博世DeNOx2.2尾气后处理系统中尿素泵常见故障解析

山东交通技师学院 丁行海，解易展

随着排放法规的升级，尾气后处理系统采用SCR技术路线的商用车越来越多。如果尾气后处理系统发生故障，那么柴油机控制系统会减少喷油量，从而保证尾气排放不超标。但车辆会出现动力不足的现象，即发动机限扭。虽然现在的商用车已经实行了国五排放，部分区域甚至实行国六排放，但很多人对于尾气后处理系统中的尿素泵依然不熟悉，感觉它很神秘。本文以常见的博世DeNOx2.2尾气后处理系统中的尿素泵为例，解析其基本结构、工作过程和常见管路故障。

1 尿素泵的基本结构

博世DeNOx2.2尿素泵主要由膜片泵、电磁换向阀、尿素压力传感器、主滤芯、各类滤网、进液管、回液管、压力管等部件组成。尿素泵结构组成如图1所示。

2 尿素泵的工作过程

博世DeNOx2.2尿素泵的工作过程可以分为初始化、预注、喷射、排空等4个阶段。

（1）初始化阶段。当点火开关打到ON挡，系统进行自检，如果有故障，系统会一直停留在此状态。如经过检查没有错误或存在的错误不影响系统工作则转入下一阶段。

图1 尿素泵的结构

（2）预注阶段。起动发动机后，正常状况下系统会很快进入预注阶段。预注可分为除气、建压和喷嘴检查等3个步骤。

除气时，尿素泵转动，喷嘴打开，系统管路中的空气将通过尿素进液管、压力管排出，从而为建压做准备。然后是建压，尿素泵转动，喷嘴关闭，管路内建立起900 kPa的尿素压力。此时，排气温度要达到系统规定的数值，一般为180 ℃。最后进行喷嘴检查，喷嘴打开一次，管路内压力下降，尿素泵提速，将管路压力维持在900 kPa。至此，系统完成对喷射回路的检查。

（3）喷射阶段。当排气温度达到200 ℃后，发动机ECU发出命令，控制喷嘴开启，向排气气流中喷射尿素。只要系统处于运转状态，无论喷嘴是否喷射，尿素泵都会连续运转，以保持合适的系统压力。尿素喷射速率取决于车辆的负荷率。在车辆正常行驶过程中，喷嘴以脉冲形式向尾气中喷入经过计算的尿素溶液。多余的尿素溶液通过回液管回流至尿素箱。

喷射尿素需要满足以下条件：SCR处理器进口排气温度超过200 ℃；没有与SCR系统相关的故障码；尿素压力在775 kPa～1050 kPa，喷嘴开闭正常；尿素箱内液位高于3 %；尿素箱内溶液温度在-3 ℃～80 ℃。

（4）排空阶段。当驾驶员关闭点火开关后，SCR系统需要经过排空过程才能自动关闭，以防尿素溶液留在系统中形成结晶，造成堵塞。排空时，严禁整车断电。在排空阶段，可以听到电磁换向阀的“咔哒”声和尿素泵运转的声音，电磁换向阀的动作改变了尿素溶液的流动方向。尿素泵抽出喷嘴、压力管、回液管中所有的尿素溶液，将它们泵送回尿素箱。在这个过程中，喷嘴将开启，消除管路中产生的真空，便于排空更彻底。

3 案例解析

（1）进液管路故障。一辆陕汽德龙F2000卡车，搭载潍柴WP10型号柴油机，配备博世2.2尿素泵。驾驶人反映近期在行驶过程中，有时尾气后处理系统故障灯点亮，再次起动发动机后又正常了，今天突然发动机限扭了。读取的故障代码为P110EF4（整车限制功能激活），并伴有SCR系统数个历史故障。在车上做驱动测试，建压失败。拆下尿素泵，在车下做测试时，建压成功。经检查，尿素喷嘴正常，但有少许结晶现象。怀疑尿素质量差，进液管路有问题。拆解尿素液位浮子后，发现底部滤网已堵塞。清洗尿素箱、喷嘴，更换尿素液位浮子，如图2所示。装车后做建压测试，正常。几天后，回访车主，尿素消耗正常，动力恢复正常，故障已排除。

图2 更换尿素液位浮子

该车因尿素质量不合格，杂质和结晶积聚在尿素液位浮子的滤网上，在行驶过程中，尿素压力低，导致故障灯点亮；熄火后，尿素回流，将积聚的杂质冲开，才会出现再次起动发动机时，刚开始是正常的，行驶一会儿后故障灯再次点亮。随着时间积累到50 h，发动机限扭。

（2）压力管路故障。一辆陕汽德龙新m3000卡车，配备潍柴国四发动机，博世2.2尿素泵。驾驶人称尿素故障灯亮，动力不足。读取故障代码，均是历史故障代码：P0221 SCR（尿素箱温度上升错误），P0050 CAN（接受帧AT101超时错误），P021b SCR（系统PUQP功能错误），P020f SCR（尿素压力建立错误），P0217 SCR（尿素喷嘴堵塞）。很明显是排放超标导致的发动机限扭，排放超标的主要原因集中在尿素箱加热电磁阀，氮氧传感器和喷嘴。测试氮氧传感器端子电压，正常。诊断仪测试氮氧传感器也正常。读取数据流发现，尿素箱温度一直没有变化，怀疑尿素箱加热电磁阀损坏，测试阀的电阻正常，线路正常。拆下电磁阀做驱动测试，可以打开阀门，但是吹气不通，仔细观察发现滤网堵塞，进行清洗操作。清洗后，重新测试，可以吹通。装上车辆，做尿素泵测试，无法建压，听不到喷嘴的“咔哒”声，怀疑喷嘴损坏。如图3所示，更换喷嘴后，再次测试尿素泵，一切正常。几天后，回访车主，尿素正常消耗，动力恢复正常，故障已排除。

图3 更换尿素泵喷嘴

（3）回液管路故障。一辆陕汽德龙新m3000卡车，配备潍柴国四发动机，博世2.2尿素泵，车辆平路行驶过程中正常，爬坡时动力不足。读取故障代码，只有一个历史故障，P020f SCR（尿素压力建立错误）。做尿素泵测试，发现压力建立慢，但是压力高达1 300 kPa，远远超过正常值。怀疑有堵塞的部件，查看回液管，没有堵塞；查看回液阀（图4中的红圈）堵塞；再查看尿素喷嘴，有结晶呈现堵塞状。更换上述堵塞部件，同时清洗各滤网，测试尿素泵，功能恢复。数天后，回访车主，尿素消耗正常，动力恢复正常，故障已排除。

图4 更换回液阀

4 结语

根据以上案例和生产实践，SCR后处理系统中管路部分容易出现问题，引起故障的原因首先是尿素溶液。劣质尿素溶液纯度不够，溶液中含有杂质，容易结晶，导致各滤网、喷嘴等小孔径发生堵塞。这时，可以将堵塞零件拆出，用温水浸泡，待尿素结晶溶解，一般能恢复正常。因此使用正品尿素溶液，是保证SCR后处理系统正常工作的前提。其次是尿素滤芯的保养。尿素滤芯的容污能力是有限的，即使一直使用正品尿素溶液，也需要定期更换。一旦滤芯达到容污极限，失去过滤效果，尿素中的杂质就会覆盖在零件上，导致系统故障。尿素滤芯的更换周期，请根据厂家推荐，严格执行。常见品牌的滤芯更换里程一般为3万km左右。