某車型油位傳感器為干簧管式結(jié)構(gòu)，傳感器擋位故障表現(xiàn)為油表指針在3/4擋以下無反應(yīng)。經(jīng)過調(diào)查及試驗(yàn)分析，故障原因?yàn)樯a(chǎn)傳感器時需調(diào)整PCB板安裝角度，但此時PCB板與外側(cè)塑料管間已灌裝部分防護(hù)樹脂，樹脂阻礙PCB板扭轉(zhuǎn)，外力施加在干簧管上，造成了3/4擋位干簧管損傷，經(jīng)過一定使用時間后，簧片無法斷開，傳感器最大輸出阻值只能達(dá)到3/4擋位的阻值，所以油表指針在3/4擋位以下無反應(yīng)。為避免此類問題，PCB板外側(cè)不再灌裝樹脂，PCB板兩側(cè)使用密封膠和橡膠座保護(hù)。

　　1、油位傳感器故障現(xiàn)象

　　某型號油位傳感器在整車上出現(xiàn)一種故障現(xiàn)象，具體表現(xiàn)為油表指針在3/4擋以下無反應(yīng)，即油量降低指針不動，指針在油表3/4擋以上可以正常擺動，相同故障發(fā)生在3臺車上，傳感器為同一批次。

傳感器電路原理圖

　　油位傳感器電路及原理如圖1所示。干簧管為一種磁開關(guān)，由玻璃管包裹2個磁簧片組成，油浮子內(nèi)裝有永磁體，當(dāng)干簧管被永磁體吸合后，該干簧管以下電阻被短路，由于油浮子隨油位浮動，所以油位與傳感器電阻具有一定對應(yīng)關(guān)系。該傳感器的最大設(shè)計(jì)阻值為107.8 Ω，對應(yīng)油表空油擋，測量故障件最大輸出阻值為29Ω ， 對應(yīng)油表3/ 4擋。造成此故障可能有兩種原因：一種是電路板自身出現(xiàn)短路，另一種是干簧管失效而無法斷開，兩者均能將3/4擋以下電阻短路，使最大輸出阻值只有29 Ω。

　　2、油位傳感器故障排查

　　2.1.PCB板短路排查

　　傳感器結(jié)構(gòu)如圖2所示，由左至右依次為套管、塑料管、環(huán)氧樹脂、PCB 板。PCB板裝入塑料管后再裝入套管，塑料管中先灌入密封膠，固定住PCB板后再灌入環(huán)氧樹脂，樹脂固化后保護(hù)和密封PCB板。環(huán)氧樹脂在灌裝時為流體，固化后堅(jiān)硬，這也使得故障件難以完整拆解。

圖2 傳感器結(jié)構(gòu)示意圖

　　排查PCB板是否存在短路，需要暴露出PCB板布線面，經(jīng)環(huán)氧樹脂溶解劑浸泡后的PCB板如圖3所示，焊點(diǎn)光滑牢固，且未見連焊現(xiàn)象，可以排除PCB板短路問題。由于溶解劑對干簧管玻璃有腐蝕作用，經(jīng)浸泡后的干簧管已損壞。

圖3 PCB板拆解示意圖

　　2.2.干簧管失效排查

　　干簧管的簧片觸點(diǎn)密封在玻璃管內(nèi)，內(nèi)部充滿惰性氣體，觸點(diǎn)含惰性貴金屬銠，能減少電弧放電對觸點(diǎn)表面的損耗。干簧管的玻璃管損壞后，內(nèi)部惰性氣體泄露，簧片觸點(diǎn)的壽命就會縮短。

　　干簧管焊接前需要將其管腳由直線型彎折90°，管腳彎折后插入PCB板孔焊接，管腳彎折前后狀態(tài)如圖4所示。彎折管腳一般使用專用工裝，工裝上有凹槽并帶有磁性，可以防止彎折管腳時干簧管錯動，避免彎角時損壞干簧管，即使干簧管損壞，在焊接后檢測時也會被發(fā)現(xiàn)。在生產(chǎn)現(xiàn)場排查時，隨機(jī)彎折了一批干簧管，經(jīng)測試，干簧管性能達(dá)標(biāo)。

