江苏省相城中等专业学校 赵 伟

SCR（选择性催化还原）后处理系统建压失败是一个涉及范围广、影响因素众多的故障，电路、管路、机械部分等都有可能影响尿素泵建压。本文以博世EDC17C81系统配博世6.5尿素泵为例，解析SCR后处理系统建压失败故障排查方法。

1 博世6.5尿素泵简介

博世6.5尿素泵是博世公司推出的一款无气式尿素泵，与博世2.2尿素泵相比，博世6.5尿素泵降低了尿素泵的工作压力（从900 kPa降为500 kPa）。目前已经装车的博世6.5尿素泵有两种：24 V泵主要安装于中、重型柴油车，线束接口处注塑标识为“24 V”，代表泵电机工作电压为24 V；12 V泵主要安装于轻型柴油车，线束接口处注塑标识为“12 V”，代表泵电机工作电压为12 V。

1.1 博世6.5尿素泵的内部结构

（1）电机及单向模块。如图1所示，电机工作室，隔膜做往复运动将尿素液吸入泵内。图1中的蓝色箭头指示低压尿素液流向，黄色箭头指示高压尿素泵流向。尿素单向模块的进液单向膜片是只进不出，出液单向阀是只出不进。

图1 电机模块的工作

（2）倒吸阀模块。执行排空时，泵电机停止，倒吸阀工作，如图2所示，蓝色箭头代表尿素在泵内的流向。隔膜做往复运动，带动单向膜片工作，将喷射管路尿素抽回，再通过回液管回流至尿素箱。单向膜片的作用是控制尿素液在倒吸阀进口只进不出，在倒吸阀出口只出不进。

图2 倒吸阀模块的工作

两种博世6.5尿素泵执行部件参数有所不同，具体见表1所列。

表1 两种博世6.5尿素泵执行部件参数

1.2 博世6.5尿素泵的工作状态

博世6.5尿素泵的工作原理整体上分为待机阶段、预注建压阶段、喷射阶段和清空阶段，但实际执行过程与博世2.2尿素系统不一样，内部结构也不一致，且计量喷射泵内部配件不能共用。

（1）待机状态。在待机状态下，尿素泵通电但不工作，此时泵电机、倒吸阀不动作，尿素压力传感器固定采集到一个1 bar（1 bar=100 kPa）以内的初始压力，用万用表测量泵端子8与端子9之间的电压，会有0.8 V左右的电压。

（2）建压状态。泵开始吸尿素建压，将喷射管路内的压力提高到5 bar以上。建压过程的泵外尿素流向如图3所示。如图4所示，泵电机运转，将尿素箱内尿素液通过进液口吸进泵内，尿素液到达电机膜片后，通过膜片下方另一个口进入滤芯过滤。经过过滤的尿素在滤芯腔内流过尿素压力传感器后，一路尿素液通过喷射口与滤芯腔之间的出口从喷射口流出至喷嘴，另一路尿素液流至倒吸阀进口，经过倒吸阀内部膜片后从倒吸阀出口流出。由于倒吸阀出口直接连接泵回液接口，因此流出倒吸阀的这部分尿素液通过回液口流回了尿素箱。在回液阀的限压作用下泵内尿素压力不断升高，当达到5 bar以上后且压力能一直维持，则进入等待喷射或直接进入喷射状态。建压过程中，喷射接口外接的喷嘴也会打开，喷射管路内空气排出，尿素液流入。

图3 建压过程的泵外尿素流向

图4 建压过程的泵内尿素流向

（3）等待喷射或喷射状态。该过程泵电机持续运转，维持泵内的尿素压力在5 bar以上，尿素液的流向同建压时一样，在喷射状态时泵喷射口外接的喷嘴也同时动作。

（4）排空（倒吸）状态。排空状态时的泵外尿素流向如图5所示。如图6所示，泵电机停止运转，电机下方的2个尿素通道集成的单向阀关闭不通；倒吸阀开始动作，在内部膜片的作用下将喷射管路内尿素抽回尿素泵，再通过回液口流回尿素箱。

图5 排空状态时的泵外尿素流向

图6 排空状态时的泵内尿素流向

2 博世6.5尿素泵建压失败原因分析

尿素泵建压失败的原因可概括为漏（密封件）、堵（滤芯、滤网）、旧（橡胶件、密封圈）。博世6.5尿素泵在建压时将尿素溶液从尿素罐吸入到尿素泵内，尿素溶液经过吸液接头→电机→滤芯→压力传感器→喷射接头（回液接头）。预注建压的泵内液体流动过程：吸液接头滤网→压力平衡单元→单向阀板（进口）→电机隔膜→单向阀板（出口）→滤芯→单向节流阀、压力平衡膜片、回液接头（压力传感器、喷射接头）。

