EGR

Themen:

Allgemeines
Zweck des AGR-Systems
Gesundheitliche Vorteile
Hoch- und Niederdruck-AGR
Nachteile und mögliche Fehlfunktionen
AGR-Kühler

Gesamt:
Eine AGR (Exhaust Gas Recirculation), bei manchen Marken auch „UGR“ (Exhaust Gas Recirculation) genannt, hat die Aufgabe, einen Teil der Abgase zum Motor zurückzuführen. Das AGR-Ventil wird sowohl bei Benzin- als auch bei Dieselmotoren verwendet. Die AGR ist auf der Auslassseite des Motorblocks montiert.

Vom Abgaskrümmer zum AGR-Kühler verläuft ein dickes Metallrohr. Dadurch werden die warmen Abgase gekühlt (Wirkung eines Wärmetauschers). Vom AGR-Kühler gelangen die Abgase zum AGR-Ventil, das die Abgase mit der zugeführten Luft vermischt. Die AGR kann als Hochdruck (kurzer Weg) oder als Niederdruck (langer Weg) durchgeführt werden. Beide Systeme haben ihre eigenen Vor- und Nachteile. Dies wird im Kapitel Hoch- und Niederdruck-AGR (weiter unten auf dieser Seite) beschrieben.

Das AGR-Ventil und die Rohre können an verschiedenen Stellen montiert werden, die Abgasentnahme erfolgt jedoch immer so nah wie möglich am Abgaskrümmer. Das Bild unten zeigt die Stellen, an denen die AGR-Komponenten am Motorblock montiert sind.

Da das AGR-Ventil in mehreren Positionen geöffnet oder vollständig geschlossen werden muss, wird eine davon verwendet Schrittmotor um das Ventil zu betätigen.

Zweck des AGR-Systems:
Durch die Zugabe geringer Abgasmengen zur Frischluft im Ansaugtrakt des Motors sinkt der Sauerstoffgehalt für die Verbrennung. Ein niedrigeres Sauerstoffverhältnis führt zu einer „weniger guten“ Verbrennung. Die Verbrennungsgeschwindigkeit und die Verbrennungstemperatur nehmen ab. Durch die niedrigere Temperatur der Verbrennungsgase sinkt der Stickoxidgehalt (NOx). Dadurch werden die Abgase sauberer, was den Umweltauflagen zugute kommt.

Bei älteren Motoren ist das AGR-Ventil bei kaltem Motor geschlossen. Bei den neuen Motoren ist das Ventil auch bei kaltem Motor geöffnet, sodass die warmen Abgase zum Aufwärmen des Motors beitragen. Die AGR ist beim Beschleunigen, Abbremsen und im Leerlauf außer Betrieb. Bei Teillast ist der Betrieb voll ausgelastet.

Operation:
Der Computer steuert die Menge der Abgase, die zum Motor zurückgeführt werden dürfen, basierend auf den folgenden Daten:

Die Motorlast (die AGR arbeitet nur bei Teillast; bei Volllast ist das Ventil geschlossen).
Die Motordrehzahl (bei zu niedriger oder zu hoher Drehzahl wird das Ventil geschlossen).
Die Einlasslufttemperatur.

Der Computer nutzt diese Daten, um das Magnetventil mit einem bestimmten Tastverhältnis anzusteuern. Bei minimaler Differenz wird der Unterdruckwandler so gesteuert, dass das AGR-Ventil nicht aktiviert wird. In dieser Ruhestellung leitet das Magnetventil den Außenluftdruck an das AGR-Ventil weiter. Ist die angesaugte Luftmenge jedoch größer als die benötigte Luftmenge, wird das Magnetventil so angesteuert, dass der Unterdruck der Vakuumpumpe auch am AGR-Ventil anliegt. Das Magnetventil regelt den Unterdruck von der Vakuumpumpe zum AGR-Ventil. Dadurch öffnet sich das AGR-Ventil so weit, dass der Unterschied zwischen benötigter und angesaugter Luft immer minimal ist.

Hoch- und Niederdruck-AGR:
Das Abgasrückführungssystem kann in zwei Systeme unterteilt werden, nämlich die Hochdruck-AGR und die Niederdruck-AGR. Der Unterschied besteht darin, wo die Abgase vom Auspuff abgezweigt werden. Im Folgenden werden die Funktionsweise sowie Vor- und Nachteile beider Systeme beschrieben.

Hochdruck-AGR (kurzer Weg):
Die Abgase werden bereits vor dem Turbo zum Motor zurückgeführt. Zwischen dem Abgaskrümmer und dem Turbo befindet sich ein AGR-Rohr. An diesem Rohr befindet sich häufig ein Kühler, um die Abgastemperatur zu senken. Das AGR-Ventil befindet sich am Ende dieser Leitung. Wenn das AGR-Ventil öffnet, vermischen sich die Abgase in der Leitung mit der Ansaugluft, die vom Ladeluftkühler dem Motoreinlass zugeführt wird.

Vorteile der Hochdruck-AGR:

Die AGR kann sehr schnell an den dynamischen Motorzustand angepasst werden.
Beim Kaltstart trägt die AGR dazu bei, die Temperatur im Brennraum schnellstmöglich anzuheben (serienmäßig bei Dieselmotoren ab der Generation EURO III).

