Die Geschichte der Abgasrückführung

Die Abgasrückführung, kurz AGR, gehört heute zu den wichtigsten Technologien zur Reduzierung bestimmter Schadstoffemissionen von Verbrennungsmotoren.

In modernen Fahrzeugen arbeitet das AGR-System nicht mehr als einfache mechanische Zusatzfunktion. Es ist Teil eines komplexen Zusammenspiels aus:

• Motorsteuergerät,

• Luftmassenmessung,

• Ladedruckregelung,

• Abgastemperaturüberwachung,

• AGR-Kühler,

• Dieselpartikelfilter,

• SCR-Katalysator,

• NOx-Sensorik,

• AdBlue-System.

Die Entwicklung der Abgasrückführung begann jedoch deutlich einfacher.

Frühe Systeme arbeiteten häufig mit Unterdruck, mechanischen Ventilen und vergleichsweise wenigen Sensoren. Moderne AGR-Systeme werden dagegen elektronisch geregelt und können ihre Stellung abhängig von Last, Drehzahl, Temperatur, Abgaswerten und weiteren Betriebsdaten präzise anpassen.

Die Geschichte der AGR zeigt, wie sich die Fahrzeugtechnik unter dem Einfluss zunehmender Umwelt- und Emissionsanforderungen verändert hat.
 

Was ist Abgasrückführung?

Bei der Abgasrückführung wird ein Teil des bereits entstandenen Abgases erneut dem Ansaugtrakt zugeführt.

Das zurückgeführte Abgas enthält deutlich weniger Sauerstoff als Frischluft.

Dadurch verändert sich die Zusammensetzung der Zylinderfüllung.

Vereinfacht ausgedrückt kann die AGR dazu beitragen, die Verbrennungstemperatur in bestimmten Betriebsbereichen zu senken.

Dies ist besonders wichtig für die Reduzierung von Stickoxiden, die häufig als NOx bezeichnet werden.

Stickoxide entstehen unter bestimmten Bedingungen verstärkt bei hohen Verbrennungstemperaturen und ausreichender Sauerstoffverfügbarkeit.

Die AGR beeinflusst daher nicht nur die Abgasnachbehandlung, sondern auch den Verbrennungsprozess selbst.
 

Warum wurde die Abgasrückführung entwickelt?

Mit zunehmender Motorisierung und wachsendem Verkehrsaufkommen rückten die Auswirkungen von Fahrzeugemissionen stärker in den Fokus.

Zu den relevanten Schadstoffgruppen gehören unter anderem:

• Kohlenmonoxid,

• unverbrannte Kohlenwasserstoffe,

• Stickoxide,

• Partikel und Ruß.

Die Abgasrückführung wurde entwickelt, um insbesondere die Bildung von Stickoxiden im Motor zu beeinflussen.

Dabei besteht eine technische Herausforderung:

Eine stärkere AGR kann die NOx-Bildung reduzieren, kann aber unter bestimmten Betriebsbedingungen auch Auswirkungen auf:

• Verbrennung,

• Rußbildung,

• Motorleistung,

• Kraftstoffverbrauch,

• Abgastemperatur

haben.

Die Entwicklung moderner AGR-Systeme war deshalb immer ein Ausgleich zwischen verschiedenen technischen Anforderungen.
 

Die ersten AGR-Systeme

Die ersten seriennahen Abgasrückführungssysteme entstanden im Zusammenhang mit strengeren Emissionsvorschriften in den 1960er- und 1970er-Jahren.

Zu dieser Zeit waren die Systeme deutlich einfacher aufgebaut als heutige AGR-Anlagen.

Typische Bestandteile konnten sein:

• mechanisches AGR-Ventil,

• Unterdruckdose,

• Unterdruckleitung,

• thermisches Steuerelement,

• einfache Abgasleitung.

Die Steuerung erfolgte häufig über den Unterdruck im Ansaugsystem.

Abhängig von Motorlast und Betriebszustand konnte das Ventil geöffnet oder geschlossen werden.

Eine präzise elektronische Rückmeldung über die tatsächliche Ventilposition war bei vielen frühen Systemen noch nicht vorhanden.
 

Mechanische AGR-Systeme

Bei frühen mechanischen AGR-Systemen wurde das Ventil häufig durch Unterdruck betätigt.

