2016款丰田皇冠召回更换燃油泵后动力不足

◆文/广东 汪学森 汪学慧

汪学慧(本刊编委会委员)

汽车维修高级技师，坚持在维修一线工作20余年；深圳市汽车维修行业特聘专家；深圳市首届优秀技师；深圳市消费者委员会特聘汽车专家；深圳市交通电台“爱车有道”栏目嘉宾；一汽丰田“爱车空中大讲坛”节目嘉宾；2000年获得全国丰田技能大赛第三名。

故障现象

一辆2016款丰田皇冠，搭载8AR-FTS型发动机，行驶里程已超过70 000km，之前急踩加速踏板时的加速性能让车主很满意，但在按照厂家要求召回更换燃油泵后，却出现了发动机动力不足的故障。试车过程中在十字路口绿灯亮起时，即便快速狠踩加速踏板，提速仍然不快，车主反应比召回前慢很多。另外，仪表台上的发动机警告灯有时还点亮报警。

故障诊断与排除

对油泵进行外观检查，油管接头和电路接插件等均无异常。考虑之前车辆一切正常，出现加油不畅是在按照厂家召回要求更换燃油泵后马上出现的，且召回过程中未拆装过其他部件，因此应重点在燃油系统上找原因。

连接诊断仪，在发动机控制单元中存有三个故障码：P0087-燃油分供管系统压力过低；P0174-第2排混合汽过稀；P0171-第1排混合汽过稀。据此分析可能是供油系统油压过低导致混合汽过稀。检查发动机动态数据流，发现低压燃油的压力只有0.34MPa左右，低于规定值。回想起在更换新的低压燃油泵时，曾经拆过泵体上两个调压阀，一是虹吸调压阀，另一是输出调压阀，这两个调压阀外形和大小相同。是不是这两个调压阀装反了？经过仔细检查，发现这两个调压阀确实装反了。输出调压阀件的编号为23070-31010，维修手册上标注的是低压调压阀，虹吸调压阀的编号是23070-36010，维修手册上标注为高压阀(图1)。

图1 错装的两个调压阀的位置

为什么这两个调压阀有高压和低压之分？原来，油箱中从油泵输出的油压较高，可达0.7～0.8MPa，除向外输送燃油外，还帮助虹吸管吸出左边油箱中的贮油，其泄油孔较大。而输出调压阀的泄油孔较小，其作用是调节输出油压，使其保持在0.4～0.53MPa的范围内。如果将虹吸调压阀装在输出调压阀的位置，由于虹吸调压阀的泄油孔较大，从油箱输出的油压就会偏低，造成整个供油系统的油压下降，油轨内的油压也会偏低，从而使得混合汽的空燃比过稀，发动机供油被限制，加速性能自然会随之下降。将虹吸调压阀和输出调压阀装到正确的位置后试车，发动机动力得以恢复，该车故障被彻底排除。

维修小结

本案例中，这款丰田皇冠是按“国家市场监督管理总局缺陷产品管理中心”的《缺陷汽车产品召回管理条例》，被召回进店更换低压燃油泵。原因是发动机低压燃油泵叶轮存在质量问题，受热膨胀变形与油泵壳体可能会发生刮擦干涉，导致低压油泵转速下降，极端情况下可能出现行驶中发动机熄火的情况，存在安全隐患。借整理本案例的机会，下面系统介绍一下丰田皇冠的双喷射系统的结构和特点，以期对同行维修此类发动机燃油系统时有所帮助。

丰田皇冠的双喷射系统，既有缸外进气歧管的4个喷油器，还有4个缸内直喷的喷油器。供油系统像柴油机那样，有低压和高压两个供油泵。油箱内的低压油泵电机既有传统直流驱动的，还有三相交流驱动的。油箱内的油路涉及部件也较复杂，有虹吸管、喷油泵等，而且高压油泵的结构与控制也较复杂，涉及机械滚轮驱动和电磁阀的油压调节。

1.燃油泵及油箱内部油路

该车的油箱内部的部件较多，既有低压燃油泵，又有传统的汽油吸滤器和过滤器，还有虹吸管和喷油泵以及两个油压调节阀等(图2)。油箱呈马鞍形状，下方空间用于装配车辆变速器的输出传动轴。

图2 丰田皇冠双喷射燃油系统结构

该车型采用的汽油泵既有三相电机驱动的，又有直流电机驱动的。直流电机驱动汽油泵的缺点一是需要配用碳刷装置，使用日久会造成碳刷磨损，影响电机寿命；二是为增大电机的驱动功率，直流电机耗用的电流较大，一般达5～6A，发热量也较大，也会影响电机寿命。现在技术含量较高的车型，已将直流电机改为三相交流永磁电机来驱动汽油泵。为配合三相电机的运行，还需一个直流电变交流电的三相变频器与之配套。图3是采用三相电机驱动的油泵拆解图，有黄红蓝三相线与电机相连。三相交流电机的转速由变频器通过变频调节。燃油泵ECU根据油轨上的油压传感器的信号，对变频器的输出频率进行控制，频率越高则电机转速越高，输出的油量和油压也越高，反之则低。

