DE19500473A1 - Verfahren zum Betrieb eines Abgaswärmetauschers im Abgasstrom eines Verbrennungsmotors für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines abgas­ beheizten Wärmetauschers im Abgassystem eines Verbrennungs­ motors für Kraftfahrzeuge und ein Abgassystem für derartige Motoren.

Beim Kaltstart eines Verbrennungsmotors steigt die Wärmezu­ fuhr zum Abgaswärmetauscher nur allmählich an und erreicht erst mit Verzögerung einen für den Wärmebedarf der vom Wärme­ tauscher beheizten Einrichtungen ausreichenden Wert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, beim Kaltstart mög­ lichst kostengünstig die Gastemperaturen in der Brennkammer des Verbrennungsmotors auf ein möglichst hohes Niveau anzuhe­ ben und die Aufheizung der Wärmetauscherflächen auf das er­ forderliche Niveau zu beschleunigen.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß zumindest in der Startphase in der Abgasleitung ein Rückstau erzeugt wird, der einen Druckanstieg am Abgasauslaß des Motors von mindestens 0,5 bar, vorzugsweise von mindestens 1 bar, erzeugt.

Durch den Rückstau wird die zur Erzeugung des Staus erforder­ liche mechanische Energie, d. h. die Druckenergie der Abgase, in Wärme umgesetzt, Dichte und Temperatur der Abgase wird er­ höht und der Motor wird zu erhöhtem Kraftstoffumsatz gezwun­ gen. Durch die verdichteten heißen Abgase wird der Wärme­ übergang an die Wände der Motorbrennkammern und Abgasleitung und an die Wärmetauscherflächen erhöht.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform besteht darin, daß der Abfluß aus dem Rückstau diskontinuierlich erfolgt. Durch den diskontinuierlichen Abfluß wird das Abgas taktweise den Wärmetauscher mit besonders hoher Fließgeschwindigkeit durchströmen, so daß der Wärmeübergang auf die Wärmetauscher­ flächen besonders effektiv ist.

Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung erfolgt der Abfluß aus dem Rückstau nach folgendem Zyklus:

• - Füllung des leeren Wärmetauschers aus dem Abgas­ rückstau,
• - Verweilen des heißen Abgases im Wärmetauscher,
• - Entleeren des Wärmetauschers,

wobei vorzugsweise vor der Füllung des Wärmetauschers in die­ sem ein Unterdruck und während der Füllung ein Überdruck er­ zeugt wird. Dadurch wird die Einströmgeschwindigkeit des Abgases in den Wärmetauscher zusätzlich erhöht und durch die sog. Wärmedissipation wandelt sich die Gasgeschwindigkeit in Wärme um, wobei nach einer physikalischen Gesetzmäßigkeit eine Wärmeerhöhung um den Faktor 1,4 bezogen auf die absolute Temperatur stattfindet.

Diese gasdynamischen Effekte werden möglich, wenn ausreichend kurz öffnende und schließende Ventile für das Füllen und Ent­ leeren des rasch zu erwärmenden Wärmetauschers verfügbar sind und die Öffnungsdauer beim Befüllen so kurz bemessen ist, daß die unter hoher Geschwindigkeit einströmenden und sich im Wärmetauscher stauenden Abgase am Rückfluß gehindert werden, und daß die Öffnungsdauer beim Entleeren so kurz bemessen ist, daß die mit hoher Geschwindigkeit ausströmenden Gase unter Bildung eines Unterdrucks am Rückfluß durch Strömungs­ umkehr gehindert werden.

Wegen der Verminderung des maximalen Drehmoments des Motors sollte der Staudruck nur erzeugt werden, wenn Wärmebedarf besteht. Vorzugsweise wird der Abgasdruck deshalb so gesteu­ ert, daß der Staudruck hoch ist, wenn der Motor nicht mit Drehmoment belastet ist, und daß der Staudruck abgebaut wird, wenn der Motor stark belastet ist.

Um den Rückstau zu erzeugen, ist in der Abgasleitung minde­ stens ein frei betätigbares Ventil angeordnet. Dieses Ventil kann nach einer ersten Variante stromauf vom Wärmetauscher angeordnet sein, wodurch die Gasgeschwindigkeit im Wärmetau­ scher erhöht und dadurch der Wärmeübergang auf die Wärmetau­ cherflächen verbessert wird. Nach einer zweiten Variante kann das Ventil stromab vom Wärmetauscher angeordnet sein, wodurch der Druck im Wärmetauscher erhöht und ebenfalls der Wärmeübergang verbessert wird.

Je besser der Wärmeübergang ist, desto größer ist der Tempe­ raturgradient und umso höher ist bei gleichem Energieaufwand die sich einstellende Temperatur der beaufschlagten Oberflä­ che.

Durch die Taktsteuerung mittels Ventilen in der Abgasleitung kann der Rückstau des Abgases sehr präzise geregelt werden durch das Verhältnis von Fließzeit zur Gesamtzeit.

Eine sehr einfache Verfahrensweise zur Beeinflussung der Wär­ meproduktion des Motors entsprechend dem jeweils bestehenden Bedarf besteht darin, daß bei einem in der Abgasleitung an­ geordneten, periodisch zwischen einer geöffneten und einer geschlossenen Stellung umschaltbaren Ventil, die Dauer der geöffneten Stellung und die Dauer der geschlossenen Stellung derart aufeinander abgestimmt werden, daß sich ein konstan­ ter, dem jeweiligen Wärmebedarf entsprechender Rückstau ge­ genüber dem Motor ergibt.

Hierdurch kann mit einem einfachen, zwischen zwei Stellungen umschaltbaren Ventil eine stufenlose Anpassung des Staudrucks an den jeweiligen Betriebszustand erreicht werden, indem die geschlossene Ventilstellung einen umso größeren zeitlichen Anteil gegenüber der geöffneten Periode erhält, je größer der Wärmebedarf ist.

