ABGASRÜCKFÜHRUNG

Hier finden Sie nützliches Wissen und wichtige Tipps rund um das Thema Abgasrückführungssystem bei Fahrzeugen.

Das Abgasrückführungssystem (AGR) reduziert die NOx-Emissionen bei Verbrennungsmotoren. Es ist sehr hohen Belastungen ausgesetzt. Das kann vor allem bei Fahrzeugen mit hoher Laufleistung zu Problemen führen. Auf dieser Seite finden Sie nicht nur interessante Informationen zu den gängigen Systemvarianten und deren Funktion. Es erwarten Sie auch viele praktische Tipps für die Fehlersuche, das Prüfen und den Austausch von Bauteilen des AGR-Systems.

Wichtiger Sicherheitshinweis
Die nachfolgenden technischen Informationen und Tipps für die Praxis wurden von HELLA erstellt, um Kfz-Werkstätten in ihrer Arbeit professionell zu unterstützen. Die hier auf dieser Webseite bereitgestellten Informationen sollen nur von einschlägig ausgebildeten Fachpersonal genutzt werden.

 

ABGASRÜCKFÜHRUNGSSYSTEM: GRUNDLAGEN

Immer strengere Gesetze machten es notwendig, die Abgasemissionen weiter zu senken. Dies gilt sowohl für Diesel- als auch für Benzinmotoren. Mit Hilfe der sog. Abgasrückführung wird der Ausstoß an Stickoxiden gesenkt. Bei Benzinmotoren wird im Teillastbereich außerdem der Kraftstoffverbrauch reduziert.

 

Bei hohen Verbrennungstemperaturen entstehen im Brennraum des Motors Stickoxide. Durch die Rückführung eines Teiles des Abgases zur frischen Ansaugluft wird die Verbrennungstemperatur im Brennraum abgesenkt. Aufgrund der niedrigeren Verbrennungstemperatur wird die Entstehung von Stickoxiden verringert.
Die Höhe der Abgasrückführungsrate bei Diesel- und Benzinmotoren wird durch nachfolgende Tabelle verdeutlicht:

  Diesel Benzin Benzin
(Direkteinspritzer)
AGR-Rate (max) 50 % 20 % Bis zu 50 % (je nach Motorbetrieb, homogene oder geschichtete Ladung)
Abgastemperatur, wenn das AGR- System aktiv ist 450°C 650°C 450°C bis zu 650°C
Warum wird ein AGR-System verwendet? Stickoxid, Rußpartikel- und Gerauschreduzierung Stickoxid- und Verbrauchsreduzierung Stickoxid- und Verbrauchsreduzierung

 

AGR VENTIL: FUNKTION

Zwei Arten der Abgasrückführung sind hier zu unterscheiden: Die „innere“ und „äußere“ Abgasrückführung.

 

Bei der inneren Abgasrückführung erfolgt die Mischung zwischen Abgas und frischem Gemisch innerhalb des Brennraums. Dies wird bei allen Viertaktmotoren durch die systembedingte Ventilüberschneidung von Einlass- und Auslassventil erreicht. Bedingt durch die Konstruktion ist die Abgasrückführungsrate sehr gering und kann auch nur begrenzt beeinflusst werden. Erst seit der Entwicklung der variablen Ventilsteuerung kann, last- und drehzahlabhängig, aktiv auf die Rückführungsrate Einfluss genommen werden.

 

Die äußere Abgasrückführung erfolgt über eine zusätzliche Leitung zwischen dem Abgaskrümmer / -rohr und dem Ansaugkrümmer sowie dem AGR-Ventil.

Pneumatisches AGR-Ventil

Die ersten Systeme wurden durch ein Tellerventil gesteuert, das durch eine Unterdruckdose (pneumatischer Antrieb) geöffnet oder geschlossen wird. Dabei diente der Saugrohrdruck als Steuergröße für die Unterdruckdose. Damit war die Stellung des Tellerventils vom Betriebszustand des Motors abhängig.

