicher dann von den Abgasen durchflossen und dabei aufgeladen. Mit dieser Verfahrensweise können Temperaturerhöhungen bis zu 150°K in der Brennluft realisiert werden, weil einerseits die Wärme direkt vom Speichermedium in die Luft fließen kann und weil andererseits die Speichertemperatur nicht durch das Kühlmittel des Motors begrenzt wird. Hierdurch sind Speichertemperaturen um 200°C mög­ lich, die technisch zu bewältigen sind. Es ist sogar möglich, einen solchen Speicher mit den Abgasen eines Dieselmotors zu laden.

Noch eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, daß die Motorabgase über einen Abgas-Luft- Wärmetauscher geführt werden und die von der Abgas­ wärme erhitzte Luft aus diesem Wärmetauscher sowohl zur Beladung des Wärmespeichers als auch während der Warmlaufphase und im Teillastbereich des Motors zur Erwärmung der Brennluft verwendet wird. Dabei besteht eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung darin, daß die Entladung des Speichers beim Kaltstart durch direkten Wärmetausch der Brennluft mit dem Speicher erfolgt. Durch die Doppelnutzung des Abgas-Luft-Wärmetauschers können Abgasemissionen und Kraftstoffverbrauch auch bei betriebswarmem Motor günstig beeinflußt werden, weil der Abgaswärmetauscher zeitlich unbegrenzt Wärme liefern kann.

Damit die Vorteile des Erfindung optimal genutzt wer­ den können, besteht eine weitere bevorzugte Ausge­ staltung darin, daß die Veränderung der Brennlufttem­ peratur gemessen und der Meßwert als Parameter einer der allgemeinen Motorregelung dienenden Regelungsein­ richtung zugeführt wird.

Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verbrennungsmo­ tor zur Durchführung des Verfahrens mit einer Luftan­ saugleitung und einem beheizbaren Wärmespeicher, bei dem erfindungsgemäß die Luftansaugleitung mit einer Einrichtung zur wahlweisen Wärmeübertragung auf die dem Motor zuströmende Luft versehen ist. Dabei kann das Verdichtungsverhältnis des Motors bei einem Die­ selmotor etwa in dem Maße reduziert sein, in dem der Wärmespeicher zur Erhöhung der Verdichtungsendtempe­ ratur beim Kaltstart beiträgt, und beim Ottomotor in dem Maße, in dem der Wärmetauscher zur Erhöhung der Verdichtungsendtemperatur bei Teillast beiträgt.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung besteht dabei darin, daß die Luftansaugleitung zwei sich vor der Einmün­ dung in den Motor vereinigende, wahlweise zuschalt­ bare Zweige aufweist, deren einer über eine Einrich­ tung zur Wärmeübertragung auf die dem Motor zuströ­ mende Luft versehen ist.

Die Einrichtung zur Wärmeübertragung kann ein durch Abfallwärme des Motors beheizbarer Wärmespeicher oder ein Wärmetauscher sein. Der Wärmespeicher kann durch die Motorabgase beheizbar sein, z. B. dadurch, daß die Abgasleitung des Motors über den Wärmespeicher ge­ führt ist. Hierzu kann der Wärmespeicher ein mit der Abgasleitung verbundenes Kanalsystem und ein mit der Luftzweigleitung in Verbindung stehendes Kanalsystem aufweisen.

Eine andere zweckmäßige Ausgestaltung besteht darin, daß die Abgasleitung einen den Wärmespeicher enthal­ tenden Leitungszweig und einen den Wärmespeicher um­ gehenden Leitungszweig aufweist, von welchen wahl­ weise ein Leitungszweig mit Abgas beaufschlagbar ist, und daß der über den Wärmespeicher führende Zweig der Luftansaugleitung wahlweise im Gegenstrom über den Wärmespeicher führbar ist, wenn die Abgasleitung mit dem den Wärmespeicher umgehenden Leitungszweig ver­ bunden ist.

Noch eine andere zweckmäßige Ausführungsform besteht darin, daß der Wärmespeicher und der Wärmetauscher gemeinsam mit einer Fahrzeugheizung in einem Kühlmit­ telkreislauf angeordnet sind, der einen den Wärme­ speicher mit dem Wärmetauscher unter Umgehung des Mo­ tors direkt verbindenden Bypass aufweist. Dadurch kann beim Kaltstart die Speicherwärme unter Umgehung des Motors direkt an die Brennluft abgegeben werden, außerdem kann der Wärmetauscher auch bei betriebswar­ mem Motor im Bedarfsfall zur Beheizung der Brennluft eingesetzt werden und der Wärmespeicher kann beim Kaltstart oder sonstigen Betriebszuständen mit nied­ riger Betriebsmitteltemperatur gleichzeitig oder wahlweise zur Heizung der Fahrzeugkabine benutzt werden.

Dabei ist es noch eine weitere zweckmäßige Weiter­ bildung, daß im Kühlmittelkreislauf zwischen dem Kühlmittelaustritt am Motor und dem Wärmetauscher ein Abgas-Wasser-Wärmetauscher angeordnet ist, der zur Wärmeabgabe mit der Abgasleitung verbunden ist, die wahlweise über einen Bypass am Abgas-Wasser-Wärmetau­ scher vorbeiführbar ist, und daß der den Motor umge­ hende Bypass des Kühlmittelkreislaufs zwischen dem Abgas-Wasser-Wärmetauscher und dem der Brennluft zu­ geordneten Wärmetauscher in den vom Motor kommenden Teil des Kühlmittelkreislaufs einmündet, so daß bei starkem Wärmebedarf vom Abgas Wärme an das Kühlmittel abgegeben werden kann, bevor die Brennluft dem Kühl­ mittel Wärme entzieht.