Aus der DE-PS 31 03 098 ist es bekannt, zum Zwecke der Kabi­ nenheizung einen Abgaswärmetauscher am Einlaß des Abgaszwei­ ges mit einer zu- und abschaltbaren Drosselung zu versehen, durch die Strömungsgeschwindigkeit im Abgaszweig erhöht wird, um bei niedrigem Wärmeangebot des Motors, insbesondere also bei Teillast bzw. im Leerlauf, den Wärmeübergang zu erhöhen und die Heizung ausreichend wirksam zu erhalten. Die Drosse­ lung führt zwar zu einem Abgasrückstau, doch wird dieser im Dauerbetrieb und in der Regel dann erzeugt, wenn der Motor bereits seine optimale Betriebstemperatur erreicht hat, nicht aber gezielt in der Startphase des Motors, nachdem sich die der bekannten Konstruktion zugrunde liegende Aufgabenstellung wesentlich von dem mit der Erfindung zu lösenden Problem un­ terscheidet.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform besteht darin, daß sowohl stromauf, als auch stromab vom Wärmetauscher ein frei betätigbares Ventil angeordnet ist und daß die Öffnungs- und Schließzeiten der beiden Ventile derart aufeinander abge­ stimmt sind, daß nach dem Schließen des stromauf gelegenen Ventils durch kurzzeitiges Öffnen des stromab gelegenen Ven­ tils vor dem Öffnen des stromauf gelegenen Ventils im Bereich zwischen den Ventilen ein Unterdruck erzeugbar ist.

Um den Staudruck an den Wärmebedarf anzupassen, ist ein Ven­ til von Vorteil, das so dicht schließt, daß es bei unbela­ stetem Motor und niedrigen Drehzahlen einen ausreichenden Staudruck erzeugen kann und das leicht steuerbar ist. Bei bekannten Drehklappenventilen können Druckverluste durch Leckage nicht vermieden werden. Erfindungsgemäß wird deshalb ein Drosselventil zur Durchführung des Verfahrens geschaffen, das mit einem einen Strömungskanal umschließenden Gehäuse und einer um eine den Strömungsquerschnitt des Ventils durchque­ rende Drehachse verschwenkbaren Ventilklappe versehen ist, wobei die Klappenfläche durch die Drehachse in zwei Teilflä­ chen unterteilt wird, und das sich dadurch auszeichnet, daß die Ventilklappe in Schließstellung sich in einer die Dreh­ achse enthaltenden, quer zur Durchflußachse verlaufenden Schließebene befindet und mit ihrem Rand in allen Stellungen allseits in der Ebene der Klappe einen solchen Abstand vom Gehäuse einhält, daß dieser von den während des Betriebs zu erwartenden Wärmedehnungen nicht überwunden werden kann, daß dem umfangsbereich jeder Teilfläche am Gehäuse jeweils eine bis an die Drehachse herangeführte Anschlagkante zugeordnet ist, daß diese Anschlagkanten auf unterschiedlichen Seiten der Ventilklappe angeordnet und dieser als stirnseitige Ab­ dichtung zugeordnet sind.

Ein derartiges Ventil kann wegen der Stirnflächendichtung dicht geschlossen werden, wobei beiderseits der Drehachse der Ventilklappe vom Staudruck entgegengesetzt gerichtete Drehmo­ mente erzeugt werden, so daß die Klappe mit relativ geringen Kräften gesteuert werden kann.

Wegen der Rückwirkung der Stauvorrichtung auf den Brennstoff­ verbrauch ist es zumindest bei Ottomotoren erstrebenswert, die Funktion der Stauvorrichtung an den Wärmebedarf anzupas­ sen, der bei niedriger Motorlast groß und bei hoher Motorlast gering ist. Es ist also eine vorteilhafte Ausgestaltung des Systems, in der Abgasleitung eine in Abhängigkeit vom Volu­ menstrom degressiv regelbare Stauvorrichtung anzuordnen, wo­ bei eine Ausführungsform darin besteht, das vorstehend beschriebene Drosselventil so auszugestalten, daß die Dreh­ achse die Ventilklappe außermittig durchquert und in zwei unterschiedlich große Teilflächen derart aufteilt, daß bei der Öffnungsbewegung die größere Klappenteilfläche in Strö­ mungsrichtung bewegt wird, und daß eine das Ventil schließen­ de Rückstellkraft derart über einen Hebel an der Drehklappe angreift, daß der wirksame Hebelarm zwischen der Wirkungsli­ nie der Rückstellkraft und der Drehachse der Klappe mit zu­ nehmender Klappenöffnung abnimmt, und daß das resultierende Drehmoment aus Rückstellkraft und wirksamem Hebelarm degres­ siv ist.

Durch diese Ausgestaltung erzeugt der Staudruck bei geschlos­ senem Ventil zwei entgegengesetzt gerichtete und unterschied­ lich große Drehmomente an der Ventilklappe, wobei das resul­ tierende Moment bestrebt ist, die Klappe zu öffnen. Durch die Rückstellkraft wird die Klappe in Schließstellung gehal­ ten, bis das aus dem Staudruck resultierende Drehmoment die Rückstellkraft überwindet. Das in Schließrichtung wirkende Drehmoment wird umso geringer, je weiter die Klappe geöffnet ist, d. h. mit zunehmendem Massenstrom in der Abgasleitung wird automatisch der Staudruck verringert.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform besteht darin, daß das Gehäuse aus einer von der Drehachse durchquerten Rohrmuffe und zwei von dieser Rohrmuffe umschlossenen Rohr­ abschnitten besteht, deren der Ventilklappe zugewandte Ränder auf unterschiedlichen Seiten der Drehachse als Anschlagkante für die Ventilklappe in einer parallel zur Ebene der in Schließstellung befindlichen Ventilklappe verlaufenden Ebene höchstens bis auf einen der halben Wandstärke der Ventilklap­ pe entsprechenden Abstand vom Drehzentrum an die Drehachse herangeführt sind und anschließend außerhalb des Schwenkbe­ reichs der Ventilklappe verlaufen, wobei eine einfache Aus­ gestaltung darin besteht, daß die der Ventilklappe zugewand­ ten Ränder der Rohrabschnitte durch eine parallel zur Dreh­ achse verlaufende Stufe in zwei in Durchströmrichtung des Ventils versetzte Abschnitte unterteilt sind, die jeweils parallel zur Ebene der in Schließstellung befindlichen Ven­ tilklappe verlaufen.

Hierdurch ergibt sich eine besonders einfache und kostengün­ stige Konstruktion, die auch unter schwierigen räumlichen Verhältnissen relativ einfach montiert werden kann, weil das Ventilgehäuse am Einbauort zusammengefügt werden kann und der wesentliche Teil des Ventils aus der Rohrmuffe mit der darin gelagerten Ventilklappe besteht. Sofern die anschließenden Leitungsteile jeweils durch entsprechende Bearbeitung ihres mit dem Ventil zu verbindenden Endes vorbereitet sind, müssen nur noch diese Leitungsteile entsprechend ausgerichtet, in die Rohrmuffe eingeschoben werden und mit dieser fest verbun­ den werden.

