CN101526386A - 一种高精度干簧管式燃油传感器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高精度干簧管式燃油传感器，其包括干簧管变阻器和浮子，所述浮子放置于所述干簧管变阻器中，所述浮子包括空心的浮子壳体和嵌入所述浮子壳体内部的磁钢；所述浮子整体密封，其平均密度为燃油密度的70.8％～79.2％。本发明所述的高精度干簧管式燃油传感器，其结构简单、精度高、燃油变化测量准确并性能可靠。

Description

一种高精度干簧管式燃油传感器

技术领域

本发明涉及一种燃油传感器，尤其涉及一种高精度干簧管式燃油传感器。

背景技术

在汽车燃油传感器市场，燃油传感器主要有磁簧变阻式燃油传感器、滑动变阻式燃油传感器、电容式燃油传感器和压力式燃油传感器四种，国内市场占有率最高的是摆臂式燃油传感器和干簧管式燃油传感器。然而，目前市场中的干簧管式燃油传感器普遍具有分辨率低、测量误差大的缺点，不能满足节能减排大趋势下驾驶者对燃油消耗定额的控制需求，所以高精度、高可靠性的燃油传感器是市场发展的趋势。

目前其产品实现主要有如下难点：

1、高精度干簧管式燃油传感器中大量的磁簧开关增加了测量精度，却造成了多支干簧管同时吸合产生的阻力，易引起浮子阻滞，或者悬挂于固定位置，不能够随着燃油液位变化，引起失效；

2、浮子中磁钢尺寸和充磁后磁场强度的正确选取，确保传感器输出值能够随着液位变化；

3、燃油传感器安装于汽车油箱，经常处于高低温交变和振动工作环境，密封技术往往决定了燃油传感器的使用寿命和可靠性。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种高精度干簧管式燃油传感器，其结构简单、精度高、燃油变化测量准确并性能可靠。

为了达到上述目的，本发明提供了一种高精度干簧管式燃油传感器，其包括干簧管变阻器和浮子，所述浮子放置于所述干簧管变阻器中，所述浮子包括空心的浮子壳体和嵌入所述浮子壳体内部的磁钢；所述浮子整体密封，其平均密度为燃油密度的70.8％～79.2％。

优选的，所述浮子为一个。

优选的，本发明所述的高精度干簧管式燃油传感器，还包括报警模块，所述报警模块与所述干簧管变阻器电连接，用于当燃油液位低于一预定值时报警。

优选的，本发明所述的高精度干簧管式燃油传感器，还包括处理模块，所述处理模块与所述干簧管变阻器电连接，用于将所述干簧管变阻器的输出阻值换算成燃油液位值，通过处理模块剩余燃油量检测程序可以消除初始燃油值由传感器下方至浮子可漂浮的临界液位部分浮子位置不可变带来的初始值误差。

优选的，本发明所述的高精度干簧管式燃油传感器，还包括显示模块，所述显示模块与所述处理模块电连接，用于显示所述燃油液位值，使驾驶者可以清晰地掌握车辆燃油消耗情况。

优选的，本发明所述的高精度干簧管式燃油传感器，其干簧管变阻器的壳体采用奥氏体不锈钢材料制成。

优选的，本发明采用环氧树脂密封胶对产品结合部进行密封，批量装车试验中未发现任何产品出现杂质和燃油渗入现象。

与现有技术相比，本发明所述的高精度干簧管式燃油传感器，其结构简单、精度高、燃油变化测量准确并性能可靠。

附图说明

图1是本发明所述的高精度干簧管式燃油传感器的干簧管变阻器的电路图；

图2A、图2B是本发明所述的高精度干簧管式燃油传感器的浮子的结构图；

图3是本发明所述的高精度干簧管式燃油传感器的具体实施方式的结构图；

图4是本发明所述的高精度干簧管式燃油传感器的具体实施方式的部分电路图。

图5A、图5B是本发明所述的高精度干簧管式燃油传感器的具体实施方式的干簧管处磁场强度随磁钢相对位移分布示意图。

具体实施方式

本发明所述的高精度干簧管式燃油传感器包括干簧管变阻器、浮子、报警模块、处理模块和显示模块，所述浮子放置于所述干簧管变阻器中，所述干簧管变阻器分别与所述报警模块和所述处理模块电连接，所述处理模块和所述显示模块电连接，其中：

干簧管变阻器电路如图1所示，优选的，所述干簧管变阻器包括多个干簧管和多个电阻；当液位处于某一位置时，浮子附近的多支干簧管周围磁场强度达到了吸合安匝数，同时吸合，被吸合的干簧管将对应的电阻短路，因此燃油传感器的等效电阻仅由导通干簧管最下方的一个决定，尽管有多个干簧管同时导通，而浮子中磁钢周围的场强分布是固定的，因此不会影响传感器的等效阻值随液位发生相应变化。当浮子位于最低位置(起始位置)时，处于线路板最下端的干簧管同时导通，输出最低阻值；当浮子位于最高位置时，处于线路板最上端的干簧管导通，输出最高阻值；浮子每上升两个干簧管间距的高度Δh，就会有一支干簧管被释放，从而燃油传感器的等效阻值相应增加；当浮子处于下降状态时，浮子每下降两个干簧管间距的高度Δh，就会有一支干簧管被释放，燃油传感器的等效阻值相应减小，从而实现不同液位对应不同阻值的输出。

