2016款豐田皇冠召回更換燃油泵后動力不足

◆文/廣東 汪學(xué)森 汪學(xué)慧

汪學(xué)慧(本刊編委會委員)

汽車維修高級技師，堅持在維修一線工作20余年；深圳市汽車維修行業(yè)特聘專家；深圳市首屆優(yōu)秀技師；深圳市消費者委員會特聘汽車專家；深圳市交通電臺“愛車有道”欄目嘉賓；一汽豐田“愛車空中大講壇”節(jié)目嘉賓；2000年獲得全國豐田技能大賽第三名。

故障現(xiàn)象

一輛2016款豐田皇冠，搭載8AR-FTS型發(fā)動機，行駛里程已超過70 000km，之前急踩加速踏板時的加速性能讓車主很滿意，但在按照廠家要求召回更換燃油泵后，卻出現(xiàn)了發(fā)動機動力不足的故障。試車過程中在十字路口綠燈亮起時，即便快速狠踩加速踏板，提速仍然不快，車主反應(yīng)比召回前慢很多。另外，儀表臺上的發(fā)動機警告燈有時還點亮報警。

故障診斷與排除

對油泵進行外觀檢查，油管接頭和電路接插件等均無異常。考慮之前車輛一切正常，出現(xiàn)加油不暢是在按照廠家召回要求更換燃油泵后馬上出現(xiàn)的，且召回過程中未拆裝過其他部件，因此應(yīng)重點在燃油系統(tǒng)上找原因。

連接診斷儀，在發(fā)動機控制單元中存有三個故障碼：P0087-燃油分供管系統(tǒng)壓力過低；P0174-第2排混合汽過稀；P0171-第1排混合汽過稀。據(jù)此分析可能是供油系統(tǒng)油壓過低導(dǎo)致混合汽過稀。檢查發(fā)動機動態(tài)數(shù)據(jù)流，發(fā)現(xiàn)低壓燃油的壓力只有0.34MPa左右，低于規(guī)定值。回想起在更換新的低壓燃油泵時，曾經(jīng)拆過泵體上兩個調(diào)壓閥，一是虹吸調(diào)壓閥，另一是輸出調(diào)壓閥，這兩個調(diào)壓閥外形和大小相同。是不是這兩個調(diào)壓閥裝反了？經(jīng)過仔細檢查，發(fā)現(xiàn)這兩個調(diào)壓閥確實裝反了。輸出調(diào)壓閥件的編號為23070-31010，維修手冊上標(biāo)注的是低壓調(diào)壓閥，虹吸調(diào)壓閥的編號是23070-36010，維修手冊上標(biāo)注為高壓閥(圖1)。

圖1 錯裝的兩個調(diào)壓閥的位置

為什么這兩個調(diào)壓閥有高壓和低壓之分？原來，油箱中從油泵輸出的油壓較高，可達0.7～0.8MPa，除向外輸送燃油外，還幫助虹吸管吸出左邊油箱中的貯油，其泄油孔較大。而輸出調(diào)壓閥的泄油孔較小，其作用是調(diào)節(jié)輸出油壓，使其保持在0.4～0.53MPa的范圍內(nèi)。如果將虹吸調(diào)壓閥裝在輸出調(diào)壓閥的位置，由于虹吸調(diào)壓閥的泄油孔較大，從油箱輸出的油壓就會偏低，造成整個供油系統(tǒng)的油壓下降，油軌內(nèi)的油壓也會偏低，從而使得混合汽的空燃比過稀，發(fā)動機供油被限制，加速性能自然會隨之下降。將虹吸調(diào)壓閥和輸出調(diào)壓閥裝到正確的位置后試車，發(fā)動機動力得以恢復(fù)，該車故障被徹底排除。

維修小結(jié)