Wenn die Bearbeitung der Rohrenden darauf beschränkt werden soll, sie durch einen ebenen Schnitt zu trennen, und wenn außerdem die Ventilklappe in geöffneter Ventilstellung völlig aus dem Strömungsquerschnitt herausbewegt werden soll, kann eine weitere erfindungsgemäße, als Drosselvorrichtung für das erfindungsgemäße Verfahren geeignete Ventilvariante einge­ setzt werden, die ein einen Strömungskanal umschließendes Gehäuse, eine um eine außerhalb des Strömungsquerschnitts des Ventils quer zur Durchflußrichtung angeordnete Achse ver­ schwenkbaren Ventilklappe und einen außerhalb des Gehäuses mit der Achse verbundenen Stellhebel aufweist. Die erfin­ dungsgemäße Ausgestaltung besteht dabei darin, daß der Strö­ mungskanal im Gehäuse von zwei mit Abstand koaxial zueinander angeordneten Rohrabschnitten gebildet wird, die gemeinsam von einem Klappengehäuse umschlossen werden, in dem die Ventil­ klappe mit ihrer Achse derart angeordnet ist, daß sie in Schließstellung in einer die Drehachse enthaltenden, quer zur Durchflußrichtung verlaufenden Schließebene das in das Klap­ pengehäuse ausmündende, eine ebene Ringfläche bildende Ende des stromauf gelegenen Rohrabschnitts abdeckt, während sie in der Öffnungsstellung aus dem Strömungsweg zwischen den beiden Rohrabschnitten herausgeschwenkt ist, daß der Stellhebel mit einem Kolben verbunden ist, der durch eine Rückstellkraft in Richtung auf seine der Schließstellung der Klappe zugeordnete Position belastet ist und in Richtung der Rückstellkraft mit dem stromauf von der Klappe im Strömungskanal herrschenden Gasdruck beaufschlagt ist, wobei die dem Gasdruck ausgesetzte Kolbenfläche etwas kleiner ist als der Öffnungsquerschnitt des in Schließstellung von der Klappe abgedeckten Rohrab­ schnitts, und daß die andere Kolbenfläche wahlweise einem die Rückstellkraft überwindenden Druck aussetzbar ist.

Auf diese Weise wird auch bei einseitig gelagerter Klappe der Staudruck an der geschlossenen Klappe zum größten Teil durch eine aus dem Gasdruck abgeleitete Gegenkraft kompensiert, so daß nur noch eine relativ geringe Zusatzkraft erforderlich ist, um das Ventil dicht zu schließen.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, daß der Kolben in eine zwei Kammern eines Stellzylinders trennende Membran einbezogen ist, daß ein die eine Kammer durchquerender und aus dieser herausgeführter Stößel mit dem Stellhebel in Wirk­ verbindung steht und mit dem Kolben verbunden ist, daß die vom Stößel durchquerte Kammer mit einer Druckquelle verbind­ bar und die andere Kammer mit dem Strömungskanal stromauf von der Schließebene verbunden ist.

Eine weitere sehr vorteilhafte Ausführungsform besteht darin, daß die Rückstellkraft derart am Hebel angreift, daß der wirksame Hebelarm zwischen der Wirkungslinie der Rückstell­ kraft und der Drehachse der Ventilklappe mit zunehmender Klappenöffnung abnimmt, und daß das resultierende Drehmoment aus Rückstellkraft und wirksamem Hebelarm degressiv ist.

Bei Drehklappenventilen kann in der Regel eine gewisse aero­ dynamische Instabilität nicht völlig vermieden werden. Eine andere vorteilhafte Ausführungsform betrifft deshalb ein Drosselventil ohne eine derartige, unerwünschte Nebenwirkung. Rückstellkraft belasteten Ventilkörper ist dadurch gekenn­ zeichnet, daß die einander zugeordneten Querschnitte von Ven­ tilgehäuse und Ventilkörper unter Bildung eines Systems von Engpässen derart bemessen sind, daß mit zunehmender Ventilbe­ wegung entgegen der Rückstellkraft die vom Staudruck be­ aufschlagte Fläche des Ventilkörpers zunimmt.

Dabei sind vorzugsweise die Engpässe, der Querschnitt des Ventilkörpers und die Rückstellkraft so aufeinander abge­ stimmt, daß bei hohem Volumenstrom die vom Staudruck beauf­ schlagte Fläche des Ventilkörpers mindestens so groß ist, daß der zur Aufrechterhaltung dieser Öffnungsstellung erforderli­ che Staudruck nicht größer ist als der zur Öffnung des Ven­ tils erforderliche Staudruck.

In vorteilhafter Ausgestaltung weist das Ventilgehäuse eine in Bewegungsrichtung des Ventilkörpers gerichtete Einström­ öffnung mit im Vergleich zum Querschnitt des Ventilkörpers geringem Querschnitt und eine Kammer zur Aufnahme des beweg­ lichen Ventilkörpers mit einer unter Bildung eines Ringspalts den Durchtritt des Ventilkörpers gestattenden Ausströmöffnung auf, wobei sich die Einströmöffnung vorzugsweise am Ende ei­ nes in die Ventilkammer ragenden, dünnwandigen Rohrstutzens befindet.

Nach einer Variante weisen die Kammer im Ventilgehäuse und die Ausströmöffnung den gleichen Querschnitt auf. Es kann aber auch die Kammer im Ventilgehäuse einen größeren Quer­ schnitt aufweisen als die Ausströmöffnung.

Nach einer zweckmäßigen Ausgestaltung weist der Ventilkörper einen gleichbleibenden Querschnitt auf.

Vorzugsweise ist die Rückstellkraft abschaltbar, damit die Drosselfunktion ausgeschaltet werden kann, wenn sie nicht benötigt wird. Hierzu kann eine zur Erzeugung der Rückstell­ kraft dienenden Ventilfeder auf einem in Wirkungsrichtung der Feder verstellbaren Widerlager abgestützt sein.

Diese Ventile mit einem in der Ventilkammer linear bewegli­ chen Ventilkörper sind für den Abgashauptstrang nicht sonder­ lich geeignet, weil sie den Durchflußquerschnitt nicht voll­ ständig freigeben können. Sie eignen sich deshalb insbeson­ dere für Systeme, bei denen die Drosselwirkung in einem By­ pass zum Hauptstrang erzeugt wird.