Noch eine andere geeignete Ausführungsform besteht darin, daß der den Wärmespeicher enthaltende Lei­ tungszweig der Luftansaugleitung stromauf vom Wärme­ speicher über einen zur Beheizung in die Abgasleitung einbezogenen Wärmetauscher geführt ist, wobei eine weitere Ausgestaltung darin besteht, daß stromab vom Wärmespeicher aus dem den Wärmespeicher durchqueren­ den Leitungszweig der Luftansaugleitung eine Rück­ führleitung abzweigt, die stromauf vom Abgas-Luft- Wärmetauscher in den über den Wärmespeicher verlau­ fenden Leitungszweig einmündet, und daß der über diese Rückführleitung führende, den Abgas-Luft-Wärme­ tauscher enthaltende Luftkreislauf mit einem Gebläse versehen ist und wahlweise mit dem den Wärmespeicher enthaltenden Leitungszweig verbindbar und zugleich dieser Leitungszweig von dem direkt zum Motor führen­ den Leitungszweig der Luftansaugleitung abtrennbar ist, wodurch ein unabhängiger Kreislauf zur Ladung des Wärmespeichers mit Abgaswärme zur Verfügung steht.

Eine andere zweckmäßige Ausgestaltung besteht darin, daß der Wärmetauscher in eine mit Abfallwärme des Motors beaufschlagbare Leitung parallel zu einem eine verstellbare Drossel enthaltenden Bypass einbezogen ist.

Bei einem Vergasermotor ist es eine bevorzugte Ausge­ staltung, daß die Einrichtung zur wahlweisen Wärme­ übertragung auf die dem Motor zuströmende Luft stromauf vom Vergaser angeordnet ist, damit der Ver­ gaser von der bereits erwärmten Luft durchströmt wird.

Um die Vorteile der Erfindung optimal zu nutzen, be­ steht eine besonders bevorzugte Ausgestaltung darin, daß in der Luftansaugleitung stromab von der Einrich­ tung zur wahlweisen Wärmeübertragung eine Temperatur­ meßvorrichtung angeordnet ist, deren Ausgang mit einer Einrichtung zur allgemeinen Motorregelung ver­ bunden ist.

Damit die Temperatur der dem Motor zuströmenden Brennluft richtig gemessen wird, ist bei luftgeregel­ ten Anordnungen zur Brennluftheizung die Temperatur­ meßvorrichtung unmittelbar stromab von der Vereini­ gungsstelle der beiden Zweige der Luftansaugleitung angeordnet, während bei abgas- oder wassergeregelten Anordnungen die Temperaturmeßvorrichtung unmittelbar stromab von der mit Wärme versorgbaren Einrichtung angeordnet ist.

Die Wärmeabgabe an die Brennluft erfolgt zweckmäßi­ gerweise möglichst nahe am Lufteinlaß des Motors, während es aus konstruktiven Gründen meist nicht möglich ist, auch den Wärmespeicher in diesem Bereich anzuordnen. Beim Kaltstart wird deshalb die Brennluft abhängig von der Länge des Leitungsweges zwischen Wärmespeicher und Wärmetauscher erst mit spürbarer Verzögerung erwärmt werden. Es stellt deshalb eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung dar, daß unmittel­ bar vor dem Wärmetauscher ein Hilfswärmespeicher angeordnet ist. Es kann sich dabei um einen Wärme­ speicher geringer Kapazität mit entsprechend kleinem Volumen handeln, der keine Einbauprobleme verursacht und die Brennluft erwärmt, bis die Wärme aus dem entfernter gelegenen Wärmespeicher zur Verfügung steht.

Als Wärmespeicher kann ein Wasser-Wärmetauscher oder ein Latentwärmespeicher eingesetzt werden. Während der Wasser-Wärmetauscher kurzzeitig eine sehr hohe Wärmeleistung ermöglicht, bietet der Latentwärmespei­ cher eine mehr stetige Leistung über einen längeren Zeitraum und insgesamt wesentlich mehr Energie pro Volumeneinheit. Um die Vorteile beider Wärmespeicher­ bauarten ausnützen zu können, stellt es eine beson­ ders zweckmäßige Ausführungsform dar, daß der Wärme­ speicher in der Bahn des wärmetransportierenden Me­ diums zwei Abschnitte aufweist, deren einer als La­ tentwärmespeicher und deren anderer als Wasser-Wärme­ speicher ausgebildet ist.

Vorzugsweise wird der Hilfswärmespeicher als Wasser- Wärmespeicher ausgebildet.

Bei einem Verbrennungsmotor mit einem im Kühlmittel­ kreislauf angeordneten Heizungswärmetauscher ist es noch eine vorteilhafte Ausgestaltung, daß der Wärme­ speicher in Reihe mit dem Heizungswärmetauscher und stromauf von diesem angeordnet ist, wodurch ein be­ sonders effektives Laden des Wärmespeichers ermög­ licht wird.

