第五節(jié)　液位傳感器

一、液位傳感器的作用和安裝位置

1.作用

液位傳感器是用來檢測各種液體的高度位置，作為儀表指示、警告的輸入信號。汽車上的液位傳感器主要有發(fā)動機機油液位傳感器、燃油油位傳感器、制動液液位傳感器、清洗液液位傳感器等。按照傳感器的性質(zhì)類型來分，可以分為模擬量輸出型和開關輸出型兩種。模擬量輸出型主要用于儀表指示，主要有浮子式、電熱式、電容式等，開關輸出型主要用于儀表報警，主要有熱敏電阻式、舌簧開關式等。

2.安裝位置

液位傳感器安裝于燃油箱（燃油液位傳感器）、制動液罐（制動液液位傳感器）、洗滌器（洗滌液液位傳感器）、散熱器儲液罐（冷卻液液位傳感器）、油底殼（機油液位傳感器）等處，以測量各種液體的儲存量。

二、浮子舌簧開關式液位傳感器

1.結構

浮子舌簧開關式液位傳感器由樹脂圓管制成的軸和可沿其上下移動的環(huán)狀浮子組成，如圖2-63所示。在管狀軸內(nèi)裝有舌簧開關（強磁性材料制成的觸點），浮子內(nèi)嵌有永久磁鐵。舌簧開關內(nèi)部是一對很薄的觸點，隨浮子位置不同觸點的閉合或斷開，可以判定液量多于規(guī)定值還是少于規(guī)定值。

2.工作原理

工作原理如圖2-64所示。

當液位達到規(guī)定值時，浮子上升到規(guī)定值，沒有磁力線穿過舌簧開關內(nèi)的磁體，在舌簧本身的彈力作用下，舌簧開關的兩觸點打開，電路斷開，報警燈熄滅。同時報警燈不亮表示液位在正常位置，符合要求。浮子舌簧開關式液位傳感器的工作原理如圖2-65所示。

3.連接電路

浮子舌簧開關式液位傳感器用于檢測制動液液位時的報警系統(tǒng)電路如圖2-66所示。

4.檢測

浮子舌簧開關式液位傳感器的常見故障是浮子損壞、舌簧開關彈性喪失不能工作。一般用萬用表測量傳感器的兩接線端子電阻，當浮子上下移動時，確認開關是否隨之通斷變化。當浮子向下移動時，兩端子電阻應為0，說明導通；當浮子向上移動時，兩端子電阻應為∞，說明不導通。若不符合這兩點要求，則說明液位傳感器已損壞，應當更換。

三、浮子可變電阻式液位傳感器

1.結構

浮子可變電阻式液位傳感器由浮子、內(nèi)裝滑動電阻的電位器以及連接浮子和電位器的浮子臂組成，其結構如圖2-67所示。這種液位傳感器的浮子可以隨液位上、下移動，通過浮子的移動帶動與其相連的浮子臂在滑動電阻上滑動，從而改變搭鐵與浮子間的電阻值，即改變回路的電阻值。從而控制回路中的電流大小，在儀表上顯示液位高低。

2.工作原理

這里以汽車汽油油量表所使用的浮子可變電阻式液位傳感器為例介紹浮子可變電阻式液位傳感器的工作原理，如圖2-68所示。儀表與浮子可變電阻式液位傳感器串聯(lián)，當油箱滿時，浮子升到最高位置，滑動臂滑向低電阻方向，此時通過回路中的電流增大，使雙金屬片彎曲增大，指針指向F側；當油箱內(nèi)油量較少時，浮子降到較低的位置，滑動臂滑向高電阻方向，汽油表電路中的電流減小，儀表內(nèi)雙金屬片稍有彎曲，指針指向E側。

3.檢測

浮子可變電阻式液位傳感器的檢測方法如圖2-69所示。用萬用表測量浮子在不同位置，即測量傳感器連接器插頭1、3端子間的電阻。當E處電阻值大于F處電阻值，且從E到F的變化過程中電阻值連續(xù)變化時，說明傳感器性能良好。

