淺析重汽電驅SCR 系統

共軌導讀

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

1 重汽電驅SCR系統組成

圖1所示為重汽電驅SCR系統，該系統主要由SCR控制器、傳感器及執行器等組成，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SCR系統

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，但兩者的內部結構是一樣的，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，對尿素供給量進行調節。該尿素泵可以正反轉。

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行調節。

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的組件，其中加熱毯對尿素泵箱內部進行加熱，加熱繼電器則負責對尿素管加熱進行控制。

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進行過濾，以保證SCR系統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）的進液口。SCR控制器根據柴油發動機的工況、排氣溫度和環境狀態來精確計量。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閉，完成精確噴射控制。

圖5 尿素噴嘴

2 重汽電驅SCR系統的工作過程

重汽電驅SCR系統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。將鑰匙開關轉到ON擋，系統開始自檢。如果系統監測到故障，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，當發動機著機后，系統必須建立壓力對尿素噴嘴進行循環冷卻。系統建立壓力分為兩個階段，當排氣溫度低于250 ℃時，系統建立的壓力約為220 kPa，用于冷卻尿素噴嘴。當排氣溫度達到250 ℃時，系統會將壓力進一步提升至550 kPa，用于冷卻尿素噴嘴及準備噴射尿素溶液。當滿足以下噴射條件后，系統控制尿素噴嘴進行噴射。

1）SCR系統無當前故障。

2）系統建壓成功，壓力約為550 kPa。

3）排氣溫度高于250 ℃。

4）尿素箱液位高于10%。

5）發動機轉速高于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。當發動機停機后，SCR控制器根據排氣溫度來判斷是否執行尿素噴嘴冷卻。當排氣溫度高于100 ℃，為了防止高溫損壞尿素噴嘴，此時SCR控制器會控制尿素泵繼續建壓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。當排氣溫度低于100 ℃時，將直接進入下面的清空階段。

（4）清空階段。斷開鑰匙開關，當排氣溫度低于100 ℃或經過冷卻階段后，為了防止管路結晶，對殘余在管路內的尿素進行清空，此時系統進入了清空階段。SCR控制器控制尿素泵反轉，執行360 s后停機。清空階段是在鑰匙開關斷開后進行的，SCR系統應保證有常供電，切勿立即斷開整車電源。

3 重汽電驅SCR系統常見的失效模式及處置

3.1 系統建壓失敗

故障現象系統建壓失敗。

故障的排查思路如下。

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

（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）使用故障檢測儀進行功能性測試和部件測試。

3.2 尿素溶液不消耗

故障現象尿素溶液不消耗。

故障的排查思路如下。

（1）確認系統是否存儲有故障代碼，若存儲有故障代碼，則優先排查。

（2）判斷系統能否正常建壓。

（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，系統在滿足噴射條件的情況下不噴射尿素溶液，則考慮系統數據問題。

3.3 尿素噴嘴外部滲漏尿素

故障現象尿素噴嘴外部有尿素溶液滲出，為白色結晶體。

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，導致尿素噴嘴常噴。

（2）尿素溶液清潔度不好，導致尿素噴嘴密封錐面密封失效，產生滴漏、常噴。

（3）尿素噴嘴未正確安裝，導致尿素噴嘴密封錐面密封失效，產生滴漏、常噴。