Ein typischer Aufbau bestand aus:

1. AGR-Ventil,

2. Membran,

3. Unterdruckanschluss,

4. Verbindung zum Ansaug- oder Abgasbereich.

Wenn sich der Unterdruck änderte, bewegte sich die Membran.

Dadurch wurde das AGR-Ventil geöffnet oder geschlossen.

Die Regelung war vergleichsweise einfach.

Das System konnte jedoch nicht alle Betriebszustände so präzise berücksichtigen wie moderne elektronische Steuerungen.
 

Pneumatische AGR-Systeme

Mit der Weiterentwicklung der Motorsteuerung wurden pneumatische Systeme zunehmend mit zusätzlichen Ventilen und Sensoren kombiniert.

Ein Magnetventil konnte den Unterdruck gezielt steuern.

Dadurch ließ sich die AGR-Funktion genauer an den jeweiligen Motorbetrieb anpassen.

Vorteile:

• vergleichsweise einfacher Aufbau,

• kostengünstige Komponenten,

• robuste Grundtechnik.

Nachteile:

• Unterdruckleitungen können undicht werden,

• Membranen können verschleißen,

• die Regelgenauigkeit ist begrenzt,

• eine direkte Positionsüberwachung ist nicht immer vorhanden.

Pneumatische Systeme werden auch heute noch in bestimmten Anwendungen eingesetzt oder sind in älteren Fahrzeugen weit verbreitet.
 

Der Übergang zur elektronischen Motorsteuerung

Mit der zunehmenden Verbreitung elektronischer Motorsteuergeräte wurde die AGR-Regelung deutlich präziser.

Das Motorsteuergerät konnte verschiedene Informationen auswerten, beispielsweise:

• Motordrehzahl,

• Motorlast,

• Kühlmitteltemperatur,

• Ansauglufttemperatur,

• Luftmasse,

• Saugrohrdruck,

• Ladedruck,

• Abgastemperatur.

Auf Grundlage dieser Daten konnte das Steuergerät eine passende AGR-Rate berechnen.

Dadurch wurde es möglich, die Abgasrückführung wesentlich genauer an den jeweiligen Betriebszustand anzupassen.
 

Elektrische AGR-Ventile

Elektrische AGR-Ventile verfügen häufig über:

• Stellmotor,

• Getriebe,

• Positionssensor,

• elektrische Anschlüsse,

• elektronische Ansteuerung.

Das Motorsteuergerät kann eine bestimmte Ventilposition anfordern.

Der Positionssensor meldet zurück, welche Stellung tatsächlich erreicht wurde.

Dadurch ist ein Soll-/Ist-Vergleich möglich.

Beispiel:

Das Steuergerät fordert eine AGR-Öffnung von 40 Prozent an.

Der Positionssensor meldet jedoch nur 10 Prozent.

Das Steuergerät kann eine Abweichung erkennen und einen Fehlercode speichern.

Diese Rückmeldung verbessert die Diagnosemöglichkeiten erheblich.
 

Die Entwicklung der europäischen Abgasnormen

Die europäischen Abgasnormen wurden eingeführt, um die zulässigen Emissionen von Fahrzeugen schrittweise zu begrenzen.

Die Anforderungen wurden über mehrere Stufen verschärft.

Die Abgasrückführung entwickelte sich parallel zu diesen Vorgaben weiter.

Die wichtigsten Stufen sind:

• Euro 1,

• Euro 2,

• Euro 3,

• Euro 4,

• Euro 5,

• Euro 6,

• Euro 7.

Die einzelnen Normen unterscheiden sich je nach Fahrzeugklasse, Motorart und Zulassungszeitraum.

Die nachfolgende Darstellung dient der technischen Einordnung.
 

Euro 1 – Beginn europaweit harmonisierter Emissionsanforderungen

Euro 1 wurde Anfang der 1990er-Jahre eingeführt.

Die Abgasvorschriften wurden europaweit stärker vereinheitlicht.

Bei Ottomotoren gewann der geregelte Katalysator deutlich an Bedeutung.

Dieselmotoren mussten ebenfalls strengere Emissionsanforderungen erfüllen.

