淺析重汽電驅(qū)SCR 系統(tǒng)

共軌導(dǎo)讀

中國重汽目前使用的選擇性催化還原（SCR）系統(tǒng)主要有3 種：分別為博世2.2 系統(tǒng)、重汽電驅(qū)SCR 系統(tǒng)和重汽空氣輔助SCR 系統(tǒng)，其中重汽電驅(qū)SCR 系統(tǒng)和重汽空氣輔助SCR 系統(tǒng)為自主研發(fā)。重汽電驅(qū)SCR 系統(tǒng)主要用在中國重汽D10 系列發(fā)動機、MC 系列發(fā)動機上，今天小軌就和大家分享一下這個系統(tǒng)。

1 重汽電驅(qū)SCR系統(tǒng)組成

圖1所示為重汽電驅(qū)SCR系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由SCR控制器、傳感器及執(zhí)行器等組成，其中傳感器包括尿素溫度傳感器、尿素液位傳感器、上游排氣溫度傳感器、下游排氣溫度傳感器、氮氧傳感器及尿素壓力傳感器等。執(zhí)行器包括尿素泵、加熱毯及尿素噴嘴等，以下主要介紹一下含尿素泵的尿素泵箱和尿素噴嘴。

圖1 重汽電驅(qū)SCR系統(tǒng)

1.1 尿素泵箱

與舊款尿素泵箱相比，新款尿素泵箱在外形上有了一定的變化，但兩者的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是一樣的，都是由尿素泵、尿素壓力傳感器、加熱毯、加熱繼電器及尿素濾清器等部件組成（圖2）。

圖2 新款尿素泵箱上、下端面布局

1.1.1 尿素泵

尿素泵（圖3）為齒輪泵式，它受SCR控制器控制，對尿素供給量進(jìn)行調(diào)節(jié)。該尿素泵可以正反轉(zhuǎn)。

1.1.2 尿素壓力傳感器

尿素壓力傳感器檢測尿素壓力管內(nèi)的尿素壓力，并將壓力信號反饋給SCR控制器，SCR控制器對尿素的壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)。

1.1.3 加熱毯和加熱繼電器

加熱毯和加熱繼電器是尿素加熱系統(tǒng)的組件，其中加熱毯對尿素泵箱內(nèi)部進(jìn)行加熱，加熱繼電器則負(fù)責(zé)對尿素管加熱進(jìn)行控制。

1.1.4 尿素濾清器

圖4所示為尿素濾清器，它主要對尿素溶液的雜質(zhì)進(jìn)行過濾，以保證SCR系統(tǒng)各零部件尤其是尿素泵和尿素噴嘴的使用壽命。建議每3萬km更換。

圖4 尿素濾清器

1.2 尿素噴嘴

在SCR控制器的控制下，尿素泵將尿素箱中的尿素溶液泵入尿素噴嘴（圖5）的進(jìn)液口。SCR控制器根據(jù)柴油發(fā)動機的工況、排氣溫度和環(huán)境狀態(tài)來精確計量。精確地控制銜鐵部件的上下運動，從而控制噴射口的開啟與關(guān)閉，完成精確噴射控制。

圖5 尿素噴嘴

2 重汽電驅(qū)SCR系統(tǒng)的工作過程

重汽電驅(qū)SCR系統(tǒng)的工作過程包括待機階段、建壓階段、冷卻階段及清空階段等4個階段。

（1）待機階段。將鑰匙開關(guān)轉(zhuǎn)到ON擋，系統(tǒng)開始自檢。如果系統(tǒng)監(jiān)測到故障，則會存儲故障代碼，并點亮故障燈。

（2）建壓階段（噴射）。尿素噴嘴依靠尿素溶液來冷卻，當(dāng)發(fā)動機著機后，系統(tǒng)必須建立壓力對尿素噴嘴進(jìn)行循環(huán)冷卻。系統(tǒng)建立壓力分為兩個階段，當(dāng)排氣溫度低于250 ℃時，系統(tǒng)建立的壓力約為220 kPa，用于冷卻尿素噴嘴。當(dāng)排氣溫度達(dá)到250 ℃時，系統(tǒng)會將壓力進(jìn)一步提升至550 kPa，用于冷卻尿素噴嘴及準(zhǔn)備噴射尿素溶液。當(dāng)滿足以下噴射條件后，系統(tǒng)控制尿素噴嘴進(jìn)行噴射。

