Abgasrückführung (AGR)

Die Abgasrückführung (AGR) ist ein Verfahren zur Emissionsminderung von Stickoxiden (NOx) in Verbrennungsmotoren. Bei der AGR wird ein Teil der Abgase in den Verbrennungskreislauf zurückgeführt. Dies führt zu einer Verdünnung der Luft im Brennraum und damit zu einer Verringerung der Verbrennungstemperatur. Dadurch entsteht weniger NOx.

Funktionsweise der Abgasrückführung (AGR)

Das Grundprinzip der AGR besteht darin, einen Teil der Abgase aus dem Auspuff zurückzuführen und sie wieder in den Verbrennungsprozess des Motors einzuspeisen. Durch das Einbringen dieser bereits verbrannten Abgase in den Verbrennungsraum wird die Verbrennungstemperatur gesenkt. Hohe Temperaturen in den Zylindern sind eine Hauptursache für die Entstehung von Stickoxiden, da sie die Reaktion von Stickstoff und Sauerstoff aus der Luft begünstigen. Durch die Senkung der Spitzentemperaturen während der Verbrennung können also NOx-Emissionen effektiv reduziert werden.

Interne AGR

Bei der internen AGR wird ein Teil des Abgases während des Ansaugtakts direkt in den Brennraum zurückgeführt. Dies geschieht, indem das Auslassventil zeitweise geöffnet bleibt. Die interne AGR ist eine einfache und kostengünstige Lösung, die jedoch nur einen geringen Abgasanteil zurückführen kann.

Externe AGR

Bei der externen AGR wird das Abgas aus dem Abgastrakt entnommen und über eine Leitung, einen Kühler und ein Ventil dem Ansaugtrakt zugeführt. Die externe AGR kann einen höheren Abgasanteil zurückführen als die interne AGR.

Externe AGR werden abhängig vom Abgas-Entnahmepunkt in drei Kategorien eingeteilt:

Niederdruck-AGR

Die Entnahme erfolgt nach dem Partikelfilter, die Einleitung erfolgt vor dem Turboverdichter.

Hochdruck-AGR

Die Entnahme erfolgt vor der Turbine des Turboladers und der Abgasnachbehandlung, die Einleitung erfolgt nach dem Ladeluftkühler und bei Ottomotoren der Drosselklappe.

Mehrweg-AGR

Dabei handelt es sich um eine Kombination aus Nieder- und Hochdruck-AGR.

Dieselmotoren

Bei Dieselmotoren ist die AGR eine wichtige Maßnahme zur Reduzierung der Stickoxidemissionen. Sie führt zu einer Verdünnung der Luft im Brennraum, wodurch die Verbrennungstemperatur sinkt. Dadurch entsteht weniger Stickoxid.

Die Anwendung der AGR bei Dieselmotoren ist jedoch durch einen Zielkonflikt geprägt: Hohe Abgasrückführraten führen zu einer Verringerung der Stickoxidemissionen, fördern jedoch die Bildung von Rußpartikeln. Um diesem Zielkonflikt gerecht zu werden, muss das Motormanagement die Abgasrückführrate je nach Betriebszustand des Motors anpassen. Bei steigender Motorlast nimmt die Neigung des Dieselmotors zur Emission von Rußpartikeln zu. In solchen Betriebszuständen muss die Abgasrückführrate zurückgenommen werden, um sichtbare Rußausstöße zu vermeiden.

Ottomotoren

Bei Ottomotoren ist die AGR eine Maßnahme zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs. Sie führt zu einer Verringerung der Ladungswechselverluste, die insbesondere bei Teillast einen großen Anteil am Kraftstoffverbrauch haben.

Im Teillastbetrieb eines konventionellen Ottomotors erzeugt die Drosselklappe einen Unterdruck im Ansaugkanal, wodurch die angesaugte Luftmasse sinkt. Dadurch wird die Verbrennungsluft verdünnt, was zu einer Verringerung der Leistung führt. Gleichzeitig nimmt die Ladungswechselarbeit zu, die den Kraftstoffverbrauch erhöht.

Durch die AGR wird die angesaugte Luftmasse verringert, ohne dass die Drosselklappe geschlossen werden muss. Dadurch werden die Ladungswechselverluste reduziert und der Kraftstoffverbrauch gesenkt.

Bei Ottomotoren mit direkter Einspritzung und Ladungsschichtung hat die AGR eine ähnliche Wirkung wie bei Dieselmotoren. Sie führt zu einer Verringerung der Verbrennungstemperatur und der Stickoxidemissionen.