Technik: Die Abgasrückführung bei Benzin-Direkteinspritzern

Motoren mit Benzin-Direkteinspritzung emittieren im Teillastbetrieb aufgrund des höheren Sauerstoffanteils im Brennraum vermehrt Stickoxid. Der Grund: Der Sauerstoff der Umgebungsluft geht bei rund 300 °C sowie bei hohen Drücken eine Verbindung mit dem in der Umgebungsluft enthaltenen Stickstoff ein. Es entsteht giftiges Stickoxid (NO_x). Dies gilt es zu vermeiden. Die Abgasrückführung sorgt durch (Wieder-) Zuführung von Abgasen in den Brennraum für eine Reduzierung des Sauerstoffanteils im Kraftstoff-Luftgemisch, die Verbrennungstemperatur sinkt, die schädlichen NO_x-Emissionen werden reduziert. Dabei ist das Abgasrückführventil (AGR) die Schnittstelle zwischen Abgaskrümmer und Ansaugsystem des Motors. Es wird vom Steuergerat mit einem pulsweiten- oder frequenz-modulierten Signal angesteuert und systemseitig permanent überprüft.

Die Rückmeldung über die Stellung des Abgasrückführventils an das Motorsteuergerät erfolgt über einen integrierten Hall-Geber oder ein Potenziometer. Bei Schrittmotoren zählt das Steuergerät die Anzahl der Steuerschritte in Öffnungs-und Schließrichtung mit und stellt sie resultierend in einer Position zwischen 0 und 255 dar. Die Veränderung im Öffnungs- und Schließverhalten sowie die obere und untere Anschlagsposition werden vom Motorsteuergerat adaptiert. Nach dem Austausch von Komponenten des Abgasrückführsystems ist deshalb ein Anlernen mit dem Diagnosetester auszuführen. „Die Abgasrückführung erfolgt in Abhängigkeit vom Kennfeld des Motorsteuergeräts sobald sich die Kühlmitteltemperatur zwischen 60 und 110 °C bewegt und die Motordrehzahl im Teillastbereich unter 3.500/min liegt“, so Heiko Peter, Autor des Buches ‚Benzin-Direkteinspritzsysteme‘. Die Ansteuerung des AGR-Ventils lässt sich über die Diagnose-Menüpunkte ‚Stellglieddiagnose‘ (‚Grundeinstellung Abgasrückführventil‘ oder ‚Anpassung Abgasrückführventil‘) überprüfen.

Neben der ‚externen‘ Abgasrückführung mit AGR spricht man auch von einer internen. Sie wird durch die Stellung der Nockenwelle und die (variable) Ansteuerung der Ventile realisiert. Bei fester Anordnung der Nocken zueinander beziehungsweise bei Motoren mit variabler Nockenwellenverstellung beträgt die Rückführrate zwischen vier und 12 Prozent. Im günstigsten Betriebsbereich des Motors ergibt sich somit eine Gesamt-Abgasrückführrate von bis zu 35 Prozent.

Zusätzlich sind bei der Abgasrückführung bei aufgeladenen Motoren die Druckverhältnisse zwischen dem Ansaugsystem und der Abnahmestelle im Abgassystem zu berücksichtigen. Daher werden geeignete Maßnahmen wie vorgeschaltete Drosselklappen beziehungsweise sogenannte Venturi-Effekte für die Zumessung genutzt. Die Funktion der Abgasrückführung ist also immer im Zusammenspiel aller beteiligten Komponenten zu beurteilen. Fehlerursache Nummer eins sind stark verschmutzte Ansaugwege und AGR-Ventile, die ihren Dienst nur noch eingeschränkt versehen. Probleme zeigen sich oft an Leistungsverlust,  einem höheren Kraftstoffverbrauch sowie an einem unrunden Leerlauf und Zündaussetzern. Meist muss das AGR-Ventil dann ausgetauscht werden.