Anhand der nun folgenden Beschreibung des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels der Erfindung wird diese näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 das schematische Blockschaltbild eines Vierzylin­ derverbrennungsmotors für Kraftfahrzeuge mit einem Abgaswärmetauscher in der Abgasleitung,

Fig. 2 eine Variante zu Fig. 1 mit einem im Bypass zur Abgasleitung angeordneten Abgaswärmetauscher,

Fig. 3 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäß ausge­ bildetes, zur Staudruckerzeugung geeignetes Dreh­ klappenventil senkrecht zur Drehachse,

Fig. 4 einen Querschnitt durch das in Fig. 2 gezeigte Ven­ til in Richtung der Drehachse,

Fig. 5 eine Vorrichtung zur degressiven Steuerung der Drehklappe,

Fig. 6 einen schematischen Querschnitt durch eine als Kol­ benventil ausgebildete Stauvorrichtung in einer der Schließstellung nahen Stellung,

Fig. 7 das Ventil nach Fig. 6 in einer Zwischenstellung,

Fig. 8 das Ventil nach den Fig. 6 und 7 nahe der maximalen Öffnungsstellung,

Fig. 9 eine andere Ausführungsform eines Kolbenventils in einer der Schließstellung nahen Stellung,

Fig. 10 eine Zwischenstellung des in Fig. 9 gezeigten Ven­ tils,

Fig. 11 das Ventil nach den Fig. 9 und 10 in einer der Öff­ nungsstellung nahen Stellung,

Fig. 12 einen Querschnitt durch eine Variante eines Dreh­ klappenventils mit einseitig gelagerter Drehklappe und

Fig. 13 eine vergrößerte Darstellung der Vorrichtung zur Kompensierung des Staudrucks.

Bei einem Verbrennungsmotor 10 sind die Brennkammern 12 mit einer Brennluftleitung 14 und einer Abgasleitung 16 verbun­ den, in der sich entweder - wie in Fig. 1 gezeigt - ein Ab­ gaswärmetauscher 18 zur Abgabe von Wärme an das Kühlwasser­ system im Abgashauptstrang befindet, oder - wie in Fig. 2 dargestellt - in einem Bypass 23, wobei zwischen dem Motor 10 und dem Wärmetauscher 18 ein Ventil 20 angeordnet ist. Ein weiteres Ventil 22 ist stromab vom Wärmetauscher 18 darge­ stellt.

Für die einfachste Anordnung zur Realisierung der Erfindung genügt die wahlweise Anordnung eines der Ventile 20 und 22. Dabei kann das gewählte Ventil 20 oder 22 so eingestellt wer­ den, daß stromauf vom gewählten Ventil ein Abgasstau auf­ tritt, durch den Dichte und Temperatur der Abgase erhöht und der Motor zu erhöhtem Kraftstoffumsatz gezwungen wird, so daß der Wärmeübergang an die Wände der Motorbrennkammern 12 und die Wärmetauscherflächen erhöht wird.

Wird das Ventil 20 ausgewählt, so strömt das Abgas mit erhöh­ ter Geschwindigkeit in den Wärmetauscher 18 ein, wird das Ventil 22 ausgewählt, herrscht im Wärmetauscher erhöhter Druck. In beiden Fällen wird der Wärmeübergang auf die Wir­ kungsflächen verbessert.

Eine bessere Wirkungsweise läßt sich erzielen, wenn das je­ weils ausgewählte Ventil nicht fest eingestellt wird und ei­ nen kontinuierlichen Abfluß aus dem Staubereich zuläßt, son­ dern wenn das Ventil taktweise geöffnet und geschlossen wird, so daß eine zusätzliche Geschwindigkeitssteigerung beim Öff­ nen des Ventils erreicht wird, die den Wärmeübergang weiter verbessert.

Besonders vorteilhaft ist es jedoch, die beiden Ventile 20 und 22 nicht wahlweise, sondern gemeinsam vorzusehen und da­ bei eine Ventilsteuerung nach einem festgelegten Zyklus in der Weise durchzuführen, daß bei nach dem Entleeren des Wär­ metauschers 18 geschlossenem Ventil 22 das Ventil 20 geöffnet wird, um den Wärmetauscher 18 mit heißem, mit hoher Geschwin­ digkeit aus dem Staubereich einströmendem Abgas zu füllen, und dann so zeitig wieder geschlossen wird, daß ein Überdruck im Abgaswärmetauscher entsteht mit gleichzeitig erhöhter Tem­ peratur und Dichte, worauf nach Ablauf einer vorbestimmten Verweildauer das Ventil 22 zunächst geöffnet wird, um den Wärmetauscher 18 zu entleeren und dabei einen Unterdruck zu erzeugen, und anschließend wieder geschlossen wird. Hierauf wiederholt sich der Zyklus.

Bei dieser Verfahrensweise wird durch das taktweise Einströ­ men des bereits durch den Stau in seiner Temperatur erhöhten Abgases in den Wärmetauscher 18 die Wärmeabgabe an die Wir­ kungsflächen durch Wärmedissipation und durch die erzwungene Verweildauer weiter verbessert.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, den Staudruck automa­ tisch zu regeln durch Verwendung eines Drosselventils 24 nach den Fig. 3 bis 5, das mit einer relativ geringen Schließkraft dicht geschlossen werden kann und das unter Verwendung der in Fig. 5 gezeigten Vorrichtung in der Lage ist, automatisch den Staudruck zu verringern, wenn der Massenstrom in der Abgas­ leitung zunimmt.

In den Fig. 3 bis 13 werden Ventile gezeigt, die zur automa­ tischen, degressiven Steuerung des Staudrucks geeignet sind. Dabei sind die Ventilkonstruktionen nach den Fig. 6 bis 11 nicht geeignet, in geöffneter Stellung den vollen Durchström­ querschnitt freizugeben. Die Anordnung solcher Ventile im Abgas-Hauptstrang ist unerwünscht, andererseits weisen sie den Vorteil aerodynamischer Stabilität auf. In Fig. 2 ist deshalb - wie erwähnt - der Wärmetauscher 18 im Bypass 23 außerhalb des Abgashauptstrangs angeordnet, so daß gegebenen­ falls nach Öffnung des Ventils 26 das Abgas unbehindert vom automatisch regelbaren Ventil 22 in der Version nach den Fig. 6 bis 11 die Abgasleitung 16 durchströmen kann.

Zur Gestaltung des Ventils 24 ist eine mit 50 bezeichnete rohrförmige Abgasleitung im Bereich einer Rohrmuffe 52 ge­ trennt, wobei die beiden voneinander getrennten Rohrabschnit­ te 54 und 56 einen die Einfügung einer Ventilklappe 58 ermög­ lichenden Abstand voneinander aufweisen. Diese Ventilklappe 58 kann als einfaches Stanzteil ausgebildet sein und ist mit einer Drehachse 60 verbunden, die in Lagern 62 und 64 an der Muffe 62 gelagert und auf einer Seite zur Verbindung mit ei­ nem Stell- oder Steuerungsmechanismus aus der Muffe 62 her­ ausgeführt ist.

