Das AGR-Ventil. Eine pragmatische Herangehensweise an NOx-Emissionen

Als integraler Bestandteil des Motormanagementsystems von Fahrzeugen führt das treffend benannte Abgasrückführventil (abgekürzt AGR-Ventil) eine genau abgemessene Menge der Abgase an das Ansaugsystem des Motors zurück. Auf diese Weise werden die Motoreffizienz gesteigert, der Kraftstoffverbrauch gesenkt und die NOx-Emissionen reduziert. Angesichts des wachsenden Drucks zur Senkung der Emissionen wird das AGR-Ventil in Zukunft eine immer wichtigere Rolle spielen. Daher sollten Sie wissen, was es bewirkt, warum es ausfällt und wie man es in diesem Fall austauscht.

Wie funktioniert ein AGR-Ventil?

Beinahe 80 Prozent der von uns eingeatmeten Luft besteht aus Stickstoff. Wenn dieses normalerweise reaktionsträge Gas im Brennraum jedoch den extrem hohen Temperaturen von mehr als 1370 °C ausgesetzt wird, wird es reaktionsfreudig und erzeugt schädliche Stickoxide bzw. NOx, die dann durch das Abgassystem in die Atmosphäre geleitet werden. Um das so weit wie möglich zu verhindern, führt das AGR-Ventil eine präzise bemessene Abgasmenge zurück zur Ansaugseite des Systems, sodass die chemische Zusammensetzung der in den Motor einströmenden Luft effektiv geändert wird. Mit weniger Sauerstoff verbrennt das jetzt verdünnte Gemisch langsamer, wodurch die Temperaturen im Brennraum um beinahe 150 °C und der NOx-Anteil sinken. Es entsteht ein sauberes, effizienteres Abgas.

Das AGR-Ventil besitzt zwei wesentliche Stellungen: offen und geschlossen, obwohl es auch eine Zwischenstellung einnehmen kann. Das AGR-Ventil ist geschlossen, wenn der Motor gestartet wird. Im Leerlauf und bei niedrigen Drehzahlen wird nur eine geringe Menge an Leistung und damit nur wenig Sauerstoff benötigt. Daher öffnet sich das Ventil schrittweise – im Leerlauf kann es bis zu 90 % geöffnet sein. Wenn jedoch mehr Leistung und Drehmoment benötigt werden, zum Beispiel während einer Vollgasbeschleunigung, schließt sich das AGR-Ventil, damit möglichst viel Sauerstoff in den Zylinder eintritt.

AGR-Ventile reduzieren nicht nur den NOx-Anteil, sondern können auch in kleineren GDI-Motoren zur Reduzierung der Pumpverluste und zur Verbesserung der Verbrennungseffizienz und der Klopftoleranz eingesetzt werden. In Dieselmotoren können sie zudem dazu beitragen, das Nageln im Leerlauf zu reduzieren.

Arten von AGR-Ventilen

Es gibt zwar verschiedene Arten von AGR-Ventilen – frühe Systeme nutzen ein mit Unterdruck betriebenes Ventil, während es bei neueren Fahrzeuge elektronisch gesteuert sind – können die Haupttypen in groben Zügen wie folgt zusammengefasst werden:

AGR-Ventile für Diesel-Hochdrucksysteme leiten Abgase mit hohem Durchsatz und hohem Rußanteil um, bevor sie in den Dieselpartikelfilter eintreten – der Ruß kann sich mit dem Öldampf verbinden und Schlamm bilden. Die Abgase werden dann zurück zum Ansaugkrümmer geführt, entweder über eine Leitung oder interne Bohrungen im Zylinderkopf.  Außerdem wird mit einem sekundären Ventil ein Unterdruck im Ansaugkrümmer erzeugt, der in Dieselmotoren von Natur aus nicht vorhanden ist.

AGR-Ventile für Diesel-Niederdrucksysteme leiten die Abgase um, nachdem diese durch den Dieselpartikelfilter geströmt sind. Diese Abgase besitzen eine geringere Strömungsgeschwindigkeit, weisen jedoch praktisch keine Rußanteile auf. Die Abgase werden dann über eine Leitung zurück zum Ansaugkrümmer geleitet.

