車型A汽車燃油表控制策略和失效模式分析

賀趙霞

（北京奔馳汽車有限公司，北京 100176）

組合儀表是汽車中人機交互的界面，燃油表是其重要的組成部分，用于指示當(dāng)前油箱中燃油的剩余情況。該表應(yīng)能準(zhǔn)確反映當(dāng)前油箱燃油的情況，以便順利、安全駕駛。因此，對汽車油位信息系統(tǒng)的研究、分析和規(guī)劃具有十分重要的意義。

在實際的售后分析工作中，經(jīng)常會收到燃油表指示不準(zhǔn)的抱怨，表現(xiàn)為燃油表顯示的信息與顧客的感知不一致。顧客的感知包括其認(rèn)為剩余的燃油量及燃油表的移動方向。顧客一般通過加油的情況、上次加油至今行駛的里程及最近一次熄火前燃油表的位置來判斷油箱內(nèi)的燃油量。當(dāng)二者不一致時就會抱怨燃油顯示不準(zhǔn)，出現(xiàn)售后索賠或維修，涉及零件包括油箱、液位傳感器、線束（油箱、車身線束等）、儀表、碳罐或相關(guān)標(biāo)定軟件，包含底盤、動力總成和電子等多個系統(tǒng)，是一個跨功能、跨區(qū)域的復(fù)雜問題。

本文以實際的售后案例來詳細(xì)解析一類燃油表顯示不準(zhǔn)問題，分析其根本原因，提出并驗證解決措施，總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)，并規(guī)劃今后的工作重點和方向。

1 車型A燃油泵結(jié)構(gòu)及工作原理

燃油泵作為汽車燃油系統(tǒng)的核心部件，承擔(dān)著將燃油從燃油箱輸送至發(fā)動機的重要任務(wù)，同時將油箱內(nèi)油面的高度轉(zhuǎn)化為電阻反映給儀表盤。燃油泵根據(jù)其工作機制可分為電動燃油泵和機械燃油泵，目前市場上的乘用車大多已使用電動燃油泵。

電動燃油泵有三個主要組成部分：泵體、永磁電動機和外殼。工作時永磁電動機作為燃油泵的驅(qū)動組件通電后帶動泵體旋轉(zhuǎn)，將燃油從進(jìn)油口吸入并加壓，再從出油口排出。燃油排出前流經(jīng)燃油泵內(nèi)部對永磁電動機進(jìn)行冷卻，防止電動機溫度急劇上升而造成燃油泵破損。根據(jù)泵體結(jié)構(gòu)的不同，分為滾柱式燃油泵、渦輪式燃油泵、齒輪式燃油泵和葉片式電動燃油泵。

1.1 碳罐電磁閥噪音產(chǎn)生機理

車型A的燃油泵是渦輪式設(shè)計，燃油泵結(jié)構(gòu)如圖1所示，由燃油濾清器、壓力調(diào)節(jié)器、儲油罐、泵體、輔助泵、液位傳感器、壓力傳感器等零件組成。

1.2 燃油泵工作原理

車型A燃油泵的工作原理是燃油經(jīng)過濾網(wǎng)由渦輪帶動進(jìn)入泵體，燃油進(jìn)入濾清器進(jìn)行二次過濾后輸送到整車供油管路中通向發(fā)動機。在發(fā)動機耗費不了大量的燃油時，壓力調(diào)節(jié)器開啟，一部分燃油通過回油管返回油箱；經(jīng)過輔助泵帶動儲油罐周圍燃油進(jìn)入儲油罐內(nèi)，以保證油泵吸油的通暢性。燃油泵工作原理如圖2所示。

濾網(wǎng)：泵體入口處安裝了濾網(wǎng)，保證進(jìn)入泵體的燃油是液態(tài)無固體異物的，濾網(wǎng)的過濾范圍是60 μm，其作用是保障汽油通暢，并且渦輪不被損壞及卡死。燃油濾清器在保證泵內(nèi)燃油清潔的同時，也為發(fā)動機的工作燃油起到了過濾作用，燃油在通過泵體后進(jìn)入濾清器，經(jīng)過濾清器的過濾后通過輸油管提供給發(fā)動機。

