汽車油表指示不滿現象的研究

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油位高度轉換為電阻信號輸入給油表，油表根據電阻信號顯示剩余油量。油位傳感器設計時一般選取一定數量的油位高度作為關鍵點，各關鍵點油位高度和阻值一一對應。當油表采集的阻值與油位高度不匹配時，油表即會顯示不準，這是油位傳感器常見故障之一。

1 故障現象

某車型用油位傳感器在開發過程中出現一種故障現象：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。為排查故障原因，在油箱加滿油狀態下，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（設計值6.2 Ω±2 Ω），靜態測試油位傳感器滿足設計要求。

4）通過CAN總線讀取油表采集的阻值，發現存在以下問題：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計的滿油位阻值區間內，所以油表顯示滿油。

車輛啟動后，發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節至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擋的區別在于泵芯是否工作，泵芯工作電流達到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，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阻值越接近靜態阻值。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生的電壓不容忽視，此電壓拉高了油表電路采樣點電壓，經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根線變為4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，測試中通過調節油浮子位置來調節油位，測試結果見表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，結果見表3，實車測試結果和臺架測試結果一致。

表3 實車加油測試阻值采集結果

4 總結

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，使油位傳感器動態阻值變大，造成油表在油箱滿油狀態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阻值和靜態阻值一致，油表就不再出現車輛啟動前后顯示不一致現象。