后處理維護(hù)論文柴油機后處理系統(tǒng)及故障診斷與排除

柴油機后處理系統(tǒng)及故障診斷與排除技師保修三廠姓名：胡玉強內(nèi)容提要：通過對后處理系統(tǒng)組成的了解，對尿素泵預(yù)注、加料、排空三個工作循環(huán)的分析，準(zhǔn)確找出故障點，尿素管路及氣路故障多發(fā)點的分析，氮氧化合物傳感器及EGP故障的形成分析，并加以排除。加強維護(hù)保養(yǎng)制度，案例分析總結(jié)。關(guān)鍵詞：后處理尿素泵EGP管路1939通訊保養(yǎng)制度目錄：一、后處理系統(tǒng)的作用二、后處理系統(tǒng)的組成（一）、尿素加料裝置(二)、催化器（三）、尿素噴射噴嘴（四）、傳感器（五）、空氣電磁閥（六）、熱敏電阻（七）、串聯(lián)式機油和空氣濾清器（八）、尿素（九）、加料器管路三、故障診斷與排除（一）、預(yù)注階段的故障診斷與排除（二）、加料階段的故障診斷與排除（三）、排空階段的故障診斷與排除四、保養(yǎng)維護(hù)五、保養(yǎng)中實際操作及常見問題六、案例分析七、結(jié)語參考文獻(xiàn)歐四排放水平的柴油發(fā)動機與以往的柴油發(fā)動機不同，它有一套尾氣后處理系統(tǒng)，用以減少尾氣排放中的氮氧化物。由于日常維護(hù)不當(dāng)，后處理系統(tǒng)會出現(xiàn)各種故障。要排除故障首先要；了解后處理系統(tǒng)的組成，其次在根據(jù)它們的工作原理，針對故障現(xiàn)象加以判斷。一、后處理系統(tǒng)的作用后處理系統(tǒng)即為選擇性催化轉(zhuǎn)換器，用已將氮氧化物轉(zhuǎn)化為惰性化合物：N2和H2O。選擇催化轉(zhuǎn)化過程是基于一系列化學(xué)反應(yīng)的基礎(chǔ)上，通過氨氣同廢氣中氧的反應(yīng)，降低排氣中氮氧化物的含量。二、后處理系統(tǒng)的組成：（一）、尿素加料裝置（簡稱：尿素泵）1、尿素泵集成了后處理系統(tǒng)電腦與泵體及壓力開關(guān)、空氣電磁閥、空氣閥、調(diào)節(jié)閥、促動閥等于一體，是一總成部件。2、尿素加料泵接收發(fā)動機ECM發(fā)送的CAN信息，根據(jù)信息的內(nèi)容準(zhǔn)確適量噴射尿素。3、尿素加料系統(tǒng)利用系統(tǒng)供應(yīng)的空氣，將一定劑量的尿素輸送到噴射噴嘴。4、尿素泵有一個內(nèi)置的加熱裝置，允許系統(tǒng)在室外溫度低于–40°C的情況下工作5、尿素泵具有自我診斷的步驟，尿素泵通知系統(tǒng)有關(guān)它通過J1939總線接口發(fā)送OBD報文的狀態(tài)的信息。6、尿素泵可以匹配12VDC和24VDC供電電壓.數(shù)字式電子加料器控制使得尿素加料系統(tǒng)可以極快地達(dá)到所需的流量，在穩(wěn)態(tài)標(biāo)準(zhǔn)條件下，即泵標(biāo)定為20°C環(huán)境和液體溫度，所需數(shù)量的誤差為1%。吸入流量呈波動狀態(tài)，最大峰值流量約為25升/小時。吸入流量的脈沖頻率隨加料量的增加而增大。（二）、催化器（排氣處理器–EGP）催化器是當(dāng)前排氣消音器尺寸的兩倍。催化器包括兩個部分1、消音2、催化反應(yīng)磚全催化劑-沒有貴重的金屬-良好的NH3吸收能力-良好的氮氧化物轉(zhuǎn)換能力。