Die AGR-Technik war zu diesem Zeitpunkt bereits bekannt, aber noch nicht in der heutigen Komplexität verbreitet.

Typische Merkmale der damaligen Technik:

• vergleichsweise einfache Motorsteuerung,

• begrenzte Sensorik,

• mechanische oder pneumatische AGR-Systeme,

• weniger komplexe Abgasnachbehandlung.
   

Euro 2 – Weiterentwicklung der Emissionskontrolle

Mit Euro 2 wurden die Anforderungen weiter verschärft.

Die Motorsteuerung und Einspritztechnik entwickelten sich weiter.

Bei Dieselmotoren gewann die gezielte Steuerung der Verbrennung zunehmend an Bedeutung.

Die AGR wurde stärker in die Gesamtauslegung des Motors integriert.

Je nach Fahrzeug kamen weiterhin mechanische oder pneumatische Systeme zum Einsatz.
 

Euro 3 – Elektronische Regelung wird wichtiger

Mit Euro 3 stiegen die Anforderungen an die Emissionskontrolle deutlich.

Elektronische Motorsteuergeräte wurden leistungsfähiger.

Die AGR-Regelung konnte genauer an verschiedene Betriebszustände angepasst werden.

Typische Entwicklungen:

• präzisere Einspritzsysteme,

• verbesserte Luftmassenmessung,

• stärkere elektronische Steuerung,

• zunehmende Nutzung elektrisch angesteuerter AGR-Komponenten.

Die Diagnose über OBD-Systeme gewann ebenfalls an Bedeutung.
 

Euro 4 – AGR und Abgasnachbehandlung werden enger verknüpft

Mit Euro 4 wurden die Anforderungen erneut verschärft.

Dieselmotoren mussten insbesondere bei Partikel- und Stickoxidemissionen weiter verbessert werden.

Die AGR wurde zunehmend mit weiteren technischen Maßnahmen kombiniert.

Dazu gehörten:

• optimierte Einspritzung,

• verbesserte Turbolader,

• präzisere Motorsteuerung,

• weiterentwickelte Katalysatoren,

• teilweise Dieselpartikelfilter.

Die Systeme wurden komplexer.

Dadurch stiegen auch die Anforderungen an Diagnose und Reparatur.
 

Euro 5 – Der Dieselpartikelfilter wird wichtiger

Mit Euro 5 wurden die Grenzwerte für Partikelemissionen deutlich verschärft.

Der Dieselpartikelfilter, kurz DPF, wurde bei vielen Dieselfahrzeugen zu einer zentralen Komponente.

Die AGR und der DPF beeinflussen sich technisch.

Eine ungünstige AGR-Funktion kann je nach Motor und Betriebszustand die Rußbildung verändern.

Eine erhöhte Rußbelastung kann wiederum die Belastung des DPF beeinflussen.

Die Motorsteuerung muss daher mehrere Systeme gleichzeitig koordinieren.
 

Euro 6 – Komplexe Abgasnachbehandlung

Mit Euro 6 wurden die Anforderungen an Stickoxidemissionen weiter verschärft.

Moderne Dieselfahrzeuge nutzen je nach Motor und Fahrzeugkonzept verschiedene Systeme.

Dazu können gehören:

• gekühlte AGR,

• Hochdruck-AGR,

• Niederdruck-AGR,

• Dieselpartikelfilter,

• Oxidationskatalysator,

• SCR-Katalysator,

• AdBlue-Einspritzung,

• NOx-Sensoren.

Die AGR ist damit Teil eines umfangreichen Gesamtsystems.
 

Hochdruck-AGR und Niederdruck-AGR

Moderne Dieselmotoren können unterschiedliche AGR-Wege nutzen.
 

Hochdruck-AGR

Bei der Hochdruck-AGR wird Abgas vor dem Turbolader entnommen und in den Ansaugtrakt zurückgeführt.

Mögliche Vorteile:

• schnelle Reaktion,

• direkte Beeinflussung der Verbrennung,

• wirksam in bestimmten Lastbereichen.
   

Niederdruck-AGR

Bei der Niederdruck-AGR wird Abgas häufig nach der Abgasnachbehandlung entnommen und vor dem Verdichter wieder zugeführt.