（1）吸液接头。吸液接头内有滤网，最容易出现的故障是堵塞，导致建压失败。吸液接头内有滤网，对尿素内的杂质初步过滤，保护泵内零部件。泵在长时间使用后，滤网会积累很多杂质，增加吸液阻力和压力损失，影响吸液效率，造成建压失败；同时，还会加快泵内零部件的磨损，需要按时更换。如果尿素溶液质量差、杂质多，会加快接头的堵塞，影响吸液效率。从外观上无法直接观察到堵塞情况，如果感觉吸液缓慢或者直接建压失败，需要考虑吸液接头堵塞的情况。另外，吸液接头暴露在外面，难免会发生磕碰和损坏，密封性下降。如果表面出现裂纹和损伤，也会出现漏液和建压失败的可能。喷射接头漏液也会发生类似的情况。

（2）单向阀板。单向阀板的作用是在建压过程中控制液体的流动方向，与电机配合可实现尿素溶液的单向流动。单向阀板实现单向功能主要依靠的是2个橡胶件的密封作用，橡胶件的寿命与它的材料、使用温度、压力关系很大。橡胶件长期使用或其他故障造成老化，会造成尿素泵吸液能力下降，严重时会出现建压失败的现象。还有，如果吸液接头和尿素箱内滤网出现破损，杂质颗粒会积存在橡胶件周围，影响密封性和吸液效率。单向阀板容易出现密封不严，无法起到单向密封作用，会出现吸液缓慢或无法吸液现象，导致建压失败。

（3）电机。电机是尿素泵最关键的零部件，由O形圈、偏心轮、连接杆、主轴承、连接杆轴承、弹性轴承、泵支架、螺钉、电机定子（含PCB板）、电机转子和驱动膜片（隔膜）组成。该机构通过无刷直流电机旋转，使同轴连接的偏心轮带动膜片往复运动，从而控制管路内压力。该机构为智能执行器（Intelligent actuator），其控制电路不仅可以接收ECU以PWM形式传来的转速信号，完成电机的驱动功能，还可以通过PWM信号向ECU传递温度和故障信号。电机的主要故障有：轴承磨损老化、驱动膜片老化变形、电机PCB板元器件老化或损坏。其中，电机PCB板损坏会导致电机工作异常或者停转，是主泵最易损坏的部位。由于PCB板没有保护外壳，安装位置距尿素泵顶盖很近，一旦顶盖受到严重撞击或者泵内环境潮湿，很容易出现损坏。电机驱动膜片长时间拉伸、压缩、与支架摩擦，会逐渐老化变形，弹性下降，增加电机功率损失，降低电机的吸液能力。电机沾水易发生短路烧毁，所以尿素泵在维修完毕后，一定要清理干净泵内的水滴，用气枪吹干净再安装上下盖，因为安装完毕后内部的水分是不容易挥发出来的。

（4）滤芯。滤芯是阻断尿素杂质流向喷嘴和回液阀的最后一道关口，如果滤纸破损或者脱落，滤芯自身杂质则会很容易堵塞喷嘴和回液节流阀。滤芯经过长时间的过滤和浸泡，堵塞会越来越严重，压力损失增加，建压时间延长，严重时会导致建压失败。即使使用的尿素质量合格，滤芯在长时间使用后也会出现堵塞现象，需要3个月更换1次。

（5）压力传感器。压力传感器在测试时如果压力值停止在某一数值，毫无变化，那就说明压力传感器有故障，压力值（或信号针脚电压值）持续增加并维持在500 kPa以上，才能建压成功，因此在建压过程中要观察压力值的变化，仅仅30 s左右的时间即可，如果压力达不到500 kPa，那就建压失败了。压力传感器正面有一个通气孔，直接连接外界空气（泵内），如果该孔堵塞或者顶盖透气塞堵塞，压力信号会受到一定的影响，不能反馈正常压力信号，严重时会报压力异常或造成尿素泵建压失败。压力传感器内部电子元器件容易出现故障，压力传感器无法正确测量尿素压力，导致建压失败。