AGR-Ventile für Benzinmotoren leiten die Abgase ähnlich wie die für Diesel-Hochdrucksysteme um.  Der im Zylinder erzeugte Unterdruck saugt die Abgase an, wobei der Durchfluss durch das Öffnen und Schließen des AGR-Ventils selbst geregelt wird.

Mit Unterdruck betriebene AGR-Ventile variieren mit einem Unterdruck-Magnetventil den Unterdruck an die Membran, wodurch das AGR-Ventil geöffnet und geschlossen wird. Einige Ventile besitzen zudem einen Rückmeldesensor, der die Motorsteuerung über die Ventilposition informiert.

Digitale AGR-Ventile besitzen ein Magnetventil oder einen Schrittmotor sowie in den meisten Fällen einen Rückmeldesensor. Diese Ventile erhalten zur Regelung des Abgasdurchflusses ein pulsweitenreguliertes Signal von der Motorsteuerung.

Warum fallen AGR-Ventile aus?

AGR-Ventile arbeiten in einer rauen Umgebung und unterliegen daher im Verlauf der Zeit einem Verschleiß. Die Hauptursache für einen Defekt ist jedoch die Ablagerung von Rußpartikeln aus den Abgasen entlang der AGR- und Ansaugwege. Mit der Zeit verstopfen sie Rohrleitungen, Abgaskanäle und schließlich den Ventilstößelmechanismus, sodass das Ventil entweder in der offenen oder geschlossenen Position klemmt. Defekte können auch von einem Bruch oder Leck der Ventilmembran verursacht werden.

Worauf sollte man bei defekten AGR-Ventilen achten?

Die Symptome eines defekten AGR-Ventils ähneln denen vieler anderer Komponenten des Motormanagements. Aus diesem Grund verursachen AGR-Fehler vielen Technikern weiterhin Probleme. Es gibt jedoch einige Anzeichen, auf die Sie achten sollten:

• Motorwarnleuchte: Wie bei den meisten Motormanagementkomponenten kann ein Problem am AGR-Ventil die Motorwarnleuchte aufleuchten lassen.
• Probleme mit der Motorleistung: Falls das Ventil in der offenen Position klemmt, wird das Kraftstoff-Luft-Verhältnis gestört, was zu Problemen bei der Motorleistung führt, wie Leistungsabfall, schlechte Beschleunigung und rauer Leerlauf. Darüber hinaus kann ein Druckverlust am Turbolader auftreten, sodass der Lader härter arbeiten muss.
• Erhöhte NOx-Emissionen: Wenn das AGR-Ventil in der geschlossenen Position klemmt, verbleibt aufgrund der resultierenden hohen Temperaturen im Brennraum viel unverbrannter Kraftstoff in den Abgasen, was zu erhöhten NOx-Emissionen und einem höheren Verbrauch führt.
• Motorklopfen: Die höheren Temperaturen und NOx-Emissionen können auch zu mehr Fremdzündungen oder zum Klopfen führen, was als Klopfgeräusch im Motor wahrzunehmen ist.

Fehlerbehebung an einem AGR-Ventil

Angesichts der unterschiedlichen Arten von AGR-Ventilen ist es immer besser, die im Wartungshandbuch angegebenen Verfahren zur Fehlerbehebung zu befolgen. Es gibt jedoch einige allgemeine Schritte, die eine präzise Diagnose erleichtern können:

