Abgasrückführung: Segen und Fluch

(Auszug aus: © Hans W. Hansen, Dieselschulung 2001)
Kein moderner Dieselmotor kommt ohne sie aus und auch Benzinmotoren bedienen sich mehr und mehr eines Tricks: AGR bedeutet, dass ein Teil der Abgase, die sonst über den Auspuff nach draußen gelangt wären, in den Verbrennungsprozess zurückgeführt werden. Nicht etwa, um sie noch einmal, also besser zu verbrennen, sondern gerade, weil sie bereits einmal verbrannt und damit inaktiv sind.

Die Abgasrückführung dient der Verringerung von Stickoxiden (NOx). Diese entstehen nur

  • bei hohen Temperaturen und Drücken, weil sich dann der Luftsauerstoff mit dem     Luftstickstoff verbindet
  •  wenn reichlich Sauerstoff zur Verfügung steht.

Beides ist beim Diesel eigentlich immer der Fall. Einerseits sind hohe Verbrennungstemperaturen und hoher Luftüberschuss erwünscht, um einen hohen Wirkungsgrad und geringe Rußbildung zu erreichen. Andererseits aber werden dadurch Stickoxide gebildet, die bei niedrigeren Temperaturen und weniger Sauerstoff nicht oder sehr viel weniger entstanden wären.

Das Dilemma des Dieselmotors
Eine Möglichkeit wäre, die Temperaturen in bestimmten Lastzuständen wieder zu senken. Theoretisch wäre dafür nach den Gesetzen der Thermodynamik die Einspritzung von Wasser in den Brennraum denkbar. Dieses würde aber eine Reihe neuer Probleme nach sich ziehen.
Aktueller Stand der Technik ist also die Rückführung eines Teils verbrannter Gase in den Verbrennungsprozess, um den Sauerstoffanteil zu senken. Dies geschieht in der Regel

  • im Teillastbereich
  • bei betriebswarmem Motor
  • meistens eine begrenzte Zeit im Leerlauf

wo der bereitgestellten Frischluftmenge ein dosierter Anteil Abgas (ca. 20 – 50%) beigemischt wird. Soll es hierbei nicht zu Störungen im Motorlauf kommen, dann darf nicht zu viel Abgas beigemischt werden, sondern immer nur soviel, dass noch genügend Sauerstoff für eine rauchfreie Verbrennung übrig bleibt. So wird bei zunehmenden Drehzahlen die Rückführrate immer geringer und bei Vollast ist sie ganz abgeschaltet. Die technische Realisation erfolgt über AGR-Ventile, die durch Unterdruck, Abgasdruck und elektrisch betätigt werden, abhängig von Temperatur, Drehzahl und Motorlast.

Der Ausstoß von vielen Stickoxiden ist also eigentlich ein Zeichen von effektiver Verbrennung und hohem Motorwirkungsgrad – wären sie kein Umweltgift! Je höher die Verbrennungstemperatur, desto höher der Wirkungsgrad und die damit verbundene Senkung des Kraftstoffverbrauchs.

Aber wenn es hier zu Störungen kommt, dann sehen Luftkanäle manchmal so aus:CIMG0050

(Das NOx-Problem war übrigens noch vor 30 Jahren weitgehend unbekannt, denn damals ließ man dem Motor noch wesentlich mehr Zeit, seine Arbeit in Ruhe und ohne Hektik zu verrichten.)

Zurück zu Jede Menge Kohle