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markt.de-Fahrzeugteile-Lexikon

Abgasrückführung

Glossar

Bezug zum Kraftfahrzeug

Umweltschutz, Abgasnorm
Maschine, Motor
Motormanagement, Katalysator, Verbrennung

 

Allgemeine Beschreibung

In moderne Fahrzeuge werden vermehrt technische Einrichtungen integriert, um den Forderungen des Umweltschutzes gerecht zu werden. Hier gibt es viele Möglichkeiten das Abgas nachzubehandeln oderbereits im Vorfeld so zu „verändern“, dass merklich weniger Schadstoffe enthalten sind.
Ein solches System stellt auch die Abgasrückführung dar. Das Problem an dieser Stelle sind heiße Verbrennungen , die durch das Einsparen von Kraftstoff entstehen. Je weniger Kraftstoff an einer Verbrennung beteiligt ist, desto heisser wird diese. Besonders bei Motoren , die nach dem Magermix-Prinzip arbeiten, ist dieser Effekt zu beobachten.

Wird der Frischluft ein bestimmter Teil des bereits entstandenen Abgases beigemischt, wird die Verbrennungstemperatur gesenkt und der Bildung von Stickoxiden entgegengewirkt. Allerdings sehen sich hier die Konstrukteure dem Kompromiss gegenübergestellt, dass eine niedrigere Verbrennungstemperatur einen Anstieg der Rußemissionen zur Folge hat. Hier muss genau abgewäagt werden, wie mit den Temperaturen und den entstehenden Schadstoffen zu verfahren ist. Im Zuge dieser Überlegungen sind auch die Kosten zu beachten, da hier besonders schnell reagierende Systeme gefragt sind, die allerdings auch teuer sind. Soll ein eher günstiges System zur Verwendung kommen, so müssen die Schadstoffe unter Umständen an anderer Stelle vermieden oder reduziert werden.
Auch ist die Einsparung von Kraftstoff eine wichtige Zielsetzung, die die Abgasrückführung erfüllen soll. Allerdings ist das System hier nur bei betriebswarmen Motor im Teillastbetrieb akiv, da ein Eingriff des Systems bei Kaltstart, in der Warmlaufphase und bei Volllast nicht sinnvoll ist.

Das System der Abgasrückführung machte die Erfüllung der Abgasnormen EURO3, EURO4 und EURO5 erst möglich.

Funktionsbeschreibung

Bei der Abgasrückführung gibt es verschiedene Ansätze der Schadstoffreduzierung im Abgas. Das ist abhängig vom jeweiligen Motorkonzept, also Otto oder Diesel. Die Idee hinter der Abgasrückführung ist die Einleitung eines an der Verbrennung unbeteiligten Stoffes in den Brennraum, um diesen zusätzlich bzw. anstelle von Kraftstoff oder Frischluft zu befüllen. Dadurch kann eine Reduzierung des Kraftstoffluftgemischs bei vollständiger Füllung erreicht werden. Auf der anderen Seite ist durch die Zufuhr eines solchen Stoffes auch eine Abkühlung der gesamten Verbrennung möglich, um diese chemisch zu beeinflussen. Da das bei der Verbrennung entstehende Abgas nur noch Endprodukte der Verbrennung selbst enthält, kann es keine Reaktionen mehr beim ablaufenden Verbrennungsprozess verursachen; somit erfüllt das Abgas selbst die Bedingungen für einen solchen Stoff.
Bei der externen Abgasrückführung wird das Abgas, hier mit einem blauen Pfeil gekennzeichnet, mittels eines Abzweigs an einer Stelle im Abgaskanal entnommen und über ein vom Motorsteuergerät gesteuerten Ventil, hier mit einem grünen Pfeil gekennzeichnet, dem Verbrennungsprozess wieder zugeführt, Weg des roten Pfeils.

