溫州交運集團(tuán)城西公交有限公司 項 曙

柴油發(fā)動機產(chǎn)生的主要有害排放物是氮氧化合物（NOx）和顆粒物（PM），目前，采用SCR后處理系統(tǒng)是有效控制NOx排放的方法之一。SCR是Selective（選擇性）、Catalytic（催化）、Reduction （還原）的英文縮寫。SCR后處理系統(tǒng)的工作原理是，將還原劑噴入排氣管，排氣中的NOx在催化器的作用下與還原劑反應(yīng)，NOx被還原成氮氣（N2）和水（H2O）。目前，SCR后處理系統(tǒng)采用的還原劑是尿素（NH2CONH2），標(biāo)準(zhǔn)化尿素水溶液稱為添藍(lán)（Adblue）。排氣從渦輪增壓器流出后進(jìn)入排氣管，同時由安裝在排氣管上的添藍(lán)噴射裝置將定量的添藍(lán)以霧狀形態(tài)噴入排氣管中，添藍(lán)在高溫排氣作用下分解，生成所需要的還原劑——氨氣（NH3），NH3在催化劑的作用下將NOx有選擇性地還原成N2。下面以玉柴三立SCR后處理系統(tǒng)為例，介紹SCR后處理系統(tǒng)的工作原理。

1 玉柴三立SCR后處理系統(tǒng)的組成及主要部件的作用

如圖1所示，玉柴三立SCR后處理系統(tǒng)主要由添藍(lán)罐、計量噴射泵、添藍(lán)噴射器、催化消聲器、排氣溫度傳感器、NOx傳感器、添藍(lán)液位/溫度傳感器、添藍(lán)管路、冷卻液管路及后處理系統(tǒng)控制單元（DCU）等組成。

1.1 添藍(lán)罐

添藍(lán)罐（圖2）用于盛裝添藍(lán)，整體材料為塑料，頂部裝有添藍(lán)溫度/液位傳感器和加熱器的集成體（圖3）。添藍(lán)溫度傳感器為NTC熱敏式傳感器，其主要作用是監(jiān)測添藍(lán)罐中的添藍(lán)溫度，當(dāng)添藍(lán)溫度低于冰點時，DCU控制冷卻液電磁閥（圖4）打開，使用發(fā)動機冷卻液對其進(jìn)行加熱，避免添藍(lán)結(jié)冰，且可以監(jiān)測加熱器的工作是否正常。添藍(lán)液位傳感器的作用是監(jiān)測添藍(lán)罐中的添藍(lán)高度，提醒駕駛?cè)水?dāng)前的添藍(lán)存量并注意添加，防止添藍(lán)耗空造成排放超標(biāo)。

1.2 計量噴射泵

圖1 玉柴三立SCR后處理系統(tǒng)組成

圖2 添藍(lán)罐

如圖5所示，計量噴射泵由電動泵、壓縮空氣電磁閥、止回閥及計量系統(tǒng)等組成，與來自車輛壓縮空氣系統(tǒng)的空氣共同作用，將霧化的添藍(lán)通過添藍(lán)噴射器噴入催化消聲器上游的排氣管中。

如圖6所示，計量噴射泵上分布有1個來自添藍(lán)罐的添藍(lán)進(jìn)液口、1個通往添藍(lán)噴射器的添藍(lán)出液口、1個通往添藍(lán)罐的添藍(lán)回液口和1個壓縮空氣進(jìn)口。

1.3 催化消聲器

圖3 添藍(lán)溫度/液位傳感器和加熱器的集成體

圖4 冷卻液電磁閥

圖5 計量噴射泵內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意

催化消聲器（圖7）是一個集催化器和消聲器于一體的催化消聲裝置（如需要排氣加熱功能，還可以集成排氣加熱器），代替了傳統(tǒng)的消聲器系統(tǒng)。催化消聲器由3個串聯(lián)并相互獨立的單元組成，包括添藍(lán)擴散器、催化器和消聲器。氨擴散器負(fù)責(zé)將帶有添藍(lán)的排氣均勻地分布在催化器的表面；催化器負(fù)責(zé)加速NOx的還原；消聲器負(fù)責(zé)消除排氣系統(tǒng)的噪音。

