柴油机后处理系统的尿素泵剂量单元损坏原因
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故障检修与技术维护 |
柴油机后处理系统的尿素泵剂量单元损坏原因 |
摘要：柴油发电机后处理系统的催化剂定量控制单元（通常称为计量单元或剂量单元，在SCR系统中常指尿素泵或DEF泵）损坏，通常不是由单一原因造成的，而是多种因素共同作用的结果。以下是对其主要损坏原因的详细分析，从最常见到较不常见排列，以及维修处理的方法。
一、主要原因
1、油液/介质问题
这是导致计量单元损坏的头号杀手。该系统设计用于精确喷射特定品质的流体（如柴油或尿素溶液），任何污染或品质不达标都会造成严重损害。
（1）尿素溶液（DEF/AdBlue）品质不合格：
① 杂质含量高：使用非标号、劣质或受污染的尿素溶液，其中的固体颗粒物会磨损计量单元内部精密的柱塞、阀门和密封件。
② 纯度不达标：尿素浓度不符合32.5%的标准（如过高或过低），会导致结晶加剧或化学反应异常，影响喷射精度并腐蚀部件。
③ 使用其他液体替代：绝对禁止用水、盐水或其他液体代替尿素溶液，这会立即导致内部化学腐蚀和结晶堵塞。
（2）柴油品质问题（针对柴油诱导系统）：在某些后处理系统中（如某些DOC/DPF的再生燃料喷射系统），计量单元喷射的是柴油。如果柴油中含杂质、水分或胶质，同样会导致单元内部堵塞、卡滞和磨损。
2、操作与维护问题
不当的使用和保养习惯会显著缩短计量单元的使用寿命。
（1）尿素箱清洁保养不当：
① 长期不清洗尿素箱，导致箱底沉积的杂质被吸入计量单元。
② 尿素加注时不注意清洁，引入污染物。
（2）系统长期闲置：发电机作为备用电源，可能长期不运行。停机后，残留在计量单元和管路中的尿素溶液会结晶固化，导致下次启动时单元内部堵塞、电机过载烧毁或机械卡死。
（3）不规范的操作：在发电机高负荷运行后立即关机，没有进行足够的后处理系统吹扫和冷却时间。残余的热量会使管路和单元中的尿素迅速结晶。
3、系统设计与外部环境问题
（1）尿素结晶：这是SCR系统的固有难题。即使使用合格尿素，在喷嘴、管路接口或计量单元出口处也可能发生结晶。严重的结晶会堵塞回流管路或喷射通道，导致计量单元内部压力过高，损坏泵膜、传感器或电机。
（2）电气故障：
① 线路问题：连接计量单元的线束接头松动、腐蚀、短路，或供电电压不稳定（过高或过低），都会导致控制信号失真，使单元工作异常甚至烧毁电磁阀或驱动电路。
② 传感器故障：相关的压力传感器、温度传感器提供错误信号，导致ECU发出错误的控制指令，使计量单元在非正常工况下工作，加速磨损。
（3）环境因素：
① 极端温度：持续在极高或极低的环境温度下工作，对尿素溶液的物理性质和电子元件的可靠性都是严峻考验。
② 振动：柴油发电机运行时振动较大，长期振动可能导致计量单元内部元件松动、焊点开裂或接头松脱。
③ 机械磨损与老化：任何机械部件都有使用寿命。计量单元内部的泵、电机、阀门等经过数百万次的动作后，会自然磨损、老化，最终失效。
二、维修方法
1、电路原理
后处理控制系统见图1。在该发电机控制系统，剂量控制单元通过SAE J1939数据通信接口网络与主ECM通信。催化剂定量控制单元（剂量控制单元）精确测量将要喷入后处理系统中的催化剂溶液的液量。剂量控制单元有三个主循环，在最初闭合钥匙开关时的一个预注循环保证在剂量控制单元中有可用的催化剂溶液。在加料循环期间，催化剂溶液被输送到后处理喷嘴。当发动机关闭时，进行清除循环。清除循环确保从后处理管路和喷嘴中清除所有的催化剂溶液。..
2、部件安装位置
剂量控制单元的位置由OEM决定。
3、故障指示灯
黄色。
4、故障原因
在催化剂剂量控制单元内检测到一个内部错误。
5、故障结果
停止向后处理系统中喷射催化剂溶液。
6、维修提示
当催化剂剂量控制单元检测到一个内部错误时，触发故障码1681。为进行故障诊断和排除工作，必须重新标定发动机ECM；如果在重新标定ECM后故障码1681仍然起作用，则需要更换剂量控制单元。
（1）车载诊断系统（OBD）信息（经过欧IV认证的发动机）：
① 当诊断运行并检测到故障时，ECM使故障指示灯（MIL）发亮。
② 当经过连续3次运行诊断并且未检测到故障的点火循环之后，ECM关闭故障指示灯（MIL）。可以使用服务软件关闭故障指示灯（MIL）和清除故障码。
③ 在经过40次运行诊断并且通过的驾驶循环之后，故障码将从存储器中清除。
（2）车载诊断系统（OBD）信息（经过欧IV级别1＋认证的发动机）：
① 当诊断运行并检测到故障时，ECM使故障指示灯（MIL）发亮。
② 如果发动机在出现故障码后仍工作50h后，发动机转矩就会降低。
③ 在经过1个运行诊断操作并通过诊断的点火循环后，ECM关闭故障指示灯（MIL）。使用服务软件无法熄灭故障指示灯（MIL）。
④ 发动机工作400天或9600h后，故障码将从存储器中清除。
7、维修步骤
（1）读取故障码：闭合钥匙开关，连接服务软件。用服务软件读取故障码1681是否起作用，若起作用，则应重新标定发动机ECM。在重新标定发动机ECM之后，若故障码1681仍然起作用，则应更换剂量控制单元。
（2）清除故障码：连接所有部件，闭合钥匙开关，连接服务软件。用服务软件核实故障码1681不起作用，再用服务软件清除非现行故障码。
图1 柴油发电机催化器后处理控制系统原理图
总结：
为了避免催化剂定量控制单元的损坏，应采取严格把好“油液关”、建立规范的维护制度、养成良好的操作习惯、定期电气检等措施。当发现故障指示灯亮起、尿素消耗异常、发动机功率下降或排放超标时，应立即停机检查，由专业技术人员进行诊断，避免小问题演变成大故障，导致昂贵的计量单元更换。
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