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        紅巖杰獅尾氣處理系統(tǒng)故障1例

        2018-03-29 06:13:26秦景濤
        汽車(chē)電器 2018年3期
        關(guān)鍵詞:壓縮空氣排空結(jié)晶

        秦景濤

        (榆次海勤電控(重工)維修部,山西 晉中 030600)

        1 故障現(xiàn)象

        一輛紅巖杰獅垃圾箱轉(zhuǎn)運(yùn)車(chē),由上汽依維柯紅巖制造,2015年1月出廠,已行駛23 000 km,裝備上菲紅C9高壓共軌電控發(fā)動(dòng)機(jī)和博世EDC7控制單元,匹配無(wú)錫凱龍尾氣處理系統(tǒng),達(dá)到國(guó)Ⅳ排放標(biāo)準(zhǔn)。目前,該車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)限速故障,儀表中尾氣超標(biāo)指示燈亮起,利用診斷儀讀取到的故障碼含義是“計(jì)量泵內(nèi)部故障”。

        2 故障診斷與排除

        在國(guó)Ⅳ排放階段,重型柴油機(jī)為了降低氮氧化物NOx的排放,在采用高壓共軌的基礎(chǔ)上,還采用了將尿素溶液噴入排氣管中,經(jīng)過(guò)催化化學(xué)反應(yīng),將氮氧化物NOx轉(zhuǎn)化為無(wú)害的氮?dú)釴2和水。如果排放超標(biāo),發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)出現(xiàn)限速的狀況。

        無(wú)錫凱龍的尾氣處理系統(tǒng)由尿素泵、噴嘴、尿素罐、催化箱、排氣溫度傳感器、氮氧化物傳感器、尿素控制單元等組成,如圖1所示。

        凱龍尾氣處理系統(tǒng)SCR工作原理如下。

        圖1 凱龍尾氣處理系統(tǒng)布局圖

        1)初始化。發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火鑰匙位于ON擋,系統(tǒng)上電,不起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī),系統(tǒng)初始化并自檢,如果檢測(cè)到相關(guān)故障,激活故障燈。

        2)快速排空。為了防止尿素管路中殘余尿素結(jié)晶堵塞,導(dǎo)致后處理起動(dòng)異常,發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后,先進(jìn)行快速排空。

        3)預(yù)注建壓。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后,尿素進(jìn)入預(yù)注階段,電機(jī)帶動(dòng)膜片泵開(kāi)始工作,尿素從尿素罐流到泵內(nèi),再返回到尿素罐,目的是排空尿素泵內(nèi)部的空氣,使其充滿(mǎn)液體,該過(guò)程持續(xù)30 s。如圖2所示,尿素溶液流動(dòng)路線(xiàn)為:尿素罐→進(jìn)液口C→尿素泵電機(jī)→尿素溫度傳感器→壓力開(kāi)關(guān)→空氣控制閥→回液管D→尿素罐。該過(guò)程的特點(diǎn)是:可以從回液管中看到有尿素溶液的流出。

        圖2 預(yù)注過(guò)程工作原理

        預(yù)注成功后,空氣切斷閥在預(yù)注階段末期通電打開(kāi),壓縮空氣促使空氣控制閥動(dòng)作,切斷了尿素通過(guò)回液口D的回流通道,尿素溶液因?yàn)闊o(wú)法回流而壓力升高,促使壓力開(kāi)關(guān)動(dòng)作,說(shuō)明預(yù)注成功。如果預(yù)注不成功,空氣切斷閥關(guān)閉,重復(fù)預(yù)注20次;如果仍失敗,報(bào)出故障代碼。

        壓縮空氣從尿素泵噴射口B噴出,空氣流動(dòng)的路線(xiàn)依次是:壓縮空氣罐→油氣分離器→空氣切斷閥→調(diào)壓閥→一路通往空氣控制閥,另一路通往混合腔→噴射口B→噴嘴。

        4)等待噴射。預(yù)注成功后,尿素泵電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn),空氣切斷閥打開(kāi),尿素泵進(jìn)入待機(jī)狀態(tài),等待DCU的噴射命令。如果排氣溫度低于標(biāo)準(zhǔn)溫度230 ℃(不同車(chē)輛設(shè)定的溫度不同),此時(shí)尿素不會(huì)噴射,但壓縮空氣會(huì)一直通過(guò)尿素泵流到噴嘴,防止噴射管路、噴嘴堵塞以及起到冷卻噴嘴的作用。