Um mehr Einfluss auf die Abgasrückführungsrate zu bekommen, wurden pneumatische Rückschlag- und Druckbegrenzungsventile sowie Verzögerungsventile eingebaut. Einige Systeme berücksichtigen als Regeldruck für die Unterdruckdose zusätzlich den Abgasgegendruck. In manchen Betriebszuständen wird die Abgasrückführung ganz abgeschaltet. Dies wird durch den Einbau von elektrischen Umschaltventilen in die Steuerleitung ermöglicht. Trotz dieser Möglichkeiten der Einflussnahme war das System immer abhängig vom Lastzustand des Motors und dem damit verbundenen Saugrohrunterdruck zum Steuern der Unterdruckdose.

Elektrisches AGR-Ventil

Um den Anforderungen moderner Motoren gerecht und unabhängig vom Saugrohrunterdruck zu werden, wurden elektrische Antriebe für die Abgasrückführungsventile entwickelt. Gleichzeitig wurden Sensoren integriert, mit denen die Ventilstellung erkannt wird. Diese Entwicklungen ermöglichen eine exakte Regelung mit kurzen Stellzeiten. Als elektrischer Antrieb werden heute neben Schrittmotoren, Hub- und Drehmagneten auch Gleichstrommotoren eingesetzt. Auch das eigentliche Regelventil wurde im Laufe der Zeit verändert. Außer Nadel und Tellerventilen mit unterschiedlichen Größen und Abmessungen kommen heute auch Drehschieber- und Klappenventile zum Einsatz.

KOMPONENTEN EINES ABGASRÜCKFÜHRUNGSSYSTEMS: ÜBERBLICK

AGR-Ventil (Abgasrückführungsventil)

Das AGR-Ventil ist das wichtigste Bauteil des Systems. Es stellt eine Verbindung zwischen Abgasrohr und dem Ansaugtrakt her. Je nach Ansteuerung gibt das AGR-Ventil die Ventilöffnung frei und lässt Abgas in den Ansaugkrümmer strömen. Das AGR-Ventil gibt es in verschiedenen Ausführungen: Ein- oder Zweimembranenausführung, mit und ohne  Lagerückmeldung oder Temperaturfühler und natürlich elektrisch gesteuert. Lagerückmeldung bedeutet, dass an dem AGR-Ventil ein Potentiometer angebaut ist, welches dem Steuergerät Signale über die Stellung des Ventils gibt. Dies ermöglicht eine genaue Erfassung der zurückgeführten Abgasmenge in jedem Lastzustand. Ein evtl. angebauter Temperaturfühler dient zur Eigendiagnose des AGR Ventils.

Druckwandler

Druckwandler haben die Aufgabe, den notwendigen Unterdruck für das AGR-Ventil zu steuern. Sie passen den Unterdruck dem jeweiligen Lastzustand des Motors an, um eine genau festgelegte Rückführungsrate einzuhalten. Ihre Ansteuerung erfolgt mechanisch oder elektrisch.

Thermoventile

Sie haben eine ähnliche Aufgabe wie die Druckwandler, arbeiten aber  temperaturabhängig. Druckwandler und Thermoventile können auch kombiniert werden.

AGR VENTIL DEFEKT: AUSFALLURSACHE

Auftretende Fehler und Ursachen

Aufgrund der hohen Belastungen ist das AGR-Ventil sicherlich die größte Fehlerquelle. Durch Ölnebel und Ruß aus dem Abgas versottet das Ventil und der Querschnitt der Ventilöffnung verkleinert sich im Laufe der Zeit, bis hin zum kompletten Verschluss. Dadurch bedingt sinkt ständig die zurückgeführte Abgasmenge, was sich im Abgasverhalten wiederspiegelt. Die hohe thermische Belastung begünstigt diesen Vorgang noch. Auch das Schlauchsystem für den Unterdruck ist häufig Ursache für auftretende Fehler. Durch Undichtigkeiten geht der benötigte Unterdruck für das AGR-Ventil verloren und das Ventil öffnet nicht mehr. Ein mangels Unterdruck nicht funktionierendes AGR-Ventil kann natürlich auch durch einen defekten Druckwandler oder ein nicht korrekt arbeitendes Thermoventil verursacht werden.