Mögliche Vorteile:

• Abgas kann bereits durch den Partikelfilter geleitet worden sein,

• geringere Partikelbelastung im zurückgeführten Abgas,

• Nutzung in weiteren Betriebsbereichen.

Die genaue Ausführung hängt vom jeweiligen Motor ab.
 

AGR-Kühler als technischer Fortschritt

Ein wichtiger Entwicklungsschritt war die stärkere Nutzung von AGR-Kühlern.

Ein AGR-Kühler senkt die Temperatur des zurückgeführten Abgases.

Dadurch kann die Wirkung der AGR auf die Verbrennung beeinflusst werden.

Moderne AGR-Kühler können:

• mit Kühlmittel durchströmt werden,

• über Bypass-Klappen verfügen,

• temperaturabhängig geregelt werden.

Die Technik erhöht jedoch die Komplexität.

Mögliche zusätzliche Fehlerquellen sind:

• Ablagerungen,

• Undichtigkeiten,

• Kühlmittelverlust,

• Fehler an Bypass-Klappen,

• eingeschränkter Abgasdurchfluss.
   

Euro 6 und die zunehmende Bedeutung der Software

Mit modernen Abgasnormen wurde die Software im Motorsteuergerät immer wichtiger.

Die AGR-Regelung wird nicht nur durch eine feste Kennlinie gesteuert.

Je nach Fahrzeug können zahlreiche Bedingungen berücksichtigt werden:

• Motortemperatur,

• Außentemperatur,

• Höhenlage,

• Drehzahl,

• Last,

• Ladedruck,

• Abgastemperatur,

• DPF-Zustand,

• Regenerationsphase,

• NOx-Werte.

Die AGR-Strategie kann sich deshalb während der Fahrt mehrfach verändern.

Ein einzelner AGR-Wert im Diagnosegerät reicht häufig nicht aus, um die Funktion vollständig zu bewerten.
 

Euro 7 – Die nächste Entwicklungsstufe

Euro 7 stellt die nächste Stufe der europäischen Abgasregulierung dar.

Im Vergleich zu früheren Normen wird die Bewertung von Emissionen stärker über unterschiedliche Betriebsbedingungen und längere Zeiträume betrachtet.

Die Anforderungen betreffen nicht nur den Neuzustand eines Fahrzeugs.

Auch die Dauerhaltbarkeit und Überwachung von Emissionssystemen gewinnen an Bedeutung.

Für die AGR-Technik bedeutet dies voraussichtlich:

• höhere Anforderungen an die Langzeitfunktion,

• genauere Überwachung,

• verbesserte On-Board-Diagnose,

• stärkere Vernetzung mit anderen Abgassystemen,

• robustere Komponenten.

Die konkrete technische Umsetzung kann je nach Fahrzeughersteller und Antriebskonzept unterschiedlich ausfallen.
 

Technischer Fortschritt der AGR im Überblick

Die Entwicklung lässt sich vereinfacht in mehrere Phasen einteilen.
 

Phase 1: Mechanische Steuerung

Merkmale:

• einfache Ventile,

• Unterdrucksteuerung,

• geringe Sensorik,

• begrenzte Regelgenauigkeit.
   

Phase 2: Elektronisch unterstützte Steuerung

Merkmale:

• Magnetventile,

• mehr Sensoren,

• elektronische Motorsteuerung,

• bessere Anpassung an den Betriebszustand.
   

Phase 3: Elektrische AGR-Ventile

Merkmale:

• Stellmotor,

• Positionssensor,

• Soll-/Ist-Vergleich,

• präzise Regelung,

• verbesserte Fehlerdiagnose.
   

Phase 4: Vernetzte Abgassteuerung

Merkmale:

• AGR-Kühler,

• Hochdruck-AGR,

• Niederdruck-AGR,

• DPF,

• SCR,

• NOx-Sensorik,

• komplexe Softwarestrategien.
   

Zukünftige Entwicklungen der Abgasrückführung

Die zukünftige Entwicklung wird von mehreren Faktoren beeinflusst.

Dazu gehören:

• strengere Emissionsanforderungen,

• höhere Anforderungen an die Dauerhaltbarkeit,

• Hybridantriebe,

• alternative Kraftstoffe,

• zunehmende Elektrifizierung.

