汽車油表指示不滿現(xiàn)象的研究

王新超，李睿哲，高玉龍，賈艷伍

（北京汽車研究總院有限公司，北京 101300）

汽車油位傳感器用于將燃油箱內(nèi)油位高度轉(zhuǎn)換為電阻信號輸入給油表，油表根據(jù)電阻信號顯示剩余油量。油位傳感器設(shè)計時一般選取一定數(shù)量的油位高度作為關(guān)鍵點，各關(guān)鍵點油位高度和阻值一一對應(yīng)。當(dāng)油表采集的阻值與油位高度不匹配時，油表即會顯示不準(zhǔn)，這是油位傳感器常見故障之一。

1 故障現(xiàn)象

某車型用油位傳感器在開發(fā)過程中出現(xiàn)一種故障現(xiàn)象：油箱加滿油后油表顯示滿油，如圖1所示，但車輛啟動后油表指針立刻降低一小格，油表顯示不滿油，如圖2所示。

圖1 油表顯示滿油示意圖

圖2 油表顯示不滿油示意圖

2 故障檢查與分析

2.1 測試油表及油位傳感器

該故障只在車輛啟動后出現(xiàn)。為排查故障原因，在油箱加滿油狀態(tài)下，對油表及油位傳感器進行了如下測試。

1）車鑰匙從OFF擋打到ON擋，油表指針擺動正常，且能指到滿油位，排除油表步進電機故障。

2）斷開油位傳感器與油表連接的線束，將滑動變阻器與油表線束連接，用滑動變阻器模擬油位傳感器，油表指針擺動正常且能指到滿油位，排除油表校表不準(zhǔn)問題。

3）斷開油位傳感器與油表連接的線束，用萬用表測量油位傳感器阻值為5.6 Ω（設(shè)計值6.2 Ω±2 Ω），靜態(tài)測試油位傳感器滿足設(shè)計要求。

4）通過CAN總線讀取油表采集的阻值，發(fā)現(xiàn)存在以下問題：①ON擋（車輛上電不啟動）時，油表采集的傳感器阻值為5.6 Ω；②START擋（車輛上電啟動）時，油表采集的傳感器阻值為13.2 Ω。

通過測試4）可知，油表采集的阻值在ON擋和START擋時并不相同，START擋時油表采集的阻值13.2 Ω，大于油表顯示滿油時的阻值6.2 Ω±2 Ω，所以車輛啟動后油表顯示不滿；而車輛不啟動時，油表采集的阻值在設(shè)計的滿油位阻值區(qū)間內(nèi)，所以油表顯示滿油。

車輛啟動后，發(fā)電機工作會使蓄電池電壓有所升高，工作電壓變化可能會導(dǎo)致油表在ON擋和START擋時采樣不同，為此在油表測試臺進行如下測試：使用滑動變阻器模擬油位傳感器給油表輸入阻值，油表工作電壓分別調(diào)節(jié)至12 V和14.5 V，但兩種條件下通過CAN總線讀取的油表采集阻值相同，說明工作電壓對油表采樣沒有影響。

2.2 測試共搭鐵線

該油位傳感器集成在燃油泵總成上，且傳感器與泵芯共搭鐵線，油位傳感器在車輛ON擋和START擋的區(qū)別在于泵芯是否工作，泵芯工作電流達(dá)到8 A左右，為排除共搭鐵線對油表采樣的影響，在整車上進行了如下測試。

1）共搭鐵線與車身線束搭鐵線斷開，延長共搭鐵線，將共搭鐵線分別搭接蓄電池搭鐵線和油表搭鐵線針腳。

2）共搭鐵線與車身線束搭鐵線接通，共搭鐵線引出旁路線，旁路線分別搭接蓄電池搭鐵線、車身A柱處儀表總成搭鐵點、油表搭鐵線針腳。

以上測試結(jié)果見表1。注：原車傳感器與泵芯的共搭鐵線接車身線束搭鐵線，車身線束搭鐵線在尾門處與車身搭鐵，油表具有未使用的搭鐵線針腳，油表通過儀表總成的搭鐵線在車身A柱處搭鐵。

表1 測試方案及結(jié)果

方案1中START擋時，測試a和測試b的阻值分別為16.8 Ω和15 Ω，比測試f的13.2 Ω更大，所以油表仍然顯示不滿油，阻值更大的原因是共搭鐵線延長線的阻值比車身阻值大。

方案2中START擋時，測試c、測試d和測試e的阻值分別為10.5 Ω、10 Ω和8.9 Ω，比測試f的阻值減小，這是因為旁路線與車身電阻并聯(lián)，降低了總阻值，但由于阻值仍大于6.2 Ω±2 Ω，油表依然顯示不滿油。

兩種測試結(jié)果顯示共搭鐵線的阻值對油表采集阻值有影響，共搭鐵線阻值越小，車輛啟動后油表采集的動態(tài)阻值越接近靜態(tài)阻值。圖3是油表采樣電路原理圖。泵芯與傳感器共搭鐵線，然后接車身線束搭鐵線，車身線束搭鐵線在車尾門處與車身搭鐵，油儀表總成在車身A柱處搭鐵，兩處搭鐵點之間存在電阻。泵芯工作電流達(dá)到8 A左右，雖然車身電阻很小，但8 A電流在車身電阻上產(chǎn)生的電壓不容忽視，此電壓拉高了油表電路采樣點電壓，經(jīng)過換算后的阻值變大，油表即會顯示不滿［1］。

圖3 油表采樣電路原理圖

3 故障排除

通過以上分析可知，解決油表顯示不滿現(xiàn)象需要分離傳感器和泵芯搭鐵線，燃油泵總成需要由3根線變?yōu)?根線。利用油表測試臺對4線燃油泵總成的油位傳感器進行了阻值測試，測試中通過調(diào)節(jié)油浮子位置來調(diào)節(jié)油位，測試結(jié)果見表2。相同油位時，4線燃油泵總成的油位傳感器在ON擋和START擋時阻值差小于1 Ω，而同樣條件下，3線燃油泵總成的阻值差則較大。

表2 4線油泵與3線油泵阻值測試結(jié)果

臺架測試之后又將4線油泵總成裝在實車上進行了加油測試，選取了3個油位點，分別讀取車輛啟動前后油表采集的阻值，結(jié)果見表3，實車測試結(jié)果和臺架測試結(jié)果一致。

表3 實車加油測試阻值采集結(jié)果

4 總結(jié)

燃油泵總成泵芯與油位傳感器共搭鐵線，泵芯工作電流干擾油表采樣，使油位傳感器動態(tài)阻值變大，造成油表在油箱滿油狀態(tài)下車輛啟動后顯示不滿。油位傳感器和泵芯的搭鐵線分離后，泵芯的搭鐵線工作電流不再干擾油表采樣，油表采集的油位傳感器動態(tài)阻值和靜態(tài)阻值一致，油表就不再出現(xiàn)車輛啟動前后顯示不一致現(xiàn)象。