        5)計(jì)量噴射。當(dāng)滿(mǎn)足噴射條件后,進(jìn)入計(jì)量噴射階段,尿素泵在DCU控制下轉(zhuǎn)動(dòng),尿素溶液與壓縮空氣在混合腔混合,通過(guò)噴嘴噴射到排氣管中。

        尿素噴射條件:①上下游排氣溫度超過(guò)230 ℃;②沒(méi)有SCR系統(tǒng)現(xiàn)行故障碼;③尿素液位高于6%;④空氣壓力高于4 bar;⑤尿素罐內(nèi)溫度大于零下5 ℃;⑥環(huán)境溫度大于零下7 ℃;⑦滿(mǎn)足NOX算法要求。

        空氣經(jīng)過(guò)的路線(xiàn)為:壓縮空氣罐→油氣分離器→空氣切斷閥→調(diào)壓閥→一條通往空氣控制閥,另一條通往混合腔→噴射口B→噴嘴。

        尿素溶液經(jīng)過(guò)的路線(xiàn)為:尿素罐→進(jìn)液口C→尿素泵電機(jī)→經(jīng)過(guò)溫度傳感器和壓力開(kāi)關(guān)的測(cè)量→混合腔(含有壓力傳感器)→噴射口B→噴嘴。其中尿素溶液在混合腔中相遇并混合,之后通過(guò)噴嘴將霧狀的尿素溶液噴射到排氣管催化箱中。

        6)排空過(guò)程。正常情況下,斷開(kāi)點(diǎn)火開(kāi)關(guān),系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)入排空階段。如果系統(tǒng)有現(xiàn)行故障碼,ECU會(huì)停止尿素泵的工作,但在停泵前會(huì)執(zhí)行一次排空過(guò)程,以清除內(nèi)部殘留的尿素。

        進(jìn)入排空階段后,尿素泵電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn),空氣切斷閥打開(kāi),空氣通過(guò)尿素泵,進(jìn)入噴射管,吹掃殘留在噴射管路中的尿素,防止結(jié)晶堵塞。排空階段持續(xù)30 s后系統(tǒng)斷電,在排空最后階段可以聽(tīng)到空氣切斷閥的動(dòng)作聲。

        從以上原理了解,該車(chē)因不噴尿素導(dǎo)致尾氣超標(biāo)而引起發(fā)動(dòng)機(jī)限速,結(jié)合故障碼提示的故障為尿素泵內(nèi)部故障,而作為尿素泵的核心任務(wù)就是建立尿素壓力,該車(chē)所報(bào)的故障碼內(nèi)容過(guò)于寬泛。作為一輛準(zhǔn)新車(chē),筆者認(rèn)為應(yīng)重點(diǎn)檢查尿素壓力能夠建立,或者把尿素泵預(yù)注能否成功作為判斷尿素泵功能最重要的標(biāo)準(zhǔn)。尿素泵內(nèi)部的壓力能否建立是靠壓力開(kāi)關(guān)閉合動(dòng)作來(lái)檢測(cè)的??諝膺M(jìn)氣口中的尿素結(jié)晶如圖3所示。

        圖3 空氣進(jìn)氣口中的尿素結(jié)晶

        從圖3中可以發(fā)現(xiàn)壓縮空氣無(wú)法通過(guò)進(jìn)氣口進(jìn)入尿素泵內(nèi)部。通過(guò)預(yù)注過(guò)程分析,空氣切斷閥始終無(wú)法關(guān)閉,尿素溶液都回流到尿素罐當(dāng)中,無(wú)法完成預(yù)注過(guò)程,更無(wú)法建立壓力。

        利用熱水將管路內(nèi)部的尿素結(jié)晶沖洗干凈,裝車(chē)測(cè)試一切正常,診斷儀中計(jì)量泵實(shí)際狀態(tài)的數(shù)據(jù)如圖4所示,可以反映出尿素泵正常時(shí)的不同工作階段。

        圖4 尿素泵正常情況下的不同工作階段

        3 結(jié)論

        尿素泵很多故障與尿素產(chǎn)生的結(jié)晶有關(guān),導(dǎo)致結(jié)晶產(chǎn)生的原因?yàn)榕趴詹粡氐谆蛘吣蛩仄焚|(zhì)不達(dá)標(biāo)。建議利用儀器的強(qiáng)制驅(qū)動(dòng)尿素泵工作的功能,定期將溫水吸入尿素泵中進(jìn)行不解體清洗,可以防止產(chǎn)生完全被堵塞的故障。

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