四、熱敏電阻式液位傳感器

1.結構

熱敏電阻式液位傳感器用負溫度系數(shù)的熱敏電阻制成，它一般用在燃油報警系統(tǒng)中，如圖2-70所示。

2.工作原理

當點火開關在“NO”位置時，回路接通，熱敏電阻上有電流通過，在電流的作用下，熱敏電阻本身會發(fā)熱。當燃油液面較高時，因為熱敏電阻置于汽油中，熱敏電阻被燃油冷卻，所以熱敏電阻的溫度不會升高；反之，當汽油量減少時，熱敏電阻會慢慢暴露在空氣中，其熱量難以散發(fā)，所以熱敏電阻的阻值會降低（它是負溫度系數(shù)的熱敏電阻）。當熱敏電阻的阻值下降到一定值時，線路中流過的電流增大到可以使繼電器觸點閉合，從而使低油面報警燈發(fā)亮報警，如圖2-71所示。

駕駛員根據(jù)指示燈的亮、滅可以知道燃油量的多少。

3.檢測

熱敏電阻式液位傳感器的檢測方法如下。

（1）測量電阻

從上至下改變浮筒位置，檢測燃油端子與搭鐵端子間的電阻，其電阻值應符合標準規(guī)定值（表2-7）。

（2）檢查報警燈

從燃油表上拔下連接插頭，打開點火開關，把報警燈一端搭鐵，這時指示燈應點亮。

（3）檢查報警開關

取出燃油油量表的外殼，然后在報警端與搭鐵端連接一個12V、3W的小燈泡作報警燈，當接上蓄電池時，如圖2-72（a）所示，報警燈應當亮。當將液位傳感器放入水中時，如圖2-72（b）所示，報警燈應該熄滅。

五、電容式液位傳感器

電容式液位傳感器常用作燃油、機油和冷卻液液位的測量。將電容式傳感器放入燃油或冷卻液中，隨著燃油或冷卻液液面高度h發(fā)生變化，引起電容電極間的電介質(zhì)的不同并使電容變化，電容的變化引起了振蕩周期的變化，通過計算振動頻率，就能獲知液面狀態(tài)，如圖2-73所示。

機油狀態(tài)傳感器是隨時監(jiān)控機油液位、機油品質(zhì)、機油溫度的傳感器。下面以大眾機油狀態(tài)傳感器為例，說明其構造和檢測方法。

1.結構

機油狀態(tài)傳感器G1，安裝于發(fā)動機油底殼上，該傳感器由兩個重疊安裝的筒形電容器組成，如圖2-74所示。

2.工作原理

由圖2-74可知，兩根金屬管作為電容器電極嵌套安裝在電極之間，發(fā)動機機油作為電介質(zhì)。機油狀態(tài)通過下面的傳感器測得，作為電介質(zhì)的機油因磨損碎屑不斷增加以及添加劑的分解而使介電常數(shù)發(fā)生變化，相應的電容值將在傳感器內(nèi)的電子裝置中被處理成數(shù)字信號，并作為發(fā)動機機油狀態(tài)信息被傳送給儀表電腦。機油液位傳感器在狀態(tài)傳感器的上部，它測量機油液位這一部分的電容值，該電容值會隨著機油液位的變化而發(fā)生變化，并將由傳感器電子裝置處理成數(shù)字信號再傳送到儀表電腦。在機油狀態(tài)傳感器的底座上裝有一個鉑溫度傳感器，該傳感器檢測機油溫度，并將檢測到的溫度信號傳送到儀表電腦，再輸出到機油溫度表顯示。只要在輸出信號端連續(xù)測量，即可測得機油液位、溫度和發(fā)動機機油狀態(tài)信號的變化。

3.檢測

機油狀態(tài)傳感器G1是一個三線式數(shù)字信號傳感器，電路連接如圖2-75所示。

（1）檢測供給電源電壓

用數(shù)字式萬用表對傳感器1號端子進行工作電壓檢測。用數(shù)字萬用表直流20V擋檢測機油狀態(tài)傳感器1號端子，點火開關打開時，其電源端電壓應是蓄電池電壓。

（2）檢測搭鐵線

檢測2號線與搭鐵間電阻，正常值應為0，否則說明搭鐵不正常。

（3）檢測信號線參考電壓

檢測3號線信號電壓應在9.8～10.5V范圍內(nèi)。在怠速時測量電壓值應基本不變化。

（4）查詢故障碼

使用VAG1551可以查詢故障代碼，若機油液位傳感器本身或線路出現(xiàn)問題，會出現(xiàn)故障代碼00562。

（5）波形檢測

運用示波器對機油狀態(tài)傳感器輸出端的信號進行波形分析，可以進一步確定該傳感器信號特征。該信號是一個脈沖矩形方波信號。機油狀態(tài)傳感器波形如圖2-76所示。

