CN114061712A - 一种燃油液位传感器异常检测系统及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种燃油液位传感器异常检测系统及其方法，该系统包括可沿水平和垂直方向发生晃动的晃动工作台，晃动工作台设置在可开闭的低温环境仓内部，晃动工作台上固定安装有燃油箱，燃油箱内填充有测试燃油，燃油箱内设置有燃油泵，燃油泵上设置有液位传感器，液位传感器连接有浮子，燃油泵连接有运行电源，液位传感器连接有阻值监测设备。与现有技术相比，本发明能够有效检测验证出燃油液位传感器是否发生异常，并且通过加入铁粉测试，能够验证因静电引起的液位传感器阻值波动问题，从而保证检测的全面可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及汽车检测技术领域，尤其是涉及一种燃油液位传感器异常检测系统及其方法。
背景技术
燃油液位指示是通过计算油箱中可用的燃油量，并在仪表端和车联网APP中显示相关数据，在低燃油液位/驾驶里程剩余较短的情况下，低燃料警告提示灯会相应点亮，以通知驾驶员需要加油、避免出现因车辆无油而导致的抛锚现象。
现有车辆大多借助燃油液位传感器，以对油箱内的液位进行实时检测，而车辆通常需要进行耐久路试，在试验过程中，有可能发生燃油表随车辆轻微晃动(比如乘客上车工况下)而出现波动数据的现象，若此时再刻意晃动车辆，则燃油表指示会出现大幅波动数据。这显然表明燃油表显示的数据出现了异常，为此，使用ETC线读取故障发生时DIM仪表端接收log信号变化情况，经过分析发现，油表跳变的原因是仪表接收的燃油液位传感器阻值信号在停车后有很大的跳变，导致仪表进入了加油模式，此模式下油表实时响应阻值变化，所以油表数据发生来回波动。
因而在车辆产品开发初期，如何有效检测识别出燃油液位传感器是否发生异常，是当前值得研究并解决的问题，现有技术大多只涉及到如何进行燃油液位的检测及数据显示(比如中国专利CN202011474766.5公开一种燃油液位控制方法，主要是关于CNG两用燃料车型的燃油表指示方法策略；中国专利CN201821203563.0则公开一种燃油液位传感器测试装置)，而不涉及到燃油液位传感器的异常检测及验证。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种燃油液位传感器异常检测系统及其方法，以能够有效检测验证出燃油液位传感器是否发生异常。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种燃油液位传感器异常检测系统，包括可沿水平和垂直方向发生晃动的晃动工作台，所述晃动工作台设置在可开闭的低温环境仓内部，所述晃动工作台上固定安装有燃油箱，所述燃油箱内填充有测试燃油，所述燃油箱内设置有燃油泵，所述燃油泵上设置有液位传感器，所述液位传感器连接有浮子，所述燃油泵连接有运行电源，所述液位传感器连接有阻值监测设备。
进一步地，所述低温环境仓内的温度为0℃～﹣40℃。
进一步地，所述燃油箱内测试燃油的液位高度为：
其中，h为燃油箱的高度值。
进一步地，所述晃动工作台的晃动频率为20Hz、晃动振幅为0.5m。
一种燃油液位传感器异常检测方法，包括以下步骤：
S1、设置低温环境仓内的温度为设定温度；
S2、将燃油箱以及燃油泵固定安装在晃动工作台上；
S3、将燃油泵与运行电源连接，将液位传感器与阻值监测设备连接；
S4、启动运行电源和阻值监测设备，阻值监测设备输出数据正常后执行步骤S5；
S5、启动晃动工作台、保证低温环境仓的密闭性；
S6、在设定的周期内获取阻值监测设备输出的第一实时阻值数据，若第一实时阻值数据发生异常跳变，则表明液位传感器发生异常，结束检测过程；
若第一实时阻值数据输出正常，则执行步骤S7；
