丰田皇冠使用旧配件造成诊断困难

一辆直列6缸,排量3.0L,发动机型号为2JZ-GE 的1999年皇冠3.0轿车。驾驶员反映:该车在踩下加速踏板后,发动机转速不能马上升高;在行驶过程中,加速缓慢、无力,并伴随有发动机轻微的发抖,有时还出现突然断缸,类似猛松油门的现象(断油);期间还出现多次的继电器触点烧蚀。

    一、询问详细情况
    首先,我询问驾驶员:“该车什么时候出现故障?是否已检修过?”驾驶员将修理过程详细地向我叙述了一遍:在1个多月前出现启动困难,怠速发抖等现象。当时把车开到修理厂修理,提车时修理厂说“汽油泵有问题,汽油滤清器堵塞,均已更换,同时,还清洗过喷油器。”试车时,启动正常,怠速无抖动,但当开出路面时,发现加起油来比以前慢,加速时发动机有轻微抖动,动力比维修之前还差。将车开回修理厂,他们回答说该车是旧车,动力差不奇怪。经过10多天的行驶,发现有突然减一下油门的现象。只好又把车开回修理厂修理,但一直都未能解决,期间还发现继电器触点被烧坏,未找出原因,只是作了更换处理。
    听完驾驶员介绍后,觉得问题较复杂,必须作全面检查,才能确诊。首先,我在原地进行空挡试车,启动正常(5s内能顺利启动),发动机怠速无异常(750r/min左右),而起步试车时,就发生了驾驶员所说的故障现象。
    我决定按常规程序,对该故障进行检修。

    二、目测检查
      目测检查的目的是在进入更细致的测试和诊断前,清除一般性的影响因素,避免诊断和测试的反复。
    1.拆除空气滤清器,检查滤芯及周围是否有脏物、杂质或其它污染物。
    2.检查真空软管是否破裂、老化或损坏,检查真空软管接头是否恰当。
    3.检查微机控制系统电线束的连接情况。
    (1)传感器和执行器的电线连接是否良好。
    (2)线束间的连接器是否松动或断开。
    (3)电线是否有磨损、断开、搭接现象。
    (4)电线连接处的插头和插座有无腐蚀现象。
    4.检视每个传感器和执行器有无明显的损伤。
    5.检查节气门转动是否顺利,拉索调节是否正常。
    6.运转发动机并检视进、排气是否通畅,歧管接合处是否有漏气现象。
以上目测检查未发现问题。

    三、自诊断检查
    根据先易后难的原则,第一步提取故障码。
    1.让发动机熄火,关闭点火开关。
     2.拆开位于发动机附近的故障检测插座罩盖,用1根导线将TE1和E1短接。
     3.将点火开关打到“ON”位置,但不启动发动机。
    4.根据发动机故障警示灯“CHECK”的闪亮规律读取故障码。
    发动机故障警示灯表示意义为无故障码----以5次/s的频率连续闪亮。

    四、深入检查故障原因
    提取发动机故障码(正常)后,我再寻找造成以上故障的原因。经分析,造成故障的原因有很多,主要有如下几方面;
    1.空气滤清器堵塞,进、排气不畅。
    2.进气系统有泄漏。
    3.点火正时不当,漏高压电或火花弱。
    4.发动机气缸压力低。
    5.节气门轴松旷或调整不当。
    6.节气门位置传感器及其电路故障。
    7.进气歧管绝对压力传感器及其电路故障。
    8.喷油器工作不良。
    9.燃油供给不良,压力低。
    由于经过目测检查,已排除空气滤清器、进排气系统、节气门出现问题的可能性,且之前的修理厂已更换了油泵和汽油滤清器,清洗过喷油器。究竟问题所在何处呢?只能根据修理步骤,从易到难继续检测。

