CN103133166A - 燃料压力传感器诊断装置 - Google Patents
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Abstract
一种应用于燃料喷射系统的燃料压力传感器诊断装置,该燃料喷射系统具有多个设置到每一气缸的燃料喷射器的检测燃料压力的燃料压力传感器、以及通过使用计算结果控制燃料喷射器的控制部,基于由所述燃料压力传感器检测的所述燃料压力的由于通过每一燃料喷射器的喷射口的燃料喷射而造成的变化来计算所述计算结果。从多个燃料压力传感器中选择所检测的燃料压力的脉动值处于规定的范围内的两个压力传感器。例如,对“A”指的是传感器#1和#3,对“B”指的是传感器#3和#4,对“C”指的是传感器#4和#2,和对“D”指的是传感器#2和#1。ECU通过比较检测值来诊断所选传感器是否故障。
Description
技术领域
本公开内容涉及一种燃料压力传感器诊断装置,其诊断检测燃料压力的燃料压力传感器是否故障。
背景技术
根据JP-2006-77709A(US-2006-0054149A1),将检测供应到燃料喷射器的燃料压力的燃料压力传感器用于燃料喷射系统,该燃料喷射系统将来自共轨(蓄压器容器)的高压燃料分配到设置在内燃机每一气缸中的燃料喷射器。而且,将燃料压力传感器安装到共轨,用于控制共轨中的压力(轨压),以使得燃料压力传感器的检测值等于目标值。通过以下的方法来诊断在燃料压力传感器中是否发生异常(故障)。
当从燃料喷射器喷射燃料时,轨压下降。因此,当燃料压力传感器检测值的减少量由于燃料喷射而导致显著偏离规定的减少量(标准减少量)时,诊断出燃料压力传感器发生异常(故障)。
燃料压力传感器输出由图4中的实线L1表示的输出电平信号,该输出电平信号对应于作为检测值的燃料压力。很可能,当燃料压力传感器随着使用年限而劣化时,输出信号会如图4中的实线L3所示偏离实线L1。在这种被称为偏移异常的情况下,由于输出信号的斜率(实线L3)是正常的,因此所检测值的减少量相对于标准的减少量(实线L1)没有移位太多。因此,即使发生上述偏移异常时,也会错误地诊断为输出信号是正常的,并且燃料压力传感器的上述偏移异常无法被检测到。
发明内容
鉴于上述问题做出本公开内容,并且本公开内容的目的是提供一种燃料压力传感器诊断装置,该燃料压力传感器诊断装置能够诊断是否发生燃料压力传感器的偏移异常。
本公开内容应用于燃料喷射系统,该燃料喷射系统具有多个设置到内燃机每一气缸的燃料喷射器,蓄积高压燃料并将燃料分配到燃料喷射器的蓄压器,检测从蓄压器到燃料喷射器的喷射口的燃料供应通道中的燃料压力的燃料压力传感器,以及通过使用计算结果控制燃料喷射器的控制部,基于燃料压力传感器在从喷射口的燃料喷射中检测值的变化来计算该计算结果。
燃料压力传感器异常诊断装置包括异常诊断部,该异常诊断部通过比较检测值诊断两个燃料压力传感器是否存在异常,所述两个燃料压力传感器以所选传感器的检测值的脉动值处于规定范围内的方式从多个燃料压力传感器中选择。
在燃料喷射系统中,其中基于燃料压力传感器的检测值的变化来计算燃料喷射状态,优选的是,将一个燃料压力传感器设置到每一气缸,以使得基于燃料压力传感器的检测值来计算每一气缸的燃料喷射状态。当传感器之一中发生偏移异常时,检测值彼此具有很大分离。因此,可以通过比较燃料压力传感器彼此的检测值来检测偏移异常。而且,当检测值由于燃料喷射而发生变化时,偏移异常无法被检测到。
根据本公开内容,从多个燃料压力传感器中选择两个燃料压力传感器,以使得检测值的脉动值处于规定的范围内。可以通过比较所选择的燃料压力传感器的检测值,做出是否存在偏移异常的诊断。
附图说明
根据以下参照附图所作出的详细描述,本公开内容的上述和其它目的、特征和优点将变得更加明显。在附图中:
图1是示出根据第一实施例的应用燃料压力传感器诊断装置的燃料喷射系统的轮廓的结构图;
图2A、2B和2C是示出相对于燃料喷射命令信号的燃料喷射率和燃料压力的变化的曲线图;
图3A、3B和3C是分别示出喷射气缸压力波形Wa,非喷射气缸压力波形Wu,和喷射压力波形Wb的视图;
图4是示出燃料压力传感器输出的特性的曲线图;
图5是示出用于根据第一实施例的异常诊断的检测值P#1至P#4的组合的曲线图;
图6A是示出在所有的传感器都正常的情况下的诊断结果的视图;
图6B是示出在传感器#1为异常的情况下的诊断结果的视图;
图6C是示出在两个传感器#1和#2均为异常的情况下的诊断结果的视图;
图6D是示出在两个传感器#1和#3均为异常的情况下的诊断结果的视图;
图7是示出用于诊断图6的燃料压力传感器的处理的流程图;
图8A是示出根据第一实施例的在两个传感器#1和#4均为异常的情况下的诊断结果的视图;以及
图8B是示出根据第二实施例的在两个传感器#1和#4均为异常的情况下的诊断结果的视图。
具体实施方式
在下文中,将根据附图描述本公开内容的实施例。以下实施例是具体示例,而本公开内容并不限于这些实施例。
在下文中,将描述本发明的实施例。将用于燃料喷射器的诊断设备应用于具有四个气缸#1-#4的内燃机(柴油发动机)。
(第一实施例)
图1是示出设置到每一气缸的燃料喷射器10、设置到每一燃料喷射器10的燃料压力传感器20、电子控制单元(ECU)30等的示意图。
首先,将说明发动机的包括燃料喷射器10的燃料喷射系统。在燃料箱40中的燃料由高压泵41泵出,并蓄积在共轨(蓄压器)42中,以供应至每个燃料喷射器10(#1-#4)。每个燃料喷射器10(#1-#4)以预定顺序依次执行燃料喷射。在本实施例中,以燃料喷射器#1、燃料喷射器#3、燃料喷射器#4、和燃料喷射器#2的顺序执行燃料喷射。
高压燃料泵41为间歇性排出高压燃料的柱塞泵。由于燃料泵41由发动机通过曲轴驱动,因此燃料泵41预定次数地排出燃料,同时燃料喷射器10以上述顺序喷射燃料。
燃料喷射器10包括主体11、针形阀体12、电子致动器13等。主体11定义了高压通道11a和喷射口11b。针形阀体12容纳在主体11中,以打开/关闭喷射口11b。
主体11定义了与高压通道11a和低压通道11d连通的背压室11c。由ECU30控制的电子致动器13激活控制阀14,以便切换高压通道11a、低压通道11d和背压室11c之间的连通状态。
当控制阀14被激活,使得背压室11c与低压通路11d连通时,背压室11c中的燃料压力下降。随后,阀体12提升(开阀操作),从而打开喷射口11b。因此,将从共轨42供应到高压通道11a的高压燃料通过喷射口11b朝向燃烧室喷射。当控制阀14被激活,使得背压室11c与高压通道11a连通时,背压室11c中的燃料压力上升。随后,阀体12下落(关阀操作),从而关闭喷射口11b。因此,停止燃料喷射。
燃料压力传感器20包括杆21(负荷传感器(load cell))和压力传感器元件22。将杆21设置到主体11。杆21具有响应于高压通道11a中的高燃料压力而弹性变形的隔膜21a。压力传感器元件22设置在隔膜21a上,以朝向ECU30传输取决于隔膜21a的弹性变形的压力检测信号。
将燃料压力传感器20安装到每一燃料喷射器10。下文中,将安装到气缸#1的燃料喷射器10称为燃料喷射器#1,而将安装到燃料喷射器#1的燃料压力传感器20称为传感器#1。同样地,燃料喷射器(#2-#4)和燃料压力传感器(#2-#4)分别被称为燃料喷射器(#2-#4)和传感器(#2-#4)。
ECU30具有微型计算机,该微型计算机计算诸如燃料喷射数量、燃料喷射开始时间、燃料喷射结束时间以及燃料喷射量的目标燃料喷射状况。例如,微型计算机存储相对于燃料喷射状况图中的发动机负荷以及发动机速度的最优的燃料喷射状况。随后,基于当前发动机负荷和发动机速度,鉴于燃料喷射状况图来计算目标燃料喷射状况。