Die AGR wird sich wahrscheinlich weiterentwickeln, solange Verbrennungsmotoren in relevanten Fahrzeugsegmenten eingesetzt werden.
 

Elektrisch beheizte und intelligente Systeme

Zukünftige Systeme können stärker temperaturgeregelt werden.

Mögliche Entwicklungen:

• schnellere Erwärmung nach dem Kaltstart,

• präzisere Temperatursteuerung,

• intelligente Bypass-Systeme,

• verbesserte Sensorik.

Ziel ist es, die Emissionskontrolle auch bei wechselnden Betriebsbedingungen zu verbessern.
 

Verbesserte Sensorik

Moderne Fahrzeuge nutzen zunehmend präzise Sensoren.

Künftige Systeme können stärker überwachen:

• tatsächlichen AGR-Massenstrom,

• Temperatur vor und nach dem AGR-Kühler,

• Ventilbewegung,

• Abgaszusammensetzung,

• Langzeitverhalten.

Dadurch können Fehler möglicherweise früher erkannt werden.
 

Künstliche Intelligenz und vorausschauende Diagnose

In der Fahrzeugentwicklung werden datenbasierte Verfahren zunehmend genutzt.

Mögliche Anwendungen:

• Erkennung ungewöhnlicher Messwertmuster,

• frühzeitige Bewertung von Verschleiß,

• Prognose von Ablagerungen,

• optimierte Wartungsplanung.

Dabei kann das Fahrzeug aus langfristigen Betriebsdaten Hinweise auf mögliche Probleme ableiten.
 

AGR in Hybridfahrzeugen

Hybridfahrzeuge stellen besondere Anforderungen.

Der Verbrennungsmotor läuft nicht immer dauerhaft.

Er wird abhängig von Fahrzustand und Batterieladung ein- und ausgeschaltet.

Dadurch können sich Temperaturverläufe verändern.

Die AGR-Regelung muss deshalb an häufige Start- und Lastwechsel angepasst werden.
 

Wird die AGR durch Elektrofahrzeuge überflüssig?

Reine batterieelektrische Fahrzeuge benötigen keine Abgasrückführung.

Solange jedoch Verbrennungsmotoren genutzt werden, bleibt die AGR-Technik relevant.

Dies betrifft unter anderem:

• Pkw,

• Transporter,

• Lkw,

• Nutzfahrzeuge,

• Baumaschinen,

• landwirtschaftliche Fahrzeuge.

Die Bedeutung kann sich mit zunehmender Elektrifizierung verändern.
 

Was bedeutet die Entwicklung für Werkstätten?

Mit zunehmender Komplexität steigen die Anforderungen an Diagnose und Reparatur.

Eine moderne AGR-Diagnose kann umfassen:

• Fehlerspeicheranalyse,

• Live-Daten,

• Soll-/Ist-Vergleich,

• Stellgliedtests,

• elektrische Messungen,

• Prüfung des Unterdrucksystems,

• Prüfung des AGR-Kühlers,

• Bewertung weiterer Abgassysteme.

Der reine Austausch eines Bauteils ohne Ursachenanalyse kann zu unnötigen Kosten führen.
 

Was bedeutet die Entwicklung für Fahrzeughalter?

Für Fahrzeughalter wird es wichtiger, Warnmeldungen nicht dauerhaft zu ignorieren.

Ein AGR-Problem kann je nach Ursache Auswirkungen auf weitere Systeme haben.

Mögliche Folgen:

• Leistungsverlust,

• Notlauf,

• erhöhte Rußbildung,

• höhere Belastung des DPF,

• Folgefehler im Abgassystem.

Eine frühzeitige Diagnose kann helfen, Folgeschäden zu vermeiden.
 

Fazit

Die Abgasrückführung hat sich von einem einfachen mechanischen System zu einem hochintegrierten Bestandteil moderner Motor- und Abgastechnik entwickelt.

Frühe AGR-Systeme arbeiteten häufig mit:

• Unterdruck,

• Membranen,

• mechanischen Ventilen.

Moderne Systeme nutzen:

• elektronische Stellmotoren,

• Positionssensoren,

• AGR-Kühler,

• Hochdruck- und Niederdruckwege,

• komplexe Motorsteuerungssoftware.