  • Otto-Motor

    Ottomotoren werden mit einer Abgasrückführung fast ausschließlich zur Senkung des Kraftstoffverbrauchs ausgerüstet. Ein erheblicher Nachteil eines Ottomotors liegt in der Drosselklappe. Im Teillastbereich wird durch die nicht komplett geöffnete Drosselklappe durch die Sogwirkung der Kolben ein dem atmosphärischen Druck niedrigerer Druck erzeugt. Dadurch muss der Motor gegen diesen Widerstand arbeiten, was aber Leistung kostet und in letzter Konsequenz Kraftstoff.
    Die Idee ist nun die Drosselklapppe (fast) vollständig zu öffnen und den Brennraum entsprechend dem Fahrerwunsch mit Abgasen zu füllen, da das Abgas an der Verbrennung nicht mehr teilnehmen kann. Somit ist eine Möglichkeit gefunden den Motor trotz geöffneter Drosselklappe in der Leistung zu begrenzen.
    Ottomotoren bieten konstruktiv bedingt bereits die Möglichkeit einer internen Abgasrückführung. Durch die Ventilüberschneidung wird durch das Einlassventil, hier cyan gekennzeichnet, Abgas angesaugt, das sich dann bei der Verbrennung im Brennraum befindet. Sind Fahrzeuge mit einer variablen Nockenwellensteuerung ausgerüstet kann dynamisch auf die Menge des Abgases eingegriffen werden.
  • Diesel-Motor

    Dieselmotoren verursachen zwei besonders herausstechende Gruppen von Emissionen. Zum einen handelt es sich um die Rußpartikelbildung und zum anderen um Stickoxide. Beide Gruppen stehen in einem Wechselspiel zueinander und sind von den gleichen Faktoren abhängig.
    Maßgeblicher Faktor bei der Bildung dieser Gruppen ist die Verbrennungstemperatur. In Abhängigkeit von ihr entstehen vermeht Rußpartikel oder Stickoxide.
    Ein weiterer wichtiger Faktor ist das Verbrennungsluftverhältnis. Zwar bei der Abgasuntersuchung von Dieselfahrzeugen nicht ausgewiesen, aber dennoch messbar, ist der λ-Wert. Es ist einleuchtend, dass bei einer fetten Verbrennung, also bei Sauerstoffmangel, alle Sauerstoffmoleküle bei der Verbrennung verbraucht werden und somit keine Freien mehr übrig sind, um Stickoxide zu bilden. Wesentlich kritischer wird der Bereich von λ > 1, da hier freie Sauerstoffmoleküle vorhanden sind und eine Verbindung mit Stickstoffmolekülen eingehen können, da sie bei der Verbrennung nicht verbraucht wurden.
    Das Maximum an der Menge von Stickoxiden ist bei einem λ-Wert ≈ 1,1 erreicht; wird noch mehr Frischluft zugeführt sinkt die Verbrennungstemperatur und somit die Menge der Stickoxide wieder.
    Aufgrund der Motorkonstruktion bei Dieselmotoren ist hier keine interne Abgasrückführung möglich, so wie es bei Ottomotoren der Fall ist. Sie sind aufgrund der Taschen in den Kolben und der dadurch nicht realisierbaren Ventilüberschneidung auf eine externe Abgasrückführung angewiesen.
    Die Abgasrückführung ist in erster Linie ein Bauteil, das aufgrund der strengeren Abgasnormen notwendig wurde. Daher ist hier auch eine ständige Weiterentwicklung zu beobachten. Fahrzeuge mit EURO3-Norm entnehmen heißes Abgas und führen es dem Verbrennungsprozess wieder zu, wodurch allerings die Frischluft aufgeheizt und somit die Luftmasse verringert wird. EURO4-Fahrzeuge besitzen daher eine gekühlte abgasrückführende Strecke. Für die EURO5-Norm wird das Abgas weiter hinten in der Abgasanlage entnommen. So ist eine weitere Kühlung und eine merkliche Rußarmheit des Abgases zu verzeichnen.

 

 

markt.de sowie der Autor übernehmen keine Haftung für Richtigkeit, Vollständigkeit und Aktualität der Angaben

 

 

 

 

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