Soweit in den vorstehenden Erläuterungen und in der nachfolgenden Beschreibung von Kühlwasser, Wasser- Wärmespeicher oder z. B. einem Wasser-Luft-Wärmetau­ scher die Rede ist, geschieht dies aus Gründen der Vereinfachung, ohne daß dabei eine Beschränkung auf das Medium Wasser beabsichtigt ist. Vielmehr kann an die Stelle von Wasser jedes andere geeignete Kühlme­ dium, z. B. ein Gemisch von Wasser und Frostschutzmit­ tel, treten.

Anhand der nun folgenden Beschreibung der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele der Er­ findung wird diese näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer einfa­ chen Anordnung zur Durchführung des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Anord­ nung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem Wasser-Luft-Wärmetau­ scher und unter Einbeziehung der Fahrzeug­ heizung, bei einer luftgeregelten Ausfüh­ führungsform der Brennluftbeheizung,

Fig. 3 eine der Fig. 2 ähnliche Darstellung bei einer wassergeregelten Ausführungsform,

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Anord­ nung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem durch das Abgas beheizbaren Wärmespeicher,

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Anord­ nung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem indirekt durch das Abgas beheizbaren Wärmespeicher,

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer Anord­ nung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem durch das Kühlmit­ tel und indirekt durch das Abgas beheizba­ ren Wärmespeicher und

Fig. 7 eine schamtische Darstellung einer Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens, bei der die Speicherwärme aus­ schließlich zur Beheizung der Brennluft des Motors eingesetzt werden kann.

In der nachfolgenden Beschreibung werden in den ver­ schiedenen Figuren gezeigte, gleiche oder einander entsprechende Elemente mit gleichen Bezugszeichen ge­ kennzeichnet.

In allen Figuren ist schematisch ein Vierzylindermo­ tor 10 in Verbindung mit einem Kühlsystem 11 und einem Heizungssystem 13 dargestellt, wobei das Kühl­ mittel in einem insgesamt mit 15 bezeichneten Kühl­ mittelkreislauf zirkuliert, der zur Versorgung des Kühlsystems 11 in einen Kühlerkreislauf 17 und einen Heizungskreislauf 28 unterteilt ist. Der Kühlerkreis­ lauf 17 und der Heizungskreislauf 28 vereinigen sich bei 19 zu einer in den Motor 10 zurückführenden Rück­ laufleitung 21, die eine Kühlmittelpumpe 23 enthält und bei 42 in den Motor 10 einmündet.

Das Kühlsystem 11 enthält einen Motorthermostat 25, den Kühler 27 mit einem Kühlgebläse 29 und ein Aus­ gleichsgefäß 37. Die gezeigte Anordnung ist allgemein bekannt und wird deshalb hier nicht näher erläutert.

Das Heizungssystem 13 enthält die Heizung bzw. den Heizungswärmetauscher 26, ein Heizungsgebläse 39 und ein Regelventil 41.

Der Motor 10 wird von einem Luftfilter 12 aus mit Brennluft versorgt. Vom Luftfilter 12 führt zu diesem Zweck eine Luftansaugleitung 14 zu einem Luftvertei­ ler 16. Dieser Luftverteiler 16 ist vorzugsweise mit reduzierter Wärmekapazität ausgeführt. Dabei kann Ma­ terial mit relativ geringer spezifischer Wärmekapazi­ tät verwendet werden. überdies kann der Luftverteiler 16 thermisch isoliert sein. Nach einer bevorzugten Ausgestaltung ist er z. B. als doppelwandige Blechkon­ struktion ausgeführt, wobei der Zwischenraum gegebe­ nenfalls mit Isoliermaterial gefüllt und/oder eva­ kuiert ist.

In Fig. 1 ist stromab vom Luftfilter 12 in der Luft­ ansaugleitung 14 ein Dreiwegeventil 18 angeordnet, von dem aus sich die Luftansaugleitung 14 zum Luft­ verteiler 16 fortsetzt. Außerdem mündet in das Drei­ wegeventil 18 eine Zweigleitung 20, die stromab vom Luftfilter 12 aus der Luftansaugleitung 14 abzweigt und über einen Wärmespeicher 22 geführt ist. Dieser Wärmespeicher 22 weist ein doppeltes Kanalsystem auf, wobei der eine Teil des Kanalsystems von der Brenn­ luft in der Zweigleitung 20 durchströmt wird, während das andere Kanalsystem zur Beheizung des Wärmespei­ chers 22 mit den heißen Abgasen beaufschlagt wird, die dem Wärmespeicher 22 über eine Abgassammelleitung 24 zugeführt werden, die stromab vom Wärmespeicher 22 über das Auspuffsystem ins Freie mündet.

Die Fig. 2 zeigt eine Anordnung, bei der ein Wärme­ speicher mit doppeltem Kanalsystem vermieden wird. Das warme Kühlmittel tritt bei 30 aus dem Motor 10 in den Heizungskreislauf 28 aus und wird zunächst über einen Wasser-Luft-Wärmetauscher 31 geführt, von wo aus es die Fahrzeugheizung 26 durchströmt und dann über eine Pumpe 32 in den Wärmespeicher 22 gelangt, von dem hier angenommen wird, daß er aufgrund beengter Verhältnisse im Motorraum z. B. im Kofferraum des Fahrzeugs, jedenfalls aber in größerer Entfernung vom Motor angeordnet sein kann. An den Wärmespeicher schließt sich im Heizungskreislauf eine Abzweigung 34 in einen den Motor umgehenden und stromauf vom Wärme­ tauscher 31 wieder in den Heizungskreislauf 28 ein­ mündenden Bypass 36 an, der mit einem Rückschlagven­ til 38 versehen ist. Im Kühlmittelkreislauf 28 folgt stromab von der Abzweigung 34 ein Absperrventil 40, das geeignet ist, den Rückfluß des Kühlmittels bei 42 in den Motor 10 zu unterbinden und dadurch das Kühl­ mittel über den Bypass 36 zu leiten.