五、点火系统和气缸压力的检查
      1.检测点火正时和高压电火花。
      (1)变速器操纵杆置于“N”挡位置。
      (2)连接正时灯,将正时灯信号感应夹夹住第1缸的高压分电线。
      (3)查看曲轴皮带盘上的正时记号,对准规定正时值刻度(10°)。
      (4)启动发动机使冷却液温度达到正常的工作温度。
      (5)使发动机稳定怠速(750r/min)。
      (6)将分电器到火花塞的高压分电线拔下。
      (7)握住高压分电线距缸体约12.5mm的位置,观察高压导线跳火,产生稳定的高压火花。
      检测结果:正常。
    2.检测气缸压力和火花塞间隙。
      (1)使发动机温度升至正常工作温度。
      (2)拆下喷油器电线接头和火花塞。
    (3)用厚薄规测量火花塞塞极和极柱间隙(约在1.1mm左右)。
      (4)用气缸压力表测量各缸缸压。标准为:气缸压力1226kPa,最低压为981kPa,每缸之间的压力差不大于98kPa。
    火花塞极柱间隙为1.1~1.2mm。
    检测结果:正常。
    经过对点火正时、高压电、气缸压力及火花塞的检测正常后,问题集中到燃油供给系统,不能只凭一面之辞,必须认真检查。

    六、检测燃油压力
      1.释放燃油压力。
      (1)启动发动机,在怠速时拔下电动汽油泵继电器或电动汽油泵电源插头。
      (2)待发动机自行熄火后,再转动启动开关,启动发动机2~3次,燃油压力即可完全释放。
      (3)关闭点火开关,装回电动汽油泵继电器或汽油泵电源插头。
      2.检测燃油压力。
      (1)从蓄电池上拆下搭铁线。
      (2)拆下1号输油管与总输油管连接螺栓,取下2个密封垫圈。
      (3)用3个新密封垫圈及接头螺栓,把1号油管及油压表接到总输油管上扭紧(扭矩为42N·m)。
      (引用连接线把检查连接器的+B和FP端子连接。
      (5)再装上蓄电池搭铁线,然后将点火开关打到"ON”位置,但不启动发动机。
      (6)测得静态油压为250kPa(标准油压为265~304kPa)。
      (7)从检查连接器上拆下连接线。
      (8)启动发动机,从汽油压力调节器上拆下真空管,并用塞子塞住管口,测得无真空时怠速油压为250kPa(怠速标准油压为265~304kPa)。
      (9)重新接上汽油压力调节器上的真空管,测得怠速时油压为205kPa,正常(怠速标准油压为:196~235kPa)。
    经过测量油压,发现静态油压和无真空时动态油压都偏低,证明电动油泵方面有故障。因为2JZ-GE发动机电动油泵是由专门设置的ECU来
控制,所以还须对燃油泵ECU进行检查。   

    七、检测燃油泵ECU
      1.先拆下蓄电池上负极桩夹,拔下ECU插头。
      2.再装上蓄电池负极桩夹,用万用表测量线束插头上各端子的电压。
      3.经测量E和E1、D1和E1之间均为通路。
      4.将点火开关打到“ON”位置,测量+B和E1电压为13.2V(标准电压为9~14V ) 。
      5.测量FP和E1,怠速电压为9V,突然加速为14V(标准电压为:怠速为8~10V,突然加速为12~14V )。
      6.测量FPC和E1,怠速电压为2.5V,突然加速到6000r/min左右时,电压为5V(标准电压为:怠速为2.5V,6000r/min时为4~6V)。
      经检测正常,最后直接检测油泵。

      八、检测燃油泵的工作状况和最大压力
      1.释放燃油系统压力。
      2.将油压表直接装到燃油泵出油管上,用大力钳夹住回油软管。
    3.用导线将电动燃油泵的检测插孔FP和+B端子短接。
      4.将点火开关打到“ON”位置(不启动发动机),持续10s左右,使油泵工作。
    5.读出油压表的压力(该压力称为电动燃油泵的最大压力)415kPa(标准油压为490~640kPa)。
    6.仔细观察油压表的变化,发现压力有时高时低的现象。
    经检测燃油泵工作情况和最大压力,证明燃油泵出现故障。那么燃油泵的故障究竟在哪里呢?我将燃油泵拆下,进行进一步检测。