（三）、尿素噴射噴嘴1、尿素噴射噴嘴的尖端有4x0.55m個孔，安裝在排氣管上，可以使尿素和空氣霧化，噴射到尾氣中與EGP中反應(yīng)磚中和。2、噴嘴由不銹鋼制成，帶有陶瓷內(nèi)核。3、當(dāng)維修噴嘴時應(yīng)小心。不要使它掉落，否則可能損壞陶瓷涂層。（四）、傳感器（組合液位和溫度）1、液位（電磁浮子）液位傳感器有14個電阻階段，由簧片開關(guān)操控–標(biāo)定時，必須參照第一個和最后一個的電阻器。每階段之間的最大距離為21mm2、溫度（熱敏電阻）傳感器（五）、空氣電磁閥空氣電磁閥與尿素加料裝置（泵）集成一體，無法單獨更換。（六）、熱敏電阻在催化器（排氣處理器–EGP）上有兩個熱敏電阻，一個進(jìn)口熱敏電阻，一個出口熱敏電阻。它們都用于監(jiān)測催化器溫度。（七）、串聯(lián)式機油和空氣濾清器空氣/機油濾清器，用于清潔進(jìn)入后處里系統(tǒng)的空氣。（八）、尿素使用軟化水對純尿素進(jìn)行稀釋，NOxCare（尿素）是一種高純度32.5%（按重量）的液態(tài)尿素溶液。（九）、加料器管路1、進(jìn)氣管路、尿素回流尿管路、尿素入口管路是尼龍管2、從加料器到噴油器的尿素/空氣供應(yīng)管為PTFE管，可以承受EGP產(chǎn)生的高溫。三、故障診斷與排除：根據(jù)本人近幾年對后處理系統(tǒng)維修經(jīng)驗，造成尿素不消耗故障點主要集中在后處理系統(tǒng)中的尿素泵及相關(guān)氣管路與尿素管路方面，而電路方面較少出現(xiàn)問題。要想排除尿素泵及相關(guān)氣管路與尿素管路故障首先要了解尿素泵的工作過程，通過對工作過程分析以準(zhǔn)確的找出故障點。后處理系統(tǒng)利用一個非常精確的加料泵，將液體尿素噴射到催化器上游的排氣系統(tǒng)中。泵噴出的尿素量由發(fā)動機ECM控制。在正常工作情況下，加料泵有三個控制階段： 預(yù)注 加料排空（一）、預(yù)注階段的故障診斷與排除：圖A如圖A所示為尿素泵總成內(nèi)部預(yù)注階段工作原理圖。圖中8為膜片泵，9為尿素進(jìn)口單向閥，7為尿素出口單向閥，10壓力開關(guān)，11空氣促動閥，C尿素儲液罐至尿素泵管路接口（入口）D尿素泵至尿素儲液罐管路接口（回液口）。當(dāng)發(fā)動機運轉(zhuǎn)，加料泵將進(jìn)入預(yù)注階段。尿素溶液通過尿液入口C、單向閥9、尿素泵8、單向閥7、壓力開關(guān)10、空氣促動閥11與回液口D循環(huán)并流回到尿素罐中，以便排空系統(tǒng)中的空氣。排空階段運行時將會聽到加料器電機全速運轉(zhuǎn)30秒，空氣電磁閥將在本階段末工作（當(dāng)電磁閥吸合時會有一聲清脆的響聲）。此時空氣促動閥11切斷預(yù)祝階段尿素回液路徑，如果壓力開關(guān)檢測到系統(tǒng)壓力達(dá)到300Kpa預(yù)注階段成功，如果預(yù)注階段第一次不成功，空氣電磁閥將斷電，電機將再全速運轉(zhuǎn)30秒。這一順序可以重復(fù)最多20次，然后顯示出加料泵故障這一過程非常重要，可以通過觀察電磁閥是否多次重復(fù)啟動，來判斷加料過程中系統(tǒng)是否出現(xiàn)故障。故障判斷過程如下：1、首先打開點火開關(guān)，（注意：不要啟動發(fā)動機）這時尿素泵會發(fā)出吱的一聲響，這是尿素泵電機復(fù)位響聲，說明尿素泵可正常工作。如無響聲說明泵電機可能損壞。