Der Luftverteiler 16 ist mit einer Luftansaugleitung 14 verbunden, die im Anschluß an den Luftfilter 12 ein Dreiwegeventil 44 aufweist, von dem aus die Zweigleitung 20 über den Wärmetauscher 31 geführt ist und bei 46 wieder in die Luftansaugleitung 14 einmün­ det.

Beim Kaltstart des Motors ist das Absperrventil 40 geschlossen, so daß die Pumpe 32 das Kühlmittel in einem verkürzten Kreislauf vom Wärmespeicher 22 aus über den Bypass 36 durch den Wärmetauscher 31 der Fahrzeugheizung 26 zuführt, von wo aus es erneut über den Wärmespeicher 22 geführt wird, um weitere Wärme an den Wärmetauscher 31 und die Fahrzeugheizung 26 heranzuführen. Da wegen der großen Entfernung zwi­ schen dem Wärmespeicher 22 und dem möglichst nahe am Lufteinlaß des Motors angeordneten Wärmetauscher die Brennluft erst mit spürbarer Verzögerung durch die Wärme aus dem Speicher 22 erwärmt werden könnte, ist unmittelbar vor dem Wärmetauscher 31 ein Hilfsspei­ cher 22 a geringer Kapazität und mit entsprechend kleinem Volumen angeordnet, der die für den Kaltstart sofort benötigte Wärmemenge zur Verfügung stellt. Auch für die Kabinenheizung ist ein derartiger, z. B. in der Nähe der Fahrzeugheizung angeordneter, Hilfs­ speicher sinnvoll.

Sobald der Motor eine ausreichende Betriebstemperatur erreicht hat, wird das Absperrventil 40 geöffnet, wo­ rauf die Pumpe 32 das Kühlmittel aufgrund des Wider­ standes des Rückschlagventils 38 durch den Motor 10 fördert, von wo aus es über den Wärmetauscher 31 und die Fahrzeugheizung 26 wieder zum Wärmespeicher 22 geführt wird, der auf diese Weise durch das warme Kühlmittel geladen werden kann.

Beim Kaltstart ist das Dreiwegeventil 44 derart ein­ gestellt, daß die Brennluft über die Zweigleitung 20 und damit über den Wärmetauscher 31 geführt wird, so daß der Motor 10 mit erwärmter Brennluft versorgt wird. Ist eine Beheizung der Brennluft nicht oder nicht mehr erforderlich, wird das Dreiwegeventil 44 umgestellt und die Brennluft wird vom Luftfilter 12 direkt über die Luftansaugleitung 14 dem Luftvertei­ ler 16 zugeführt.

Bei der in Fig. 3 gezeigten Anordnung, die bis auf die fehlende Zweigleitung 20 mit der Fig. 2 überein­ stimmt, wird die Regelung der Brennluftbeheizung nicht durch die wahlweise Umschaltung der Luftführung auf die Zweigleitung 20, sondern durch die Umgehung des Wärmetauschers 31 durch das vom Motor 10 kommende Kühlmittel über den Bypass 35 oder durch die Durch­ strömung des Wärmetauschers 31 durch das Kühlmittel nach dem Schließen einer Drossel 33 im Bypass 35 be­ wirkt.

Die Fig. 4 zeigt eine Anlage, bei welcher der Wärme­ speicher ebenfalls nur ein Kanalsystem aufweist, wel­ ches jedoch abwechselnd zur Beheizung des Wärmespei­ chers vom Motorabgas und zur Erwärmung der Brennluft von dieser durchströmt werden kann. Im Anschluß an den Luftfilter 12 ist ein Dreiwegeventil 44 angeord­ net, von dem aus die Luftansaugleitung 14 direkt zum Luftverteiler 16 führt. Vom Dreiwegeventil 44 führt eine Zweigleitung 20 a zu einem Dreiwegeventil 48, das über eine Leitung 50 mit einem weiteren Dreiwegeven­ til 52 verbunden ist. Die Leitung 50 durchquert da­ bei den Wärmespeicher 22. An das Dreiwegeventil 52 schließt sich eine Zweigleitung 20 b an, die bei 42 in die Luftansaugleitung 14 mündet. Außerdem ist das Dreiwegeventil 52 über eine Leitung 54 mit einem Dreiwegeventil 56 verbunden, das außerdem an die Ab­ gassammelleitung 24 angeschlossen ist. Die beiden Dreiwegeventile 48 und 56 sind durch eine am Wärme­ speicher 22 vorbeiführende Leitung 58 verbunden, die mit dem Auspuff 60 in Verbindung steht.