圖4 干簧管彎折前后狀態(tài)示意圖

　　干簧管無法斷開是因?yàn)榛善l(fā)生粘連。為驗(yàn)證干簧管的粘連現(xiàn)象，進(jìn)行了如下試驗(yàn)：干簧管作為磁開關(guān)和油泵電機(jī)串聯(lián)，電源電壓為12 V，利用永磁體吸合干簧管，電路連通后電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，此時干簧管簧片間閃現(xiàn)火花，一段時間后移開永磁體，電機(jī)依然運(yùn)轉(zhuǎn)，干簧管無法斷開而失效，火花產(chǎn)生的熱量使簧片粘連在一起。但此種現(xiàn)象在整車上不會出現(xiàn)，試驗(yàn)時干簧管中電流達(dá)到0.9 A，已經(jīng)超過干簧管正常工作電流0.5 A，此試驗(yàn)僅為驗(yàn)證干簧管粘連失效模式。

　　審查傳感器生產(chǎn)記錄時，發(fā)現(xiàn)該批故障件在生產(chǎn)時調(diào)整過PCB板在套管內(nèi)的安裝角度，此舉是為了使干簧管遠(yuǎn)離泵芯一邊，減小磁場對干簧管的干擾。由于調(diào)整PCB板角度時，其下部已經(jīng)灌樹脂，樹脂已在逐漸固化，此時PCB板會受到外力扭曲，可能會造成干簧管損傷。拆解另一故障件時，發(fā)現(xiàn)PCB板明顯扭曲變形，如圖5所示，失效發(fā)生在3/4擋是因?yàn)樵撎幍呐まD(zhuǎn)變形最大。

圖5 PCB板在套管內(nèi)扭轉(zhuǎn)示意圖

　　為驗(yàn)證推測，將一根正常的P C B板人為扭轉(zhuǎn)一定角度，然后將PCB板與油表連接后放入電磁線圈內(nèi)，電磁線圈使干簧管以10次/min頻率閉合，經(jīng)過8h后，傳感器最大輸出阻值為29 Ω，與整車故障件現(xiàn)象一致。

　　將失效的干簧管放入300倍放大儀下觀察，可以看見簧片觸點(diǎn)無間隙，而正常的簧片觸點(diǎn)則有可見間隙，如圖6所示。正常的干簧管在磁場靠近后，能觀察到簧片吸合動作，而失效的干簧管則無反應(yīng)。

圖6 簧片間隙示意圖

　　油位傳感器在P C B板被扭轉(zhuǎn)并使用一段時間后失效是因?yàn)榛善g隙減小，當(dāng)油浮子的磁場使該干簧管處于時開時合時容易形成電弧放電，放電火花熱量使簧片觸點(diǎn)粘連，3/4擋簧片粘連后，其以下?lián)跷皇А?/p>

　　3、傳感器故障整改措施

　　油位傳感器PCB板四周灌裝樹脂的作用是提高防震性和密封性，但當(dāng)傳感器出現(xiàn)故障時則不利于完整拆解，導(dǎo)致故障分析困難，且樹脂需要較長固化時間，生產(chǎn)效率不高。由于需要人工將PCB板裝入套管，調(diào)整角度時容易因

　　灌裝樹脂造成干簧管損壞。為避免出現(xiàn)此問題，該傳感器不再在塑料管內(nèi)灌裝環(huán)氧樹脂，改為兩端少量灌密封膠，密封膠不覆蓋電路部分，兩端再使用橡膠座固定PCB板。

　　4、總結(jié)

　　油位傳感器3/4擋失效是因?yàn)樯a(chǎn)傳感器時為調(diào)整PCB板的安裝角度，外力扭轉(zhuǎn)PCB板造成干簧管損傷，使用一段時間后，簧片間電弧放電使簧片觸點(diǎn)粘連，無法斷開，傳感器最大阻值停在29Ω，油表最低油位只能顯示到3/4