（6）单向节流阀（回液阀）和清空泵（电磁阀）。单向节流阀位于壳体的回液管路内，与清空电磁阀协调工作，将液体回路分割为高压回路和低压回路。建压阶段，尿素通过单向节流阀泄压，经过回液接头和尿素管后流入尿素箱。建压阶段，清空电磁阀的弹簧将驱动膜片压紧在膜片上盖，封闭低压回路。由于驱动膜片与阀体之间配合间隙小，一旦生锈、卡滞或者安装不当，会造成封闭不严，无法建立尿素压力，出现漏液或者建压失败的情况。定位套的作用是限制单向节流阀的位置，防止密封圈漏出造成的密封失效。单向节流阀的小滤网能够阻拦泵内杂质，小滤网阻塞严重会使得泵内压力飙升；严重时，尿素压力克服弹簧阻力泄压，通过低压回路流入回液管路，对尿素泵壳体和电器件进行保护。车辆在停车时，尿素泵会进入清空阶段，对泵内的尿素溶液泄压和清空。如果操作不当或者过早断电，会使得尿素泵清空不彻底，单向节流阀内形成尿素结晶，造成堵塞，导致建压不成功。单向节流阀堵塞后可以用温水浸泡，使尿素溶解后继续使用；如果结晶严重，需要果断更换单向节流阀。

（7）加热板。加热板负责泵内的解冻和控制泵内的温度，电加热高效、稳定，对尿素温度可控性好。在寒冷地区或者低温天气，如果加热板损坏或加热效率下降，会造成尿素泵解冻不完全、建压不成功的情况。加热板上有一个过热保护装置，对加热电阻起到一定的保护作用，防止高温对加热板使用寿命的影响。如果加热保护装置失效，尿素泵会过度加热，尿素温度偏高（电机可以监测加热电阻丝温度）。

（8）针脚。在进行测试尿素泵之前先要观察引线框针脚是否断掉或者虚接，如果有问题就需要立即更换。针脚虚接会造成电机转速波动大或异常、压力信号不稳，影响尿素泵的正常工作；车辆行进过程中或大负荷工作（加热或高喷射量）时，可能会造成电火花或高温烧毁，发生危险。针脚最容易出现的故障是断裂或锈蚀，它可能导致尿素泵建压失败。另外，尿素泵在整车上的安装方向、整体系统的布局也会对尿素泵建压有一定的影响，要注意定期维护。

3 SCR后处理系统建压失败故障排查方法

3.1 压力建立过程中建压失败分析

（1）故障出现原理。在建压过程中，若出现压力在单位时间内（35 s）达不到要求值，那么后处理状态就会从建压阶段跳变为倒抽（考虑到管路内部的空气影响），倒抽一段时间之后会再次建压，若倒抽2次依旧不成功。系统就会报出建压失败故障（P3040 SCR系统建压失败故障）。

（2）排查过程。在保证无电器故障代码的前提下，将原车尿素管路短接略过原车尿素管路及尿素箱，将发动机排气温度提高到180 ℃，此时尿素泵应该开始尝试建压。若此时尿素泵可以正常建压，那么排查原车管路、尿素箱内管路及尿素箱内滤网。若此时依旧不能建压，而且故障诊断仪上数据流中显示泵的占空比已经最大78%工作，那么拆下泵进液口滤网看是否堵塞，检查尿素泵滤芯，检修或更换尿素泵。

3.2 压力检测过程失败：回流检测

（1）故障出现原理。在压力建立之后，系统会检测回流是否通畅。具体检测逻辑如下：压力在110 kPa左右，系统会让回流泵工作，此时压力必须在单位时间内降到要求值以下，若无法完成，系统会再次尝试，次数达到一定数量之后，回流管堵塞故障（P20A0 回流管堵塞故障）会报出。

（2）排查过程。在保证无电器故障代码的前提下，将原车尿素管路短接略过原车尿素管路及尿素箱，将发动机排气温度提高到180 ℃，此时尿素泵应该开始尝试建压。若压力可以建立并且最终稳定在500 kPa左右，那么排查原车回流管路是否弯折、堵塞。若此时依旧不能建压成功，而且报出故障代码P20A0（回流管堵塞故障），则观察故障诊断仪回流泵占空比，若是已经工作在最大占空比（故障诊断仪泵的占空比最大为67%），那么可以判断为回流泵失效，进行检修或更换尿素泵。

3.3 压力检测过程失败：稳定检测

（1）故障出现原理。在回流检测完成之后，系统会进入压力检测稳定检测过程：系统要求在6 s内泵压要稳定在850 kPa~950 kPa，系统允许最长累计时间为50 s，如在50 s内失败，在单位时间内去检测压力波动，如果在允许范围之内，则检测通过，若有异常波动错误，故障代码P3054（SCR系统压力波动过大故障）会报出。

（2）排查过程。该错误通常由于系统在吸液过程中存在异常，例如有气柱进入导致压力骤变太大引起，建议检查进液管路是否有漏气现象。

3.4 压力检测过程失败：压力下降检测

（1）故障出现原理。在压力稳定检测时，系统会对尿素喷嘴进行短暂的加电（占空比为100%），此时压力必须快速下降到要求值以下。若此过程出现问题，则报尿素喷嘴堵塞故障的故障代码P3053（SCR系统尿素压力管或尿素喷射单元堵塞故障）。