為準(zhǔn)確找出故障點應(yīng)作進(jìn)一步檢查。2、拆下儲液罐端回液管，并將其放入到專用容器內(nèi)，啟動發(fā)動機觀察回液管應(yīng)有尿素液流出?；亓鲿惩ㄕf明預(yù)注系統(tǒng)基本正常，如出現(xiàn)回液不暢堵塞現(xiàn)象應(yīng)將儲液罐至加料泵的進(jìn)液管拆下，檢查管路是否因尿素結(jié)晶造成堵塞，如有應(yīng)對管路進(jìn)行疏通。疏通方法：用純凈水將其加熱至100-80攝氏度后裝入注射器內(nèi)，使用注射器從進(jìn)液管處將熱水注入到預(yù)注循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)，并使泵繼續(xù)工作以加速熱水在系統(tǒng)內(nèi)的循環(huán)，使結(jié)晶的尿素加快溶解，直至回液暢通為止。3、經(jīng)過以上兩項檢修后預(yù)注階段仍不能成功完成，說明故障應(yīng)出現(xiàn)在尿素泵內(nèi)部的空氣促動閥或壓力開關(guān)。由于我廠目前沒有對尿素泵總成進(jìn)行維修的能力，因此只能對故障尿素泵總成進(jìn)行更換。（二）、加料階段的故障診斷與排除：圖B如圖B所示為尿素泵總成內(nèi)部加料階段工作原理圖。圖中1空氣閥（有電磁閥控制），2空氣壓力調(diào)節(jié)器，3空氣量孔，4空氣單向閥，5尿素單向閥，6混合室，A車輛空氣與尿素泵接口B尿素泵與噴嘴接口。在預(yù)注階段末，空氣電磁閥打開，泵電機停止。使來自車輛氣罐的空氣通過接口A進(jìn)入空氣閥，空氣閥在空氣電磁閥的控制下改變閥芯位置，將空氣引入空氣壓力調(diào)節(jié)器，經(jīng)過調(diào)壓后的空氣被輸送至空氣促動閥11與空氣量孔3，在經(jīng)過單向閥4進(jìn)入混合室，經(jīng)過尿素泵與噴嘴接口B將空氣源源不斷從噴嘴內(nèi)噴入催化反應(yīng)器。尿素泵現(xiàn)在準(zhǔn)備好進(jìn)行加料。加料階段由發(fā)動機ECM根據(jù)發(fā)動機產(chǎn)生的氮氧化物和排氣溫度進(jìn)行控制。當(dāng)滿足以下幾個條件時尿素泵開使工作：在排氣進(jìn)口和出口上達(dá)到200攝氏度（1）沒有后處理系統(tǒng)相關(guān)的故障代碼（2）尿素罐液位高于12%（3）空氣壓力高于約400KPa，而尿素壓力約300KPa（4）尿素溫度超過-5攝氏度（5）符合康明斯氮氧化物算法。尿素在泵的壓力作用下通過單向閥5也進(jìn)入混合式，并與空氣混合后，在空氣的帶動下一起進(jìn)入催化反應(yīng)器。當(dāng)這一階段出現(xiàn)不噴尿素故障時應(yīng)從以下幾方面入手對系統(tǒng)進(jìn)行檢查。1、首先連接檢測電腦，打開診斷軟件，讀取故障代碼。并啟動發(fā)動機預(yù)熱，打開數(shù)據(jù)界面，讀取數(shù)據(jù)流。主要檢測數(shù)據(jù)為：催化反應(yīng)器前、后溫度傳感器數(shù)值，經(jīng)過預(yù)熱后，兩個傳感器的溫度應(yīng)達(dá)到200℃以上，檢測尿素壓力，尿素壓力是否可達(dá)約300KPa，在標(biāo)準(zhǔn)壓力范圍內(nèi)。監(jiān)測尿素液位15%以上，溫度應(yīng)與外界溫度接近，如以上數(shù)據(jù)不在合理范圍內(nèi)變化應(yīng)對傳感器和相關(guān)電路進(jìn)行檢查更換。