 

Um das Abgasrückführungssystem zu prüfen, gibt es verschiedene Möglichkeiten. Diese sind abhängig davon, ob das System eigendiagnosefähig ist oder nicht. Systeme, die nicht eigendiagnosefähig sind, können mit einem Multimeter, einer Handunterdruckpumpe und einem Digitalthermometer geprüft werden.

 

Bevor aber mit aufwändigen Prüfungen begonnen wird, ist eine Sichtprüfung aller systemrelevanten Bauteile durchzuführen. Das bedeutet:

  • Sind alle Unterdruckleitungen dicht, richtig angeschlossen und ohne abgeknickt zu sein verlegt?
  • Sind alle elektrischen Anschlüsse am Druckwandler und Umschalter richtig angeschlossen? Sind die Kabel in Ordnung?
  • Gibt es Undichtigkeiten am AGR-Ventil oder den angeschlossenen Leitungen?

 

Wird bei der Sichtprüfung kein Mangel festgestellt, muss mit weiteren Tests und Messungen das System geprüft werden.

AGR VENTIL PRÜFEN: FEHLERSUCHE

Prüfung von unterdruckgesteuerten AGR-Ventilen an Ottomotoren

Bei der Prüfung von unterdruckgesteuerten AGR-Ventilen gilt folgende Vorgehensweise:

VENTILE MIT EINER MEMBRAN

Bei abgestelltem Motor die Unterdruckleitung abziehen und die Handunterdruckpumpe anschließen. Einen Unterdruck von ca. 300 mbar erzeugen. Ist das Ventil in Ordnung, darf der Druck innerhalb von 5 Minuten nicht abfallen. Bei laufendem, betriebswarmen Motor die Prüfung wiederholen. Bei einer Druckdifferenz von ca. 300 mbar muss sich der Leerlauf verschlechtern oder der Motor ausgehen.

 

Ist das Ventil mit einem Temperaturfühler ausgestattet, kann dieser ebenfalls geprüft werden. Dazu den Temperaturfühler ausbauen und den Widerstand messen. Die ungefähren Widerstandswerte bei den einzelnen Temperaturen sind in folgender Tabelle aufgelistet:

 

Temperatur      Widerstand
    20°C               > 1000 k Ω
    70°C              60 - 280 k Ω
   100°C             60 - 120 k Ω

 

Nutzen Sie zum Erwärmen eine Heißluftpistole oder heißes Wasser. Mit dem Digitalthermometer prüfen Sie die Temperatur, um die gemessenen Werte mit den Sollwerten zu vergleichen.

VENTILE MIT ZWEI MEMBRANEN

Ventile mit seitlich versetzten Unterdruckanschlüssen werden nur durch einen Anschluss geöffnet. Diese können übereinander oder seitlich versetzt auf einer Ebene angeordnet sein. Ventile, deren Unterdruckanschlüsse übereinander angeordnet sind, arbeiten zweistufig. Über den oberen Anschluss wird das Ventil zum Teil, über den unteren Anschluss komplett geöffnet. Ventile mit seitlich versetzten Unterdruckanschlüssen werden nur durch einen Anschluss geöffnet. Die Kennzeichnung der Anschlüsse erfolgt durch eine Farbmarkierung.

 

Dabei sind folgende Kombinationen möglich:

  • Schwarz und braun
  • Rot und braun
  • Rot und blau

 

An dem rot oder schwarz markierten Anschluss wird die Unterdruckversorgung angeschlossen.

