作者：Ben Martins
在Pico公司裡，Steve開始玩一些虛擬機器必須提供更精細的機械分析，而我發現自己還深陷在田野當中，充滿熱量，看著一些正在運行的東西，直到他停止，這在某種程度上已經成為一個流行的笑話。我喜歡這些機器帶給我的挑戰，因為你的診斷方式必須改變。零件並沒有現成的，通常無法在同一天訂購，而且總體要貴上3-4倍。
接下來的冒險從一個背景故事開始，之前已經檢查過機器並更換了零件。我與操作員進行了小小交談，他回報說在第二次檢修後，它運作了大約四個小時，然後進入了4級警告，引擎、機器性能嚴重降級。4級警告的另外一項煩人的部分是，一旦打開點火開關就會持續發出警報，且在故障修復之前無法關閉。
這個故事有趣之處在於，這台機器之前也遇過類似的問題，並且AdBlue/DEF噴射器已經更換了兩次。有人告訴我，真正的DEF噴射器成本約為600英鎊，這代表我們已經投入了1200英鎊的零件，但機器依舊無法使用。
如同所有的診斷工作一樣，驗證故障是首要工作。如我所料，當我開啟點火開關，我們聽到4級警告的警報並且顯示故障。故障代碼可以在技術手冊中查到，但4級警告AS00R4代表1級故障碼CA3568的故障在維修後一段時間仍然存在，該時間長度取決於機器的規格。
每當我們在處理AdBlue的問題我總是確保儲存桶中有添加劑並確保AdBlue的品質。AdBlue或DEF，柴油排氣處理液，由32.5%的尿素溶液與67.5%的水組成，在-11°C以下凍結。如果機器運行時添加液不足，故障警告燈會亮起，如果沒有加滿，最終會使引擎限制性能。如果它完全耗盡，則會阻止機器啟動。在這種情況下，有太多都是因為AdBlue所導致。內置式感知器回報濃度水平為33.2%，如果你無法讀取質量感知器，可以使用折射器來測試品質。
我們從目視檢查中看不出任何明顯的問題，因此我們必須關注1級代碼CA3568，他指出AdBlue/ DEF噴射器故障。首先是使用PicoScope檢查噴射器的作動情況，來檢查機器是否供電驅動噴射器。
- A通道：供電電壓
- B通道：接地
- C通道：電流
Komatsu 有名的是他有最全方位的監控器。在某種程度上，他可以當診斷工具，你可以在當中顯示當前數據、清除故障碼並執行作動測試。由於故障仍然存在，因此機器在運行期間沒有激活噴射器。為了獲取上面的捕獲紀錄，我們透過監控器對噴射器進行作動測試。這是一個脈衝的動作，解釋了噴射器作動的一定時間。如果你想在Komatsu監控器的範例查看故障代碼，請參閱此處。
我們很開心可以控制噴射器，甚至可以辨認出噴射器正在移動的針狀凸波。
確定在正常運作期間未作動噴射器的原因。其中一種想法是，如果ECU看到感知器的值不正確，它可能不會下指令給噴射器，因為那裡沒有其他噴射器。當我們再一次查看監控器，我們觀察到NOx感知器輸出值。
我們知道AdBlue沒有被噴射，這解釋了SCR出口處的NOx值很高，但渦輪出口濃度水平將保持不變。就像它被卡住了一樣，但我們通過舉升動臂來增加引擎的負載時，我們看到讀數下降到負值，然後他們開始跳動，直到引擎回到怠速然後返回到靜態值。由於NOx感知器看的到且很容易接近，我們認為可以對它做非侵入性檢測，因此我們將示波器連接到SCR出口NOx感知器的CAN H和 CAN L端子。
藉由使用PicoScope捕獲到的數據，我們可以應用J1939串型譯碼來協助我們以正確的格式查看標題。這有助於我們區分廢氣後處理網路上存在的各種ECU。在這個機器的案例中，廢氣後處理ECU實際上內建在引擎的ECM中，這就是為甚麼我們將NOx感知器和引擎放在同一個網路上的原因。我應用了一個鏈接文件，它以可讀的形式顯示PGN和源位址值。我關注廢氣後處理氣體1，我認為它是渦輪出口/排氣入口處的NOx感知器。數據顯示沒有發生任何事情，但我們的監控器顯示的值是240ppm。 我將數據導出為CSV文件，以便更好操作它來使用J1939 DA文件查看數據。
論壇上有更多關於如何從PicoScope捕獲的數據來確定數值的資訊以及J1939 DA文件中提供的訊息。你可以從我們的一位用戶那裡了解更多資訊，稍後我會在論壇中解釋如何以上述格式導出並查看數據。
我還添加了來自出口NOx感知器的數據，它在140ppm左右徘徊。這與監控器上的數據有關，會不會是我們的NOx感知器有故障? 我不能把它排除在外，但現在是時候變得更具侵入性了。
我們決定拆下噴射器，看看是否可以強制供電來啟動噴射器，看看噴射器是否有堵塞。
儘管噴射器被激活(我們甚至聽到”喀喀聲”)，但它沒有噴射任何的AdBlue，表示它已經堵塞。
這代表將要更換第三次噴射器。這看起來不太對勁所以我們回到監控器並且從Komatsu發現了另外一個怪異紀錄！
