汽车油表指示不满现象的研究

王新超，李睿哲，高玉龙，贾艳伍

（北京汽车研究总院有限公司，北京 101300）

汽车油位传感器用于将燃油箱内油位高度转换为电阻信号输入给油表，油表根据电阻信号显示剩余油量。油位传感器设计时一般选取一定数量的油位高度作为关键点，各关键点油位高度和阻值一一对应。当油表采集的阻值与油位高度不匹配时，油表即会显示不准，这是油位传感器常见故障之一。

1 故障现象

某车型用油位传感器在开发过程中出现一种故障现象：油箱加满油后油表显示满油，如图1所示，但车辆启动后油表指针立刻降低一小格，油表显示不满油，如图2所示。

图1 油表显示满油示意图

图2 油表显示不满油示意图

2 故障检查与分析

2.1 测试油表及油位传感器

该故障只在车辆启动后出现。为排查故障原因，在油箱加满油状态下，对油表及油位传感器进行了如下测试。

1）车钥匙从OFF挡打到ON挡，油表指针摆动正常，且能指到满油位，排除油表步进电机故障。

2）断开油位传感器与油表连接的线束，将滑动变阻器与油表线束连接，用滑动变阻器模拟油位传感器，油表指针摆动正常且能指到满油位，排除油表校表不准问题。

3）断开油位传感器与油表连接的线束，用万用表测量油位传感器阻值为5.6 Ω（设计值6.2 Ω±2 Ω），静态测试油位传感器满足设计要求。

4）通过CAN总线读取油表采集的阻值，发现存在以下问题：①ON挡（车辆上电不启动）时，油表采集的传感器阻值为5.6 Ω；②START挡（车辆上电启动）时，油表采集的传感器阻值为13.2 Ω。

通过测试4）可知，油表采集的阻值在ON挡和START挡时并不相同，START挡时油表采集的阻值13.2 Ω，大于油表显示满油时的阻值6.2 Ω±2 Ω，所以车辆启动后油表显示不满；而车辆不启动时，油表采集的阻值在设计的满油位阻值区间内，所以油表显示满油。

车辆启动后，发电机工作会使蓄电池电压有所升高，工作电压变化可能会导致油表在ON挡和START挡时采样不同，为此在油表测试台进行如下测试：使用滑动变阻器模拟油位传感器给油表输入阻值，油表工作电压分别调节至12 V和14.5 V，但两种条件下通过CAN总线读取的油表采集阻值相同，说明工作电压对油表采样没有影响。

2.2 测试共搭铁线

该油位传感器集成在燃油泵总成上，且传感器与泵芯共搭铁线，油位传感器在车辆ON挡和START挡的区别在于泵芯是否工作，泵芯工作电流达到8 A左右，为排除共搭铁线对油表采样的影响，在整车上进行了如下测试。

1）共搭铁线与车身线束搭铁线断开，延长共搭铁线，将共搭铁线分别搭接蓄电池搭铁线和油表搭铁线针脚。

2）共搭铁线与车身线束搭铁线接通，共搭铁线引出旁路线，旁路线分别搭接蓄电池搭铁线、车身A柱处仪表总成搭铁点、油表搭铁线针脚。

以上测试结果见表1。注：原车传感器与泵芯的共搭铁线接车身线束搭铁线，车身线束搭铁线在尾门处与车身搭铁，油表具有未使用的搭铁线针脚，油表通过仪表总成的搭铁线在车身A柱处搭铁。

表1 测试方案及结果

方案1中START挡时，测试a和测试b的阻值分别为16.8 Ω和15 Ω，比测试f的13.2 Ω更大，所以油表仍然显示不满油，阻值更大的原因是共搭铁线延长线的阻值比车身阻值大。

方案2中START挡时，测试c、测试d和测试e的阻值分别为10.5 Ω、10 Ω和8.9 Ω，比测试f的阻值减小，这是因为旁路线与车身电阻并联，降低了总阻值，但由于阻值仍大于6.2 Ω±2 Ω，油表依然显示不满油。

两种测试结果显示共搭铁线的阻值对油表采集阻值有影响，共搭铁线阻值越小，车辆启动后油表采集的动态阻值越接近静态阻值。图3是油表采样电路原理图。泵芯与传感器共搭铁线，然后接车身线束搭铁线，车身线束搭铁线在车尾门处与车身搭铁，油仪表总成在车身A柱处搭铁，两处搭铁点之间存在电阻。泵芯工作电流达到8 A左右，虽然车身电阻很小，但8 A电流在车身电阻上产生的电压不容忽视，此电压拉高了油表电路采样点电压，经过换算后的阻值变大，油表即会显示不满［1］。

图3 油表采样电路原理图

3 故障排除

通过以上分析可知，解决油表显示不满现象需要分离传感器和泵芯搭铁线，燃油泵总成需要由3根线变为4根线。利用油表测试台对4线燃油泵总成的油位传感器进行了阻值测试，测试中通过调节油浮子位置来调节油位，测试结果见表2。相同油位时，4线燃油泵总成的油位传感器在ON挡和START挡时阻值差小于1 Ω，而同样条件下，3线燃油泵总成的阻值差则较大。

表2 4线油泵与3线油泵阻值测试结果

台架测试之后又将4线油泵总成装在实车上进行了加油测试，选取了3个油位点，分别读取车辆启动前后油表采集的阻值，结果见表3，实车测试结果和台架测试结果一致。

表3 实车加油测试阻值采集结果

4 总结

燃油泵总成泵芯与油位传感器共搭铁线，泵芯工作电流干扰油表采样，使油位传感器动态阻值变大，造成油表在油箱满油状态下车辆启动后显示不满。油位传感器和泵芯的搭铁线分离后，泵芯的搭铁线工作电流不再干扰油表采样，油表采集的油位传感器动态阻值和静态阻值一致，油表就不再出现车辆启动前后显示不一致现象。