 

Die Dichtigkeitsprüfungen erfolgen unter den gleichen Bedingungen wie bei den Ventilen mit einer Membran, sind aber an beiden Unterdruckanschlüssen durchzuführen. Um die Unterdruckversorgung des Ventils zu prüfen, kann die Handunterdruckpumpe als Manometer verwendet werden. Sie wird an die Versorgungsleitung des AGR-Ventils angeschlossen. Bei laufendem Motor wird der vorherrschende Unterdruck angezeigt. Bei Ventilen mit übereinander angeordneten Anschlüssen ist die Handunterdruckpumpe an der Leitung des unteren Anschlusses anzuschließen, bei seitlich versetzt angeordneten Anschlüssen an der Leitung des roten oder schwarzen Anschlusses.

AGR-Ventile an Dieselmotoren

AGR-Ventile an Dieselmotoren lassen sich auf dieselbe Weise prüfen wie bei Ottomotoren: Bei abgestelltem Motor ist mit der Handunterdruckpumpe ein Unterdruck von ca. 500 mbar zu erzeugen. Dieser Unterdruck muss für 5 Minuten gehalten werden und darf nicht abfallen. Es kann ebenfalls eine Sichtprüfung vorgenommen werden. Dazu wieder mit der Handunterdruckpumpe über den Unterdruckanschluss einen Unterdruck erzeugen. Durch die Öffnungen die Ventilstange (Verbindung zwischen Membran und Ventil) beobachten. Sie muss sich gleichmäßig mit dem Betätigen der Handunterdruckpumpe bewegen.

AGR-Ventile mit Potentiometer

Einige AGR-Ventile besitzen ein Potentiometer zur Lagerückmeldung  des Ventils. Die Prüfung des AGR-Ventils erfolgt wie oben beschrieben. Bei der Prüfung des Potentiometers ist folgendermaßen vorzugehen:
Den 3-poligen Stecker abziehen und mit einem Multimeter den Gesamtwiderstand an Pin 2 und Pin 3 des Potentiometers messen  Der gemessene Wert muss zwischen 1.500 Ohm und 2.500 Ohm liegen. Um den Widerstand der Schleifbahn zu messen, muss das Multimeter an Pin 1 und Pin 2 angeschlossen werden. Mit der Handunterdruckpumpe das Ventil langsam öffnen. Der gemessene Wert beginnt bei ca. 700 Ohm und steigt bis auf 2.500 Ohm an.

PRÜFUNG VON DRUCKWANDLERN, UMSCHALTVENTILEN UND THERMOVENTILEN: FEHLERSUCHE

Prüfung von mechanischen Druckwandlern

Bei dieser Prüfung wird die Handunterdruckpumpe nicht zum Unterdruck erzeugen genutzt, sondern als Manometer angewendet. Den Unterdruckschlauch vom Druckwandler zum AGR-Ventil am Druckwandler abziehen und die Unterdruckpumpe anschließen. Den Motor starten und das Gestänge vom Druckwandler langsam bewegen. Die Anzeige des Manometers der Unterdruckpumpe muss sich dementsprechend bewegen.

Prüfung von elektro-pneumatischen Druckwandlern

Auch hier wird die Handunterdruckpumpe wieder als Manometer genutzt. Der Anschluss am elektro-pneumatischem Druckwandler erfolgt wieder an dem Unterdruckanschluss der zum AGR-Ventil führt. Den Motor starten und den Stecker vom elektrischen Anschluss des Druckwandlers abziehen. Der angezeigte Unterdruck auf dem Manometer darf 60 mbar nicht überschreiten. Den Stecker wieder aufstecken und die Motordrehzahl erhöhen. Der angezeigte Wert auf dem Manometer muss gleichzeitig ansteigen.

 

Um den Widerstand der Wicklung des Druckwandlers zu prüfen, den elektrischen Anschlussstecker wieder abziehen und ein Multimeter an den beiden Anschlusspins anschließen. Der Widerstandswert sollte zwischen 4 Ohm und 20 Ohm liegen.

 

Um die Ansteuerung des Druckwandlers zu prüfen, das Multimeter an die Anschlüsse des Steckers anschließen und den angezeigten Spannungswert beobachten. Dieser muss sich mit der Veränderung der Motordrehzahl ebenfalls ändern.