圖6 計量噴射泵外部接口

圖7 催化消聲器

1.4 排氣溫度傳感器和NOx傳感器

催化消聲器上游和下游各有1個排氣溫度傳感器。根據(jù)添藍(lán)分解特性，其需要在200 ℃時才能分解為NH3，所以如果排氣溫度達(dá)不到200 ℃，噴射添藍(lán)是沒有效果的。排氣溫度傳感器的作用是監(jiān)測排氣溫度，供DCU邏輯分析和判斷是否達(dá)到噴射添藍(lán)的要求。NOx傳感器（圖8）安裝在催化消聲器下游，用于測量經(jīng)催化消聲器后的排氣中的NOx的濃度，其信號用于添藍(lán)噴射的閉環(huán)控制和OBD功能。NOx傳感器由NOx傳感器控制單元控制，并通過CAN總線與發(fā)動機控制單元和DCU通信。

圖8 NOx傳感器

1.5 添藍(lán)噴射器

如圖9所示，添藍(lán)噴射器是一個不銹鋼機械噴射器，安裝在排氣管上，作用是將計量噴射泵送來的添藍(lán)與壓縮空氣混合物通過機械噴射器的小噴射孔噴入排氣管，并使噴出的添藍(lán)均勻霧化。

圖9 添藍(lán)噴射器

1.6 玉柴三立SCR后處理系統(tǒng)的工作原理

將車鑰匙旋轉(zhuǎn)至ON擋，DCU上電，當(dāng)DCU檢測到發(fā)動機起動后，計量噴射泵開始轉(zhuǎn)動從添藍(lán)罐中抽吸添藍(lán)，然后通過添藍(lán)回液管流回添藍(lán)罐，此過程為預(yù)注過程，目的是為了排除管路中的空氣，使泵腔內(nèi)快速建立壓力；預(yù)注成功后計量噴射泵檢測壓縮空氣，然后打開壓縮空氣電磁閥，壓縮空氣從添藍(lán)噴射器噴出，此時計量噴射泵進(jìn)入等待狀態(tài)；當(dāng)排氣溫度達(dá)到要求時，計量噴射泵將一定量的添藍(lán)噴出，并與壓縮空氣混合，然后經(jīng)添藍(lán)噴射泵噴入催化消聲器前段的排氣管；在排氣管的混合區(qū)，添藍(lán)遇高溫（≥200 ℃）分解成NH3和H2O，與排氣充分混合后進(jìn)入催化消聲器；在催化反應(yīng)區(qū)，NH3和NOx反應(yīng)，生成N2和H2O。將車鑰匙旋轉(zhuǎn)至OFF擋，依然有壓縮空氣流經(jīng)噴射管路和添藍(lán)噴射器，以吹掃噴射管路和添藍(lán)噴射器中殘留的添藍(lán)，避免因添藍(lán)結(jié)晶造成管路堵塞，該過程持續(xù)30 s，因此關(guān)閉車鑰匙30 s后方可切斷整車電源。

2 玉柴三立SCR后處理系統(tǒng)計量噴射泵內(nèi)部結(jié)晶故障的排除方法

筆者在維修實踐中發(fā)現(xiàn)，玉柴三立SCR后處理系統(tǒng)計量噴射泵內(nèi)部容易產(chǎn)生添藍(lán)結(jié)晶，引起計量噴射泵內(nèi)部堵塞，導(dǎo)致計量噴射泵無法噴射添藍(lán)，且DCU內(nèi)存儲故障代碼“P2039 添藍(lán)或空氣流量低故障”和故障代碼“P202F 計量泵回液管堵塞故障”。這種故障往往是由駕駛?cè)瞬僮鞑划?dāng)引起的，有些計量噴射泵設(shè)定關(guān)閉點火開關(guān)后執(zhí)行30 s吹氣清掃程序，若駕駛?cè)嗽陉P(guān)閉點火開關(guān)后直接關(guān)閉整車總電源，計量噴射泵沒有完成吹氣清掃程序，計量噴射泵內(nèi)殘留的添藍(lán)就會發(fā)生結(jié)晶（圖10）。清除計量噴射泵內(nèi)部添藍(lán)結(jié)晶的方法如下。

（1）拆下堵塞的計量噴射泵，先從計量噴射泵進(jìn)液口外接壓縮空氣管進(jìn)行清掃（圖11），然后再外接水管對計量噴射泵進(jìn)行清冼20 min左右（圖12）。

圖10 添藍(lán)結(jié)晶

圖11 外接壓縮空氣管對計量噴射泵進(jìn)行清掃

（2）裝復(fù)計量噴射泵試車，然后用故障檢測儀檢測DCU是否還存儲相關(guān)故障代碼，如果故障代碼無法清除，需要拆解計量噴射泵（圖13）清洗各相關(guān)閥組，包括空氣止回閥、進(jìn)口止回閥、出口止回閥、背壓閥等。

圖12 外接水管對計量噴射泵進(jìn)行清冼

圖13 拆解計量噴射泵