汽車燃油表指示準(zhǔn)確性驗證方案設(shè)計*

陶其銘

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心， 安徽 合肥 230051）

隨著社會的發(fā)展， 人們生活水平的不斷提高， 汽車產(chǎn)品作為一種普通商品進(jìn)入到尋常百姓家， 擁有一臺汽車不再是一個夢想而僅是一個小目標(biāo)。 汽車作為一個消耗品，客戶在車輛的日常使用中對燃油的消耗比較關(guān)注， 尤其經(jīng)濟(jì)性車輛的客戶對燃油消耗敏感， 而組合儀表中的燃油表直接指示燃油的具體消耗情況更是客戶關(guān)注的焦點， 讓燃油表指示更加準(zhǔn)確非常重要。

1 汽車燃油表指示原理介紹

汽車燃油指示系統(tǒng)由兩部分組成： 燃油測試部分， 燃油箱中的油量傳感器實時測試油箱中的剩余燃油量， 如圖1所示； 燃油顯示部分實時顯示車輛的剩余燃油情況， 通常分為8格， 當(dāng)燃油箱滿油時顯示F點， 燃油箱空油時顯示E點， 如圖2所示。 組合儀表通過不斷測量油量傳感器的電阻值變化情況判斷油箱中的燃油剩余量， 并根據(jù)各種計算顯示在燃油表中， 如圖3所示。

圖1 油量傳感器

圖2 燃油表

圖3 燃油指示原理

2 汽車燃油表指示準(zhǔn)確性及問題分析

燃油表的指示準(zhǔn)確性對整車設(shè)計很重要， 如燃油表誤指示燃油足夠， 車輛在高速行駛而車輛實際已經(jīng)沒有燃油，這時車輛會自動熄火給駕駛?cè)藛T造成安全風(fēng)險； 同時由于駕駛員對燃油消耗情況特別關(guān)注， 當(dāng)發(fā)現(xiàn)燃油表指示不準(zhǔn)確時就會對該車型產(chǎn)生極大的抱怨。

影響燃油表指示準(zhǔn)確性的因素有： ①燃油表本身參數(shù)不準(zhǔn)確， 邏輯控制不夠完善造成燃油表不準(zhǔn)； ②整車油量傳感器傳送給燃油表的油量信息有誤。

在整車燃油表驗證過程中， 若結(jié)果顯示燃油表指示不準(zhǔn)不能直接判斷是燃油表的問題還是與之匹配的油量傳感器問題， 因此在燃油表的設(shè)計、 匹配及驗證過程中需要快速得出匹配結(jié)論、 存在的問題點及整改解決方案。

3 汽車燃油表指示準(zhǔn)確性解決方案

針對現(xiàn)有燃油表試驗存在的問題， 本方案首先設(shè)計專用的燃油表試驗臺架， 然后研究特殊的試驗方法， 既能快速進(jìn)行燃油表準(zhǔn)確性試驗， 同時如果出現(xiàn)燃油表指示不準(zhǔn)確， 能夠馬上知道是燃油表本身的問題還是與之匹配的油量傳感器的問題。

3.1 燃油表試驗臺架設(shè)計

設(shè)計一種能夠模擬燃油表、 油箱在整車上可能出現(xiàn)工況的試驗臺架， 主要由以下幾部分構(gòu)成： 燃油流量控制系統(tǒng)、 整車工況模擬裝置、 油量測量裝置、 儲油裝置、 燃油消耗記錄裝置、 油量信號定時轉(zhuǎn)換裝置、 油量信號記錄裝置、 影像記錄裝置等， 見圖4。

圖4 燃油表試驗臺架原理圖

1） 燃油流量控制系統(tǒng)： 通過控制燃油泵的供電電壓來調(diào)節(jié)實時的燃油流量， 這樣可以模擬任意整車中可能存在的燃油流量。

2） 整車工況模擬裝置： 該裝置由旋轉(zhuǎn)手柄、 油箱固定調(diào)整臂、 定位裝置、 底座等組成， 見圖5。

圖5 整車工況模擬裝置

通過調(diào)整油箱固定調(diào)整臂將燃油箱固定于裝置上， 使用旋轉(zhuǎn)手柄可以使燃油箱處于極限位置間的任意位置， 這樣就能實現(xiàn)模擬車輛處在縱向或橫向坡道、 緊急加速及制動等極限工況。