Die Rohrmuffe 52 und die in sie eingreifenden Rohrabschnitte 54 und 56 bilden zusammen das Ventilgehäuse 66.

Der aus der Muffe 52 herausgeführte Abschnitt der Drehachse 60 ist mit einem Bund 61 versehen, der als Widerlager für eine die Drehachse umgebende Druckfeder 63 bildet, die einen innerhalb des als lösbare Kappe ausgebildeten Lagers 64 an­ geordneten und an der Achse 60 ausgebildeten Dichtungsflansch 65 dichtend gegen die Innenseite des Lagers 64 drückt.

Die Ventilklappe 58 hält ringsum einen so ausreichenden Ab­ stand von der Innenwandung des Ventilgehäuses 66, daß dieser die freie Beweglichkeit sichernde Abstand auch nicht durch die im Betrieb unter Wärmeeinfluß zu erwartenden Maßänderun­ gen überwunden werden kann.

Beim gezeigten Beispiel verläuft die Ventilklappe 58 in ihrer Schließstellung senkrecht zur Durchflußrichtung bzw. Achse der Muffe 52 und in dieser Schließstellung liegt die Ventil­ klappe 58 in Schließrichtung an den ihr zugewandten Rändern der beiden Rohrabschnitte 54 und 56 an. Damit die Ventil­ klappe 58 diese Schließstellung unbehindert von den Rohrab­ schnitten 54 und 56 erreichen kann, müssen diese im Bewe­ gungsbereich der Ventilklappe 58 Ausnehmungen 70 bzw. 72 auf­ weisen, die beim gezeigten Beispiel dadurch geschaffen sind, daß die Ränder der Rohrabschnitte 54 und 56 auf der einen bzw. anderen Seite der Drehachse 60 mit einem als Anschlag­ kante 74 bzw. 76 dienenden Abschnitt an die Drehachse 60 her­ angeführt sind und dabei - um in der Öffnungsstellung eine zur Durchflußrichtung parallele Lage der Ventilklappe 58 zu ermöglichen - mindestens einen der halben Dicke der Ventil­ klappe 58 entsprechenden Abstand vom Drehzentrum einhalten. Der jeweils anschließende Abschnitt 78 bzw. 80 ist unter Bil­ dung einer Stufe soweit gegenüber der Anschlagkante 74 bzw. 76 zurückgesetzt, daß der schwenkbereich der Ventilklappe 58 freigehalten wird, damit sich diese unbehindert zwischen Schließ- und Öffnungsstellung bewegen kann.

Die Drehachse 60 ist derart außermittig im Strömungskanal an­ geordnet, daß der entgegen dem Abgasdruck an der Anschlagkan­ te 74 anliegende Teil der Ventilklappe 58 eine größere Fläche aufweist als der in Richtung des Abgasdrucks an der Anschlag­ kante 76 anliegende Teil, so daß der Abgasdruck ein die Ven­ tilklappe öffnendes Drehmoment erzeugt und die Ventilklappe 58 nur durch eine diesem Drehmoment entgegengesetzt wirksame Rückstellkraft in geschlossener Stellung gehalten werden kann, bis das aus dem Abgasdruck resultierende Drehmoment die Rückstellkraft überwindet.

Die Drehachse 60 hat einen in Fig. 5 gezeigten, abgewinkelten Endabschnitt, der einen Hebelarm 90 bildet. Am freien Ende des Hebelarms 90, das weiter von der Achse 91 des Leitungs­ abschnitts 50 entfernt ist als das den Hebelarm 90 tragende Ende der Achse 60, greift eine die Ventilklappe 58 in Schließstellung vorspannende Feder 92 an, die an einem Schwenklager 94 abgestützt ist. Dabei ist die Anordnung so getroffen, daß der wirksame Hebelarm zwischen der Drehachse 60 und der Wirkungslinie der Feder 92 mit zunehmender Öffnung der außermittig gelagerten Ventilklappe 58 abnimmt, so daß das resultierende Drehmoment aus Federkraft und wirksamem Hebelarm degressiv ist.

Damit kann das Ventil als Stauvorrichtung in der Abgasleitung von Verbrennungsmotoren eingesetzt werden, um durch einen Abgasrückstau bei Wärmebedarf eine erhöhte Wärmeabgabe des Motors zu erreichen, wobei dieser verbrauchssteigernde Rück­ stau mit zunehmendem Massenfluß automatisch reduziert wird.

Die bei geöffnetem Ventil im Abgasstrom liegende Drehklappe weist eine gewisse aerodynamische Instabilität auf, welche bei den nachfolgend anhand der Fig. 6 bis 11 beschriebenen Ventilkonstruktionen vermieden wird, wobei allerdings in ge­ öffneter Ventilstellung der Durchströmquerschnitt nicht voll­ ständig freigegeben wird.

Die Fig. 6 bis 8 zeigen schematisch eine Ventilvariante 124a mit einem Ventilgehäuse 130a mit einer Einströmöffnung 132 am Ende eines Einströmkanals 134, einer hinter der Einströmöff­ nung 132 angeordneten, im Querschnitt erweiterten Ventilkam­ mer 136a und einer der Einströmöffnung 132 gegenüberliegenden Ausströmöffnung 138a, deren Querschnitt dem der Ventilkammer 136a gleicht. Der Einströmkanal 134 ist in Form eines kurzen Rohrstutzens 140 etwas in das Innere der Ventilkammer 136a verlängert und bildet dort einen Sitz für einen Ventilkörper 142, der von einer Druckfeder 144 beaufschlagt entgegen der Durchflußrichtung zwischen Einströmöffnung 134 und Ausström­ öffnung 138a vorgespannt ist und unter der Wirkung der Feder 144 am Rohrstutzen 140 aufsitzt, sofern der Abgasdruck nicht in der Lage ist, die Kraft der Feder 144 zu überwinden. Der Querschnitt des Ventilkörpers 142 ist so bemessen, daß zwi­ schen seinem Umfang und der Innenwandung der Ventilkammer 136a ein den Abfluß des Abgases ermöglichender Ringspalt 146a besteht.