S7、往燃油箱内的测试燃油中加入铁粉，之后返回执行步骤S2～S5、再执行步骤S8；
S8、在设定的周期内获取阻值监测设备输出的第二实时阻值数据，若第二实时阻值数据发生异常跳变，则表明液位传感器发生异常，结束检测过程；
若第二实时阻值数据输出正常，则表明液位传感器无异常。
进一步地，所述步骤S1中设定温度具体为﹣20℃。
进一步地，所述步骤S7中铁粉的颗粒直径小于或等于0.1mm，并按照每升测试燃油中不超过0.1g铁粉的比例，将铁粉加入测试燃油中。
进一步地，所述步骤S6和S8中设定的周期为36h。
进一步地，所述步骤S6和S8中判定第一实时阻值数据或第二实时阻值数据发生异常跳变的条件包括第一条件、第二条件和第三条件，当满足第一条件、第二条件或第三条件，则表明发生异常跳变。
进一步地，所述第一条件具体为：阻值数据超出液位传感器的量程范围；
所述第二条件具体为：阻值数据波动与基准值之间的变化差值超过100欧姆；
所述第三条件具体为：阻值数据波动范围超过燃油箱内液体容积的可行性。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
一、本发明通过搭建包括晃动工作台和低温环境仓的检测系统，以实现低温晃动检测工况，并利用阻值监测设备获取燃油箱内液位传感器的阻值数据，通过判定阻值数据是否发生异常跳变，从而准确可靠地检测出液位传感器是否发生异常。
二、本发明考虑到静电因素可能导致液位传感器阻值发生波动，将铁粉加入测试燃油中，以进行检测，能够进一步保证液位传感器异常检测的全面性。
三、本发明利用阻值监测设备获取液位传感器的阻值数据，并设定发生异常跳变的三个判定条件，能够充分可靠地检测出液位传感器是否发生异常。
附图说明
图1为本发明的检测系统结构示意图；
图2为本发明的方法流程示意图；
图3为实施例的应用过程示意图；
图中标记说明：1、晃动工作台，2、低温环境仓，3、燃油箱，4、测试燃油，5、燃油泵，6、液位传感器，7、浮子，8、运行电源，9、阻值监测设备。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
如图1所示，一种燃油液位传感器异常检测系统，包括可沿水平和垂直方向发生晃动的晃动工作台1，晃动工作台1设置在可开闭的低温环境仓2内部，晃动工作台1上固定安装有燃油箱3，燃油箱3内填充有测试燃油4，燃油箱3内设置有燃油泵5，燃油泵5上设置有液位传感器6，液位传感器6连接有浮子7，燃油泵5连接有运行电源8，液位传感器6连接有阻值监测设备9。其中，晃动工作台1的晃动频率为20Hz、晃动振幅为0.5m；
低温环境仓2内的温度为0℃～﹣40℃；
燃油箱3内测试燃油4的液位高度为：
式中，h为燃油箱的高度值。
将上述系统应用于实际，以实现一种燃油液位传感器异常检测方法，如图2所示，包括以下步骤：
S1、设置低温环境仓内的温度为设定温度，本实施例中，设定温度具体为﹣20℃；
S2、将燃油箱以及燃油泵固定安装在晃动工作台上；
S3、将燃油泵与运行电源连接，将液位传感器与阻值监测设备连接；
S4、启动运行电源和阻值监测设备，阻值监测设备输出数据正常后执行步骤S5；
S5、启动晃动工作台、保证低温环境仓的密闭性；
S6、在设定的周期内获取阻值监测设备输出的第一实时阻值数据，若第一实时阻值数据发生异常跳变，则表明液位传感器发生异常，结束检测过程；
若第一实时阻值数据输出正常，则执行步骤S7；
S7、往燃油箱内的测试燃油中加入铁粉，之后返回执行步骤S2～S5、再执行步骤S8，其中，铁粉的颗粒直径小于或等于0.1mm，并按照每升测试燃油中不超过0.1g铁粉的比例，将铁粉加入测试燃油中；
S8、在设定的周期内获取阻值监测设备输出的第二实时阻值数据，若第二实时阻值数据发生异常跳变，则表明液位传感器发生异常，结束检测过程；
