罗富兴
桂林客车发展有限责任公司，广西桂林 541805
摘要：发动机作为汽车动力源，是车辆最重要的部件之一。发动机是否正常，一般都是通过声光提示向外界展示其状态，故障灯是最直接的提醒。故障灯亮会导致发动机工作不平稳，动力性受影响、并增加汽车污染物的排放。国六排放法规的实施对柴油车污染物排放提出更高的要求。目前柴油机主要匹配SCR系统来改善尾气，以降低尾气污染物的排放。SCR系统包括尿素喷射装置，催化反应装置。NOx转化效率低是SCR系统催化反应装置工作异常，是目前国六柴油机故障灯的主要问题。通过几个方面的分析及措施验证，对NOx转化效率低问题进行有效改善。
关键词：发动机；故障灯；催化反应；SCR；NOx
发动机状态正常，是保证驾驶安全的重要前提。柴油车发动机故障灯亮后，通过故障诊断仪诊断确认故障代码为P20EE，故障名称为NOx转化效率低，是目前国六柴油机故障灯的主要问题。这种故障维修通常的处理方式是更换尿素、再生、更换SCR。故障灯亮会导致发动机工作不平稳，动力性受影响、并增加汽车污染物的排放。发动机排放污染物分为气态（NOx、CO、NH3）、固态污染物（PM（颗粒物质量）和PN（粒子数量））。国六排放法规对NOx、颗粒物等主要的污染物，提出更高的排放要求。发动机SCR系统的设计和功能，主要就是为了处理这两大类污染物。本文通过几个方面探讨该故障的直接原因，及如何减少该故障发生的频率。
1 SCR系统结构及工作机理
SCR是选择性催化还原技术（ Selective Catalytic Reduction Technology）的简称，是现阶段柴油发动机后处理应用的主要技术方式。SCR系统包括储存车用尿素液的尿素喷射装置、SCR催化反应模块。SCR系统工作机理是：当上游传感器探测到排气管中有氮氧化物时，尿素喷射装置自动喷出车用尿素液，尿素与氮氧化物在混合室中均匀混合并流转到SCR催化反应模块中发生氧化还原反应，生成无污染的氮气和水蒸气排出。
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2 NOx传感器信号与ECU关联工作机理
NOx传感器在正常工作后实时监测排气中NOx值并传送到ECU。ECU通过氮氧化物监测程序来对尾气中的NOx值进行数据计算，计算结果再与设定的阈值进行对比做出判断，并不以实时监测的NOx值来判断排气是否合格。
具体的流程：ECU检测到后处理单元内排气温度高于预设阈值，且持续一定时间，判断NOx传感器表面的水汽已经清除，通过CAN线发信号至NOx传感器，当前条件已经达到露点温度，NOx传感器开始加热采集信号。采集的信号传递至ECU进行计算，再依据计算结果发出控制指令。
3 SCR故障导致的故障模式
SCR故障导致触发发动机故障灯亮，通过诊断仪检测到故障代码为P20EE，故障名称为NOx转化效率低。
4 NOx转化效率低故障发生原因及问题解决
NOx转化效率低故障模式多由于催化反应异常导致，而造成催化反应异常的原因包括尿素品质、NOx传感器状态、EGR阀状态、尿素泵状态、尿素喷嘴状态等。
4.1 尿素品质检查
车用尿素成分为32.5%的高纯尿素和67.5%的去离子水。尿素的浓度是SCR还原系统中关键因素之一。
①检查尿素浓度传感器接线及接头是否有破损、退针，并监测是否有尿素品质传感器报文，若无报文，则更换线束或传感器。
②用浓度仪测量尿素罐内的尿素浓度是否满足32.5%±1.5%的要求(图示)。若不满足，则更换合格尿素；同时对比诊断仪监测的尿素浓度值是否与浓度仪测量值基本一致，若不一致，则更换尿素浓度传感器；
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4.2 NOx传感器状态检查
①检查线路情况或用硬件检查线束接收报文判断线路是否开路、短路，如线路破损或接收不到报文需更换线束；
②检查发动机和后处理线束是否正常安装，注意SCR前后NOx传感器插件连接是否正确。
