一種混合動力客車后處理系統的電氣架構及故障診斷

孫 磊，杜建福，朱正禮，劉德華

（上海汽車商用車技術中心，上海 200438）

隨著上海世博會的召開，世博園區周邊布置的達到國Ⅳ標準的混合動力公交車實現了低排放。該車裝備了Bosch Denoxtronic2后處理系統，通過使用選擇性催化還原 （SCR， 即SelectiveCatalytic Reduction）技術，利用添藍溶液對尾氣中的氮氧化合物進行處理。經過混合動力客車長時間的示范運營，已掌握大量技術經驗，現與大家分享、探討。

1 Bosch Denoxtronic2后處理系統電氣控制原理

Bosch Denoxtronic2后處理系統的控制原理如圖1所示，其裝車后的整體如圖2所示。

后處理控制單元控制整個后處理系統的工作，包括傳感器信號的處理、添藍噴射量的計算和各種執行器的控制，同時還具有對電控電路故障進行診斷的功能。后處理控制單元通過CAN總線與發動機控制單元ECU通信，獲得發動機的運行參數，再加上催化器溫度信號，計算出添藍的噴射量。添藍將被先霧化，控制噴嘴噴射適量的添藍到排氣管內，使其與廢氣在SCR凈化器中充分混合。噴射量由計量控制器DCU（Dosing Control Unit）系統精確控制，以保證在各種運行工況下都可以達到減少排放的最佳效果。計量控制器DCU外形見圖3。

2 Bosch Denoxtronic2后處理接口定義

SCR系統由催化消聲器 （圖4）、 計量噴射泵 （Supply module）、 噴嘴 （Dosing module）、 添藍罐、后處理控制單元（ACU）、傳感器及相應管路和線束構成。后處理控制模塊Bosch Denoxtronic2有一個35針的接口，其結構描述見表1。

3 Bosch Denoxtronic2后處理系統故障診斷

3.1 故障信息管理

發動機和SCR系統的故障信息分別由ECU和DCU獨立管理。當后處理系統出現故障后，DCU就產生相應的故障信息和凍結幀，存儲到自身的EEPROM中，同時發送給ECU。ECU分析所接收到的故障信息，結合工況判斷是否點亮在線診斷OBD（On-Board Diagnostics）故障燈。支持ISO 15765協議的故障診斷儀可以通過標準的故障診斷接口讀取故障信息和凍結幀，滿足可刪除條件時，可使用診斷儀通過總線通信將其刪除。Bosch Denoxtronic2后處理系統的OBD架構如圖5所示。DCU還可以將當前故障碼通過DM1發送到CAN總線上，車載儀表可以讀取并實時顯示，以及時提醒駕駛人員。

3.2 故障燈點亮規則

3.2.1 發動機故障燈點亮規則

由于目前在該車儀表上只有一個發動機故障燈，并且不區分顏色，所以將發動機故障燈定義為兩種狀態，即常亮和閃爍。閃爍用于發生嚴重故障時，常亮用于發生了中等程度或者較輕的故障。

1）發動機故障燈常亮的情況 當后處理系統DCU DM1發送單個故障報文，并且該報文的第一個字節的3～4位設置為01時，點亮發動機故障燈并且使其常亮。

表1 Bosch Denoxtronic2后處理接口定義

2）發動機故障燈閃爍的情況 當后處理系統DCU DM1發送多個故障報文時，點亮發動機故障燈并且使其閃爍。

3.2.2 OBD燈點亮規則

OBD燈用于提示與排放有關的故障。OBD燈也有兩種狀態，即常亮和閃爍。閃爍用于發生嚴重故障時，常亮用于發生了中等程度或者較輕的故障。

當發動機ECU發送的EDC2BC報文中的Status Information 3（第4個字節）的1～2位設置為01時，表示發生了一般故障，OBD燈常亮。

當發動機ECU發送的EDC2BC報文中的Status Information 3（第4個字節）的1～2位設置為10時，表示發生了嚴重故障，OBD燈閃爍。

3.3 Bosch Denoxtronic2后處理系統故障定義

現舉例說明Bosch Denoxtronic2后處理系統對催化還原后溫度傳感器故障的處理機制。當DCU收到傳感器采樣的信號后，將會對系統已標定的閾值進行判斷，當超過閾值后，將通過計時器計時，信號連續超過閾值并大于0.7 s后，系統認定為一個故障。這時系統會使用一個替代值替代故障信號，來維持后處理系統的正常工作，并發送故障碼激活故障狀態。如果傳感器采樣的信號恢復到正常區間內，系統會檢測是否存在故障標志位，并計時。當信號在正常區間內大于1.0 s后，系統會將故障標志位置為0。DCU對于催化還原后溫度傳感器故障判斷及系統反應需求的策略如圖6所示。

4 結束語

我國經濟正向以低能耗、低污染、低排放為基礎的低碳經濟模式轉變，環境保護被提升到前所未有的高度。Bosch Denoxtronic2選擇性催化還原（SCR）后處理系統，有效降低氮氧化物 （NOx）排放，符合國Ⅳ和歐Ⅳ的排放標準。OBD車載診斷系統具有識別可能導致排放超標的故障區域的功能，有效監測整個電控系統的故障。只有深入了解子系統的技術特性，提高其與整車的兼容性，才能使我們的客車產品在國際市場競爭中占有一席之地。

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