基于喷射率参数“td”,“te”,Rma,建立对应于计算出的目标喷射状况的燃料喷射命令信号t1,t2、tq(参照图2A),这将以后详细地描述。基于燃料压力传感器20(燃料压力波形)中的检测值的变化,计算喷射率参数的学习值。
参照图2和图3,将在下文描述用于计算喷射率参数的学习方法。在以下描述中,当由燃料喷射器#1喷射燃料时,基于传感器#1的检测值计算喷射率参数。而且,当由燃料喷射器#2-#4喷射燃料时,基于传感器#2-#4的检测值计算其它的喷射率参数。
例如,在安装到气缸#1的燃料喷射器#1喷射燃料的情况下,检测由于燃料喷射而导致的燃料压力的变化,作为基于传感器#1的检测值的燃料压力波形(参照图2C)。基于检测出的燃料压力波形,计算表示每单位时间燃料喷射量变化的喷射率波形(参照图2B)。随后,在燃料喷射器#1的喷射控制中学习和使用识别喷射率波形(喷射状态)的喷射率参数“td”,“te”和Rmax。
由图2C中的燃料压力波形所示的传感器#1的检测值从拐点P1减少,在该拐点P1,燃料喷射开始向实现最大喷射率的拐点P2行进。随后,传感器#1的检测值从拐点P3增加到拐点P4,在该拐点P3,阀体12被提升以开始燃料喷射,在该拐点P4,阀体12被放下以停止燃料喷射。检测值在增大和减小方向重复脉动,并且振幅衰减(参照由图2C中虚点划线包围的线Wc)。
燃料压力波形与图2B中示出的喷射率波形相关。具体而言,拐点P1发生的时间点与喷射起始点R1具有相关性。另外,出现拐点P3的时间点与喷射完成点R4具有相关性。而且,从拐点P1到拐点P2的压力减少量ΔP与最大喷射率(喷射率参数Rmax)具有相关性。
图2A是示出由燃料喷射器#1输出的燃料喷射命令信号的曲线图。喷射率参数“td”(喷射起始时间延迟“td”)是喷射起始点R1相对于喷射起始命令点t1的时间延迟。喷射率参数“te”(喷射完成时间延迟“te”)是喷射完成点R4相对于喷射完成命令点t2的时间延迟。
因此,表示上述相关性的相关系数通过预测试而预先获得。通过使用相关系数,基于拐点P1,P3和压力减少量ΔP计算喷射率参数“td”“te”,Rmax。而且,可以基于喷射率参数“td”“te”,Rmax测量喷射率波形。可以基于所测量的喷射率波形的面积(参见图2B中的打点区域)计算喷射量。
因此,通过使用燃料压力传感器20的检测值,可以计算和学习与燃料喷射命令信号相对的实际喷射状态(注射速率参数“ta”、“te”、Rmax和喷射量)。基于学习值,建立对应于目标喷射状态的燃料喷射命令信号。ECU30(控制部)基于实际喷射状态反馈控制燃料喷射命令信号。即使老化的劣化加深,如喷射口11b中堵塞或磨损,也可以以与目标喷射状态一致的方式精确地控制实际喷射状态。特别是,基于喷射率参数反馈控制燃料喷射命令时段tq,以使得实际喷射量与目标喷射量一致。
在以下描述中,当前执行燃料喷射的气缸被称为喷射气缸,而当前未执行燃料喷射的气缸被称为非喷射气缸。另外,设置在喷射气缸中的燃料压力传感器20被称为喷射传感器,而设置在非喷射气缸中的燃料压力传感器20被称为非喷射传感器。
由喷射气缸传感器检测的燃料压力波形Wa(参照图3A)不但包括由于燃料喷射而造成的波形,而且还包括由于以下描述的其它事由而造成的波形。在燃料泵41间歇性供应燃料,正如柱塞泵的情况下,当燃料泵供应燃料且燃料喷射器10喷射燃料的时侯,整个燃料压力波形Wa上升。即,燃料压力波形Wa包括表示由于燃料喷射而造成的燃料压力变化的燃料压力波形Wb(参照图3C),以及表示由燃料泵41增大的燃料压力的压力波形Wu(参照图3B)。