如均在合理范圍內(nèi)且無相關(guān)故障代碼時可進(jìn)行尿素噴射實驗。2、尿素噴射實驗的方法是通過診斷軟件里的測試功能，激活后處理系統(tǒng)中的尿素泵，使其在人為的控制下進(jìn)行尿素噴射。通過觀察尿素噴射的狀態(tài)，用以判斷尿素泵與噴嘴是否工作正常。首先將尿素噴嘴從排氣管上拆下，與尿素噴管重新裝配好后放入專用容器內(nèi)，啟動發(fā)動機進(jìn)行噴射實驗。噴射實驗開始后可觀察到尿素在壓縮空氣帶動下，成霧狀從噴嘴的噴孔內(nèi)向外噴射。此噴射狀態(tài)正常，說明尿素泵及控制系統(tǒng)工作良好。在進(jìn)行噴射實驗時一切正常，而車輛運行時不能正常噴射一般是由于對所消耗的尿素進(jìn)行添加時，未按規(guī)定最高液位位置進(jìn)行補充，大量超出所規(guī)定位置上限，以超出液位傳感器量程。使傳感器無法計量尿素實際消耗量，后處理系統(tǒng)電腦對傳感器經(jīng)過一段時間的監(jiān)控后，未發(fā)現(xiàn)有尿素正常消耗數(shù)據(jù)，認(rèn)為系統(tǒng)出現(xiàn)故障，因此尿素泵停止工作并記錄故障。排除故障方法：使用診斷電腦清除故障同時將多余尿素排出，使尿素液位在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。3、如進(jìn)行噴射實驗時不能正常噴射應(yīng)對相關(guān)氣路管線與尿素管線進(jìn)行檢查。來自車輛氣罐（后處理系統(tǒng)專用氣罐）的壓縮空氣經(jīng)過空氣/機油濾清器，將清潔空氣輸送至尿素泵。當(dāng)空氣/機油濾清器堵塞時會造成尿素泵端空氣壓力下降，使泵內(nèi)空氣閥等不能按設(shè)計要求進(jìn)行正常工作，進(jìn)而影響到尿素?zé)o法正常噴射。檢查時可將壓力表連接至尿素泵端，通過觀察表壓力來確定濾清是否有堵塞現(xiàn)象。排除方法：對堵塞的濾清器進(jìn)行更換，同時也要認(rèn)真檢查氣管路，管路的泄漏也會造成壓力下降。如泵外圍氣路系統(tǒng)工作正常，故障應(yīng)出在泵內(nèi)部氣路控制機構(gòu)上，因無法對泵內(nèi)進(jìn)行修理只能采用更換新泵方法進(jìn)行修復(fù)。4、預(yù)注階段的正常進(jìn)行說明尿素泵內(nèi)部工作正常，極易出現(xiàn)故障故障的地方一般是在泵出口(圖B中B出口)至尿素噴嘴的管線中，故障原因主要是由于尿素結(jié)晶對管路或噴嘴造成堵塞。排除方法可將尿素輸送管與噴嘴拆下放入熱水中浸泡，帶結(jié)晶溶解后使用壓縮空氣對管路與噴嘴進(jìn)行疏通。（三）、排空階段的故障診斷與排除：圖C如圖C所示當(dāng)鑰匙開關(guān)轉(zhuǎn)到OFF（斷開）位置，系統(tǒng)進(jìn)入排空階段，尿素泵電機停止工作不再提供尿素，而壓縮空氣繼續(xù)從車輛氣罐引入流經(jīng)尿素泵通過接口B進(jìn)入噴嘴繼續(xù)噴射?？諝鈱⑷魏螝埩舻哪蛩貜南到y(tǒng)中排出，否則這些液滴將會形成結(jié)晶可能堵塞泵閥門、噴嘴、管路等。此階段將延續(xù)30秒，然后系統(tǒng)關(guān)閉。每次鑰匙進(jìn)行打開與關(guān)閉循環(huán)，都會進(jìn)行排空工作。這一階段非常重要，如該階段長時間無法正常運行將導(dǎo)致整個系統(tǒng)因結(jié)晶堵塞無法工作。