红岩杰狮尾气处理系统故障1例

2018-03-29秦景涛

汽车电器 2018年3期

秦景涛

（榆次海勤电控（重工）维修部，山西晋中 030600）

1 故障现象

一辆红岩杰狮垃圾箱转运车，由上汽依维柯红岩制造，2015年1月出厂，已行驶23 000 km，装备上菲红C9高压共轨电控发动机和博世EDC7控制单元，匹配无锡凯龙尾气处理系统，达到国Ⅳ排放标准。目前，该车的发动机出现限速故障，仪表中尾气超标指示灯亮起，利用诊断仪读取到的故障码含义是“计量泵内部故障”。

2 故障诊断与排除

在国Ⅳ排放阶段，重型柴油机为了降低氮氧化物NOx的排放，在采用高压共轨的基础上，还采用了将尿素溶液喷入排气管中，经过催化化学反应，将氮氧化物NOx转化为无害的氮气N2和水。如果排放超标，发动机会出现限速的状况。

无锡凯龙的尾气处理系统由尿素泵、喷嘴、尿素罐、催化箱、排气温度传感器、氮氧化物传感器、尿素控制单元等组成，如图1所示。

凯龙尾气处理系统SCR工作原理如下。

图1 凯龙尾气处理系统布局图

1）初始化。发动机点火钥匙位于ON挡，系统上电，不起动发动机，系统初始化并自检，如果检测到相关故障，激活故障灯。

2）快速排空。为了防止尿素管路中残余尿素结晶堵塞，导致后处理起动异常，发动机起动后，先进行快速排空。

3）预注建压。当发动机起动后，尿素进入预注阶段，电机带动膜片泵开始工作，尿素从尿素罐流到泵内，再返回到尿素罐，目的是排空尿素泵内部的空气，使其充满液体，该过程持续30 s。如图2所示，尿素溶液流动路线为：尿素罐→进液口C→尿素泵电机→尿素温度传感器→压力开关→空气控制阀→回液管D→尿素罐。该过程的特点是：可以从回液管中看到有尿素溶液的流出。

图2 预注过程工作原理

预注成功后，空气切断阀在预注阶段末期通电打开，压缩空气促使空气控制阀动作，切断了尿素通过回液口D的回流通道，尿素溶液因为无法回流而压力升高，促使压力开关动作，说明预注成功。如果预注不成功，空气切断阀关闭，重复预注20次；如果仍失败，报出故障代码。

压缩空气从尿素泵喷射口B喷出，空气流动的路线依次是：压缩空气罐→油气分离器→空气切断阀→调压阀→一路通往空气控制阀，另一路通往混合腔→喷射口B→喷嘴。

4）等待喷射。预注成功后，尿素泵电机停止运转，空气切断阀打开，尿素泵进入待机状态，等待DCU的喷射命令。如果排气温度低于标准温度230 ℃（不同车辆设定的温度不同），此时尿素不会喷射，但压缩空气会一直通过尿素泵流到喷嘴，防止喷射管路、喷嘴堵塞以及起到冷却喷嘴的作用。

5）计量喷射。当满足喷射条件后，进入计量喷射阶段，尿素泵在DCU控制下转动，尿素溶液与压缩空气在混合腔混合，通过喷嘴喷射到排气管中。

尿素喷射条件：①上下游排气温度超过230 ℃；②没有SCR系统现行故障码；③尿素液位高于6%；④空气压力高于4 bar；⑤尿素罐内温度大于零下5 ℃；⑥环境温度大于零下7 ℃；⑦满足NOX算法要求。

空气经过的路线为：压缩空气罐→油气分离器→空气切断阀→调压阀→一条通往空气控制阀，另一条通往混合腔→喷射口B→喷嘴。

尿素溶液经过的路线为：尿素罐→进液口C→尿素泵电机→经过温度传感器和压力开关的测量→混合腔（含有压力传感器）→喷射口B→喷嘴。其中尿素溶液在混合腔中相遇并混合，之后通过喷嘴将雾状的尿素溶液喷射到排气管催化箱中。

6）排空过程。正常情况下，断开点火开关，系统自动进入排空阶段。如果系统有现行故障码，ECU会停止尿素泵的工作，但在停泵前会执行一次排空过程，以清除内部残留的尿素。

进入排空阶段后，尿素泵电机停止运转，空气切断阀打开，空气通过尿素泵，进入喷射管，吹扫残留在喷射管路中的尿素，防止结晶堵塞。排空阶段持续30 s后系统断电，在排空最后阶段可以听到空气切断阀的动作声。

从以上原理了解，该车因不喷尿素导致尾气超标而引起发动机限速，结合故障码提示的故障为尿素泵内部故障，而作为尿素泵的核心任务就是建立尿素压力，该车所报的故障码内容过于宽泛。作为一辆准新车，笔者认为应重点检查尿素压力能够建立，或者把尿素泵预注能否成功作为判断尿素泵功能最重要的标准。尿素泵内部的压力能否建立是靠压力开关闭合动作来检测的。空气进气口中的尿素结晶如图3所示。