若第二实时阻值数据输出正常，则表明液位传感器无异常。
本实施例中，步骤S6和S8中设定的周期为36h，步骤S6和S8中判定第一实时阻值数据或第二实时阻值数据发生异常跳变的条件包括第一条件、第二条件和第三条件，当满足第一条件、第二条件或第三条件，则表明发生异常跳变。
其中，第一条件具体为：阻值数据超出液位传感器的量程范围；
第二条件具体为：阻值数据波动与基准值之间的变化差值超过100欧姆；
第三条件具体为：阻值数据波动范围超过燃油箱内液体容积的可行性。
本实施例搭建台架以模拟故障复现，通过故障车实车排查锁定整车燃油表波动问题为燃油液位传感器故障导致。将该件拆回分析详细原因，返回件检测发现液位传感器阻值正常，故障现象消失，说明问题为偶发。将燃油液位传感器装回燃油箱中，通电运行燃油泵，验证3天，过程中人工晃动燃油箱故障未出现，针对阻值跳变的问题，列举可能原因如下：
A、传感器单件异常，出现断点→排除，因故障件检测阻值，包括X光检查均正常；
B、电磁干扰→排除，对液位传感器外部施加磁场，拨动浮子杆，阻值输出无异常；
C、静电干扰→可能影响因素，使用静电枪对液位传感器进行放电，当达到5kv时，传感器输出阻值会出现跳变，与整车现象相近，将静电作为主要的排查方向。
考虑静电产生的因素，如油液晃动、低温、干燥、金属碎屑等影响条件，搭建台架；台架主要构成要素：低温环境仓、晃动工作台、燃油泵运行电源、阻值检测仪。运行台架36h时间，阻值无大幅波动，加严试验试验条件，添加少量铁粉后运行3小时，故障复现，与整车现象接近，阻值出现大幅跳变及超出量程的现象。
本实施例总结台架验证过程及结果，形成如下的关于燃油液位传感器阻值跳变的台架验证方法：
其中，台架要求如下：
低温环境仓：(最低可达到-40℃)温度设置：-20℃，温度越低现象越明显；
晃动工作台：可X和Y两个方向晃动，频率为20HZ，振幅：0.5m；
测试用油：95#汽油、经验证液位对于测试结果无明显影响；
测试油液位：建议按照燃油箱二分之一到四分之三液位进行；
特殊介质：铁粉颗粒直径不大于0.1mm，按照每升容积测试用油不超过0.1g添加；
油泵激励电源：可为燃油泵运行电源提供13.5V直流电压；
阻值监测仪：可以实时观察阻值变化情况，并记录阻值变化数据和导出；
测试周期：36h为一个循环；
评价要求：一个测试循环不出现异常现象(指液位传感器阻值跳变超出量程或者超过因晃动导致的阻值变化范围)，则试验通过。
具体的方法流程如图3所示，包括：
参考图1搭建台架；
环境仓预置温度达到-20℃；
燃油泵带传感器装配进油箱内；
加注测试用油，并封堵其他油箱开口；
燃油箱及油泵固定到晃动台上。
连接油泵电源；
液位传感器连接阻值监测设备
启动油泵电源及阻值监测设备，确认正常
启动晃动工作台
关闭仓门开始试验
在规定周期内如无阻值异常跳变，在测试液中加入铁粉重新试验；如出现阻值跳变现象，结束试验，后续用改进方案按照同样方法进行验证；
①：不论是首次验证还是改进方案验证，最终都以加入铁粉后无阻值异常跳变故障现象为判断试验通过的条件。
其中，阻值异常跳变判定方法为：
1、阻值变化超过液位传感器量程范围，如50～300欧姆的传感器出现800欧姆的现象；
2、阻值变化未超出流程，但阻值波动围绕基准值变化差值超过100欧姆；
3、根据实际液位，判断阻值波动范围超过油箱内液体容积的可行性，如下示例：
某一次采集液位传感器阻值变化数据，可以看出初始状态114Ω对应的燃油容积是47升，已经占据燃油箱内四分之三的空间，但是20s时间内异常跳变的阻值236Ω对应的是14L，燃油消耗量可忽略不计，不可能减少到如此低的液位，即异常跳变的阻值不是因为油液晃动导致的。
按照上述条件搭建台架、并运行，尤其是加入铁粉后，可以很好的验证因静电引起的燃油液位传感器阻值的波动问题，并且能够针对改善方案快速有效的验证。解决了整车验证周期长，故障偶发的问题。