Beim Kaltstart bzw. bei einem Bedarf für eine Behei­ zung der Brennluft werden die Dreiwegeventile 44, 48, 52 und 56 derart eingestellt, daß die über den Luft­ filter 12 angesaugte Brennluft über die Zweigleitung 20 a und die Leitung 50 über den Wärmespeicher 22 und von diesem über die Zweigleitung 20 b in die Luftan­ saugleitung 14 geführt wird, während die Motorabgase von der Abgassammelleitung 24 beim Dreiwegeventil 56 in die Leitung 58 eingeleitet und dadurch dem Auspuff 60 zugeführt werden. Ist eine Beheizung der Brennluft nicht erforderlich, werden die Dreiwegeventile 44, 48, 52 und 56 umgestellt, so daß die über den Luft­ filter 12 einströmende Brennluft direkt in die Luft­ ansaugleitung 14 einströmen kann. Zugleich wird das Abgas beim Dreiwegeventil 56 in die Leitung 54 einge­ leitet und gelangt über das Dreiwegeventil 52 in die Leitung 50, so daß das Abgas zur Beheizung des Wärme­ speichers 22 eingesetzt wird und erst beim Dreiwege­ ventil 48 in die Leitung 58 und von dort zum Auspuff 60 gelangt.

Die Fig. 5 zeigt eine Anordnung, bei welcher der Wär­ mespeicher 22 ebenfalls durch das Motorabgas beheizt wird, wobei jedoch der Wärmespeicher nur ein Kanalsy­ stem aufweist, weil die Beheizung des Wärmespeichers 22 indirekt über einen Wärme vom Abgas aufnehmenden Luftkreislauf erfolgt.

In Fig. 5 führt vom Luftfilter 12 die Luftansauglei­ tung 14 direkt zum Luftverteiler 16 am Motor 10. Stromab vom Luftfilter 12 ist eine Zweigleitung 20 angeschlossen, die zu einem Abgas-Luft-Wärmetauscher 64 und von diesem über den Wärmespeicher 22 und über das Dreiwegeventil 18 zurück zur Luftansaugleitung 14 führt. über den Abgas-Luft-Wärmetauscher 64 ist aus­ serdem die Abgassammelleitung 24 geführt. Wahlweise zweigt zwischen dem Wärmespeicher 22 und dem Dreiwe­ geventil 18 aus der Zweigleitung 20 eine Rückführlei­ tung 66 ab, die über ein Gebläse 68 zu einem stromauf vom Wärmetauscher 64 angeordneten Dreiwegeventil 62 führt.

Beim Kaltstart oder bei anderweitigem Bedarf an vor­ gewärmter Brennluft wird das Dreiwegeventil 18 derart eingestellt, daß die über den Luftfilter 12 angesaug­ te Brennluft die Leitung 20 und damit den Abgas-Luft- Wärmetauscher 64 und den Wärmespeicher 22 durchströmt und über das Dreiwegeventil 18 in die Luftansauglei­ tung 14 und über den Luftverteiler 16 dem Motor 10 zuströmt.

Sobald eine Erwärmung der Brennluft nicht mehr erfor­ derlich ist, werden die Dreiwegeventile 62 und 18 derart umgestellt, daß die Brennluft vom Luftfilter 12 über die Luftansaugleitung 14 unmittelbar zum Luftverteiler 16 strömt, während sich andererseits über das Dreiwegeventil 62 ein geschlossener Luft­ kreislauf ergibt, der über den Abgas-Luft-Wärmetau­ scher 64, den Wärmespeicher 22 und das Gebläse 68 führt, das bei dieser Einstellung in Betrieb gesetzt wird und einen Luftkreislauf über die Rückführleitung 66, den Abgas-Luft-Wärmetauscher und den Wärmespei­ cher 22 aufrechterhält, so daß die in diesem Kreis­ lauf zirkulierende und im Abgas-Luft-Wärmetauscher 64 erhitzte Luft den Wärmespeicher 22 beheizt.

Die Fig. 6 zeigt eine weitere Variante einer Anlage, bei der der Wärmespeicher 22 einerseits durch das Kühlmittel und andererseits indirekt auch durch das Abgas beheizt werden kann.

Die Anlage nach Fig. 6 entspricht in wesentlichen Elementen der in Fig. 2 gezeigten Anlage. Es ist je­ doch im Heizungskreislauf 28 in dem vom Motor 10 zum Wasser-Luft-Wärmetauscher 31 führenden Leitungszweig stromauf von der Einmündung des Bypass 36 ein Abgas- Wasser-Wärmetauscher 70 angeordnet, der ständig vom Kühlmittel durchströmt wird. Die vom Abgassammler 24 ausgehende Abgasleitung 72 ist ebenfalls über den Abgas-Wasser-Wärmetauscher 70 geführt, besitzt jedoch einen diesen Abgas-Wasser-Wärmetauscher 70 umgehenden Bypass 74, der mit einem Absperrventil 76 versehen ist.

Solange das Kühlmittel noch nicht die erforderliche Betriebstemperatur erreicht hat, kann durch Schließen des Absperrventils 76 das heiße Abgas durch den Abgas-Wasser-Wärmetauscher 70 geleitet werden und gibt somit zusätzlich Wärme an das Kühlmittel ab. So­ bald die zusätzliche Beheizung des Kühlmittels aus dem Abgas unerwünscht ist, wird das Absperrventil 76 geöffnet, so daß die Abgase am Wärmetauscher 70 vor­ beigeführt werden können.

Um die Temperatur der dem Motor 10 zuströmenden Brennluft zu ermitteln, ist in der Luftansaugleitung 14 stromab von der der Beheizung der Brennluft die­ nenden Einrichtung in der Ansaugleitung 14 eine Tem­ peraturmeßvorichtung 47 angeordnet, deren Ausgang mit einer nicht gezeigten, der allgemeinen Motorregelung dienenden Regelungseinrichtung verbunden ist, um z. B. die überschüssige Brennstoffzugabe oder die Zünd­ oder Einspritzzeiten zu regeln.