（2）排查过程。将从泵到尿素喷嘴管路使用透明管短接，在压力下降阶段检测压力变化。若故障不再出现，则检查原车压力管是否存在堵塞；若故障依旧出现，则检查尿素喷嘴是否结晶（图7），对尿素喷嘴进行清洗。

图7 尿素喷嘴上有尿素结晶

3.5 压力检测过程失败：闭环压力检测

（1）故障出现原理。减压完成之后系统就会进入压力闭环控制过程，压力保持在900 kPa左右，在此过程中，如果压力高于或者低于指定限值，并且单位时间之内无法降下或者升高，那么系统就会报出故障代码P20FE （SCR系统喷射时压力过高故障/SCR系统喷射时压力过低故障。

（2）排查过程。在保证无电器故障代码的前提下，将原车尿素管路短接略过原车尿素管路及尿素箱，将发动机排气温度提高到180 ℃，此时尿素泵应该开始尝试建压。若压力出现骤变，瞬间降低，那么注意观察透明管路中是否存在长气柱；若压力出现骤变，瞬间升高，那么检查尿素喷嘴透明管路是否弯折或者尿素喷嘴是否结晶，对尿素喷嘴进行清洗。

3.6 压力检测过程失败：降压检测

（1）故障出现原理。在系统完成工作之后会进行倒抽，要求在单位时间之内压力必须降低到规定值以下，然后再将管路中的尿素残留回抽干净。在回抽过程中，尿素喷嘴一直处于打开状态。

（2）排查过程。将车辆尿素管路短接，在无电器故障代码前提下，观察压力下降。如果压力下降缓慢，单位时间之内无法降到要求值以下，而且回流泵占空比在最大状态，那么需要检查尿素喷嘴是否结晶及回流泵是否失效。如果压力下降正常，无报错，那么需要检查原车回流管路及压力管路是否正常。

3.7 超3.5 g/kW·h和超7 g/kW·h故障分析

（1）故障出现原理。在特定的工况下，系统会对排放进行监控。具体监控如下：系统会根据NO传感器测量到的实际值和模型计算得到的原排值进行换算，从而得到一个NO处理效率，然后对这个效率进行长期监控（并非瞬时）。如果系统发现在很长时间内NO处理效率一直处于很低，就会报错，并且经过3个驾驶循环之后进行亮灯及限扭矩策略。

（2）排查过程。使用故障诊断仪检测系统是否报出其他故障代码，如果有其他故障代码，则根据故障代码进行检修。用尿素浓度检测仪测量尿素浓度（正常在32.5%左右），若不合格，则更换尿素，并拆下尿素喷嘴检查尿素喷嘴是否结晶堵塞，检查尿素喷嘴安装孔是否存在大量结晶，若堵塞，清洗喷嘴或者安装孔。若依旧不能解决问题，则排查发动机燃烧相关部件，检修或更换催化器。

3.8 尿素泵加热故障ADC信号转化错误

（1）故障出现原理。系统在尿素泵加热时会对尿素泵加热继电器进行监控，芯片会监控K65端子的电压，若在加热时电压大于1 500 mV，则系统就会报出尿素泵加热ADC信号转化错误（故障代码P263D）。随后在SCR系统加热时，加热部件发生故障而引起的SCR系统停机（故障代码P05F8）也会报出，车辆运行便会限制扭矩（故障代码P110E）。

（2）排查过程。将控制尿素泵加热继电器的搭铁端子单独拉一根线进行搭铁，在低温情况下，起动发动机，用万用表检测端子K65处的电压。若电压正常（距离1 500 mV差距很大，例如只有600 mV~800 mV），则说明原车线束存在问题，应检查原车线束电阻或者搭铁点。

另外，如图8所示，系统在工作时会对端子K72的电压进行监控。在不同异常电压范围会报出相应错误。当SCR主继电器导通时，端子K72的电压低于2 V（实测约1.7 V），报SCG故障；当SCR主继电器导通，端子K72的电压大于8 V，报SCB故障；当SCR主继电器导通，端子K72的电压等于3.5 V，报OL故障。SCR系统建压失败，有可能是在端子K72与尿素泵电器接头端子6之间的线束出现对搭铁短路的情况，或者是系统运行过程中出现断路的情况。如图9所示，当系统运行过程中出现断路情况时，在主泵边会形成回路，此时端子K72电压实测为1.7 V左右。在车辆运行过程中偶尔可能出现主继电器或者熔丝松动的情况造成报错，建议检查主继电器熔丝，应保证无松动。

图8 端子K72的电压监控

图9 系统运行过程中出现断路情况