此階段故障點主要出現(xiàn)在氣路。1、首先應(yīng)檢查后處理系統(tǒng)專用氣罐與各管路接通有無滲漏氣，輕微泄露可用肥皂水涂抹至可疑處檢查，嚴(yán)重泄漏直觀便可察覺。如發(fā)現(xiàn)故障應(yīng)采取有效方法進(jìn)行排除，如：更換密封墊等。在停機狀態(tài)下確保氣罐內(nèi)有足夠的儲氣量以維持30秒鐘排空階段所需用氣。2、檢查氣體壓力時可將壓力表連接至尿素泵端，通過觀察表壓力來確定濾清是否有堵塞現(xiàn)象。對堵塞的濾清器進(jìn)行更換，同時也要認(rèn)真檢查氣管路，管路的泄漏也會造成壓力下降。過低的壓力無法打開單向閥4使系統(tǒng)進(jìn)行排空。四、保養(yǎng)維護(hù)在后處理保養(yǎng)中：一級：（5000-10000㎞）檢查氣源是否有漏氣的，是否含油，及通暢性，對后處理所有零件及泵體進(jìn)行外部清潔，清洗尿素罐外部，清潔后檢查尿素泵外部有無損壞，在檢查尿素泵罐里有無尿素，然后查看尿素管路有無磨損或斷裂，安裝固定到位，檢查尿素線束外觀是否完好，安裝固定到位，檢查排氣溫度傳感器線束外觀是否完好，安裝固定到位，檢查EGP外觀是否完好，檢查尾氣是否超標(biāo)。二級：（12000-16000㎞）在一級檢查基礎(chǔ)上，對氣源的壓力進(jìn)行測試，是否達(dá)到4bar以上，管路安裝是否到位。用熱水清洗尿素管路，清洗排氣管處尿素噴嘴，在保證所有零件外部正常后，連接電腦，檢查有沒有SCR后處理系統(tǒng)相關(guān)的故障代碼，然后進(jìn)行加料測試和空氣電磁閥咔嗒測試，按以上的檢查后正常說明尿素泵工作正常，如果出現(xiàn)任何故障將按以下操作來排除故障．檢查1939通訊線束，電源為24V以上，1939通訊線一個在2,7V以上，一個在4,0V以上，檢查氮氧化合物傳感器線束，拆下傳感器探頭查看是否被結(jié)晶。檢查排氣管是否開裂，查看排氣管壁內(nèi)是否結(jié)晶，檢查尿素噴頭四個孔是否堵塞。二級檢測過程中常見故障代碼及解決措施先連接電腦，檢查故障代碼16831699不影響噴射。2976只需刪碼就可以，1711故障要檢查尿素泵電源及保險和1939通訊是否正常．16751676檢查進(jìn)排溫度傳感器．1682高頻計次或是現(xiàn)行故障操作如下:①檢查噴嘴是否堵塞→無堵塞：正?！氯孩庞脽崴疀_→通開→完成⑵通不開→更換尿素泵②檢查氣路是否不出氣、出氣量低、長出氣、電磁閥不工作、電磁閥漏氣⑴拆下尿素泵噴射管，拆下尿素泵頭上的空氣管⑵用電腦執(zhí)行空氣電磁閥咔嗒試驗⑶連接一個加滿熱水的注射器到空氣進(jìn)口，慢慢的推入熱水，沖洗泵內(nèi)空氣管路，水流將經(jīng)過泵內(nèi)的空氣管路并由噴射口流出尿素泵⑷重復(fù)執(zhí)行三次并持續(xù)一分鐘③尿素泵噴射試驗：⑴噴：說明各管路正常失速試驗后：⑴噴射：正常⑵不噴：更換尿素泵⑵不噴：檢查各管路→檢查預(yù)注情況管路：⑴堵塞：將更換管路⑵不堵塞:失查是否預(yù)注預(yù)注：⑴不預(yù)注：更換尿素泵⑵預(yù)注：失速試驗→⑴噴射：正常⑵不噴：更換尿素泵氮氧化合物傳感器出現(xiàn)2711故障代碼說明ECM與劑量控制單元通訊中斷1檢查劑量控制單元缺少蓄電池電壓端2檢查劑量控制單元缺少蓄電池接地端3檢查劑量控制單元是否缺少鑰匙開關(guān)的輸入4檢查劑量控制單元與主發(fā)動機ECM之間的J1939數(shù)據(jù)通信接口線路短路或開路5外部OEM控制裝置故障或不再經(jīng)數(shù)據(jù)通信接口傳送數(shù)據(jù)。