Wenn das Ventil 124a geschlossen ist, beaufschlagt der Druck des Abgases auf dem Ventilkörper 142 nur eine Fläche, die dem Querschnitt der Einströmöffnung 134 entspricht. Die Kraft der bei geschlossenem Drosselventil 124a ihre größte Einbau­ länge einnehmenden Druckfeder 144 und die in geschlossener Ventilstellung vom Abgas beaufschlagte Fläche des Ventilkör­ pers 142 bestimmen den Öffnungsdruck des Ventils 124a. So­ bald sich das Ventil 124a öffnet, kann das Abgas über einen mit dem Ventilhub zunehmenden Radialspalt 148 zu dem während der Bewegung des Ventilkörpers 142 in der Ventilkammer 136a gleichbleibenden, axial verlaufenden Ringspalt 146a strömen und von dort seinen Weg durch die Abgasleitung 16 (Fig. 1) fortsetzen, wobei sich der Druck im Radialspalt 148 in Abhän­ gigkeit vom Hub des Ventilkörpers 142 ändert, d. h. mit zuneh­ mender Entfernung des Ventilkörpers 142 vom Rohrstutzen 140 abnimmt, während der Druck im Ringspalt 146a unabhängig vom Hub ist. Durch den Rohrstutzen 140 mit seiner relativ gerin­ gen, dem Ventilkörper 142 gegenüberliegenden Stirnfläche wird gewährleistet, daß in der Anfangsphase der Ventilöffnung der Staudruck nur vom Querschnitt der Einströmöffnung 132 be­ stimmt wird und nicht von der gesamten, dem Ventilkörper ge­ genüberliegenden Querschnittsfläche der Ventilkammer.

Die Feder 144 befindet sich im Inneren eines Zylinders 152, der an einer Stirnseite von einer Membran 153 abgeschlossen wird, die einerseits mit der Wandung des Zylinders 152 und andererseits mit einer Platte 155 am Ende eines Stößels 154 verbunden ist, an dessen anderem Ende sich der Ventilkörper 142 befindet. Die Feder 144 erstreckt sich zwischen der Platte 155 und der Membran 153 gegenüberliegenden Stirnfläche des Zylinders 152. Solange die Funktion des Ventils 124a aufrechterhalten werden soll, wird der Ventilkörper 142 durch die Feder 144 belastet. Soll die Wirkung des Drosselventils 124a bzw. des nachfolgend noch beschriebenen Ventils 124b aufgehoben werden, wird über eine Leitung 156 der Zylinder 152 mit einem Vakuum verbunden, wodurch die Membran mit dem Stößel 154 soweit in den Zylinder 152 zurückgezogen wird, daß das Drosselventil frei durchströmt werden kann.

Die Fig. 7 zeigt die Stellung des Ventilkörpers 142 vor dem Verlassen der Ventilkammer 136a. Wenn der Ventilkörper 142 die Ventilkammer 136a verläßt, wie dies in Fig. 8 gezeigt ist, verschwindet der Ringspalt 146a und es entsteht ein an­ derer Radialspalt 150 zwischen der Öffnungskante 157 der Ven­ tilkammer 136a und dem Ventilkörper 142, der sich mit zuneh­ mendem Ventilhub vergrößert.

Diese Ventilkonstruktion ist so abgestimmt, daß sich bei re­ lativ geringem Ventilhub ein sanfter Übergang zwischen den verschiedenen, sich degressiv zum Ventilhub verhaltenden Staudruckwerten ergibt, obwohl die von der Druckfeder 144 er­ zeugte Gegenkraft mit zunehmendem Ventilhub zunimmt.

Die Fig. 9 bis 11 zeigen schematisch ein Drosselventil 124b mit einem Ventilgehäuse 130b, bei welchem der Einström­ kanal 134 wieder in einem Rohrstutzen 140 ausmündet. Die Ausströmöffnung 138b der Ventilkammer 136b wird von einer ringförmigen Rippe 139 an der Wandung der Ventilkammer 136b auf einen Querschnitt begrenzt, der nur geringfügig größer ist als die entsprechende Abmessung des Ventilkörpers 142. Wenn der Staudruck auf die von der Einströmöffnung 132 frei­ gegebene Fläche des Ventilkörpers 142 den Gegendruck der Fe­ der 144 überwindet, bildet sich ein Radialspalt 148, der mit fortschreitender Öffnungsbewegung des Ventilkörpers 142 zu­ nimmt, wobei das Abgas über einen axial verlaufenden Ring­ spalt 146b zwischen dem Ventilkörper 142 und der Wandung der Ventilkammer 136b zur Ausströmöffnung 138b gelangen kann. Diese Ausströmöffnung 138b wird aber bereits nach einem kur­ zen Ventilhub vom Ventilkörper 142 erreicht und auf einen gegenüber dem Ringspalt 146a wesentlich geringeren, ebenfalls axial verlaufenden Ringspalt 146b verkleinert, wie dies in Fig. 10 gezeigt ist. Erst wenn der Ventilkörper 142 den Bereich der Rippe 139 verlassen hat (Fig. 11), bildet sich ein sich mit fortschreitender Bewegung des Ventilkörpers 142 vergrößernder Radialspalt 150.

Diese Ventilkonstruktion verbindet mit einem größeren Ventil­ hub einen scharfen Übergang von Hoch- auf Niederdruck durch den Wechsel der Druckfläche vom Querschnitt der Einströmöff­ nung 132 auf die Stirnfläche des Ventilkörpers 142.

In Fig. 12 ist ein Drehklappenventil 224 gezeigt, bei welchem die Drehklappe einseitig gelagert ist. Dabei umschließt statt der Rohrmuffe 52 (Fig. 4) ein Klappengehäuse 212 die einander zugewandten Enden der beiden Rohrabschnitte 214 und 216, die jeweils in einer ebenen Ringfläche enden, wobei am Ende des stromauf gelegenen Rohrabschnitts 214 in Schließ­ stellung eine Ventilklappe 218 anliegt, deren Drehachse 220 radial außerhalb des Querschnittsbereichs der Rohrabschnitte 214 und 216 das Klappengehäuse durchquert, das in diesem Be­ reich von einer zur Achse 220 parallelen Fläche 217 begrenzt wird, während die gegenüberliegende Wandung 219 des Klappen­ gehäuses 212 auf dieser Seite einen zu den Rohrabschnitten 214 und 216 konzentrischen, gewölbten Verlauf aufweisen kann.

Die Drehachse 220 ist außerhalb des Klappengehäuses 212 mit einem Hebel 250 versehen, an dem ein Stößel 256 angreift, der mit einem doppeltwirkenden Kolben 258 in einem Zylinder 260 fest verbunden ist. Der Kolben 258 ist in eine den Zylinder 260 in zwei Kammern 262 und 264 unterteilende Membran 266 einbezogen.

Die vom Stößel 256 durchquerte Kammer 262 steht über eine Leitung 270 mit einer Druckquelle, die andere Kammer 264 über eine Leitung 272 mit dem Rohrabschnitt 214 stromauf von der Schließebene in Verbindung.