本案例中，這款豐田皇冠是按“國家市場監(jiān)督管理總局缺陷產(chǎn)品管理中心”的《缺陷汽車產(chǎn)品召回管理條例》，被召回進店更換低壓燃油泵。原因是發(fā)動機低壓燃油泵葉輪存在質(zhì)量問題，受熱膨脹變形與油泵殼體可能會發(fā)生刮擦干涉，導(dǎo)致低壓油泵轉(zhuǎn)速下降，極端情況下可能出現(xiàn)行駛中發(fā)動機熄火的情況，存在安全隱患。借整理本案例的機會，下面系統(tǒng)介紹一下豐田皇冠的雙噴射系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和特點，以期對同行維修此類發(fā)動機燃油系統(tǒng)時有所幫助。

豐田皇冠的雙噴射系統(tǒng)，既有缸外進氣歧管的4個噴油器，還有4個缸內(nèi)直噴的噴油器。供油系統(tǒng)像柴油機那樣，有低壓和高壓兩個供油泵。油箱內(nèi)的低壓油泵電機既有傳統(tǒng)直流驅(qū)動的，還有三相交流驅(qū)動的。油箱內(nèi)的油路涉及部件也較復(fù)雜，有虹吸管、噴油泵等，而且高壓油泵的結(jié)構(gòu)與控制也較復(fù)雜，涉及機械滾輪驅(qū)動和電磁閥的油壓調(diào)節(jié)。

1.燃油泵及油箱內(nèi)部油路

該車的油箱內(nèi)部的部件較多，既有低壓燃油泵，又有傳統(tǒng)的汽油吸濾器和過濾器，還有虹吸管和噴油泵以及兩個油壓調(diào)節(jié)閥等(圖2)。油箱呈馬鞍形狀，下方空間用于裝配車輛變速器的輸出傳動軸。

圖2 豐田皇冠雙噴射燃油系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

該車型采用的汽油泵既有三相電機驅(qū)動的，又有直流電機驅(qū)動的。直流電機驅(qū)動汽油泵的缺點一是需要配用碳刷裝置，使用日久會造成碳刷磨損，影響電機壽命；二是為增大電機的驅(qū)動功率，直流電機耗用的電流較大，一般達5～6A，發(fā)熱量也較大，也會影響電機壽命。現(xiàn)在技術(shù)含量較高的車型，已將直流電機改為三相交流永磁電機來驅(qū)動汽油泵。為配合三相電機的運行，還需一個直流電變交流電的三相變頻器與之配套。圖3是采用三相電機驅(qū)動的油泵拆解圖，有黃紅藍三相線與電機相連。三相交流電機的轉(zhuǎn)速由變頻器通過變頻調(diào)節(jié)。燃油泵ECU根據(jù)油軌上的油壓傳感器的信號，對變頻器的輸出頻率進行控制，頻率越高則電機轉(zhuǎn)速越高，輸出的油量和油壓也越高，反之則低。

圖3 三相交流電機驅(qū)動的燃油泵

有些車輛的燃油泵仍然是直流電機驅(qū)動，新的ECM控制系統(tǒng)會根據(jù)發(fā)動機不同轉(zhuǎn)速需要噴油量的不同，給直流電機提供三種不同的電壓，從而控制油泵的轉(zhuǎn)速，繼而實現(xiàn)供油量的控制。發(fā)動機啟動或高轉(zhuǎn)速重載荷時，ECM輸出為“高”電壓(12V蓄電池電壓)；在低轉(zhuǎn)速重載時，輸出“中”等電壓信號；怠速或低載荷工況時，輸出“低”電壓信號(圖4)。燃油泵ECU還具有診斷功能，當(dāng)發(fā)現(xiàn)電機過熱或電流過載時，DI端電壓為0，此時FPC 輸出“關(guān)”信號，油泵停止工作。燃油泵ECU裝在油箱外右側(cè)的車架上。

圖4 三種電壓調(diào)節(jié)直流油泵轉(zhuǎn)速

2.馬鞍形油箱

燃油貯存在馬鞍形郵箱左右兩側(cè)。為了讓左右油箱互通并保持油面平衡，采用了配有“噴油泵”的專門虹吸管。這個噴油泵并不是傳統(tǒng)意義的“泵”，其實是一個三通閥。噴油泵的結(jié)構(gòu)如圖5所示，有三條管道，上部是從油泵輸出的汽油經(jīng)虹吸調(diào)壓閥返回的調(diào)節(jié)回油，油液經(jīng)過噴油泵的窄口再流回油箱；下部右邊油道到達右油箱，下部左邊油道到達左油箱，左右油箱就依靠這根虹吸管相連相通，保持左右油面平衡。當(dāng)油泵回油時，有一定速度的燃油流經(jīng)過較狹窄的噴口時，流速加快就會產(chǎn)生負壓，左邊油箱的油流經(jīng)虹吸管吸出到右油箱來，再被低壓燃油泵輸出。

