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    接觸電阻對燃油表指示不準的影響與改進

    2020-03-14 08:45:22李曉明王明達羅張祥肖垂元
    汽車電器 2020年1期
    關(guān)鍵詞:燃油泵油位阻值

    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?,走進越來越多的家庭,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(dāng)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(dāng)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。

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