電控柴油機(jī)SCR 系統(tǒng)故障診斷策略

陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉波

柴油機(jī)因具有良好的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性被廣泛用于商用車(chē)，但其尾氣排放中含有大量的氮氧化物，會(huì)造成排放超標(biāo)，而國(guó)六排放法規(guī)對(duì)柴油機(jī)尾氣排放要求極高，傳統(tǒng)的尾氣處理方式難以達(dá)到國(guó)六要求，由于選擇性催化還原技術(shù)（SCR）良好的經(jīng)濟(jì)性、耐久性及對(duì)燃料中硫不敏感，同時(shí)SCR系統(tǒng)能有效的降低氮氧化物，因此SCR成為首選的后處理模塊，被優(yōu)先應(yīng)用于柴油機(jī)尾氣排放系統(tǒng)。但該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，一旦維護(hù)不當(dāng)或出故障，將會(huì)造成尾氣超標(biāo)更嚴(yán)重的后果。因此，該系統(tǒng)的故障診斷與檢修應(yīng)被重視。

1 SCR系統(tǒng)組成

S CR系統(tǒng)主要由尿素箱（內(nèi)有循環(huán)水路對(duì)其加熱）、尿素供給模塊（尿素泵）、空氣濾清器、溫度傳感器、NOx傳感器、SCR系統(tǒng)ECU、噴霧器、氧化催化器、SCR轉(zhuǎn)換器等組成。SCR系統(tǒng)的組成如圖1所示。

2 SCR系統(tǒng)工作原理

當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，尿素供給模塊中的尿素泵從尿素箱中吸取尿素，SCR系統(tǒng)ECU根據(jù)各傳感器信息分析計(jì)算出相應(yīng)尿素量與經(jīng)空氣濾清器過(guò)濾的空氣形成尿素混合氣。尿素混合氣經(jīng)噴霧器噴入排氣管與發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣進(jìn)行相關(guān)化學(xué)反應(yīng)。該反應(yīng)分為兩部分進(jìn)行：生成還原劑部分和NOx還原部分。

圖1SCR系統(tǒng)的組成

（1）生成還原劑。首先，尿素液在高溫下分解成氨氣（NH3）和氰酸（HNCO）。然后，氰酸（HNCO）和水反應(yīng)生成NH3和CO2。

（2）NOx還原。NH3與NOx在催化劑的作用下生成無(wú)污染的N2和水蒸氣（H2O）。

3 故障分類(lèi)

SCR系統(tǒng)裝有自診斷系統(tǒng)，能實(shí)時(shí)監(jiān)控相關(guān)部件，發(fā)現(xiàn)與排放有關(guān)部件出故障時(shí)，通過(guò)CAN總線將故障信息發(fā)送給發(fā)動(dòng)機(jī)ECU，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU根據(jù)故障種類(lèi)及故障屬性做出相關(guān)響應(yīng)，儲(chǔ)存故障代碼、點(diǎn)亮故障燈，必要時(shí)減少?lài)娪土?，限制發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩輸出。因此，及時(shí)對(duì)SCR系統(tǒng)進(jìn)行故障檢測(cè)與診斷，能有效避免因尾氣排放系統(tǒng)故障而造成的排放超標(biāo)，同時(shí)能使車(chē)輛盡快恢復(fù)正常狀態(tài)，減少運(yùn)營(yíng)損失。根據(jù)SCR系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及原理，其故障類(lèi)型有6大類(lèi)：噴射壓力低、尿素用量大、有氨氣味、尿素結(jié)晶、汽車(chē)無(wú)動(dòng)力和系統(tǒng)斷開(kāi)，下面詳細(xì)分析故障原因。

（1）噴射壓力低。首先讀取故障代碼，確定故障范圍。重點(diǎn)檢查與噴射相關(guān)的部件，噴霧器、尿素供給模塊、排氣溫度傳感器、尿素箱溫度傳感器等。其次，如果是寒冷地區(qū)，要重點(diǎn)關(guān)注尿素箱加熱是否正常。再次，細(xì)心檢查相關(guān)管路有無(wú)彎曲和老化等現(xiàn)象。

（2）尿素用量大。尿素用量的增大，與系統(tǒng)的供給模塊、噴霧器關(guān)系密切。首先，檢查系統(tǒng)是否存在壓力高等故障。其次，檢查儲(chǔ)液箱是否存在泄漏，相關(guān)管路是否有泄漏發(fā)生。最后，檢查噴霧器是否存在泄漏故障，噴霧器彈簧回位卡死會(huì)導(dǎo)致尿素泄漏。

（3）有氨氣味。聞到排氣中有氨氣味，說(shuō)明尿素液與NOx的濃度不匹配，存在尿素液過(guò)剩。首先，讀取故障代碼，確定故障范圍。其次，檢查空氣濾清器，檢查濾清器是否存在阻塞，導(dǎo)致尿素混合氣過(guò)濃。最后，重點(diǎn)檢查相關(guān)傳感器是否存在故障，重點(diǎn)檢查NOx傳感器、排溫傳感器，因SCR系統(tǒng)采集這些傳感器的信號(hào)作為尿素噴射量的決定參數(shù)。

（4）尿素結(jié)晶。尿素結(jié)晶是因?yàn)榕艢夤軠囟鹊图澳蛩貒娚淞看髮?dǎo)致。首先，檢查排氣管溫度是否達(dá)到正常。其次，按照有氨氣味的故障檢查方法，檢查是否存在噴射量過(guò)大的故障。最后，確認(rèn)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣量是否符合正常情況。

（5）汽車(chē)無(wú)動(dòng)力。若SCR系統(tǒng)故障燈亮，同時(shí)出現(xiàn)汽車(chē)無(wú)動(dòng)力現(xiàn)象，說(shuō)明尾氣中NOx已超標(biāo)，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)降低噴油量已達(dá)到限制扭矩的方式提醒駕駛?cè)吮M快維修。首先，通過(guò)診斷儀讀取故障碼，確定故障大致范圍。其次，重點(diǎn)檢查溫度傳感器，NOx傳感器、尿素箱液位傳感器、尿素泵、噴霧器等是否存在故障。最后，關(guān)注汽車(chē)?yán)鋮s系統(tǒng)是否存在故障，導(dǎo)致尿素箱不能被加熱。

（6）系統(tǒng)斷開(kāi)。通過(guò)診斷儀檢查，出現(xiàn)系統(tǒng)斷開(kāi)，說(shuō)明SCR系統(tǒng)通電中斷，導(dǎo)致系統(tǒng)不工作，SCR系統(tǒng)與發(fā)動(dòng)ECU系統(tǒng)通信存在故障，導(dǎo)致通信中斷。首先，檢查SCR系統(tǒng)供電是否存在異常。其次，檢查CAN線是否存在短路或斷路故障。最后，檢查SCR系統(tǒng)電腦是否存在異常。

4 結(jié)語(yǔ)

SCR系統(tǒng)具有自診斷功能，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)能做出相關(guān)診斷，維修人員通過(guò)診斷儀能讀出故障，為維修提供方便。但通過(guò)診斷儀只能讀出部分故障或大致故障范圍，但不能確定具體故障點(diǎn)，因此維修人員要從SCR系統(tǒng)的組成、工作原理，故障現(xiàn)象去深入分析，這樣才能有助于維修人員快速判斷和維修故障，減少車(chē)輛運(yùn)營(yíng)損失，也避免車(chē)輛因尾氣超標(biāo)而造成環(huán)境污染。