    九、电动燃油泵拆卸和检查
    1.将夹住回油管的大力钳拆下,释放油泵压力。
    2.拆下蓄电池搭铁和行李箱内挡板。
    3.拔下燃油泵线束插头和进回油管。
    4.从油箱上拆下油泵支架螺栓和固定螺栓,抽出油泵总成。
    拆下油泵后,我仔细观察,发现油泵外壳经过化学清洗,集油滤网换了新的,其实这是个旧燃油泵,之前的修理厂并没有给该车更换新的燃油泵,再检测:
    (1)用万用表电阻挡测量端子1与端子2之间的电阻为40Ω左右(标准电阻:20℃时0.2~3.0Ω) 。
    (2)用蓄电池的正极搭在油泵端子2,负极搭在油泵端子1,使油泵工作。用手握住油泵,发现油泵“振手”和油泵工作转动响声大,有时还出现“卡滞”现象。
    经以上多方面的检测,分析结果是油泵因使用时间过长,严重磨损,油泵轴承松旷和卡滞,造成油泵转速偏低,使油压达不到规定值,造成加速不良、动力不足和偶然出现断油的故障。
    故障根源找到了,而造成主继器烧蚀的原因是什么?
    我找来燃油泵的控制电路图进行仔细的分析。

十、燃油泵的控制电路
    燃油泵转速是油泵ECU根据发动机状态(启动、轻负荷、重负荷)进行二级(高速、低速)控制。当发动机启动时,ECU发出1个高电压(蓄电池电压)信号到燃油泵ECU (FPC)端子。使燃油泵高速运转。
    发动机启动后,在怠速、轻负荷时,ECU输出1个低电压信号(约9V)到燃油泵ECU,并使燃油泵低速运转;而当发动机高负荷时,ECU发出1个高电压信号到燃油泵ECU,并使燃油泵高速运转。
    燃油泵ECU电路的工作原理:
    蓄电池正极→主易熔线→EFI保险丝→主继电器“S”,通过发动机ECU的M-REL提供电压,使主继电器“2”和“1”通道产生磁力,将“5”和“3”之间触点导通,“3”一燃油泵ECU的+B→ “FP” →燃油泵工作。
    根据燃油泵ECU作用和电路的工作原理,分析主继电器烧蚀的原因。
    继电器为一额定工作电流的器件,以小电流控制大电流。它通过线圈的通断电来控制其触点的通断,触点的电流不能超过其额定值。
      由于该旧燃油泵严重磨损,出现“卡滞”,使其工作电流增大。当油泵发生“卡滞”时,触点承受电流为一突变大电流,从而使触点烧蚀。由于继电器触点烧蚀,造成瞬间断电,使油泵瞬间停止工作而出现断油现象。
    故障的真正原因:
    1.使用旧燃油泵,因使用时间过长,严重磨损,从而出现油压偏低,发动机出现动力不足和加速不良。
    2.因燃油泵出现卡滞,使电流过大,造成继电器触点烧蚀。
    3.因继电器触点烧蚀,接触不良,而造成瞬间断油。
    故障终于查明了。
      我让驾驶员和采购员一起到丰田维修中心买回1个新的由丰田公司生产的燃油泵,更换到车上,再作更换后的检查。
    1.检查燃油是否有泄漏。
    (1)接好所有燃油管,并把回油管用钳子夹住。
    (2)用导线将检查连接器内2个电动燃油泵检测端子FP和+B短接。
      (3)将点火开关打到“ON”位置,但不启动,验证电动燃油泵工作,使油压表的压力达到392kPa(1号输油管与总输油管之间的油压表不拆下)。
    (4)关闭点火开关,取下检查连接器上的导线。
    (S)保持5min后,油压在385kPa左右,无泄漏,将夹住回油管钳子拆下。
    2.检查燃油泵端子FP和+B的电压。
    (1)启动发动机。
    (2)用万用表检查燃油泵端子FP的电压为:怠速9V,突然加速为13.8V(标准电压为:怠速8~10V,突然加速为12~14V ) 。
      (3)检查端子+B为13.8V(标准电压为:9~14V)。
    3.检查怠速油压。
      (1)怠速时油压为200kPa,正常。
    (2)从调节器上拆下真空管,用塞子塞住管口,测得无真空时怠速油压为285kPa,正常。
经检查无问题后,我先将燃油泵系统压力释放,再将1号油管和总输油管之间的油压表拆下,装回油管,将车开出路试,故障彻底排除。

    十一、维修体会
    通过对这次故障的检测排除,我得到一个启示,就是千万不要随便使用旧配件,尤其是重要零部件。即使使用,也必须在装配前作认真的检查,否则,很容易导致意料不到的故障,更严重的后果是给维修时造成极大困难,带来判断上的失误。
    通过对电控系统和燃油供给系统等的深入检测,我深刻地体会到现代汽车机电一体化的完美结合,只有掌握好机电一体化的维修技术,才能胜任现代汽车的维修工作。