六、半導體式液位傳感器

1.連接電路

別克G/GL/GS系列轎車的傳感器使用半導體式發(fā)動機冷卻液液位傳感器，其電路連接如圖2-77所示。

2.工作原理

別克G/GL/GS系列轎車的傳感器使用半導體式發(fā)動機冷卻液液位傳感器電路工作原理見圖2-77。

當點火鑰匙在“RUN”位置時，水位傳感器的B端有蓄電池電壓供給，傳感器電極浸入發(fā)動機冷卻液中，而發(fā)動機冷卻液作為電介質(zhì)被傳感器電路視為電阻發(fā)動機冷卻液液位傳感器的內(nèi)部電路類似于三極管的工作原理，水位傳感器的B端“+”電壓不僅是發(fā)動機冷卻液液位警告燈電路的一部分，同時也是水位傳感器的內(nèi)部電路的工作電壓，C端為搭鐵端。

當發(fā)動機冷卻液液位正常時，發(fā)動機冷卻液導電能力相對較強，電阻較小，根據(jù)分壓原理，基極電位（A點電位）較低，三極管截止，水位傳感器的內(nèi)部電路將使C端處于開路狀態(tài)，則液位警告燈不亮。反之，當發(fā)動機冷卻液液位較低時，發(fā)動機冷卻液電阻較大，根據(jù)分壓原理，A點電位較高，三極管導通，水位傳感器的內(nèi)部電路使水位傳感器的B端和C端導通，則液位警告燈點亮。

3.檢測

（1）測量電壓

檢測時，關閉點火開關，斷開水位傳感器接頭，打開點火開關，首先檢測B端是否有蓄電池電壓，檢查C端搭鐵是否正常。如果不正常，應檢查線路。

（2）測量電阻

檢查發(fā)動機冷卻液液位傳感器3端與1端的線路是否有短路現(xiàn)象。用萬用表電阻擋測量，傳感器的B、C端之間的電阻，在水位正常的情況下，傳感器本體的B、C間不應導通，電阻為無窮大。拔出水位傳感器，則B、C間應導通，電阻為零，檢測時應注意表筆的正負極不要接反。

（3）檢查線路

在發(fā)動機冷卻液液位正常的情況下，發(fā)動機液位警告燈依舊點亮，此時應檢查液位警告燈至液位傳感器B端的線路是否有短路現(xiàn)象。

七、電極式液位傳感器

1.結構

電極式液位傳感器主要由裝在蓄電池蓋板上作為電極的鉛棒構成，如圖2-78所示。

2.工作原理

當把傳感器的電極置于蓄電池電槽中時，在該電槽中具有與蓄電池陰極板相同的作用，該電極也將產(chǎn)生電動勢。如使其電極長度與規(guī)定液面位置下限處吻合，則實際液面高于該位置時，鉛棒起電極作用，它浸在蓄電池液中，作為正電極的鉛棒與蓄電池負極將產(chǎn)生電壓和電動勢。低于該位置不產(chǎn)生電動勢。因此電極式液面高度傳感器在蓄電池液量正常時可產(chǎn)生電壓信號，異常時不產(chǎn)生電壓信號。

當蓄電池液位正常符合規(guī)定要求時，如圖2-79所示，傳感器即鉛棒浸入蓄電池液中產(chǎn)生電動勢，晶體管VT1處于導通狀態(tài)。蓄電池電流按圖中箭頭方向從正極經(jīng)過點火開關、晶體管VT1流向蓄電池負極。由于A點電位接近于零，晶體管VT2處于截斷狀態(tài)，報警燈不亮。

當蓄電池液量不足時，由于此時傳感器未浸入蓄電池液中，不能產(chǎn)生電動勢，晶體管VT1處于OFF狀態(tài)。同時，又由于A點電位升高，VT2得到正偏壓而導通電流按箭頭方向流過晶體管VT2基極，從而使VT2處于ON狀態(tài)，報警燈亮，警告駕駛者蓄電池液量不足，如圖2-80所示。

3.檢測

電極式液位傳感器由于是利用電極產(chǎn)生電動勢來對液面進行監(jiān)控，因此，若蓄電池液面報警燈點亮，首先檢查蓄電池液面，若液面正常，可以用下述方法檢測傳感器：拔掉傳感器單線插頭，將通向控制電路的線束側接頭與蓄電池正極直接相連，如果蓄電池液面報警燈熄滅，說明傳感器故障。