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Die Abgasrückführung (AGR)

Auto Sensor Berlin - Der Spezialist für Lambdasonden, AGR-Ventile, Leerlaufregler und Potis

Abgasrückführung = AGR; engl.: EGR = Exhaust Gas Reduction

Bei hohen Verbrennungstemperaturen entstehen im Motor zunehmend umweltschädliche Stickoxide. Um diese zu reduzieren, muss die Verbrennungstemperatur gesenkt werden.

Mit Hilfe der Abgasrückführung wird die Entstehung von NO_x bei Otto- oder Dieselmotoren verringert.

Um dies zu erreichen, wird bei der äußeren Abgasrückführung ein Teil des Abgases über ein Rohr zurück zur Saugseite geführt und dort dem Frischgas beigemischt. Die Regelung hierzu übernimmt ein außerhalb des Motors angebrachtes Abgasrückführventil.

Systembedingt wird während des Ansaugtaktes etwas Abgas durch das offene Auslassventil wieder angesaugt (siehe interne Abgasrückführung).

Schematische Darstellung der Abgasrückführung (Bosch)

Wie wirkt sich die AGR aus?

Das Abgas nimmt nicht an der Verbrennung teil, muss aber jedoch mit aufgeheizt werden. Als Folge sinkt die Verbrennungstemperatur. Eine Absenkung der Verbrennungstemperatur hat immer eine Verringerung des NO_x-Anteils im Abgas zur Folge! Als zweiter Effekt bewirkt die Beimischung des NO_x einen verringerten Sauerstoff-Anteil im Brennraum. Dies begünstigt ebenfalls, dass weniger NO_x entstehen, da diese besonders bei Luftüberschuss im Gemisch entstehen.

Die Abgasrückführung findet nur im Teillastbereich statt, da hier der Motor besonders mager läuft. Bei Kaltstart, Warmlauf und Volllast ist eine Abgasrückführung nicht sinnvoll.

Eine noch bessere Reduktion von Stickoxiden kann erreicht werden, wenn das Abgas vor der Beimengung in einem Abgasrückführungskühler gekühlt wird. Diese Kühlung wird aufgrund der zusätzlichen Kosten nur bei leistungsstärkeren Motoren durchgeführt.

Die Rückführrate des Abgases darf auch keinen Fall zu hoch sein, da sonst das Gemisch zu wenig Sauerstoff erhält und es sich zu viele Kohlenwasserstoffe (HC) bilden würden. Die maximalen Abgasrückführungsraten betragen bei Dieselmotoren etwa 60 %, bei Direkteinspritzer-Otto-Motoren etwa 50% und bei konventionellen Saugrohr-Ottomotoren etwa 20 %.

Positiver Nebeneffekt: Bei Ottomotoren bewirkt die gesteuerte und überwachte Abgasrückführung ein Absenken des spezifischen Kraftstoffverbrauchs um bis zu 5%. Das Hinzufügen nicht brennbaren Gemisches ermöglicht es nämlich, bei gleicher gewünschter Motorleistung die Drosselklappe weiter zu öffnen und die Strömungsverluste an dieser Stelle zu verringern.

AGR Ventil Diesel Pierburg

AGR-Ventil für einen Dieselmotor von Pierburg

Bei OBD-Fahrzeugen, wird das AGR-System vom Steuergerät überwacht und aktiviert. Die Abgase werden vom Motor über das getaktete AGR-Ventil angesaugt. Dadurch ändert sich die Ansaugtemperatur am NTC im Saugrohr. Somit weiß das Steuergerät, dass das AGR System in Ordnung ist. Bleibt der Temperatursprung aus, wird vom Steuergerät die MIL Fehler-Lampe angesteuert. Als Rückmeldungssensoren, können auch Drucksensoren, oder Potentiometer verbaut sein.

AGR System

AGR-System mit AGR-Ventil und EPW oder wahlweise mit EDW

Die Ansteuerung des AGR-Ventils, erfolgt je nach Ausführung des AGR-Systems über

Mechanische Druckwandler,
Elektro-Pneumatische Druckwandler (EPW)
Elektrische Druckwandler (EDW).

Es können aber auch Elektro-Umschaltventile (EUV) oder Thermoventile verbaut sein.

Die Funktion von EPWs ist ähnlich einem "Dimmer" im elektrischen Stromkreis zu verstehen. Aus Unterdruck und Atmosphärendruck wird im EPW ein Mischdruck (Steuerdruck) gebildet, über den pneumatische Steller (Unterdruckdose beim Turbo bzw. AGR-Ventil) stufenlos eingestellt werden können.

1 Saugrohr, 2 Klappenstutzen, 3 Luftfilter, 4 Elektrischer Druckwandler, 5 Steuergerät, 6 AGR-Ventil mit Temperaturfühler, 7 Auspuffkrümmer, 8 Katalysator

Interne Abgasrückführung

Bei allen Motoren kommt die interne Abgasrückführung durch die Überschneidung der Ventilöffnungszeiten an den Zylindern zustande.

