学习目标

1.掌握非气助式SCR系统的结构原理

2.掌握非气助式SCR系统的故障检修方法

基础知识

一、潍柴SCR后处理系统的组成

潍柴非气助式SCR系统如图13-18所示。其主要特点是发动机的控制单元（ECU）负责尿素喷射控制；系统没有压缩空气参与；尿素泵是个执行元件，不是智能元件；尿素喷嘴是个执行器，受PWM信号控制；信号占空比改变时，喷射量随之改变。系统只设有一个上游温度传感器监测排气温度。后处理器、N0_X传感器、尿素箱等元件与气助式SCR系统并无差异。

图13-18 潍柴WP12发动机的SCR系统

1.尿素供给单元

如图13-19所示尿素供给单元主要负责为尿素溶液建压。它由尿素泵、尿素压力传感器和滤清器等几个部分组成。其中滤清器需要定期更换。尿素供给单元内装配有主过滤器、入口过滤器和回流过滤器，主过滤器更换周期一般为30 000km。

2.尿素喷嘴

尿素喷嘴上装有喷射阀，它接受发动机ECU的控制信号，控制尿素喷射量。在尿素喷嘴上有两个水管接头，与发动机冷却水路相连接，为尿素喷嘴冷却。尿素喷嘴结构如图13-20所示。

图13-19 尿素供给单元的内部结构

图13-20 尿素喷嘴

二、SCR系统工作流程

系统的工作流程分为初始化、预注、系统加料和系统排空4个阶段。

1.初始化阶段

开始：系统从T15上电后开始进入自检状态，如果有故障，系统会一直停留在此状态。如经过检查没有错误或者存在的错误不影响系统工作，则转入预注阶段。

2.预注阶段

发动机起动后，若满足排温超过180℃；发动机转速大于550rpm；无尿素压力传感器故障；系统解冻完成（可通过尿素箱温度、环境温度判断），则进入预注阶段（图13_-21）。预注可分为除气、建压和喷射阀检查3个步骤。

①除气。尿素泵转，喷射阀打开，将管路中空气排出，从而为建压做准备。

②建压。尿素泵转，喷射阀关闭，建立起900kPa的系统压力。

③检查喷射阀。尿素泵运转，喷射阀长打开一下，管路内压力下降，尿素泵提速、将管路内压力维持在900kPa。预注过程喷射回路流程如图13-21所示。

3.加料阶段

当排气温度达到200℃后，发动机ECU发出命令，控制喷射阀开启、向排气气流中喷射尿素。只要加料系统处于加料状态，无论喷射阀是否喷射，尿素泵都会连续运转，以保持合适的系统压力。尿素喷射速率取决于车辆的负荷率。在车辆的正常行驶中，多数情况下，喷射率不一定是恒定的。喷射阀是以脉冲形式向排气气流喷入指定数量的尿素溶液。多余的尿素回流尿素罐。

加入尿素条件如下。

①排气处理器进口排气温度超过200℃。

②没有某些现行的与SCR系统相关的故障代码。

③回路压力在775～1050kPa范围内，喷射阀开闭正常。

④尿素罐液位高于3%。

图13-21 预注过程（除气或检查喷射）

1—尿素泵 2—换向阀 3—滤清器 4—压力传感器 5—单向阀（接头带滤网）

⑤尿素罐内尿素溶液温度上限80℃，下限一3℃。

4.排空阶段(www.daowen.com)

当驾驶人断开钥匙开关后，SCR系统进入排空阶段，排空需要90S才完成。排空阶段流程如图13-22所示。

排空状态时，可以听到供给单元内换向阀动作的“咔嗒”声和泵运转的声音，换向阀动作改变尿素泵的进出液通道。尿素泵将喷射阀和压力管中的残留尿素溶液泵送回尿素箱。

在此过程中，喷射阀将开启，消除管路中产生的真空，以使排空更彻底。如果在完成排空前，ECU无开关电源被断开，ECM将会记录一个故障码为“上次驾驶循环未排空”。

图13-22 排空阶段

三、SCR系统加热

尿素水溶液冰点为一11℃，为防止SCR系统冻结或冻结后解冻，加热就很必要。如果环境温度过低或尿素箱温度过低，ECU会先为系统加热，要等到系统解冻完成后，才会发出预注命令。解冻完成后，如果环境温度仍然较低，系统会保持加热状态，防止尿素再次冻结。

1.电加热

尿素泵内置电加热装置，尿素管路由加热电阻元件包裹。ECU根据环境温度传感器的信号判断是否需要开启电加热，如图13-23所示。

图13- 尿素泵及管路加热电路

当环境温度低于-5℃时，ECU为K94、K92、K50、K26、K25针脚完成搭铁，5个加热继电器同时吸合，4条加热回路同时被接通。

K58、K36、K20、K33监测3条尿素管和泵加热电路是否接通。当线路接通时针脚为低电位（电压接近0V）；如果某一回路没能接通，则相应针脚保持高电压（24V蓄电池电压），ECU会存储故障码。

2.水加热

当ECU通过尿素箱温度传感器确认尿素需要解冻（温度低于一8℃）且发动机冷却液温度高于55℃时，ECU就会通电、打开冷却液电磁阀，为尿素箱加热。为了避免低温导致管路和尿素箱冻结、堵塞，在寒冷天气条件，系统会自行加热，反复打开、关闭冷却液电磁阀，冷却液进入尿素箱内部循环，使尿素箱内的温度保持在一定范围内，尿素箱水加热系统如图13-24所示。

图13-24 尿素箱水加热系统

维修案例

一、尿素不建压

常见原因：

1）管路折弯或漏气。

2）环境温度低，特别是在寒地区，容易尿素结晶，堵住管路。

3）换向阀及线路故障，导致换向阀不受控。

4）尿素泵供电异常。

二、氨泄漏（排气的氨气味严重）

常见原因：

1）喷油器故障。若实际喷油量比设定喷油量少，则使喷入排气管的尿素过剩。

2）进气压力、温度传感器及其线束故障。进气量是计算尿素喷射量的依据之一。

3）排气温度传感器及其线束故障。排温信号是计算尿素喷射量的依据之一。

4）尿素压力传感器及其线束故障。若尿素压力信号测量偏差太大，会导致尿素喷射过量。

5）喷嘴及其线束故障。若喷嘴卡死在常开位置，则尿素喷射量会明显超过设定量。

你学会了吗？

1.潍柴WP12E4柴油机，SCR系统排空是如何进行的？

2.氨泄漏的常见原因有哪些？

3.尿素不建压的原因有哪些？