Abgasrückführung (AGR)


Prinzip der Abgasrückführung Aufbau der Abgasrückführung Störungen der Abgasrückführung
Vorgeschriebene und immer geringer werdende Emissionsgrenzwerte für Kraftfahrzeuge zwingen die Automobilindustrie ständig dazu, neue Wege zu suchen, um den Schadstoffausstoß ihrer Fahrzeuge zu reduzieren. Eine Möglichkeit dafür ist die Abgasrückführung (AGR).

Prinzip der Abgasrückführung

Bei der Verbrennung von Diesel oder Benzin entstehen in den Motoren Stickoxide (NOx). Ein maßgeblicher Faktor bei deren Entstehung ist die Verbrennungstemperatur. Ziel ist es unter anderem, die Verbrennungstemperatur zu senken und dadurch die Bildung von Stickoxiden zu reduzieren. Dies erreicht man, indem ein Teil der Abgase der Ansaugluft wieder zugeführt wird. Die Steuerung der entsprechenden Menge der rückgeführten Abgase erfolgt durch ein Ventil (Abgasrückführventil). Beim Verbrennungsvorgang ist nun ein Teil der Frischluft durch Abgase ersetzt. Als Folge sinkt der Sauerstoffanteil bei der Verbrennung, diese läuft dadurch langsamer ab und die zugeführten Abgase absorbieren durch ihr Kohlendioxid einen Teil der Verbrennungswärme. Dieser Vorgang macht es möglich, die Verbrennungstemperatur um rund 300 °C zu senken, bis sie nur noch 400 °C beträgt. Durch diese „Abkühlung“ der Verbrennungstemperatur werden die Stickoxide deutlich reduziert. Bei Otto-Motoren können zusätzlich Ladungswechselverluste durch die Abgasrückführung verringert werden, was auch den Verbrauch der Motoren senkt. Beim Diesel-Motor geht zudem die Rußpartikelbildung um etwa 10% zurück.

Aufbau der Abgasrückführung

Bei der Abgasrückführung wird zwischen der inneren und äußeren Abgasrückführung unterschieden. Die innere AGR lässt sich über Veränderung der Ventilsteuerzeiten regeln. Hierzu nutzt man größere Ventilüberschneidungen durch Nockenwellenverstellung oder Veränderungen in der elektrisch-hydraulischen Ventilsteuerung. Kommt hingegen die äußere AGR beim Motor zur Anwendung, wird die Abgasrückführung über eine zusätzliche Leitung zwischen Abgaskrümmer und Ansaugtrakt hergestellt. Ein eingesetztes AGR-Ventil entnimmt dem Abgaskrümmer entsprechende Abgasmengen und reichert damit das Ansauggemisch im Ansaugtrakt an. Geregelt werden die Mengen von der Motorsteuerung. AGR-Ventile für Otto-Motoren weisen einen deutlich geringeren Öffnungsquerschnitt als jene für Dieselmotoren auf. Je nach Prinzip kann eine zusätzliche Kühlung der rückgeführten Abgase die Ergebnisse der AGR verbessern. Eine besondere Problematik ergibt sich bei der Verwendung von Abgas-Turboladern. Hier kann die AGR zu Druckverlusten führen. Bei LKW wird deswegen häufig ein asymmetrischer Abgas-Turbolader eingesetzt, der nur einen Teil der Zylinder mit der AGR koppelt. Die nicht von der AGR betroffenen verbleibenden Zylinder können somit nach wie vor den normalen Ladedruck-Aufbau gewährleisten.

Störungen der Abgasrückführung

Die Abgasrückführleitung stellt eine Verbindung zwischen thermisch sehr unterschiedlich belasteten Motorteilen her. Der Ansaugtrakt ist beispielsweise gegenüber dem heißen Auspuffkrümmer kalt. Dies setzt eine hohe Anpassungsfähigkeit der Materialien von Abgasrückführung und AGR-Ventil sowie allen Dichtungen voraus. Undichtigkeiten treten hier nicht selten auf. Ein weiteres Problem ergibt sich durch einseitig belastete Motoren, beispielsweise bei häufigem Einsatz im Kurzstreckenbetrieb oder bei Verbrennungsproblemen des Motors. Ablagerungen können sich festsetzen (verkoken) und die Rückführung der Abgase behindern und vermindern. Meistens reicht es dann nicht aus, nur ein zugesetztes AGR-Ventil zu wechseln. Die Rückführleitung muss häufig ebenfalls ausgewechselt werden. Deshalb sollten die entsprechenden Bauteile regelmäßig geprüft werden.
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