WIDERSTANDSMESSUNG AM DRUCKWANDLER: FEHLERSUCHE

Prüfung von elektrischen Druckwandlern

Die Prüfung von elektrischen Druckwandlern ist identisch mit der Prüfung von Elektro-Umschaltventilen.

Prüfung von Elektro-Umschaltventilen

Elektro-Umschaltventile verfügen über drei Unterdruckanschlüsse. Sollten nur zwei Anschlüsse belegt sein, ist der dritte Anschluss mit einer Verschlusskappe versehen, die nicht abdichten darf.

 

Zur Prüfung kann mit der Handunterdruckpumpe eine Durchgangsprüfung an den Ausgangsleitungen des Umschaltventils durchgeführt werden. Dazu die Unterdruckpumpe an eine Ausgangsleitung anschließen. Kann ein Unterdruck erzeugt werden, muss das Umschaltventil mit Spannung versorgt werden.

WICHTIG:

Ist am Anschluss des Umschaltventils die Polarität der Anschlüsse (+ und -) vorgegeben, dürfen diese nicht verwechselt werden.Ist das Umschaltventil mit Spannung beaufschlagt, muss es umschalten und der erzeugte Unterdruck wird abgebaut. Die gleiche Prüfung für den anderen Anschluss wiederholen.

Prüfung von Thermoventilen

Zum Prüfen von Thermoventilen müssen die Unterdruckschläuche abgezogen werden. Am Mittelanschluss die Handunterdruckpumpe anschließen. Bei kaltem Motor darf das Thermoventil keinen Durchgang haben. Hat der Motor Betriebstemperatur, muss das Ventil den Durchgang öffnen. Um unabhängig von der Motortemperatur zu sein, kann das Thermoventil ausgebaut werden und in einem Wasserbad oder mit dem Heißluftfön erhitzt werden. Dabei ist ständig die Temperatur zu überwachen, um die Schaltpunkte herauszufinden.

 

Alle hier aufgeführten Prüfwerte sind ungefähre Angaben. Um exakte Angaben zu erhalten, müssen fahrzeugspezifische Anschlusspläne und Prüfwerte vorliegen.

AGR PRÜFEN MIT EINEM DIAGNOSEGERÄT: FEHLERSUCHE

Diagnosefähige AGR-Systeme können mit einem geeigneten Diagnosegerät geprüft werden. Dabei ist wieder entscheidend, wie tief die Prüftiefe des verwendeten Gerätes und des zu prüfenden Systems ist. Teilweise ist es nur möglich den Fehlerspeicher auszulesen, teilweise können aber auch Messwertblöcke ausgelesen und ein Stellgliedtest durchgeführt werden.

 

Wichtig ist in diesem Zusammenhang, dass Bauteile mit geprüft werden, die nur indirekt Einfluss auf das AGR-System haben. Zum Beispiel der Luftmassenmesser oder Motortemperaturfühler. Bekommt das Steuergerät einen falschen Wert vom Luftmassenmesser, wird auch die zurückzuführende Abgasmenge falsch berechnet. Dadurch kann es zu einer Verschlechterung der Abgaswerte und massiven Motorlaufproblemen kommen.

 

Bei elektrischen AGR-Ventilen ist es möglich, dass während der Diagnose keine Fehler angezeigt werden und auch ein Stellgliedtes  keinen Aufschluss über Probleme gibt. In diesem Fall kann das Ventil stark verschmutzt sein und die Ventilöffnung nicht mehr den vom Steuergerät geforderten Querschnitt freigeben. Es ist daher ratsam, das AGR-Ventil auszubauen und auf Verschmutzungen zu prüfen.

VIDEO ZUM THEMA

Diagnose am AGR-System

Diagnose des AGR-Systems inkl. des Diagnosegerätes mega macs 66

 

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AGR VENTIL WECHSELN: VIDEO

Austausch des Abgasrückführungsventils

Austausch des AGR-Ventils inkl. Aus- und Einbauhinweise

 

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