综上可知，本技术方案提供了台架验证条件及台架搭建方法，通过台架的初步验证，可以有效验证燃油液位传感器阻值异常跳变的问题，在问题出现时及时验证和改进问题或者在项目开发初期进行验证，避免后期整车出现传感器阻值异常跳变的问题。在产品开发初期阶段，可以通过台架验证，有效的识别问题，提早规避风险，节省开发成本，提升产品设计质量；
在整车验证阶段，可以针对遇到问题及时验证改善方案，以保证车辆正常开发完成量产，并获得良好的客观感知体验；
而且台架本身搭建条件易实现，验证成本低。
Claims (10)
1.一种燃油液位传感器异常检测系统，其特征在于，包括可沿水平和垂直方向发生晃动的晃动工作台(1)，所述晃动工作台(1)设置在可开闭的低温环境仓(2)内部，所述晃动工作台(1)上固定安装有燃油箱(3)，所述燃油箱(3)内填充有测试燃油(4)，所述燃油箱(3)内设置有燃油泵(5)，所述燃油泵(5)上设置有液位传感器(6)，所述液位传感器(6)连接有浮子(7)，所述燃油泵(5)连接有运行电源(8)，所述液位传感器(6)连接有阻值监测设备(9)。
2.根据权利要求1所述的一种燃油液位传感器异常检测系统，其特征在于，所述低温环境仓(2)内的温度为0℃～﹣40℃。
3.根据权利要求1所述的一种燃油液位传感器异常检测系统，其特征在于，所述燃油箱(3)内测试燃油(4)的液位高度为：
其中，h为燃油箱(3)的高度值。
4.根据权利要求1所述的一种燃油液位传感器异常检测系统，其特征在于，所述晃动工作台(1)的晃动频率为20Hz、晃动振幅为0.5m。
5.一种燃油液位传感器异常检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、设置低温环境仓内的温度为设定温度；
S2、将燃油箱以及燃油泵固定安装在晃动工作台上；
S3、将燃油泵与运行电源连接，将液位传感器与阻值监测设备连接；
S4、启动运行电源和阻值监测设备，阻值监测设备输出数据正常后执行步骤S5；
S5、启动晃动工作台、保证低温环境仓的密闭性；
S6、在设定的周期内获取阻值监测设备输出的第一实时阻值数据，若第一实时阻值数据发生异常跳变，则表明液位传感器发生异常，结束检测过程；
若第一实时阻值数据输出正常，则执行步骤S7；
S7、往燃油箱内的测试燃油中加入铁粉，之后返回执行步骤S2～S5、再执行步骤S8；
S8、在设定的周期内获取阻值监测设备输出的第二实时阻值数据，若第二实时阻值数据发生异常跳变，则表明液位传感器发生异常，结束检测过程；
若第二实时阻值数据输出正常，则表明液位传感器无异常。
6.根据权利要求5所述的一种燃油液位传感器异常检测方法，其特征在于，所述步骤S1中设定温度具体为﹣20℃。
7.根据权利要求5所述的一种燃油液位传感器异常检测方法，其特征在于，所述步骤S7中铁粉的颗粒直径小于或等于0.1mm，并按照每升测试燃油中不超过0.1g铁粉的比例，将铁粉加入测试燃油中。
8.根据权利要求5所述的一种燃油液位传感器异常检测方法，其特征在于，所述步骤S6和S8中设定的周期为36h。
9.根据权利要求5所述的一种燃油液位传感器异常检测方法，其特征在于，所述步骤S6和S8中判定第一实时阻值数据或第二实时阻值数据发生异常跳变的条件包括第一条件、第二条件和第三条件，当满足第一条件、第二条件或第三条件，则表明发生异常跳变。
10.根据权利要求9所述的一种燃油液位传感器异常检测方法，其特征在于，所述第一条件具体为：阻值数据超出液位传感器的量程范围；
所述第二条件具体为：阻值数据波动与基准值之间的变化差值超过100欧姆；
所述第三条件具体为：阻值数据波动范围超过燃油箱内液体容积的可行性。
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