Große Ventilüberschneidungen durch früheres Öffnen des Einlassventils erhöhen die innere Abgasrückführung und können daher zu einer NOx-Absenkung beitragen.

Da das zugeführte Abgas das vorhandene Frischgas verdrängt, führt ein frühes Öffnen des Einlassventils aber auch zu einer Absenkung des maximalen Drehmoments.

Eine zu hohe Abgasrückführrate im Leerlauf kann zu Verbrennungsaussetzern führen, die einen Anstieg der HC-Emissionen verursachen. Bei Motoren mit verstellbarer Nockenwelle (Variable Steuerzeiten) können die Überschneidung der Ventilöffnungszeiten und damit die interne Abgasrückführung durch das Motorsteuergerät verändert werden.

Defektes AGR-System

Ein defektes Teil im Abgasrückführsystem führt im Allgemeinen zu einer deutlichen Verschlechterung der Abgaswerte.

Darüber hinaus kann es zu einer Verschlechterung des Fahrverhaltens führen (Leerlaufprobleme, Ruckeln, Leistungsverlust, Motor geht in Notlauf).

Bei jeder Beanstandung und bei jeder Abgasuntersuchung (AU) ist daher auch das Abgasrückführsystem zu prüfen.

Vermehrte Rußansammlung im Abgasrückführventil führt häufig zum Defekt. Schlechte Gasannahme und schließlich starker Leistungsverlust oder erhöhter Verbrauch können dann die Folge sein, je nachdem, in welcher Position das Ventil stehen bleibt. Die meisten Fahrzeuge, die mit einem AGR System ausgestattet sind, zeigen den Defekt aber auch durch Aufleuchten von Motorkontroll- oder Werkstattlampe und durch Speichern eines Fehlercodes an.

Defektes Elektrisches AGR-Ventil - durch ölhaltige Ablagerungen verklebt (Ursache möglicherweise stark ölhaltige Ansaug- oder Ladeluft, häufige Kurzstreckenfahrten im Winter usw.)

Prüfungen

Ein AGR-Ventil kann im Prinzip relativ einfach auf Funktion und Dichtheit geprüft werden. Am Beispiel von Pierburg soll dies exemplarisch verdeutlicht werden. Grundsätzlich sollte beim Aufleuchten der Fehlerlampe (MIL) die Werkstatt aufgesucht werden.

Bei Einmembranausführungen (Pierburg) wird bei "Motor aus" mit der Handunterdruckpumpe eine Druckdifferenz von ca. 300 mbar erzeugt (Diesel 500 mbar). Diese darf innerhalb von 5 min. nicht abfallen. Bei betriebswarmen Motor im Leerlauf wird ebenfalls eine Druckdifferenz von ca. 300 mbar erzeugt. Der Leerlauf muss sich nun deutlich verschlechtern bzw. der Motor kann ausgehen.

Bei Einmembranausführungen mit Temperaturfühler wird dieser aus dem Ventil herausgedreht und der Widerstand gemessen (Sollwerte: bei 20°C >1000 kΩ, 70°C 160-280 kΩ, 100°C 60-120 kΩ). Zum Erwärmen Thermopistole benutzen oder evtl. in heißes Wasser (80-100°C) halten. Das Signal des Temperaturfühlers wird nur zur Diagnose der Abgasrückführung durch das Steuergerät genutzt. Anhand des Signals erkennt die Eigendiagnose Fehler im AGR-System. Im Regelfall wird hier ein Fehlercode gesetzt.

Abgasrückführventil (AGR-Ventil)

Abgasrückführventil mit Temperaturfühler Einmembranausführung (Otto-Motor)

Zur Unterscheidung der Unterdruckanschlüsse bei Zweimembranausführungen sind diese mit Farb-Kennringen versehen, die je nach Fahrzeug unterschiedlich kombiniert sind (z.B. rot und braun, rot und blau oder schwarz und braun). An rot oder schwarz liegt die Unterdruckquelle an, die das AGR-Ventil öffnet. Im Zweifelsfall ausprobieren. Die Prüfung erfolgt analog zur Einmembranausführung.

Bei Einmembranausführungen mit Poti-Lagerückmeldung wird die Membran wie beschrieben geprüft. Am Potentiometer wird der Gesamtwiderstand an Pin 2 und 3 gemessen (Sollwert: 1,5 kΩ - 2,5 kΩ). Der Schleifer-Widerstand wird an Pin 1 und 2 gemessen, dabei wird mit der Handunterdruckpumpe das AGR-Ventil langsam geöffnet. Der Widerstandswert steigt dabei stetig an (Sollwert: von < 700 Ω auf 1,5 kΩ - 2,5 kΩ).