Die Fig. 7 zeigt eine Variante zu der Anordnung in Fig. 2, wobei der Wärmespeicher jedoch ausschließlich zur Beheizung der Brennluft eingesetzt wird. Vom Heizungskreislauf 28 zweigt vor dem Heizungssystem 13 eine Leitung 78 ab, die über einen Wasser-Luft-Wärme­ tauscher 31 und einen Wärmespeicher 22 zu einem Drei­ wegeventil 80 geführt ist und bei diesem wieder in den Heizungskreislauf einmündet. Die Luftansauglei­ tung 14 verzweigt sich hinter dem Luftfilter 12 bei einem Dreiwegeventil 82, wobei die Zweigleitung 20 über den Wärmetauscher 31 geführt ist und sich hinter dem Wärmetauscher 31 bei 84 wieder mit der Luftan­ saugleitung 14 vereinigt. Zwischen einer zwischen dem Wärmespeicher 22 und dem Dreiwegeventil 80 gelegenen Abzweigung 86 und einer stromauf vom Wärmetauscher 31 gelegenen Anschlußstelle 88 führt am Wärmetauscher 31 ein Bypass 90 vorbei, der ein Rückschlagventil 92 enthält, durch das nur die Strömungsrichtung von der Abzweigung 86 zur Anschlußstelle 88 zugelassen wird. Zwischen der Anschlußstelle 88 und dem Wärmetauscher 31 ist in die Leitung 78 eine Pumpe 94 einbezogen.

Da der Wärmespeicher 22 nur die Brennluft erwärmen, nicht aber zugleich die Fahrzeugheizung versorgen muß, kann er mit geringer Kapazität und entsprechend geringem Volumen ausgeführt werden, so daß er auch unter beengten Verhältnissen und in Motornähe einge­ baut werden kann.

Zum Laden des Wärmespeichers 22 wird das Dreiwegeven­ til 80 derart geschaltet, daß das Motorkühlmittel über den Wärmetauscher 31 und den Wärmespeicher 22 zum Heizungssystem 13 strömt, wobei es insbesondere bei der Verwendung eines Latentwärmespeichers für die Beladung des Wärmespeichers günstiger sein kann, den Wärmespeicher zwischen Pumpe 94 und Wärmetauscher 31 anzuordnen, weil am Wärmespeicher der gesamte Wärme­ inhalt des Kühlmittels zur Verfügung steht, ohne daß bereits Wärme für die Fahrzeugheizung entnommen wur­ de. Da der Latentwärmespeicher nur aufgeheizt wird, wenn das den Latentwärmespeicher durchströmende Kühl­ mittel die Umwandlungstemperatur des verwendeten Speichermediums erreicht oder überschritten hat, wird durch diese Anordnung die Fahrzeugheizung nicht nen­ nenswert beeinträchtigt, weil die Kapazität eines Latentwärmespeichers für fühlbare Wärme sehr gering ist im Vergleich zu seiner Kapazität für Latentwärme. Verwendet man ein Speichermedium mit einer über der üblichen Kühlwassertemperatur liegenden Umwandlungs­ temperatur, wird dem Kühlmittel im Latentwärmespei­ cher kaum Wärme entzogen, solange die Kühlmitteltem­ peratur unter der Umwandlungstemperatur liegt. Er­ reicht oder übersteigt die Kühlmitteltemperatur die Umwandlungstemperatur, wird der Latentwärmespeicher aufgeladen, wobei jedoch die Kühlmitteltemperatur hinter dem Wärmespeicher noch immer ausreichend warm für die Fahrzeugheizung ist.

Wenn der Speicher geladen ist, wird das Dreiwegeven­ til 80 umgestellt, so daß das Kühlmittel vom Motor 10 aus direkt zum Heizungssystem 13 und von diesem zurück zum Motor 10 strömt. Sofern die angesaugte Brennluft erwärmt werden soll, wird das Dreiwegeven­ til 82 so eingestellt, daß die Brennluft über die Zweigleitung 20 durch den Wärmetauscher 31 strömt, wobei zugleich durch die Pumpe 94 das dort befindli­ che Kühlmittel in einem separaten Kreislauf vom Wär­ mespeicher 22 über den Bypass 90, die Pumpe 94 und den Wärmetauscher 31 gefördert wird, so daß die ge­ speicherte Wärme an die Brennluft abgegeben wird.

Claims (46)

