接觸電阻對燃油表指示不準的影響與改進

黃 波，李曉明，王明達，羅張祥，肖垂元

（奇瑞汽車股份有限公司汽車工程技術(shù)研發(fā)總院，安徽 蕪湖 241009）

隨著人民生活水平的提高，汽車已經(jīng)從原來的奢侈品變?yōu)樯畹谋匦杵罚哌M越來越多的家庭，因此汽車的品質(zhì)就顯得尤為重要。本文就燃油表指示展開分析與討論，市場上個別車型在用戶使用的過程中，出現(xiàn)燃油表指示不準的問題，會引起客戶很強烈的抱怨。

通過市場調(diào)查，目前國內(nèi)市場上研發(fā)、銷售的乘用車車型，均發(fā)現(xiàn)有燃油表指示不準的問題。經(jīng)過對售后故障件的分析，發(fā)現(xiàn)大部分的指示不準，是由于燃油泵液位傳感器在長時間使用后，傳感器腐蝕產(chǎn)生接觸電阻造成的。在油泵的液位傳感器組件運動過程中，如果無法沖刷掉已經(jīng)腐蝕的部分，就會使得液位傳感器的輸出阻值包含這部分接觸電阻，從而使得輸出阻值增大，進而導(dǎo)致燃油表指示不準。

本文將對因接觸電阻而產(chǎn)生的燃油表指示不準的問題進行分析，為燃油泵液位傳感器的設(shè)計提供一些思路和方法。

1 燃油泵液位傳感器工作原理

燃油泵液位傳感器為燃油表輸出燃油箱內(nèi)液位信息的重要組成部件，其整體結(jié)構(gòu)為一個浮子桿組件，如圖1所示。

工作原理：當油箱內(nèi)的液面變化時，油浮子的上下運動轉(zhuǎn)化為浮子桿組件的角度變化，帶動滑動變阻器滑動，進而輸出阻值至儀表，儀表接收到阻值信號后，經(jīng)過儀表內(nèi)部轉(zhuǎn)換電路，轉(zhuǎn)化為儀表可識別的電壓信號，再轉(zhuǎn)化為百分比信號輸出至儀表進行直觀的顯示。

圖1 液位傳感器組件示意圖

2 2PIN液位傳感器分析

圖2為傳統(tǒng)的2PIN液位傳感器設(shè)計原理圖，當液位傳感器出現(xiàn)接觸電阻時，其自身不能完全或有效地過濾掉接觸電阻，具體分析如下。

圖2 2PIN液位傳感器原理圖

其中：Vcc：電源電壓；R3：分壓電阻；FLS：液位傳感器；R：接觸電阻；Rx：油位傳感器在某一特定位置對應(yīng)的電阻，隨油位變化在傳感器的最小阻值和最大阻值間變動；V1：電壓信號采樣端口；I：回路電流。

注：圖中V1，代表油位傳感器對外的接口，1個引線從此引出。因與傳感器接入點不同，2PIN液位傳感器電路可以分解成圖3a和圖3b。

圖3 2PIN液位傳感器電路分解

其中：Vcc：電源電壓；R3：分壓電阻；R1、R2：油泵滑動變阻器2個部分；R：接觸電阻。圖3a計算公式 （1），圖3b計算公式 （2）。

故理論上，V1得到的電壓是R2（或R1）與接觸電阻R的電壓值之和，而不是我們想要的R1或R2的電壓值。

由上分析可得，在實際使用過程，接觸電阻參與了阻值輸出，會導(dǎo)致指示不準的問題發(fā)生。

3 3PIN液位傳感器分析

圖4為3PIN液位傳感器設(shè)計原理圖，分析如下。

圖4 3PIN液位傳感器原理圖

其中：Vcc：電源電壓；R3：分壓電阻；FLS：液位傳感器；R：接觸電阻；R4：故障診斷用電阻；Rx：油位傳感器在某一特定位置對應(yīng)的電阻，隨油位變化在傳感器的最小阻值和最大阻值間變動；V1、V2：電壓信號采樣端口；V3：搭鐵；I：回路電流。

注：圖中V1、V2、V3，代表油位傳感器對外的接口，3個引線從此引出。

對3PIN液位傳感器進行分解如圖5所示。

圖5 3PIN液位傳感器分解

其中：R1、R2：油泵滑動變阻器2個部分；R：接觸電阻；R3：分壓電阻；R4：故障診斷用電阻。計算：

則，

此R1就是我們想要的輸出阻值，與燃油的液位參數(shù)一一對應(yīng)，同理也可以計算R2的輸出阻值。

實際運用中是將R1或R2轉(zhuǎn)化成電壓與燃油液位參數(shù)一一對應(yīng)。

4 采用3PIN液位傳感器試驗驗證

圖6所示為接觸良好的情形下，理論數(shù)值與檢測數(shù)值的對比，理論曲線基本和檢測曲線重合，紅線對應(yīng)檢測數(shù)據(jù)，綠線對應(yīng)理論電壓。

圖6 接觸良好下3PIN液位信號曲線

圖7 所示為存在接觸電阻的情形下理論數(shù)值與檢測數(shù)值的對比。綠色線對應(yīng)V1，黃色線對應(yīng)V2，紅色線對應(yīng)V1與V2的差值，粉色線對應(yīng)實際輸出電阻數(shù)值。表明：實際輸出電阻不受波動的影響。

圖7 存在接觸電阻下液位傳感器信號曲線

5 結(jié)論

本文分析了因接觸電阻造成的燃油表指示不準的產(chǎn)生機理，通過對2PIN和3PIN液位傳感器的研究，可以得出以下結(jié)論。

1）2PIN結(jié)構(gòu)的液位傳感器設(shè)計，無法解決接觸電阻參與阻值輸出，影響燃油表指示精度。

2）3PIN結(jié)構(gòu)的液位傳感器設(shè)計，可以消除液位傳感器接觸電阻輸出，有效解決以下因素對液位指示的影響：①腐蝕引起的接觸電阻；②臟油引起的接觸電阻。