Abgasrückführung (AGR)

Die Abgasrückführung, üblicherweise mit AGR abgekürzt, ist ein Verfahren der Abgasminderung, das einen dosierten Teil des Motorabgases zurück in den Ansaugtrakt leitet, um ihn neben Frischluft erneut in die Zylinder ziehen zu lassen. Ihr alleiniger Zweck ist es, die Bildung von Stickoxiden (NOx) zu unterdrücken, einer Schadstoffgruppe, die immer dann entsteht, wenn die Verbrennungstemperaturen so hoch steigen, dass der Luftstickstoff mit dem Sauerstoff reagiert. Indem sie NOx an der Quelle bekämpft, statt es nachträglich zu beseitigen, ist die AGR seit Jahrzehnten ein Eckpfeiler der Emissionsstrategie.

Das zugrunde liegende Prinzip ist thermodynamisch. Rückgeführtes Abgas ist weitgehend inert — es ist bereits verbrannt —, sodass weniger Sauerstoff zur Verfügung steht und eine größere Gasmasse Wärme aufnimmt, wenn es einen Teil der frischen, sauerstoffreichen Ladung verdrängt. Die Folge ist eine niedrigere Spitzentemperatur der Verbrennung. Da die NOx-Bildung oberhalb von etwa 1.600 °C steil ansteigt, mindert schon eine bescheidene Senkung der Flammentemperatur die NOx-Entstehung deutlich. Der Nachteil besteht darin, dass die Verdünnung der Ladung Leistung und Wirkungsgrad leicht verringern kann, weshalb das System sorgfältig dosiert werden muss.

In technischer Hinsicht besteht ein AGR-System aus einem AGR-Ventil, das öffnet und schließt, um den rückgeführten Strom zu steuern, aus Verbindungskanälen zwischen Abgas- und Saugrohr sowie bei den meisten modernen Motoren aus einem AGR-Kühler, der die Gastemperatur für eine höhere Wirksamkeit weiter absenkt. Das Motorsteuergerät regelt das Ventil fortlaufend, öffnet es im Teillast-Reisebetrieb, in dem die NOx-Minderung am wichtigsten ist, und schließt es im Leerlauf und bei Volllast, wo rückgeführtes Gas Laufruhe oder Leistung beeinträchtigen würde.

Die AGR kommt sowohl bei Diesel- als auch bei Ottomotoren zum Einsatz, wenngleich mit unterschiedlichem Schwerpunkt. Dieselmotoren, die mit Luftüberschuss und hoher Verdichtung arbeiten, erzeugen beträchtliche NOx-Mengen und haben stark auf die AGR gesetzt, oft mit zusammenwirkenden Hochdruck- und Niederdruckkreisläufen. Ottomotoren nutzten sie historisch sparsamer, doch die gekühlte AGR gewinnt bei modernen aufgeladenen Triebwerken an Beliebtheit, weil sie auch das Klopfen unterdrückt und den Wirkungsgrad verbessert, nicht nur die Emissionen.

Die Technik hat bekannte Nachteile in der Praxis. Rückgeführtes Dieselabgas führt Ruß mit sich, der sich über viele Kilometer mit dem Öldampf aus der Kurbelgehäuseentlüftung verbindet und das AGR-Ventil sowie den Ansaugtrakt mit einer dicken Kohlenstoffablagerung überzieht. Ein verkoktes oder klemmendes Ventil kann Warnleuchten, unrunden Lauf und Leistungsverlust auslösen, und Reinigung oder Austausch sind bei Dieselfahrzeugen mit hoher Laufleistung eine häufige Wartungsmaßnahme.

Die AGR ist Teil einer mehrstufigen Emissionsarchitektur und arbeitet selten allein. Sie verringert NOx, bevor es entsteht, und ergänzt damit die selektive katalytische Reduktion, die bereits gebildetes NOx beseitigt, während der Dieselpartikelfilter den Ruß übernimmt. Gemeinsam ermöglichen diese Systeme modernen Motoren, die anspruchsvollen Grenzwerte der Euro-6-Norm einzuhalten.