1. Verfahren zur Beheizung eines Verbrennungsmo­ tors mittels eines Wärmespeichers, dadurch gekenn­ zeichnet, daß Speicherwärme an die Brennluft vor deren Eintritt in den Verbrennungsraum abgegeben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß bei einem Dieselmotor, dessen Ver­ dichtungsverhältnis gegenüber dem bei Kaltstart bei niedrigen Umgebungstemperaturen erforderlichen Ver­ dichtungsverhältnis entsprechend der beim Kaltstart durch den Wärmespeicher erfolgenden Brennlufter­ wärmung reduziert ist, die Wärmeabgabe des Speichers an die Brennluft nach dem Start unter Berücksichti­ gung eines vorgegebenen optimalen Brenngastemperatur­ verlaufs reduziert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß bei einem Ottomotor mit einem ent­ sprechend der Brennlufterwärmung durch den Wärmespei­ cher bei Teillast reduzierten Verdichtungsverhältnis des Motors die Wärmeabgabe des Speichers an die Brennluft im gesamten Betriebsbereich unter Berück­ sichtigung eines vorgegebenen optimalen Verlaufs der Brenngastemperatur geregelt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmespeicher über das Motorkühlmittel aufgeheizt wird und seine Wärme bei Bedarf über einen Wasser-Luft-Wärmetauscher an die Brennluft abgegeben wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Wärmeabgabe an die Brennluft unmit­ telbar über das aus dem Motor austretende Kühlmittel erfolgt, sobald die Temperatur des aus dem Motor austretenden Kühlmittels die Temperatur des aus dem Speicher austretenden Kühlmittels übertrifft.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das aus dem Motor austretende Kühl­ mittel durch den Wasser-Luft-Wärmetauscher geleitet wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das aus dem Motor aus­ tretende Kühlmittel wahlweise durch den Wasser-Luft- Wärmetauscher oder an diesem vorbeigeleitet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das aus dem Motor austretende Kühlmit­ tel durch den Wärmespeicher geleitet wird, sobald die Temperatur des aus dem Motor austretenden Kühlmittels die Temperatur des aus dem Wärmespeicher austretenden Kühlmittels übertrifft.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittel über einen Wasser-Luft-Wärmetauscher, die Fahrzeugheizung und den Wärmespeicher geführt wird und in einem ersten Kreislauf über den Motor oder in einem zweiten Kreis­ lauf durch einen Bypass am Motor vorbei.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennluft nach der Speicherentleerung wahlweise über den Wasser-Luft- Wärmetauscher oder an diesem vorbei geführt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine wählbare Teilmenge der Brennluft über den Wasser-Luft-Wärmetauscher geführt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Wärmespeicher durch die Abgase des Motors beheizt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Wärmespeicher direkt durch die Ab­ gase beheizt wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmespeicher indi­ rekt durch die Abgase des Motors beheizt wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein über einen Abgas-Wasser-Wärmetau­ scher bei Bedarf Wärme vom Abgas an das über den Wärmespeicher geführte Kühlmittel abgegeben wird.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß beim Kaltstart die Ver­ brennungsluft direkt durch den Wärmespeicher geleitet wird.

17. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zur Beladung des Speichers Abgas und zur Entladung des Speichers Brennluft durch die glei­ chen, mit dem Speichermedium in Wärmetauschverbindung stehenden Kanäle des Wärmespeichers geleitet wird.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Motorabgase über einen Abgas-Luft-Wärmetauscher geführt werden und die von der Abgaswärme erhitzte Luft aus diesem Wärmetau­ scher sowohl zur Beladung des Wärmespeichers als auch während der Warmlaufphase und im Teillastbereich des Motors zur Erwärmung der Brennluft verwendet wird.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Entladung des Speichers beim Kalt­ start durch direkten Wärmetausch der Brennluft mit dem Speicher erfolgt.

20. Verfahren nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Veränderung der Brennlufttemperatur gemessen und der Meßwert als parameter einer der allgemeinen Motorregelung dienen­ den Regelungseinrichtung zugeführt wird.

21. Verbrennungsmotor mit einer Luftansaugleitung (14) und einem beheizbaren Wärmespeicher (22) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftansaug leitung (14) mit einer Einrichtung (22, 31, 64) zur wahlweisen Wärmeübertragung auf die dem Motor (10) zuströmende Luft versehen ist.

22. Verbrennungsmotor nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftansaugleitung (14) zwei sich vor der Einmündung (16) in den Motor (10) verei­ nigende, wahlweise zuschaltbare Zweige (14, 20) auf­ weist, deren einer (20) über eine Einrichtung (22, 31, 64) zur Wärmeübertragung auf die dem Motor (10) zuströmende Luft versehen ist.

23. Verbrennungsmotor nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftansaugleitung über eine wahlweise mit Wärme versorgbare Einrichtung (31) zur Wärmeübertragung auf die dem Motor (10) zuströmende Luft geführt ist.

24. Verbrennungsmotor nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Wärmeüber­ tragung ein durch Abfallwärme des Motors (10) beheiz­ barer Wärmespeicher (22) ist.

25. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Wärmeübertragung ein Wärmetauscher (31, 64) ist.

26. Verbrennungsmotor nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmespeicher (22) durch die Motorabgase beheizbar ist.

27. Verbrennungsmotor nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgasleitung (24) des Motors (10) über den Wärmespeicher (22) geführt ist.

28. Verbrennungsmotor nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmespeicher (22) ein mit der Abgasleitung (24) verbundenes Kanalsystem und ein mit der Luftzweigleitung (20) in Verbindung stehendes Kanalsystem aufweist.

29. Verbrennungsmotor nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgasleitung einen den Wär­ mespeicher (22) enthaltenden Leitungszweig (50, 54) und einen den Wärmespeicher (22) umgehenden Leitungs­ zweig (58) aufweist, von welchen wahlweise ein Lei­ tungszweig mit Abgas beaufschlagbar ist, und daß der über den Wärmespeicher (22) führende Zweig (20 a, 20 b) der Luftansaugleitung (14) wahlweise im Gegenstrom über den Wärmespeicher (22) führbar ist, wenn die Ab­ gasleitung (24) mit dem den Wärmespeicher (22) umge­ henden Leitungszweig (58) verbunden ist.