紀錄列表中的第二個是AdBlue/DEF噴射器在6347小時的時候有過熱警告，等於就是在我們檢查機器的前20小時。在此之下，有兩項引擎冷卻系統相關的紀錄，一項是引擎冷卻液過熱。這在機械設備中並不少見。這些機器所處的環境通常灰塵很多，吸入空氣來冷卻引擎會把這些汙垢與灰塵帶入並堵塞散車鰭片，這些紀錄是否跟噴射器故障有關呢？
拆下噴射器的冷卻管告訴我們任何我們需要知道的事情。從上圖中可以看到，管子的端口已經被堵死了。從車身上拆下管路出口可以讓我們看得更遠，果然，整條管子都完全堵塞了，冷卻液無法在噴射器周圍通過。
我還沒完全了解到冷卻對於AdBlue噴射器有這麼重要，我在汽車領域第一次接觸AdBlue時，噴射器通常附有一個大型散熱器，並且會放置在車輛行駛時空氣會經過的地方。由於噴射器只會在再生過程中承受高溫，這通常只會在車輛行駛時發生。然而，對於這類型的機器，產生氣流是不可能的，因此必須透過其他方式來進行冷卻。
訂購新的噴射器，並且清理了流向噴射器本體的管路與冷卻液通道，我們希望這是問題的原因。不過建議在冷卻系統恢復工作之前對其進行徹底的清洗。在所有類型的非公路機械上有越來越多的廢氣後處理系統，使得系統更加複雜。我們想知道是否有測試可以快速檢查主要作動器的運行與健康狀態。安裝在Komatsu的系統是Bosch Denoxtronic 2.2。有些輕型或中型商用車上也會看到這套系統。可以在下圖中看到這些作動器的基本配置。
為了瞭解我們無法手動運作泵和噴射器的情況下也可以進行測試，我們首先需要了解系統的工作原理。
從根本上來說，AdBlue廢氣後處理系統有一定數量的組件。包括了：
- AdBlue儲存桶
- 供應模組
- 添加控制模組
- DEF 劑量單元
- SCR – 選擇性催化還原裝置，包含氨過濾器
- 溫度感知器
- NOx感知器
- 用於管路、儲存桶和供應模組的加熱器元件
- AdBlue 質量感知器
- AdBlue液面感知器
- 濾清器
使用液壓圖更容易解釋迴路裡的執行部分：
- 添加控制模組
- AdBlue儲存桶
- 濾清器
- 單向檢查閥與節流閥。節流閥透過限制流量來產生壓力
- 壓力感知器
- 4/2流量控制閥
- 電動馬達驅動單向定量泵
- 2/2電磁閥(DEF噴射器)
當點火開關打開後，一旦液體達到工作溫度，泵會啟動系統。泵從儲存桶中抽取液體，油箱壓力將上升至9Bar(130psi)左右。這個壓力是由回油管中的節流閥產生的，壓力是流動的阻力。單向閥可以預防液體從返回側的儲存桶進入供應管路。
在運行期間，廢氣後處理ECU會命令噴射器打開，使溶液進入排氣系統造成化學反應。當AdBlue被引入高溫環境時，尿素會分解成氨與異氰酸。這與水蒸氣結合產生水解反應、CO2與NH3(氨)。在含有催化劑和高濃度氧氣的環境中，在一個含有催化劑與高水平氧氣的環境中，發現稀薄燃燒引擎在燃燒後，氨會與廢氣中的NOx結合形成氮氣、二氧化碳和水。
當引擎關閉時，廢氣後處理ECU會命令4/2流量控制閥(6.)，切換它的位置來使泵運送液體從供應管路返回到儲存桶。由於單向閥和噴射器於關閉位置，真空會開始在管路中建立。為了防止管道塌陷，噴射器以高頻脈衝使空氣進入管道並控制真空量。壓力感知器將偵測管路中的真空變化，這在尋找堵塞的時候很有用處。
隨著對系統的有更好的了解，我們藉由運行主動測試當做了一個快速檢測，同時監測壓力感知器，泵電流與DEF噴射器。
- 通道A – AdBlue壓力
- 通道B – AdBlue泵電流
- 通道C – AdBlue/DEF 噴射器
查看通道A。在開始測試之前的壓力讀數為791mV，這代表系統位運作時為大氣壓力。當泵開始運作，我們可以看到電流改變表示工作開始且壓力開始上升。一旦壓力達到穩定，會啟動噴射器。當測試停止，隨著4/2閥開啟，壓力立即下降。泵仍在轉動以將 AdBlue 帶回儲存桶中，我們開始看到真空開始，因為壓力下降到大氣壓力以下並繼續下降到 609 mV 的電壓。噴射器已經啟動，但壓力讀數沒有變化，這表明可能存在堵塞。
相比之下，下面是在已知良好的系統完成的數據(雖然連接略有不同)。通道A上仍存在壓力，但我們使用電壓來確定電機速度，而不是電源上的電流。
當我們量測在淨化期間的壓力與電壓，我們可以看到它沒有低於800mV。這使我們相信我們看到故障機器上的壓力感知器堵塞。安裝新的噴射器後，我們清除了故障碼並在運行時再次紀錄數據。
有趣的是，當看噴射器電流在流動時我們可以看到AdBlue的壓力在下降。這表示AdBlue確實被送到排氣系統當中。由於這是一個已知的狀況，我們可以用這個壓力下降來凸顯之後的堵塞問題。如果NOx的水平有問題儘管壓力下降，我們必須將注意力放在噴射器或實際的SCR催化劑。
當我們查看淨化端時，可以看到壓力電壓穩定在770mV，對此我感到滿意。
我希望這在某些程度上有幫助。在診斷的過程中有一些曲折，但有更好的產品之器可能會使行動計劃遠離CAN測試。然而，可以肯定的說我學到了一些新東西! 感謝RCT Power Services的Roy有機會與他一起參與這次的診斷冒險。