Nachteile:

Verschmutzung im Ansaugtrakt durch Rußbildung.
Das Abgas muss stärker gekühlt werden als beim Einsatz einer Niederdruck-AGR.
Der Abgasstrom wird nicht vollständig zum Antrieb der Turboturbine genutzt. Ein Teil des Gases wird bereits vor dem Turbo angezapft.

Niederdruck-AGR (langer Weg):
Die Abgase werden erst nach dem Partikelfilter wieder dem Ansaugtrakt des Motors zugeführt. Normalerweise ist der Auslass des AGR-Ventils mit dem Einlass des Kompressors verbunden (wie in der Abbildung gezeigt), aber manchmal ist er auch zwischen dem Ladeluftkühler und dem Ansaugkrümmer angeschlossen. Der Nachteil besteht darin, dass das zurückgeführte Abgas einen zu geringen Druck und eine zu geringe Geschwindigkeit aufweist. Um dieses Problem zu lösen, wird im Auspuff (nach dem AGR-Zweig) ein zusätzliches Ventil eingebaut. Sobald dieses zusätzliche Ventil schließt, erhöht sich der Druck zwischen Turbo und Ventil. Aufgrund des erhöhten Drucks werden die Abgase durch die Abzweigung zum AGR-Ventil geleitet.

Vorteile der Niederdruck-AGR:

Das gesamte Abgas wurde bereits in der Turbine des Turbos verbraucht
Aufgrund der Hochdruck-AGR ist die Abgastemperatur niedrig (ohne Einsatz eines AGR-Kühlers).
Das AGR-Gas ist sauberer, unter anderem weil der Partikelfilter bereits die Abgasnachbehandlung durchgeführt hat, also weniger Motorverschmutzung durch Rußbildung.

Nachteile:

Die Beimischung von Abgas zur Ansaugluft erfolgt (je nach dynamischem Motorzustand) langsamer, da die AGR einen längeren Weg zurücklegen muss.
Das AGR-Ventil ist weiter von den Einlassventilen entfernt.

Nachteile und mögliche Störungen:
Das AGR-Ventil verbessert die Leistung des Motors nicht. Der Einsatz des AGR-Ventils kann zu Leistungseinbußen und erhöhtem Verbrauch führen. Auch die innere Kontamination wird stark zunehmen (siehe Bild). Der Schmutz bleibt überall haften und verunreinigt auf diese Weise auch den Ansaugkrümmer und die Einlassventile des Motors. Besonders bei ruhiger Fahrweise verbleiben diese Verunreinigungen im Motor.

Der einzige Vorteil der AGR besteht darin, dass die Abgase sauberer sind; Die NOx-Emissionen nehmen ab. Bei den älteren Dieselmotoren ließen sich die AGR-Ventile problemlos über eine Verschlussplatte schließen. Die Hersteller von Neuwagen sorgen durch Sensoren und andere Methoden dafür, dass die AGR nicht mehr abgeschaltet oder verfälscht werden kann, da die Drücke an verschiedenen Stellen im Rohr gemessen werden. Daher ist bei neueren Fahrzeugen auch eine Software-Anpassung des Motormanagements erforderlich. Dies ist oft Teil der neuen Software zum Chiptuning.

Es kann vorkommen, dass das AGR-Ventil unbeabsichtigt offen bleibt, während es nicht angesteuert wird. Dem Motor werden dann zu viele Abgase zugeführt. Mit einem Lesegerät können wir dies daran erkennen:

eine (dauerhaft) hohe Ansauglufttemperatur durch die Abgase (siehe Seite dazu). Temperatursensoren);
Zu niedriger Wert des Luftmassenmessers: Ein großer Prozentsatz der einströmenden Luft besteht aus Luft, die aus der AGR und nicht aus dem Luftfilter stammt.

AGR-Kühler:
Die Temperatur der Abgase beträgt bei Teillast (bei konstanter Temperatur auf der Autobahn) etwa 300 Grad und bei Volllast mehr als 700 Grad. Je kälter jedoch die dem Ansaugtrakt zugeführte Luft ist, desto besser ist die Leistung des Motors. Kalte Luft enthält mehr Sauerstoff. Warme Luft dehnt sich stärker aus und enthält daher weniger Sauerstoff. Dennoch werden warme Abgase dem Motor wieder zugeführt.
Zwischen dem AGR-Ventil und dem Motoreinlass befindet sich häufig ein AGR-Kühler. Dies funktioniert als Wärmetauscher. Das Kühlmittel durchströmt den AGR-Kühler (in festen Kanälen, damit es nicht in direkten Kontakt mit den Abgasen kommt). Das Kühlmittel nimmt die Wärme der Abgase auf. Das Kühlmittel wird wärmer und die Abgase kühlen ab. Der AGR-Kühler senkt die Temperatur so weit wie möglich, am besten um die 100 Grad.

Weitere Informationen zu dieser Wärmeaustauschtechnik finden Sie im Kapitel Wärmetauscher.

Zusätzlich zur AGR nutzen Benzinmotoren auch eine AGR Sekundärluftpumpe dient der Nachbehandlung der Abgase und kommt in Dieselmotoren zum Einsatz SCR (selektive katalytische Reduktion) Katalysator mit AdBlueDosiersystem angewendet.