• Lesen Sie bei elektronisch gesteuerten AGR-Ventilen alle Fehlercodes mit einem Diagnosegerät aus.
• Prüfen Sie, dass alle Unterdruckleitungen und elektrischen Verbindungen angeschlossen und korrekt positioniert sind.
• Prüfen Sie den Unterdruck im Saugschlauch mit einem Druckmesser bei 2000 bis 2500 U/min. Kein Unterdruck bei normalen Betriebstemperaturen deutet auf einen losen Schlauch, einen blockierten oder falsch angeschlossenen Unterdruckschalter, ein blockiertes oder falsch angeschlossenes Magnetventil, einen fehlerhaften Unterdruckverstärker oder eine defekte Unterdruckpumpe hin.
• Prüfen Sie das Unterdruck-Magnetventil bei laufendem Motor. Aktivieren Sie bei elektronisch gesteuerten AGR-Ventilen das Magnetventil mit einem Scan-Tool und messen Sie den Unterdruck am Ende der Leitung. Wenn sich das Magnetventil bei Erregung nicht öffnet, in der offenen oder geschlossenen Position klemmt oder eine korrodierte elektrische Verbindung, lose Kabel oder ungenügende Erdung aufweist, wird die AGR-Funktionsweise beeinträchtigt. Ermitteln Sie vor dem Austausch die dem Defekt zugrunde liegenden Ursachen.
• Prüfen Sie nach Möglichkeit die Bewegung des Ventilschafts bei 1500 bis 2000 U/min. Wenn das Ventil korrekt funktioniert, sollte sich der Ventilschaft bewegen. Anderenfalls liegt ein Defekt vor, sofern Unterdruck vorhanden ist.
• Bringen Sie Unterdruck direkt auf das AGR-Ventil auf. Verwenden Sie dazu abhängig von der Art des AGR-Ventils entweder eine manuelle Unterdruckpumpe oder ein Scan-Tool. Falls keine Änderung bei der Leerlaufqualität festzustellen ist, ist entweder das AGR-Ventil defekt oder die Durchlässe sind vollständig blockiert. Falls der Leerlauf rau ist oder der Motor abstirbt, wird das Problem von einem fehlerhaft funktionierenden Steuersystem verursacht.
• Bauen Sie das AGR-Ventil aus und prüfen Sie, ob Rußablagerungen vorhanden sind. Entfernen Sie nach Möglichkeit alle Ablagerungen, ohne die Membran zu verschmutzen. 
• Prüfen Sie, ob der AGR-Durchgang im Krümmer verstopft ist, und reinigen Sie diesen gegebenenfalls.

Übliche Fehlercodes:

Bei AGR-Ventilen neuer Modelle werden häufig die folgenden Fehlercodes angezeigt:

• P0400: Fehlfunktion AGR-Durchfluss
• P0401: Zu niedriger AGR-Durchfluss erkannt
• P0402: Zu hoher AGR-Durchfluss erkannt
• P0403: Fehlfunktion AGR-Schaltkreis
• P0404: Bereich/Betriebsverhalten AGR-Schaltkreis
• P0405: AGR-Sensorschaltkreis A, niedrige Spannung
• P0406: AGR-Sensorschaltkreis A, hohe Spannung
• P0407: AGR-Sensorschaltkreis B, niedrige Spannung
• P0408: AGR-Sensorschaltkreis B, hohe Spannung
• P1403: AGR-Magnetventil, niedrige Spannung
• P1404: AGR-System – Fehler geschlossener Ventilzapfen
• P1405: AGR-Magnetventil, hohe Spannung
• P1406: AGR-System Fehler Zapfenposition

Austausch eines defekten AGR-Ventils

• Entfernen Sie zunächst die Motorabdeckung.
• Lösen Sie dann das Elektrokabel am Ventil und trennen Sie die elektrischen Verbindungen und/oder Unterdruckleitungen. Prüfen Sie diese auf Anzeichen von Schäden.
• Entfernen Sie die Befestigungsschrauben und prüfen Sie das Ventil auf Schäden, Korrosion oder Rußablagerungen.
• Reinigen Sie die Montagefläche des AGR-Ventils gründlich und bauen Sie ein neues Ventil und eine neue Dichtung ein. Entfernen Sie auch am AGR-Versorgungsanschluss jeglichen losen Ruß.
• Richten Sie das AGR-Ventil gegenüber den Schraubenbohrungen und der Dichtung aus und befestigen Sie es wieder am Gehäuse.
• Ziehen Sie alle Befestigungselemente mit den empfohlenen Anzugsmomenten an.
• Sobald alles fest sitzt, schließen Sie die Unterdruckleitungen und/oder elektrischen Verbindungen wieder an. 
• Setzen Sie die Motormanagementleuchte schließlich mit einem Scan-Tool zurück und prüfen Sie, ob andere Fehler angezeigt werden.  Prüfen Sie, dass die Störungsanzeigeleuchte erloschen ist. Führen Sie dann eine Probefahrt durch. Bei vielen Fahrzeugen muss das AGR-Ventil zurückgesetzt und das Motorsteuergerät angepasst werden. So kann die Motorsteuerung die Stopp-Position am geöffneten und geschlossenen Punkt lernen. Wird das nicht durchgeführt, kann das Ventil brechen und in den Krümmer fallen.