博世DeNOx2.2尾氣后處理系統中尿素泵常見故障解析

山東交通技師學院 丁行海，解易展

隨著排放法規的升級，尾氣后處理系統采用SCR技術路線的商用車越來越多。如果尾氣后處理系統發生故障，那么柴油機控制系統會減少噴油量，從而保證尾氣排放不超標。但車輛會出現動力不足的現象，即發動機限扭。雖然現在的商用車已經實行了國五排放，部分區域甚至實行國六排放，但很多人對于尾氣后處理系統中的尿素泵依然不熟悉，感覺它很神秘。本文以常見的博世DeNOx2.2尾氣后處理系統中的尿素泵為例，解析其基本結構、工作過程和常見管路故障。

1 尿素泵的基本結構

博世DeNOx2.2尿素泵主要由膜片泵、電磁換向閥、尿素壓力傳感器、主濾芯、各類濾網、進液管、回液管、壓力管等部件組成。尿素泵結構組成如圖1所示。

2 尿素泵的工作過程

博世DeNOx2.2尿素泵的工作過程可以分為初始化、預注、噴射、排空等4個階段。

（1）初始化階段。當點火開關打到ON擋，系統進行自檢，如果有故障，系統會一直停留在此狀態。如經過檢查沒有錯誤或存在的錯誤不影響系統工作則轉入下一階段。

圖1 尿素泵的結構

（2）預注階段。起動發動機后，正常狀況下系統會很快進入預注階段。預注可分為除氣、建壓和噴嘴檢查等3個步驟。

除氣時，尿素泵轉動，噴嘴打開，系統管路中的空氣將通過尿素進液管、壓力管排出，從而為建壓做準備。然后是建壓，尿素泵轉動，噴嘴關閉，管路內建立起900 kPa的尿素壓力。此時，排氣溫度要達到系統規定的數值，一般為180 ℃。最后進行噴嘴檢查，噴嘴打開一次，管路內壓力下降，尿素泵提速，將管路壓力維持在900 kPa。至此，系統完成對噴射回路的檢查。

（3）噴射階段。當排氣溫度達到200 ℃后，發動機ECU發出命令，控制噴嘴開啟，向排氣氣流中噴射尿素。只要系統處于運轉狀態，無論噴嘴是否噴射，尿素泵都會連續運轉，以保持合適的系統壓力。尿素噴射速率取決于車輛的負荷率。在車輛正常行駛過程中，噴嘴以脈沖形式向尾氣中噴入經過計算的尿素溶液。多余的尿素溶液通過回液管回流至尿素箱。

噴射尿素需要滿足以下條件：SCR處理器進口排氣溫度超過200 ℃；沒有與SCR系統相關的故障碼；尿素壓力在775 kPa～1050 kPa，噴嘴開閉正常；尿素箱內液位高于3 %；尿素箱內溶液溫度在-3 ℃～80 ℃。

（4）排空階段。當駕駛員關閉點火開關后，SCR系統需要經過排空過程才能自動關閉，以防尿素溶液留在系統中形成結晶，造成堵塞。排空時，嚴禁整車斷電。在排空階段，可以聽到電磁換向閥的“咔噠”聲和尿素泵運轉的聲音，電磁換向閥的動作改變了尿素溶液的流動方向。尿素泵抽出噴嘴、壓力管、回液管中所有的尿素溶液，將它們泵送回尿素箱。在這個過程中，噴嘴將開啟，消除管路中產生的真空，便于排空更徹底。

3 案例解析

（1）進液管路故障。一輛陜汽德龍F2000卡車，搭載濰柴WP10型號柴油機，配備博世2.2尿素泵。駕駛人反映近期在行駛過程中，有時尾氣后處理系統故障燈點亮，再次起動發動機后又正常了，今天突然發動機限扭了。讀取的故障代碼為P110EF4（整車限制功能激活），并伴有SCR系統數個歷史故障。在車上做驅動測試，建壓失敗。拆下尿素泵，在車下做測試時，建壓成功。經檢查，尿素噴嘴正常，但有少許結晶現象。懷疑尿素質量差，進液管路有問題。拆解尿素液位浮子后，發現底部濾網已堵塞。清洗尿素箱、噴嘴，更換尿素液位浮子，如圖2所示。裝車后做建壓測試，正常。幾天后，回訪車主，尿素消耗正常，動力恢復正常，故障已排除。