壓力調(diào)節(jié)器：在飛速發(fā)展的汽車?yán)顺敝?，車?nèi)空間大小成為顧客關(guān)注的焦點。壓力調(diào)節(jié)器則節(jié)省了整車中回油油路的空間。壓力調(diào)節(jié)器的作用是保持燃油的壓力控制在一定的范圍，在發(fā)動機供油過大時，壓力調(diào)節(jié)器開啟，起到回油作用。在壓力調(diào)節(jié)器回油過程中，通過的油管橫截面積突然變細(xì)，產(chǎn)生壓強，從而燃油向下呈噴射狀態(tài)，與渦輪同一原理，在其后方產(chǎn)生負(fù)壓，周圍的燃油隨之進(jìn)入儲油罐，保證了儲油罐內(nèi)的燃油儲備量，整車在加速時也能保證吸入足夠的燃油。在油箱內(nèi)燃油過少時造成的吸油困難，儲油罐底部安裝了單向閥，當(dāng)儲油罐內(nèi)油面低于油箱內(nèi)油面時，單向閥開啟，當(dāng)儲油罐內(nèi)油面高于油箱內(nèi)油面時，單向閥保持關(guān)閉狀態(tài)，此設(shè)計與輔助泵的組合裝配，可以在汽車工作同時，將油箱內(nèi)燃油吸入儲油罐內(nèi)。儲油罐內(nèi)的燃油不但大大提高了整車的啟動性及加速性，同時也起到了冷卻泵體的作用。

液位傳感器：傳感器結(jié)構(gòu)為浮子式，即由隨液面位移而自動位移的浮子帶動一個內(nèi)裝滑動電阻的機構(gòu)聯(lián)接而成，當(dāng)油箱內(nèi)的液位出現(xiàn)油面高低變化時，引起浮子位置的高低變化，在滑動電阻器上將會取得不同的電阻值輸出，通過線束將電阻值輸入給燃油泵控制單元，燃油泵控制單元經(jīng)過內(nèi)部電路的信號處理、轉(zhuǎn)換，將計算出的油量信息輸入給儀表，儀表讀數(shù)通過燃油表刻度將相應(yīng)的油量顯示出來。

2 油位指示不準(zhǔn)的故障模式

燃油油位指示不準(zhǔn)的故障模式一般包括以下三個方面：（1）油箱已加滿油（加油跳槍），但油位顯示不到滿格；（2）油箱已經(jīng)沒有油，車輛行駛發(fā)抖或不能啟動，但油位顯示仍然未到最低點；（3）油位顯示滿油格，但在行駛一段里程（如50 km）后，油位指示為空油位或1/2 油位。

以上三種情況是售后市場上常見的油位指示不準(zhǔn)現(xiàn)象。油位指示不準(zhǔn)確，將給駕駛員造成信息的誤導(dǎo)，嚴(yán)重時將導(dǎo)致車輛拋錨，如油表顯示油量充足，但實際上，燃油箱已經(jīng)沒有燃油。

燃油油位指示不準(zhǔn)的問題涉及底盤、動力總成和電子電器等多個系統(tǒng)，是一個跨功能、跨區(qū)域的問題。影響燃油泵準(zhǔn)確性的因素如圖3所示，根據(jù)這些主要因素，面對燃油表內(nèi)指示不準(zhǔn)確問題，通常按照圖4所示進(jìn)行故障排除或確認(rèn)。

3 結(jié)語

車輛剩余油量的計算，是各控制單元信號傳輸與計算的一個綜合結(jié)果。信號傳輸之間通過一定的策略與規(guī)則進(jìn)行對應(yīng)，保證信號傳輸?shù)挠行?，最后通過組合儀表正確顯示出來，供駕駛員及時了解當(dāng)前的油量信息。

本文對燃油顯示原理進(jìn)行了系統(tǒng)研究，對燃油表顯示不準(zhǔn)的主要因素和故障排除方法進(jìn)行了全面的探索。