图3 三相交流电机驱动的燃油泵

有些车辆的燃油泵仍然是直流电机驱动，新的ECM控制系统会根据发动机不同转速需要喷油量的不同，给直流电机提供三种不同的电压，从而控制油泵的转速，继而实现供油量的控制。发动机启动或高转速重载荷时，ECM输出为“高”电压(12V蓄电池电压)；在低转速重载时，输出“中”等电压信号；怠速或低载荷工况时，输出“低”电压信号(图4)。燃油泵ECU还具有诊断功能，当发现电机过热或电流过载时，DI端电压为0，此时FPC 输出“关”信号，油泵停止工作。燃油泵ECU装在油箱外右侧的车架上。

图4 三种电压调节直流油泵转速

2.马鞍形油箱

燃油贮存在马鞍形邮箱左右两侧。为了让左右油箱互通并保持油面平衡，采用了配有“喷油泵”的专门虹吸管。这个喷油泵并不是传统意义的“泵”，其实是一个三通阀。喷油泵的结构如图5所示，有三条管道，上部是从油泵输出的汽油经虹吸调压阀返回的调节回油，油液经过喷油泵的窄口再流回油箱；下部右边油道到达右油箱，下部左边油道到达左油箱，左右油箱就依靠这根虹吸管相连相通，保持左右油面平衡。当油泵回油时，有一定速度的燃油流经过较狭窄的喷口时，流速加快就会产生负压，左边油箱的油流经虹吸管吸出到右油箱来，再被低压燃油泵输出。

图5 喷油泵和虹吸管

油箱内部有虹吸调压阀和输出调压阀，均是通过泄油进行调压。虹吸调压阀既可调节油泵输出的油压，又起到平衡左右两边油箱油位的作用，所以虹吸调压阀的泄油孔较大。输出调压阀只用于对输出燃油压力进行调节，泄油孔较小。这两个调压阀之间通过节流孔相连相通，显然从油箱输出的燃油压力会略低于虹吸调压阀调节的压力，输出的燃油压力为0.4～0.53MPa，仅用于喷油，喷油器的主油道上不再另设回油管。

3.双喷射燃油系统

本车的发动机型号为8AR-FTS，配有缸外喷射的4个喷油器和缸内喷射的4个喷油器。缸外喷射为低压喷油器，直接由油箱输出的汽油供油。缸内喷射提供的是高压燃油，所以配有高压油泵，从高压油泵输出的燃油压力高达4～20MPa。高压燃油泵为单柱塞机械泵(图6)，由安装在进气凸轮轴上方形凸轮驱动，推动下面的滚轮克服弹簧张力而使柱塞上下运动，压缩燃油产生高压，经单向阀向油轨输送高压燃油，供4个喷油器向缸内进行独立喷射。

图6 高压油泵实物图

高压泵上装有SCV电控调压阀，由发动机电控模块ECM控制。ECM根据高压油轨上油压传感器检测到的信号，实时调节高压燃油的压力。SCV调压阀实质是带有线圈的电磁阀，其电阻为1Ω左右。由于高压泵是单柱塞机械泵，产生的高压油的压力波动较大，SCV调压阀旁边还装有脉动阻尼器，能有效平抑油压的波动。另外，还有一个泄压阀与单向出油阀并联，当高压油轨中的燃油压力过高时，高压燃油将通过泄压阀以降低压力。

该发动机采用D-4S双喷射燃油系统(图7)，适用于发动机的各种工况，既能提高发动机动力性，还能提高燃油经济性。缸外喷射采用多孔喷油器；缸内喷射采用单窄缝隙喷油器，以获得较宽幅的喷射角，适用缸内混合汽的层状分布，利于发动机迅速点火启动。

图7 缸内直喷及缸外喷射

发动机冷车启动时，为使发动机迅速热车，此时缸外与缸内同时喷射，缸外喷射会使混合汽均匀，缸内直喷发生在压缩行程，使混合汽浓度得到层状分布，并配合延迟的点火正时，将使启动和热车更快捷。同时快速预热三元催化净化器，降低排放；中负荷时，发动机的负载均匀，缸外及缸内两种喷射同时进行，以便让发动机输出稳定均衡的功率；大负荷时，发动机主要目标是增大功率，此时采取缸内直喷的方式，以提高发动机进气效率，减少爆震。