一种混合动力客车后处理系统的电气架构及故障诊断

孙 磊，杜建福，朱正礼，刘德华

（上海汽车商用车技术中心，上海 200438）

随着上海世博会的召开，世博园区周边布置的达到国Ⅳ标准的混合动力公交车实现了低排放。该车装备了Bosch Denoxtronic2后处理系统，通过使用选择性催化还原 （SCR， 即SelectiveCatalytic Reduction）技术，利用添蓝溶液对尾气中的氮氧化合物进行处理。经过混合动力客车长时间的示范运营，已掌握大量技术经验，现与大家分享、探讨。

1 Bosch Denoxtronic2后处理系统电气控制原理

Bosch Denoxtronic2后处理系统的控制原理如图1所示，其装车后的整体如图2所示。

后处理控制单元控制整个后处理系统的工作，包括传感器信号的处理、添蓝喷射量的计算和各种执行器的控制，同时还具有对电控电路故障进行诊断的功能。后处理控制单元通过CAN总线与发动机控制单元ECU通信，获得发动机的运行参数，再加上催化器温度信号，计算出添蓝的喷射量。添蓝将被先雾化，控制喷嘴喷射适量的添蓝到排气管内，使其与废气在SCR净化器中充分混合。喷射量由计量控制器DCU（Dosing Control Unit）系统精确控制，以保证在各种运行工况下都可以达到减少排放的最佳效果。计量控制器DCU外形见图3。

2 Bosch Denoxtronic2后处理接口定义

SCR系统由催化消声器 （图4）、 计量喷射泵 （Supply module）、 喷嘴 （Dosing module）、 添蓝罐、后处理控制单元（ACU）、传感器及相应管路和线束构成。后处理控制模块Bosch Denoxtronic2有一个35针的接口，其结构描述见表1。

3 Bosch Denoxtronic2后处理系统故障诊断

3.1 故障信息管理

发动机和SCR系统的故障信息分别由ECU和DCU独立管理。当后处理系统出现故障后，DCU就产生相应的故障信息和冻结帧，存储到自身的EEPROM中，同时发送给ECU。ECU分析所接收到的故障信息，结合工况判断是否点亮在线诊断OBD（On-Board Diagnostics）故障灯。支持ISO 15765协议的故障诊断仪可以通过标准的故障诊断接口读取故障信息和冻结帧，满足可删除条件时，可使用诊断仪通过总线通信将其删除。Bosch Denoxtronic2后处理系统的OBD架构如图5所示。DCU还可以将当前故障码通过DM1发送到CAN总线上，车载仪表可以读取并实时显示，以及时提醒驾驶人员。

3.2 故障灯点亮规则

3.2.1 发动机故障灯点亮规则

由于目前在该车仪表上只有一个发动机故障灯，并且不区分颜色，所以将发动机故障灯定义为两种状态，即常亮和闪烁。闪烁用于发生严重故障时，常亮用于发生了中等程度或者较轻的故障。

1）发动机故障灯常亮的情况 当后处理系统DCU DM1发送单个故障报文，并且该报文的第一个字节的3～4位设置为01时，点亮发动机故障灯并且使其常亮。

表1 Bosch Denoxtronic2后处理接口定义

2）发动机故障灯闪烁的情况 当后处理系统DCU DM1发送多个故障报文时，点亮发动机故障灯并且使其闪烁。

3.2.2 OBD灯点亮规则

OBD灯用于提示与排放有关的故障。OBD灯也有两种状态，即常亮和闪烁。闪烁用于发生严重故障时，常亮用于发生了中等程度或者较轻的故障。

当发动机ECU发送的EDC2BC报文中的Status Information 3（第4个字节）的1～2位设置为01时，表示发生了一般故障，OBD灯常亮。

当发动机ECU发送的EDC2BC报文中的Status Information 3（第4个字节）的1～2位设置为10时，表示发生了严重故障，OBD灯闪烁。

3.3 Bosch Denoxtronic2后处理系统故障定义

现举例说明Bosch Denoxtronic2后处理系统对催化还原后温度传感器故障的处理机制。当DCU收到传感器采样的信号后，将会对系统已标定的阈值进行判断，当超过阈值后，将通过计时器计时，信号连续超过阈值并大于0.7 s后，系统认定为一个故障。这时系统会使用一个替代值替代故障信号，来维持后处理系统的正常工作，并发送故障码激活故障状态。如果传感器采样的信号恢复到正常区间内，系统会检测是否存在故障标志位，并计时。当信号在正常区间内大于1.0 s后，系统会将故障标志位置为0。DCU对于催化还原后温度传感器故障判断及系统反应需求的策略如图6所示。

4 结束语

我国经济正向以低能耗、低污染、低排放为基础的低碳经济模式转变，环境保护被提升到前所未有的高度。Bosch Denoxtronic2选择性催化还原（SCR）后处理系统，有效降低氮氧化物 （NOx）排放，符合国Ⅳ和欧Ⅳ的排放标准。OBD车载诊断系统具有识别可能导致排放超标的故障区域的功能，有效监测整个电控系统的故障。只有深入了解子系统的技术特性，提高其与整车的兼容性，才能使我们的客车产品在国际市场竞争中占有一席之地。

［1］朱俏斌，孙 磊，董悦航，等.一种混合动力客车SCR排气控制系统的设计［J］.柴油机设计与制造，2010，（4）:5-8.

［2］SAE J1939-73， 应用层-诊断［S］.2010.

［3］ISO 15765-3—2004， 道路车辆-控制器区域网络 （CAN）的诊断-第3部分:统一标准诊断服务的实施［S］.

［4］ISO 15031-3—2004，道路车辆-排放相关的诊断用车辆和外部设备之间的通信-第3部分:诊断连接器和相关电路的规范及使用［S］.

［5］ISO 15031-5—2006，道路车辆-与排放相关的诊断用车辆和外部设备之间通信-第5部分:与排放相关的诊断服务［S］.

［6］ISO 15031-6—2006，道路车辆-车辆与发射相关诊断用外部设备间的通信-第6部分:故障诊断编码定义［S］.

［7］ISO 14230-3—1999，道路车辆-诊断系统-关键词协议2000-第3部分: 应用层［S］.