1）SCR系統(tǒng)無當(dāng)前故障。

2）系統(tǒng)建壓成功，壓力約為550 kPa。

3）排氣溫度高于250 ℃。

4）尿素箱液位高于10%。

5）發(fā)動機轉(zhuǎn)速高于500 r/min，冷卻液溫度高于70 ℃。

6）滿足氮氧化物算法。

（3）冷卻階段。當(dāng)發(fā)動機停機后，SCR控制器根據(jù)排氣溫度來判斷是否執(zhí)行尿素噴嘴冷卻。當(dāng)排氣溫度高于100 ℃，為了防止高溫?fù)p壞尿素噴嘴，此時SCR控制器會控制尿素泵繼續(xù)建壓220 kPa，并且維持300 s，這樣就可以保證尿素噴嘴得到充分的冷卻。當(dāng)排氣溫度低于100 ℃時，將直接進(jìn)入下面的清空階段。

（4）清空階段。斷開鑰匙開關(guān)，當(dāng)排氣溫度低于100 ℃或經(jīng)過冷卻階段后，為了防止管路結(jié)晶，對殘余在管路內(nèi)的尿素進(jìn)行清空，此時系統(tǒng)進(jìn)入了清空階段。SCR控制器控制尿素泵反轉(zhuǎn)，執(zhí)行360 s后停機。清空階段是在鑰匙開關(guān)斷開后進(jìn)行的，SCR系統(tǒng)應(yīng)保證有常供電，切勿立即斷開整車電源。

3 重汽電驅(qū)SCR系統(tǒng)常見的失效模式及處置

3.1 系統(tǒng)建壓失敗

故障現(xiàn)象系統(tǒng)建壓失敗。

故障的排查思路如下。

（1）確認(rèn)是否在低溫情況下，若在低溫情況下，則應(yīng)先檢查尿素加熱系統(tǒng)。若解凍沒有問題或在常溫情況下，則按照下面的方法進(jìn)行排查。

（2）檢查是否有其他故障，如尿素溶液不足、尿素泵相關(guān)故障等。

（3）檢查尿素泵線路是否連接良好。

（4）檢查是否有尿素溶液泄漏或堵塞的地方，如尿素管路、尿素濾清器等。

（5）使用故障檢測儀進(jìn)行功能性測試和部件測試。

3.2 尿素溶液不消耗

故障現(xiàn)象尿素溶液不消耗。

故障的排查思路如下。

（1）確認(rèn)系統(tǒng)是否存儲有故障代碼，若存儲有故障代碼，則優(yōu)先排查。

（2）判斷系統(tǒng)能否正常建壓。

（3）判斷部件是否有問題。用故障檢測儀或尿素泵試驗臺測試尿素泵及尿素噴嘴能否正常建壓和噴射，若不能建壓和噴射，則需要排查尿素泵及尿素噴嘴；若能建壓和噴射，則進(jìn)行下一步排查。

（4）檢查SCR控制器接收到的排氣溫度信號和尿素液位信號是否正常。

（5）若以上均正常，系統(tǒng)在滿足噴射條件的情況下不噴射尿素溶液，則考慮系統(tǒng)數(shù)據(jù)問題。

3.3 尿素噴嘴外部滲漏尿素

故障現(xiàn)象尿素噴嘴外部有尿素溶液滲出，為白色結(jié)晶體。

推測可能的故障原因如下。

（1）尿素泵箱工作正常，尿素噴嘴有尿素溶液冷卻，尿素噴嘴O形密封圈失效。

（2）尿素泵箱無壓力輸出，尿素噴嘴無尿素溶液冷卻，尿素噴嘴O形密封圈在高溫下失效。

3.4 尿素溶液消耗過大

故障現(xiàn)象尿素溶液消耗過大。

推測可能的故障原因如下。

（1）SCR控制器程序故障，導(dǎo)致尿素噴嘴常噴。

（2）尿素溶液清潔度不好，導(dǎo)致尿素噴嘴密封錐面密封失效，產(chǎn)生滴漏、常噴。

（3）尿素噴嘴未正確安裝，導(dǎo)致尿素噴嘴密封錐面密封失效，產(chǎn)生滴漏、常噴。