Eine Feder 268 greift einerseits am Hebel 250 und anderer­ seits am Gehäuse 212 derart an, daß sie die Ventilklappe 218 in ihre geschlossene Stellung vorspannt, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß sich der wirksame Hebelarm zwischen der Wirkungslinie der Federkraft und der Drehachse 220 verrin­ gert, wenn sich der Hebel 250 von seiner der geschlossenen Ventilstellung zugeordneten Stellung in seine der geöffneten Ventilstellung zugeordnete Stellung bewegt, damit das resul­ tierende Drehmoment aus Federkraft und Hebelarm degressiv ist.

Der sich während der Schließbewegung des Ventils mit zuneh­ mender Behinderung des freien Durchflusses stromauf der Schließebene aufbauende Staudruck wirkt der Kraft der Feder 268 entgegen. Da aber dieser Staudruck über die Leitung 272 in der zum Schließen des Ventils erforderlichen Richtung auf den Kolben 258 einwirkt, wegen der gegenüber dem Durchfluß­ querschnitt des Rohrabschnitts 214 kleineren Oberfläche des Kolbens 258 aber eine etwas geringere Kraft ausübt als der direkt auf die geschlossene Ventilklappe 218 ausgeübte Stau­ druck, reicht eine relativ geringe Kraft der Feder 268 aus, um die Ventilklappe 218 in der geschlossenen Stellung zu hal­ ten, so daß also eine relativ weiche Feder 268 eingesetzt werden kann.

Wenn die Funktion dieses Drosselventils ausgeschaltet werden soll, also die Ventilklappe 218 ständig in der geöffneten Position gehalten werden soll, wird die Kammer 262 über die Leitung 270 mit Druck beaufschlagt, um den Stößel 256 in den Zylinder 260 zurückzuziehen.

Claims (26)

1. Verfahren zum Betrieb eines Wärmetauschers im Abgasstrom eines Verbrennungsmotors für Kraftfahrzeuge, da­ durch gekennzeichnet, daß in der Startphase in der Abgaslei­ tung ein Rückstau erzeugt wird, der einen Druckanstieg am Abgasauslaß des Motors von mindestens 0,5 bar erzeugt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Rückstau einen Druckanstieg von mindestens 1 bar erzeugt.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß der Abfluß aus dem Rückstau diskon­ tinuierlich erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Rückstau stromauf vom Wärmetauscher erzeugt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, da­ durch gekennzeichnet, daß der Abfluß aus dem Rückstau nach folgendem Zyklus erfolgt:

• - Füllung des leeren Wärmetauschers aus dem Abgasrückstau,
• - Verweilen des heißen Abgases im Wärmetauscher,
• - Entleeren des Wärmetauschers.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß mittels ausreichend kurz öffnender und schließender Ventile für das Öffnen und Schließen des Wärmetauschers die Öffnungsdauer bei der Füllung des Wärmetauschers so kurz be­ messen wird, daß die unter hoher Geschwindigkeit einströmen­ den und sich im Wärmetauscher stauenden Abgase am Rückfluß gehindert werden, und daß die Öffnungsdauer beim Entleeren so kurz bemessen wird, daß die mit hoher Geschwindigkeit aus­ strömenden Gase unter Bildung eines Unterdrucks am Rückfluß gehindert werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß bei einem in der Abgasleitung an­ geordneten, periodisch zwischen einer geöffneten und einer geschlossenen Stellung umschaltbaren Ventil, die Dauer der geöffneten Stellung und die Dauer der geschlossenen Stellung derart aufeinander abgestimmt werden, daß sich ein konstan­ ter, dem jeweiligen Wärmebedarf entsprechender Rückstau ge­ genüber dem Motor ergibt.

8. Abgassystem bei Kraftfahrzeugverbrennungsmotoren mit Abgas-Wärmetauscher zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Abgasleitung (16) mindestens ein frei betätigbares Ventil (20; 22) ange­ ordnet ist.

9. Abgassystem nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Ventil (20) stromauf vom Wärmetauscher an­ geordnet ist.

10. Abgassystem nach den Ansprüchen 8 oder 9, da­ durch gekennzeichnet, daß stromab vom Wärmetauscher (18) ein frei betätigbares Ventil (22) angeordnet ist.

11. Abgassystem nach den Ansprüchen 9 und 10, da­ durch gekennzeichnet, daß die Öffnungs- und Schließzeiten der beiden Ventile (20, 22) derart aufeinander abgestimmt sind, daß nach dem Schließen des stromauf gelegenen Ventils (20) durch kurzzeitiges Öffnen des stromab gelegenen Ventils (22) vor dem Öffnen des stromauf gelegenen Ventils (20) im Bereich zwischen den Ventilen (20, 22) ein Unterdruck erzeugbar ist.

12. Abgassystem nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß in den Kühlwasserkreislauf ein Latentwärmespeicher (42) einbezogen ist.

13. Abgassystem bei Kraftfahrzeugverbrennungsmoto­ ren mit Abgas-Wärmetauscher (18) zur Durchführung des Verfah­ rens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ab­ gasleitung (16) eine in Abhängigkeit vom Volumenstrom degres­ siv regelbare Stauvorrichtung (24; 124a; 124b; 224) angeord­ net ist.

14. Drosselventil für ein Abgassystem nach einem der Ansprüche 8 bis 10 oder 13, das mit einem einen Strö­ mungskanal umschließenden Gehäuse (66) und einer um eine den Strömungsquerschnitt des Ventils durchquerende Drehachse (60) verschwenkbaren Ventilklappe (58) versehen ist, wobei die Klappenfläche durch die Drehachse (60) in zwei Teilflächen unterteilt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilklap­ pe in Schließstellung sich in einer die Drehachse (60) ent­ haltenden, quer zur Durchflußachse verlaufenden Schließebene befindet und mit ihrem Rand in allen Stellungen allseits in der Ebene der Klappe (58) einen solchen Abstand vom Gehäuse (66) einhält, daß dieser von den während des Betriebs zu er­ wartenden Wärmedehnungen nicht überwunden werden kann, daß dem Umfangsbereich jeder Teilfläche am Gehäuse (66) jeweils eine bis an die Drehachse (60) herangeführte Anschlagkante (74, 76) zugeordnet ist, daß diese Anschlagkanten (74, 76) auf unterschiedlichen Seiten der Ventilklappe (58) angeordnet und dieser als stirnseitige Abdichtung zugeordnet sind.

15. Drosselventil nach Anspruch 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Drehachse (60) die Ventilklappe außermittig durchquert und daß eine Rückstellkraft (92) derart über einen Hebel (90) an der Ventilklappe (58) angreift, daß der wirksa­ me Hebelarm zwischen der Wirkungslinie der Rückstellkraft (92) und der Drehachse (60) der Ventilklappe (59) mit zuneh­ mender Klappenöffnung abnimmt, und daß das resultierende Drehmoment aus Rückstellkraft und wirksamem Hebelarm degres­ siv ist.