3） 油量測量裝置： 可以實時測量燃油表試驗過程中的燃油消耗情況， 并將實時的燃油消耗信息傳送至燃油消耗記錄裝置。

4） 儲油裝置： 將試驗過程中不斷從燃油箱泵出的燃油收集存儲， 以便用于下次試驗使用。

5） 油量信號定時轉(zhuǎn)換裝置： 通過一種電路裝置 （圖6）將油量傳感器發(fā)出的電阻信號， 通過常閉開關(guān)K1 、 K2達(dá)到燃油表。 定時控制電路控制開關(guān)K開啟與關(guān)閉， 當(dāng)T1時間內(nèi)斷開、 T2時間內(nèi)閉合不斷循環(huán)進(jìn)行， T1、 T2的時間長短可以根據(jù)試驗需要進(jìn)行標(biāo)定。 當(dāng)處于T2時刻時開關(guān)K閉合電路接通， 同時K1、 K2開關(guān)轉(zhuǎn)向另一觸點， 將油量信號轉(zhuǎn)換到油量信號記錄裝置中， 由于開關(guān)K在試驗過程中受T1、 T2時間控制循環(huán)開閉， 這樣就實現(xiàn)了燃油信號在燃油表與油量信號記錄裝置間自動轉(zhuǎn)換。

圖6 油量信號定時轉(zhuǎn)換裝置原理圖

5） 燃油消耗記錄裝置： 可以實時地將試驗過程中燃油的瞬時消耗情況及燃油的累計消耗情況記錄。

6） 影像記錄裝置： 將燃油表的實時指示情況、 燃油箱內(nèi)燃油的消耗情況以及油量傳感器測試的油量信息全部記錄， 見圖7。

圖7 影像記錄裝置

3.2 燃油表試驗方法

將燃油表、 燃油箱、 油量傳感器按照整車狀態(tài)安裝于整車工況模擬裝置上， 并確保連接部位可靠， 各功能正常， 與整車狀態(tài)一致。

1） 水平路面試驗： 調(diào)整整車工況模擬裝置， 使燃油箱處于水平， 調(diào)整燃油流量， 模擬不同燃油消耗情況下燃油表指示準(zhǔn)確性和及時性。

2） 坡道試驗： 調(diào)整整車工況模擬裝置， 使燃油箱處于一定傾斜角度上， 調(diào)整燃油流量， 模擬不同燃油消耗情況下燃油表指示準(zhǔn)確性和及時性。

3） 動態(tài)試驗： 不斷調(diào)整整車工況模擬裝置， 使燃油箱在極限位置間快速變換， 調(diào)整燃油流量， 模擬不同燃油消耗情況下燃油表指示準(zhǔn)確性和及時性。

3.3 燃油表試驗數(shù)據(jù)

試驗結(jié)果記錄燃油表顯示每一格的燃油量及油量傳感器的電阻值， 如表1所示， 并與設(shè)計要求比對是否合格，對于不合格的也能準(zhǔn)確知道原因。

表1 燃油表均勻性試驗數(shù)據(jù)

4 總結(jié)

本方案在臺架上完成了整車狀態(tài)的燃油表試驗， 通過整車工況模擬裝置可以模擬在整車上很難實現(xiàn)的極限工況，更能發(fā)現(xiàn)燃油表設(shè)計之初的不足。 在試驗過程中， 所使用的測試油料可以重復(fù)使用且不需要投入使用過多的試驗資源， 降低了燃油表準(zhǔn)確性試驗費用。 本技術(shù)方案不僅可以用于汽車燃油表試驗， 也可以推廣應(yīng)用于汽車燃油表的設(shè)計邏輯及燃油油量傳感器的標(biāo)定工作。