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③待发动机排温超过200摄氏度时通过诊断仪监测上、下游NOx传感器读值，检查读值是否正常且随时间波动。若异常，则更换NOx传感器；
4.3 EGR阀状态
①检查线束状态及是否有破损、退针，断电后重新接插接头，若仍报线路故障，则用万用表对线路及相关传感器检测是否开路或短路，若存在开路或短路，需更换线束或传感器；
②检查EGR阀是否积碳严重，用手推阀片，确认是否可以推开，若积炭严重导致阀片无法推开，需清洗EGR阀进行修复。若不能修复则需更换EGR阀；
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4.4 尿素泵状态
①检查喷射系统线束及接插头是否存在破损、退针问题，如存在破损或退针，需更换线束或矫正；
②检查尿素泵是否能正常建压，若建压失败或泵压无法稳定在750kPa（德尔福系统）左右，则检查喷射管路及尿素罐是否泄漏，重新拔插管路，重点检查接头位置是否紧固且管路没有弯折；
③检查发动机和后处理管路是否正常安装。
4.5 尿素喷嘴状态
①检查尿素喷嘴线束及接头是否存在破损、退针，用诊断仪检查报文通讯判断线路是否开路、短路，如线路破损或接收不到报文需更换线束；
②拆卸露出尿素喷嘴，热机使排温高于190℃以上，观察尿素喷嘴是否能够正常喷射，若喷射异常，则更换尿素喷嘴；
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SCR催化反应异常的主要原因：
（1）车用尿素品质异常：溶液的尿素含量过高或过低都会造成氨气逃逸；尿素含量直接影响NOx的催化效率和尿素溶液的凝固点。质量伪劣的尿素会污染SCR催化反应模块中的催化剂，导致催化剂失效。
（2）NOx传感器状态异常：发动机运行时线路异常将会使得传感器监测无法收集对应信息，导致ECU分析错误，发出错误控制指令。
（3）EGR阀状态异常：使得过多或过少引入尾气，导致发动机燃烧异常，排出过多氮氧化物废气；
（4）尿素泵状态异常：尿素泵线路、管路异常将直接导致尿素无法正常喷射，排出过多污染物；
（5）尿素喷嘴状态异常：使得尿素喷射量过多或过少，NOx混合、催化反应不完全，排出过多污染物。
可以通过以下措施减小这种情况导致故障发生率：
（1）经正规途径购买车用尿素，定期检查尿素浓度传感器接线及线束接头是否正常，确认溶液足量；
（2）定期检查NOx传感器线路情况，及时处理线路破损问题；
（3）定期检查EGR阀线束装配状态、阀体积碳情况，及时清洗EGR阀进行修复；
（4）定期检查喷射装置线束、管路及接插头是否正常；
（5）定期检查尿素喷嘴状态，及时处理喷口处结晶，避免聚集。
经验证，通过以上措施，可以有效地降低NOx转化效率低故障发生的频率。
5 总结
车辆运行过程出现发动机故障灯亮，如果通过诊断设备确认是NOx转化效率低，可以通过以下措施排查原因以及处理故障灯亮问题：
（1）检查确认尿素喷射装置内车用尿素溶液品质合格，足量，及时添加；
（2）检查NOx传感器线路、喷射系统线束、管路及接插头；
（3）检查EGR阀线束装配状态、阀体积碳情况，清洗或者更换；
（4）检查尿素喷嘴状态，及时处理喷口结晶。
通过以上措施，可以快速有效地解决故障码为P20EE，故障名称为NOx转化效率低导致的发动机故障灯亮问题。
参考文献：
[1]孙宝明，柴油发动机后处理系统故障诊断思路分析，科技创新导报，2020,（7）,109-110.
[2]刘波，国六电控柴油机SCR系统故障诊断策略研究，小型内燃机与车辆技术，2020，49(1),20-23,62.
[3] 吕志校, 车用尿素溶液质量对SCR系统的影响及过程控制, 大众标准化, 2020, (4), 38,40.
作者简介：罗富兴(1990-)，男，助理工程师，学士学位，研究方向：底盘件供应商质量管理。