16. Drosselventil nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnete daß das Gehäuse (66) aus einer von der Drehachse (60) durchquerten Rohrmuffe (52) und zwei von dieser Rohrmuffe umschlossenen Rohrabschnitten (54, 56) besteht, deren der Ventilklappe (58) zugewandte Ränder auf unterschiedlichen Seiten der Drehachse (60) als Anschlagkante (74, 76) für die Ventilklappe (58) in einer parallel zur Ebe­ ne der in Schließstellung befindlichen Ventilklappe verlau­ fenden Ebene höchstens bis auf einen der halben Wandstärke der Ventilklappe (58) entsprechenden Abstand vom Drehzentrum an die Drehachse (60) herangeführt sind und anschließend au­ ßerhalb des Schwenkbereichs der Ventilklappe (58) verlaufen.

17. Drosselventil nach Anspruch 16, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die der Ventilklappe (58) zugewandten Ränder der Rohrabschnitte (54, 56) durch eine parallel zur Drehachse (60) verlaufende Stufe in zwei in Durchströmrichtung des Ven­ tils versetzte Abschnitte (74, 78; 76, 80) unterteilt sind, die jeweils parallel zur Ebene der in Schließstellung befind­ lichen Ventilklappe (58) verlaufen.

18. Drosselventil für ein Abgassystem nach einem der Ansprüche 8 bis 10 oder 13, das mit einem einen Strö­ mungskanal umschließenden Gehäuse (212, 214, 216) und einer um eine außerhalb des Strömungsquerschnitts des Ventils (224) quer zur Durchflußrichtung angeordnete und mit einem Stell­ hebel (250) verbundene Achse (220) verschwenkbaren Ventil­ klappe (218) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungskanal im Gehäuse von zwei mit Abstand koaxial zuein­ ander angeordneten Rohrabschnitten (214, 216) gebildet wird, die gemeinsam von einem Klappengehäuse (212) umschlossen wer­ den, in dem die Ventilklappe (218) mit ihrer Achse (220) der­ art angeordnet ist, daß sie in Schließstellung in einer die Drehachse (220) enthaltenden, quer zur Durchflußrichtung ver­ laufenden Schließebene das in das Klappengehäuse (212) aus­ mündende, eine ebene Ringfläche bildende Ende des stromauf gelegenen Rohrabschnitts (214) abdeckt, während sie in der Öffnungsstellung aus dem Strömungsweg zwischen den beiden Rohrabschnitten herausgeschwenkt ist, daß der Stellhebel (250) mit einem Kolben (258) verbunden ist, der durch eine Rückstellkraft (268) in Richtung auf seine der Schließstel­ lung der Klappe (218) zugeordnete Position belastet ist und in Richtung der Rückstellkraft (268) mit dem stromauf von der Klappe (218) im Strömungskanal herrschenden Gasdruck beauf­ schlagt ist, wobei die dem Gasdruck ausgesetzte Kolbenfläche etwas kleiner ist als der Öffnungsquerschnitt des in Schließstellung von der Klappe (218) abgedeckten Rohrab­ schnitts (214), und daß die andere Kolbenfläche wahlweise einem die Rückstellkraft (268) überwindenden Druck aussetzbar ist.

19. Drosselventil nach Anspruch 18, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Kolben (258) in eine zwei Kammern (262, 264) eines Stellzylinders (260) trennende Membran (266) ein­ bezogen ist, daß ein die eine Kammer (262) durchquerender und aus dieser herausgeführter Stößel (256) mit dem Stellhebel (250) in Wirkverbindung steht und mit dem Kolben (258) ver­ bunden ist, daß die vom Stößel (256) durchquerte Kammer (262) mit einer Druckquelle verbindbar und die andere Kammer (264) mit dem Strömungskanal stromauf von der Schließebene verbun­ den ist.

20. Drosselventil nach Anspruch 19, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Rückstellkraft (268) derart am Hebel (250) angreift, daß der wirksame Hebelarm zwischen der Wirkungsli­ nie der Rückstellkraft (268) und der Drehachse (220) der Ven­ til-klappe (218) mit zunehmender Klappenöffnung abnimmt, und daß das resultierende Drehmoment aus Rückstellkraft (268) und wirksamem Hebelarm degressiv ist.

21. Drosselventil für ein Abgassystem nach einem der Ansprüche 8 bis 13 mit einem entgegen dem Abgasdruck durch eine Rückstellkraft belasteten Ventilkörper, dadurch gekennzeichnet, daß die einander zugeordneten Querschnitte von Ventilgehäuse (130a, 130b) und Ventilkörper (142) unter Bildung eines Systems von Engpässen (146a, 146b, 148, 150) derart bemessen sind, daß mit zunehmender Ventilbewegung ent­ gegen der Rückstellkraft (144) die vom Staudruck beaufschlag­ te Fläche des Ventilkörpers (142) zunimmt.

22. Drosselventil nach Anspruch 21, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Engpässe (146a, 146b, 148, 150), der Quer­ schnitt des Ventilkörpers (142) und die Rückstellkraft (144) so aufeinander abgestimmt sind, daß bei hohem Volumenstrom die vom Staudruck beaufschlagte Fläche des Ventilkörpers (142) mindestens so groß ist, daß der zur Aufrechterhaltung dieser Öffnungsstellung erforderliche Staudruck nicht größer ist als der zur Öffnung des Ventils erforderliche Staudruck.

23. Drosselventil nach einem der Ansprüche 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilgehäuse (130a; 130b) eine in Bewegungsrichtung des Ventilkörpers (142) ge­ richtete Einströmöffnung (132) mit im Vergleich zum Quer­ schnitt des Ventilkörpers (142) geringem Querschnitt und eine Kammer (136a; 136b) zur Aufnahme des beweglichen Ventilkör­ pers (142) mit einer unter Bildung eines Ringspalts (146a; 146b) den Durchtritt des Ventilkörpers (142) gestattenden Ausströmöffnung (138a; 138b) aufweist.

24. Drosselventil nach Anspruch 23, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sich die Einströmöffnung (132) am Ende eines in die Ventilkammer (136a; 136b) ragenden, dünnwandigen Rohr­ stutzens (40) befindet.

25. Drosselventil nach einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellkraft (144) ab­ schaltbar ist.

26. Drosselventil nach Anspruch 25, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine zur Erzeugung der Rückstellkraft dienende Ventilfeder (144) auf einem in Wirkungsrichtung der Feder verstellbaren Widerlager (152) abgestützt ist.