浅析重汽电驱SCR 系统

共轨导读

中国重汽目前使用的选择性催化还原（SCR）系统主要有3 种：分别为博世2.2 系统、重汽电驱SCR 系统和重汽空气辅助SCR 系统，其中重汽电驱SCR 系统和重汽空气辅助SCR 系统为自主研发。重汽电驱SCR 系统主要用在中国重汽D10 系列发动机、MC 系列发动机上，今天小轨就和大家分享一下这个系统。

1 重汽电驱SCR系统组成

图1所示为重汽电驱SCR系统，该系统主要由SCR控制器、传感器及执行器等组成，其中传感器包括尿素温度传感器、尿素液位传感器、上游排气温度传感器、下游排气温度传感器、氮氧传感器及尿素压力传感器等。执行器包括尿素泵、加热毯及尿素喷嘴等，以下主要介绍一下含尿素泵的尿素泵箱和尿素喷嘴。

图1 重汽电驱SCR系统

1.1 尿素泵箱

与旧款尿素泵箱相比，新款尿素泵箱在外形上有了一定的变化，但两者的内部结构是一样的，都是由尿素泵、尿素压力传感器、加热毯、加热继电器及尿素滤清器等部件组成（图2）。

图2 新款尿素泵箱上、下端面布局

1.1.1 尿素泵

尿素泵（图3）为齿轮泵式，它受SCR控制器控制，对尿素供给量进行调节。该尿素泵可以正反转。

1.1.2 尿素压力传感器

尿素压力传感器检测尿素压力管内的尿素压力，并将压力信号反馈给SCR控制器，SCR控制器对尿素的压力进行调节。

1.1.3 加热毯和加热继电器

加热毯和加热继电器是尿素加热系统的组件，其中加热毯对尿素泵箱内部进行加热，加热继电器则负责对尿素管加热进行控制。

1.1.4 尿素滤清器

图4所示为尿素滤清器，它主要对尿素溶液的杂质进行过滤，以保证SCR系统各零部件尤其是尿素泵和尿素喷嘴的使用寿命。建议每3万km更换。

图4 尿素滤清器

1.2 尿素喷嘴

在SCR控制器的控制下，尿素泵将尿素箱中的尿素溶液泵入尿素喷嘴（图5）的进液口。SCR控制器根据柴油发动机的工况、排气温度和环境状态来精确计量。精确地控制衔铁部件的上下运动，从而控制喷射口的开启与关闭，完成精确喷射控制。

图5 尿素喷嘴

2 重汽电驱SCR系统的工作过程

重汽电驱SCR系统的工作过程包括待机阶段、建压阶段、冷却阶段及清空阶段等4个阶段。

（1）待机阶段。将钥匙开关转到ON挡，系统开始自检。如果系统监测到故障，则会存储故障代码，并点亮故障灯。

（2）建压阶段（喷射）。尿素喷嘴依靠尿素溶液来冷却，当发动机着机后，系统必须建立压力对尿素喷嘴进行循环冷却。系统建立压力分为两个阶段，当排气温度低于250 ℃时，系统建立的压力约为220 kPa，用于冷却尿素喷嘴。当排气温度达到250 ℃时，系统会将压力进一步提升至550 kPa，用于冷却尿素喷嘴及准备喷射尿素溶液。当满足以下喷射条件后，系统控制尿素喷嘴进行喷射。

1）SCR系统无当前故障。

2）系统建压成功，压力约为550 kPa。

3）排气温度高于250 ℃。

4）尿素箱液位高于10%。

5）发动机转速高于500 r/min，冷却液温度高于70 ℃。

6）满足氮氧化物算法。

（3）冷却阶段。当发动机停机后，SCR控制器根据排气温度来判断是否执行尿素喷嘴冷却。当排气温度高于100 ℃，为了防止高温损坏尿素喷嘴，此时SCR控制器会控制尿素泵继续建压220 kPa，并且维持300 s，这样就可以保证尿素喷嘴得到充分的冷却。当排气温度低于100 ℃时，将直接进入下面的清空阶段。

（4）清空阶段。断开钥匙开关，当排气温度低于100 ℃或经过冷却阶段后，为了防止管路结晶，对残余在管路内的尿素进行清空，此时系统进入了清空阶段。SCR控制器控制尿素泵反转，执行360 s后停机。清空阶段是在钥匙开关断开后进行的，SCR系统应保证有常供电，切勿立即断开整车电源。

3 重汽电驱SCR系统常见的失效模式及处置

3.1 系统建压失败

故障现象系统建压失败。

故障的排查思路如下。

（1）确认是否在低温情况下，若在低温情况下，则应先检查尿素加热系统。若解冻没有问题或在常温情况下，则按照下面的方法进行排查。

（2）检查是否有其他故障，如尿素溶液不足、尿素泵相关故障等。

（3）检查尿素泵线路是否连接良好。

（4）检查是否有尿素溶液泄漏或堵塞的地方，如尿素管路、尿素滤清器等。

（5）使用故障检测仪进行功能性测试和部件测试。

3.2 尿素溶液不消耗

故障现象尿素溶液不消耗。

故障的排查思路如下。

（1）确认系统是否存储有故障代码，若存储有故障代码，则优先排查。

（2）判断系统能否正常建压。

（3）判断部件是否有问题。用故障检测仪或尿素泵试验台测试尿素泵及尿素喷嘴能否正常建压和喷射，若不能建压和喷射，则需要排查尿素泵及尿素喷嘴；若能建压和喷射，则进行下一步排查。

（4）检查SCR控制器接收到的排气温度信号和尿素液位信号是否正常。

（5）若以上均正常，系统在满足喷射条件的情况下不喷射尿素溶液，则考虑系统数据问题。

3.3 尿素喷嘴外部渗漏尿素

故障现象尿素喷嘴外部有尿素溶液渗出，为白色结晶体。

推测可能的故障原因如下。

（1）尿素泵箱工作正常，尿素喷嘴有尿素溶液冷却，尿素喷嘴O形密封圈失效。

（2）尿素泵箱无压力输出，尿素喷嘴无尿素溶液冷却，尿素喷嘴O形密封圈在高温下失效。

3.4 尿素溶液消耗过大

故障现象尿素溶液消耗过大。

推测可能的故障原因如下。

（1）SCR控制器程序故障，导致尿素喷嘴常喷。

（2）尿素溶液清洁度不好，导致尿素喷嘴密封锥面密封失效，产生滴漏、常喷。

（3）尿素喷嘴未正确安装，导致尿素喷嘴密封锥面密封失效，产生滴漏、常喷。