30. Verbrennungsmotor nach den Ansprüchen 24 und 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmespeicher (22) und der Wärmetauscher gemeinsam mit einer Fahr­ zeugheizung (26) in einem Kühlmittelkreislauf ange­ ordnet sind, der einen den Wärmespeicher mit dem Wär­ metauscher unter Umgehung des Motors (10) direkt ver­ bindenden Bypass (36) aufweist.

31. Verbrennungsmotor nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß im Kühlmittelkreislauf (28) zwi­ schen dem Kühlmittelaustritt (30) am Motor (10) und dem Wärmetauscher (31) ein Abgas-Wasser-Wärmetauscher (70) angeordnet ist, der zur Wärmeaufnahme mit der Abgasleitung (24) verbunden ist, die wahlweise über einen Bypass (74) am Abgas-Wasser-Wärmetauscher vor­ beiführbar ist, und daß der den Motor (10) umgehende Bypass (36) des Kühlmittelkreislaufs (28) zwischen dem Abgas-Wasser-Wärmetauscher (70) und dem der Brennluft zugeordneten Wärmetauscher (31) in den vom Motor (10) kommenden Teil des Kühlmittelkreislaufs (28) einmündet.

32. Verbrennungsmotor nach den Ansprüchen 24 und 26, dadurch gekennzeichnet, daß der den Wärmespeicher (22) enthaltende Leitungszweig (20) der Luftansaug­ leitung (14) stromauf vom Wärmespeicher (22) über einen zur Beheizung in die Abgasleitung (24) einbezo­ genen Wärmetauscher (64) geführt ist.

33. Verbrennungsmotor nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß stromab vom Wärmespeicher (22) aus dem den Wärmespeicher (22) durchquerenden Lei­ tungszweig (20) der Luftansaugleitung (14) eine Rückführleitung (66) abzweigt, die stromauf vom Ab­ gas-Luft-Wärmetauscher (64) in den über den Wärme­ speicher (22) verlaufenden Leitungszweig einmündet, und daß der über diese Rückführleitung (26) führende, den Abgas-Luft-Wärmetauscher (64) und den Wärmespei­ cher (22) enthaltende Luftkreislauf mit einem Gebläse (68) versehen ist und wahlweise mit dem den Wärme­ speicher (22) enthaltenden Leitungszweig (20) ver­ bindbar und zugleich dieser Leitungszweig (20) von dem direkt zum Motor führenden Leitungszweig der Luftansaugleitung (14) abtrennbar ist.

34. Verbrennungsmotor nach den Ansprüchen 23 und 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (31) in eine mit Abfallwärme des Motors (10) beauf­ schlagbare Leitung (28) parallel zu einem eine ver­ stellbare Drossel (33) enthaltenden Bypass (35) ein­ bezogen ist.

35. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 22 bis 34, mit einem Vergaser, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur wahlweisen Wärmeübertragung auf die dem Motor (10) zuströmende Luft stromauf vom Vergaser angeordnet ist.

36. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 21 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß in der Luftan­ saugleitung (14) stromab von der Einrichtung (22, 31, 64) zur wahlweisen Wärmeübertragung eine Temperatur­ meßvorrichtung (47) angeordnet ist, deren Ausgang mit einer Einrichtung zur allgmeinen Motorregelung ver­ bunden ist.

37. Verbrennungsmotor nach den Ansprüchen 21 und 36, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturmeßvor­ richtung (47) unmittelbar stromab von der Vereini­ gungsstelle (46) der beiden Zweige (14, 20) der Luft­ ansaugleitung (14) angeordnet ist.

38. Verbrennungsmotor nach den Ansprüchen 34 und 36, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturmeßvor­ richtung (47) unmittelbar stromab von der mit Wärme versorgbaren Einrichtung (31) angeordnet ist.

39. Verbrennungsmotor der Dieselbauart nach einem der Ansprüche 21 bis 38, dadurch gekennzeichnet, daß das Verdichtungsverhältnis des Motors etwa in dem Maße reduziert ist, in dem der Wärmespeicher zur Erhöhung der Verdichtungsendtemperatur beim Kaltstart beiträgt.

40. Verbrennungsmotor der Ottobauweise nach einem der Ansprüche 25 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß das Verdichtungsverhältnis des Motors in dem Maße re­ duziert ist, in dem der Wärmetauscher (31, 64) zur Erhöhung der Verdichtungsendtemperatur bei Teillast beiträgt.

41. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 25, 30, 31 oder 34, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar vor dem Wärmetauscher (31) ein Hilfswärmespeicher (22 a) angeordnet ist.

42. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 21 bis 41, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmespeicher (22) ein Wasser-Wärmespeicher ist.

43. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 21 bis 41, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmespeicher (22) ein Latentwärmespeicher ist.

44. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 21 bis 41, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmespeicher (22) in der Bahn des wärmetransportierenden Mediums zwei Abschnitte aufweist, deren einer als Latentwär­ mespeicher und deren anderer als Wasser-Wärmespeicher ausgebildet ist.

45. Verbrennungsmotor nach den Ansprüchen 41 und 44, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfswärmespei­ cher (22 a) als Wasser-Wärmespeicher ausgebildet ist.

46. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 30 oder 31 mit einem im Kühlmittelkreislauf angeordneten Heizungswärmetauscher, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmespeicher (22) in Reihe mit dem Heizungswär­ metauscher und stromauf von diesem angeordnet ist.