Mit den Abgasnormen Euro 1 bis Euro 6 wurden die Anforderungen schrittweise verschärft.

Euro 7 erhöht die Anforderungen an die langfristige Emissionskontrolle und die Überwachung von Fahrzeugen weiter.

Die Zukunft der AGR liegt voraussichtlich in:

• präziserer Regelung,

• verbesserter Sensorik,

• höherer Dauerhaltbarkeit,

• intelligenter Diagnose,

• stärkerer Vernetzung mit Hybrid- und Abgasnachbehandlungssystemen.

Die Geschichte der AGR ist damit zugleich ein Beispiel für die Entwicklung moderner Fahrzeugtechnik: von einfachen mechanischen Lösungen hin zu komplexen, elektronisch überwachten Gesamtsystemen.
 

Häufig gestellte Fragen

​

Wann wurde die Abgasrückführung entwickelt?

Die ersten Abgasrückführungssysteme wurden im Zusammenhang mit strengeren Emissionsvorschriften in den 1960er- und 1970er-Jahren entwickelt und zunehmend in Serienfahrzeugen eingesetzt.
 

Warum wurde die AGR eingeführt?

Die AGR wurde entwickelt, um die Bildung von Stickoxiden im Motor unter bestimmten Betriebsbedingungen zu reduzieren.

Wie funktionierten frühe AGR-Systeme?

Frühe Systeme arbeiteten häufig mit Unterdruck, Membranen und mechanischen Ventilen. Die Regelung war deutlich einfacher als bei modernen elektronischen AGR-Systemen.
 

Was änderte sich mit den Euro-Abgasnormen?

Mit strengeren Abgasnormen wurden Motorsteuerung, Sensorik und Abgasnachbehandlung weiterentwickelt. Die AGR wurde zunehmend präziser geregelt und stärker mit anderen Systemen vernetzt.
 

Welche Bedeutung hatte Euro 5 für die AGR?

Mit Euro 5 wurde der Dieselpartikelfilter bei vielen Dieselfahrzeugen wichtiger. AGR und DPF mussten stärker als Gesamtsystem abgestimmt werden.
 

Warum sind Euro-6-Fahrzeuge technisch komplexer?

Euro-6-Fahrzeuge nutzen häufig mehrere Systeme wie gekühlte AGR, DPF, SCR-Katalysator, AdBlue und NOx-Sensoren. Diese Komponenten arbeiten zusammen.
 

Was verändert Euro 7?

Euro 7 erhöht unter anderem die Anforderungen an die langfristige Emissionskontrolle, die Überwachung und die Dauerhaltbarkeit relevanter Systeme.
 

Wird die AGR künftig verschwinden?

Reine Elektrofahrzeuge benötigen keine AGR. Solange Verbrennungsmotoren eingesetzt werden, bleibt die Abgasrückführung jedoch ein wichtiger Bestandteil der Emissionskontrolle.
 

Interne Verlinkung im AGR-Topic-Cluster

Dieser historische Grundlagenartikel sollte intern auf folgende Yamitec-Wissensartikel verlinken:
 

AGR-Grundlagen

• Was macht ein AGR-Ventil?

• Wie funktioniert die Abgasrückführung?

• Elektrisches oder pneumatisches AGR?

• AGR-Kühler erklärt
   

AGR-Diagnose

• Symptome eines defekten AGR-Ventils

• Wie erkennt das Motorsteuergerät einen AGR-Fehler?

• Welche Sensoren arbeiten mit dem AGR-System?

• Warum geht ein Fahrzeug wegen AGR in den Notlauf?
   

AGR-Ursachen und Reparatur

• Warum verrußt ein AGR-Ventil?

• AGR reinigen oder ersetzen?

• Kann ein defektes AGR den DPF beschädigen?
   

Abgasnachbehandlung

• Wie funktioniert ein Dieselpartikelfilter?

• DPF-Regeneration erklärt

• Was macht ein NOx-Sensor?

• Wie funktioniert das AdBlue-System?

• Euro-6-Diesel: Technik und typische Probleme
   

Fehlercodes

• Häufige Fehlercodes rund um das AGR-System

• P0400 erklärt

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• P0490 erklärt