圖2 更換尿素液位浮子

該車因尿素質量不合格，雜質和結晶積聚在尿素液位浮子的濾網上，在行駛過程中，尿素壓力低，導致故障燈點亮；熄火后，尿素回流，將積聚的雜質沖開，才會出現再次起動發動機時，剛開始是正常的，行駛一會兒后故障燈再次點亮。隨著時間積累到50 h，發動機限扭。

（2）壓力管路故障。一輛陜汽德龍新m3000卡車，配備濰柴國四發動機，博世2.2尿素泵。駕駛人稱尿素故障燈亮，動力不足。讀取故障代碼，均是歷史故障代碼：P0221 SCR（尿素箱溫度上升錯誤），P0050 CAN（接受幀AT101超時錯誤），P021b SCR（系統PUQP功能錯誤），P020f SCR（尿素壓力建立錯誤），P0217 SCR（尿素噴嘴堵塞）。很明顯是排放超標導致的發動機限扭，排放超標的主要原因集中在尿素箱加熱電磁閥，氮氧傳感器和噴嘴。測試氮氧傳感器端子電壓，正常。診斷儀測試氮氧傳感器也正常。讀取數據流發現，尿素箱溫度一直沒有變化，懷疑尿素箱加熱電磁閥損壞，測試閥的電阻正常，線路正常。拆下電磁閥做驅動測試，可以打開閥門，但是吹氣不通，仔細觀察發現濾網堵塞，進行清洗操作。清洗后，重新測試，可以吹通。裝上車輛，做尿素泵測試，無法建壓，聽不到噴嘴的“咔噠”聲，懷疑噴嘴損壞。如圖3所示，更換噴嘴后，再次測試尿素泵，一切正常。幾天后，回訪車主，尿素正常消耗，動力恢復正常，故障已排除。

圖3 更換尿素泵噴嘴

（3）回液管路故障。一輛陜汽德龍新m3000卡車，配備濰柴國四發動機，博世2.2尿素泵，車輛平路行駛過程中正常，爬坡時動力不足。讀取故障代碼，只有一個歷史故障，P020f SCR（尿素壓力建立錯誤）。做尿素泵測試，發現壓力建立慢，但是壓力高達1 300 kPa，遠遠超過正常值。懷疑有堵塞的部件，查看回液管，沒有堵塞；查看回液閥（圖4中的紅圈）堵塞；再查看尿素噴嘴，有結晶呈現堵塞狀。更換上述堵塞部件，同時清洗各濾網，測試尿素泵，功能恢復。數天后，回訪車主，尿素消耗正常，動力恢復正常，故障已排除。

圖4 更換回液閥

4 結語

根據以上案例和生產實踐，SCR后處理系統中管路部分容易出現問題，引起故障的原因首先是尿素溶液。劣質尿素溶液純度不夠，溶液中含有雜質，容易結晶，導致各濾網、噴嘴等小孔徑發生堵塞。這時，可以將堵塞零件拆出，用溫水浸泡，待尿素結晶溶解，一般能恢復正常。因此使用正品尿素溶液，是保證SCR后處理系統正常工作的前提。其次是尿素濾芯的保養。尿素濾芯的容污能力是有限的，即使一直使用正品尿素溶液，也需要定期更換。一旦濾芯達到容污極限，失去過濾效果，尿素中的雜質就會覆蓋在零件上，導致系統故障。尿素濾芯的更換周期，請根據廠家推薦，嚴格執行。常見品牌的濾芯更換里程一般為3萬km左右。