圖5 噴油泵和虹吸管

油箱內(nèi)部有虹吸調(diào)壓閥和輸出調(diào)壓閥，均是通過泄油進行調(diào)壓。虹吸調(diào)壓閥既可調(diào)節(jié)油泵輸出的油壓，又起到平衡左右兩邊油箱油位的作用，所以虹吸調(diào)壓閥的泄油孔較大。輸出調(diào)壓閥只用于對輸出燃油壓力進行調(diào)節(jié)，泄油孔較小。這兩個調(diào)壓閥之間通過節(jié)流孔相連相通，顯然從油箱輸出的燃油壓力會略低于虹吸調(diào)壓閥調(diào)節(jié)的壓力，輸出的燃油壓力為0.4～0.53MPa，僅用于噴油，噴油器的主油道上不再另設(shè)回油管。

3.雙噴射燃油系統(tǒng)

本車的發(fā)動機型號為8AR-FTS，配有缸外噴射的4個噴油器和缸內(nèi)噴射的4個噴油器。缸外噴射為低壓噴油器，直接由油箱輸出的汽油供油。缸內(nèi)噴射提供的是高壓燃油，所以配有高壓油泵，從高壓油泵輸出的燃油壓力高達4～20MPa。高壓燃油泵為單柱塞機械泵(圖6)，由安裝在進氣凸輪軸上方形凸輪驅(qū)動，推動下面的滾輪克服彈簧張力而使柱塞上下運動，壓縮燃油產(chǎn)生高壓，經(jīng)單向閥向油軌輸送高壓燃油，供4個噴油器向缸內(nèi)進行獨立噴射。

圖6 高壓油泵實物圖

高壓泵上裝有SCV電控調(diào)壓閥，由發(fā)動機電控模塊ECM控制。ECM根據(jù)高壓油軌上油壓傳感器檢測到的信號，實時調(diào)節(jié)高壓燃油的壓力。SCV調(diào)壓閥實質(zhì)是帶有線圈的電磁閥，其電阻為1Ω左右。由于高壓泵是單柱塞機械泵，產(chǎn)生的高壓油的壓力波動較大，SCV調(diào)壓閥旁邊還裝有脈動阻尼器，能有效平抑油壓的波動。另外，還有一個泄壓閥與單向出油閥并聯(lián)，當(dāng)高壓油軌中的燃油壓力過高時，高壓燃油將通過泄壓閥以降低壓力。

該發(fā)動機采用D-4S雙噴射燃油系統(tǒng)(圖7)，適用于發(fā)動機的各種工況，既能提高發(fā)動機動力性，還能提高燃油經(jīng)濟性。缸外噴射采用多孔噴油器；缸內(nèi)噴射采用單窄縫隙噴油器，以獲得較寬幅的噴射角，適用缸內(nèi)混合汽的層狀分布，利于發(fā)動機迅速點火啟動。

圖7 缸內(nèi)直噴及缸外噴射

發(fā)動機冷車啟動時，為使發(fā)動機迅速熱車，此時缸外與缸內(nèi)同時噴射，缸外噴射會使混合汽均勻，缸內(nèi)直噴發(fā)生在壓縮行程，使混合汽濃度得到層狀分布，并配合延遲的點火正時，將使啟動和熱車更快捷。同時快速預(yù)熱三元催化凈化器，降低排放；中負荷時，發(fā)動機的負載均勻，缸外及缸內(nèi)兩種噴射同時進行，以便讓發(fā)動機輸出穩(wěn)定均衡的功率；大負荷時，發(fā)動機主要目標(biāo)是增大功率，此時采取缸內(nèi)直噴的方式，以提高發(fā)動機進氣效率，減少爆震。