На выходных снял приборную панель, вытащил плату, разобрался со схемой, подключил питание, переменный резистор в качестве имитатора датчика уровня.
Проверял следующим образом:
1) Аккумулятор подключен всегда (+12В на контакт A1), зажигание включено (+12В на контакт A11), опустошаю бак (переменный резистор 283 Ом) до включения лампы резерва.
2) Выключаю зажигание (0 на контакт A11), заправляю (переменный резистор 38 Ом).
3) Включаю зажигание (+12В на контакт A11)

Стрелка указателя уровня показывает полный бак. Делал много раз с разными вариантами задержек. Повторить неисправность не удалось.
В машину поставил другую приборную панель, опустошу бак и проверю как поведет себя указатель уровня после заправки, если неисправность останется, то что-то с датчиком в баке.

Кому интересно, сохранил подробности изучения схемы и алгоритма измерения уровня: https://yadi.sk/i/H0TF1_yfkju8mA