优选的，所述干簧管变阻器壳体采用奥氏体不锈钢材料，保证浮子内部磁场的磁力线可靠地通过内部线路板，起到保护内部线路板和结构固定作用。

本发明的浮子部分主要由空心的浮子壳体和嵌入所述浮子壳体内部的磁钢组成；所述浮子整体密封，其平均密度略小于燃油的密度，从而保证了浮子可以随着燃油液位上下浮动，并且浮子顶端与燃油液位基本平齐，解决了浮子在燃油接近满箱处不能随燃油增加的问题。浮子的结构如图2B所示，浮子的中间部分为空心，其截面为矩形，浮子的截面的面积略大于安装干簧管的方形钢管的面积。浮子内部的磁钢为永磁体，其充磁磁场强度能够保证浮子覆盖范围内的干簧管可靠吸合，磁钢采用长方体钕铁硼磁体制成，其充磁极性如图2A所示。本设计采用两个相同的磁钢极性相对放置，在满足配重要求的同时能够使磁力线沿干簧管的长度方向均匀分布，从而可靠地实现浮子运动过程中干簧管的释放-吸合-释放过程，永磁体运动方向上干簧管的内部场强随位移分布如图5A、图5B所示，其中箭头方向为磁钢运动方向。磁场强度为实验确认，根据安装用方形钢管和干簧管的型号而不同。

优选的，所述浮子为一个，本发明所述的高精度干簧管式燃油传感器采用单浮子结构，该浮子平均密度仅为待测燃油密度的70.8％～79.2％，不同于以往产品中平均密度接近或等于待测介质的设计，消除了后者在使用中易出现的阻滞和干簧管错误吸合的现象，能够在行驶状态下准确地指示燃油液位的变化，降低了产品的迟滞性和工艺难度，提高了产品的可靠性并易于实现批量生产。

所述报警模块，用于当燃油液位低于一预定值时报警。

所述处理模块，用于将所述干簧管变阻器的输出阻值换算成燃油液位值；

所述显示模块，用于显示所述燃油液位值。

本发明所述的高精度干簧管式燃油传感器的实施方式的结构和电路部分分别如图3和图4所示，本发明的工作原理如下：

当油箱内液位处于最低点时，浮子停留在传感器最下方位置处，此时与所述报警模块的报警端相连的干簧管S1导通，报警端输出报警信号，同时S2导通，输出油量对应的初始电阻值即输出端与地之间电阻值为初始电阻值；当液位逐渐增加后，浮子上浮，S1、S2释放，新的干簧管导通，输出端与地之间的电阻逐渐增加，直到浮子到达顶端，此时油箱为满油量状态输出最大电阻值；当燃油液位从满箱开始下降时，上方的干簧管Sn和Sn-1开始释放，新的干簧管导通，此时燃油传感器的输出阻值减小，直到浮子下降到最下端，干簧管S1和S2导通，产生报警信号，由于浮子具有一定长度，所以在液位刚下降到指示0刻度直到低于传感器最低端的过程中，燃油传感器的输出电阻将不发生变化，从而为车辆提供燃油裕量，保证车辆正常行驶和人员安全。

本发明所述的高精度干簧管燃油传感器的部分参数如下：

测量精度：  ＜1％；

工作电压：  20-30VDC；

工作温度：  -20℃～80℃；

反应时间：  ＜0.5ms。

本发明所述的高精度干簧管燃油传感器具有结构简单、精度高、燃油变化测量准确和性能可靠的优点，以一长方形300L容积、600mm高的油箱为例，当使用摆臂式燃油传感器或现有的干簧管燃油传感器时，精度只能达到±10L～±20L，而使用高精度干簧管式燃油传感器的精度可以达到±2L以内，便于驾驶者和管理者掌握更加精确的燃油消耗信息。本发明所述的干簧管式燃油传感器结构简单、可靠性高，相比于具有相同精度的其他形式的传感器，具有更低的故障率和更高的使用寿命。

以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离以下所附权利要求所限定的精神和范围的情况下，可做出许多修改，变化，或等效，但都将落入本发明的保护范围内。

Claims (6)

1、一种高精度干簧管式燃油传感器，其特征在于，其包括干簧管变阻器和浮子，所述浮子放置于所述干簧管变阻器中，所述浮子包括空心的浮子壳体和嵌入所述浮子壳体内部的磁钢；所述浮子整体密封，其平均密度为燃油密度的70.8％～79.2％。

2、如权利要求1所述的高精度干簧管式燃油传感器，其特征在于，所述浮子为一个。

3、如权利要求1或2所述的高精度干簧管式燃油传感器，其特征在于，其还包括报警模块，所述报警模块与所述干簧管变阻器电连接，用于当燃油液位低于一预定值时报警。

4、如权利要求3所述的高精度干簧管式燃油传感器，其特征在于，其还包括处理模块，所述处理模块与所述干簧管变阻器电连接，用于将所述干簧管变阻器的输出阻值换算成燃油液位值。

5、如权利要求4所述的高精度干簧管式燃油传感器，其特征在于，其还包括显示模块，所述显示模块与所述处理模块电连接，用于显示所述燃油液位值。

6、如权利要求5所述的高精度干簧管式燃油传感器，其特征在于，所述干簧管变阻器的壳体采用奥氏体不锈钢材料制成。

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