6劑量控制單元故障1出現(xiàn)16921887氮氧傳感器故障代碼可能的因素氮氧化合物傳感器加熱錯誤氮氧化合物傳感器信號錯誤2觸發(fā)條件EGP出口溫度>120oC(CM2150>140C)等待160秒，氮氧化合物傳感器自診斷10秒后上報CAN總線后處理進(jìn)排口溫度傳感器出現(xiàn)16751676故障代碼說明進(jìn)排溫度傳感器有問題1檢查過程：①查看EGP上的進(jìn)排口溫度傳感器外部有無磨損或斷裂⑴有：更換傳感器⑵沒有：做失速試驗②做失速試驗：連接電腦做失速試驗后應(yīng)進(jìn)排溫度都達(dá)到200℃，如果兩個傳感器數(shù)值差距很大，如一個遲遲達(dá)不到200℃⑴進(jìn)氣口溫度達(dá)不到200℃應(yīng)進(jìn)行更換⑵排氣口溫度達(dá)不到200℃應(yīng)進(jìn)行更換判定EGP是否更換①檢查傳感器是否斷：如斷直接更換EGP說明EGP內(nèi)部松動撞斷傳感器②發(fā)白或是表面有白色物質(zhì)：如有更換EGP說明催化磚固定物已經(jīng)解體EGP損壞后，發(fā)動機故障現(xiàn)象當(dāng)EGP損壞后．發(fā)動機在高速行使后會出現(xiàn)冒少量的藍(lán)煙的現(xiàn)象1檢查過程：做失速試驗，在做失速試驗后有藍(lán)煙，應(yīng)先將EGP斷開在做一次失速試驗．藍(lán)煙：應(yīng)確定EGP沒有問題，要檢查EGP以前的發(fā)動機部件是否出現(xiàn)問題（如燒機油、噴油器損壞等②無藍(lán)煙：應(yīng)確定是EGP的問題，要檢查EGP是否需要更換三級：（18000-24000㎞）在二級保養(yǎng)得基礎(chǔ)上，連接電腦，檢查有沒有SCR后處理系統(tǒng)相關(guān)的故障代碼，更換供氣的油氣分離器五、保養(yǎng)中實際操作及常見問題空氣路存在的問題:旋緊式的油氣分離器–1松動可能導(dǎo)致低空氣流量及壓力2進(jìn)出空氣管接錯一，空氣中的雜質(zhì)–1空壓機竄出過多的機油2空壓機或油氣分離器故障3在更換油氣分離器時導(dǎo)致過多的雜質(zhì)進(jìn)入空氣系統(tǒng)空氣電磁閥–1如果噴射管中的阻力過大將會增加空氣釋放的時間.2如果點火開關(guān)快速的關(guān)閉又打開將會導(dǎo)致的空氣路的結(jié)晶.松動的接頭和損壞的管路.1污染物從松動的液位溫度傳感器進(jìn)入尿素罐內(nèi)2污染物從不正確罐蓋進(jìn)入尿素罐3污染物從密封不嚴(yán)的罐蓋進(jìn)入尿素罐4不正確的尿素管布線導(dǎo)致尿素進(jìn)回液管的阻力尿素管路安裝問題，太高：下圖為錯誤安裝排氣管質(zhì)量問題，安裝問題排氣管內(nèi)結(jié)晶尿素噴嘴和尿素管堵塞造成不著車可用溫水化開氮氧化合物傳感器震動及干涉導(dǎo)致線束破裂損害線束問題因密封圈去除造成線束插接器端子銹蝕六、案例分析：案例1458路34011號車，尿素泵跑氣，檢查后橋氣源到油氣分離器管路正常，檢查油氣分離器到尿素泵管路正常，油氣分離器正常，著車后，空氣電磁閥處跑氣，用電腦連接進(jìn)行咔嗒試驗，并用注射器從空氣電磁閥人口注入熱水，反復(fù)三次，電磁閥處結(jié)晶被沖開，著車后正常。因為尿素