即使在燃料泵41未供应燃料而燃料喷射器10喷射燃料的情况下,燃料喷射系统中的燃料压力在燃料喷射器10喷射燃料之后也会立即减小。因此,燃料压力波形Wa在燃料喷射系统中下降。即,燃料压力波形Wa包括表示由于燃料喷射而造成的燃料压力变化的波形Wb,以及表示在燃料喷射系统中燃料压力减小的波形Wu(参照图3B)。
鉴于以下事实,即由非喷射气缸压力传感器20检测的非喷射压力波形Wu(Wud)表示在共轨42中的燃料压力变化,从由喷射气缸压力传感器20检测的喷射压力波形Wa减去非喷射压力波形Wu(Wud),以得到喷射波形Wb。图2C所示的喷射波形为喷射波形Wb。
而且,在执行多喷射的情况下,由于先前喷射所造成的图2C中所示的压力脉动Wc与燃料压力波形Wa叠加。特别地,在喷射之间的间隔很短的情况下,压力脉动Wc显著地影响燃料压力波形Wa。因此,优选于从燃料压力波形Wa减去压力脉动Wc和非喷射压力波形Wu(Wud)来计算喷射波形Wb。
图4是示出燃料压力传感器20的输出电压(检测值)与实际燃料压力之间的关系的曲线图。输出电压与实际燃料压力成比例地增加。实线L1表示燃料压力传感器20在其正常执行时的特征。当在燃料压力传感器20中发生断线和短路的异常时,将未受到燃料压力影响的输出电压固定在小于阈值TH1的值和大于或等于阈值TH2的值中的一个上。基于输出电压是否在从阈值TH1到阈值TH2的范围内的事实,ECU30诊断在燃料泵41的操作期间是否发生异常。
当燃料压力传感器20随使用年限进一步劣化,可能会发生输出电压特性的斜率变得不同(参照点划线L2)的特性异常以及输出电压由规定量移位(参见虚点划线L3)的特性异常(偏移异常)。上述特性异常可通过比较两个燃料压力传感器的两个检测值来检测,所述两个燃料压力传感器选自多个检测值的脉动值处于规定范围内的燃料压力传感器20。
图5中的虚点划线表示所选的燃料压力传感器的组合(对A至对D)。例如,对“A”是传感器#1的检测值P#1和传感器#3的检测值P#3的组合。同样地,对“B”是检测值P#3、P#4的组合,而对“C”是检测值P#4,P#2的组合,而对“D”是检测值P#2、P#1的组合。
上述组合包括:设置在这一次将喷射燃料的燃料喷射器(当前喷射器)10中的燃料压力传感器(当前传感器)20,和设置在下一次将喷射燃料的燃料喷射器(下一喷射器)10中的燃料压力传感器20(下一传感器)。ECU30选择当前传感器20和下一传感器20两者,作为用于诊断其中是否发生异常的诊断对象。
优选的是,由当前传感器20针对检测值P#1至P#4的检测计时就在当前喷射器10的燃料压力波形中发生拐点P1之前。例如,检测值P#1至P#4在喷射起始命令点t1计时,或在喷射起始命令点t1被用于诊断之前的规定时间段内计时。另外,优选的是,由下一传感器20针对检测值P#1至P#4的检测计时与当前传感器20的检测计时相同。
当所选燃料压力传感器之一发生特性异常时,检测值彼此有很大的分离。因此,ECU30可以检测到燃料压力传感器20中发生的异常。具体来说,ECU30根据当前传感器20的检测值与下一传感器20的检测值之间的压力差是否大于或等于预定阈值Pth的结果,来诊断是否发生异常。基于对“A”至对“D”的诊断结果,将被诊断为在其它的燃料压力传感器中最异常的燃料压力传感器诊断为异常(故障)。
将描述上述识别方法的示例。图6A到图6D是示出对“A”至对“D”的检测值P#1至P#4的视图。应注意的是,带有对角线的检测值P#1至P#4表示异常传感器的检测值。当上述压力差大于或等于阈值Pth时,将有关对的燃料压力传感器暂时诊断为异常(由“X”表示)。将针对每个传感器20(#1-#4)计数上述诊断的数量(诊断数量信息)。
图6A是示出当所有传感器都正常时对“A”至对“D”的检测值P#1至P#4的视图。在该情况下,由于在对“A”至对“D”中的压力差小于正常的阈值Pth,因此ECU30诊断传感器#1至#4为正常的。
图6B是示出仅在传感器#1异常时对“A”至对“D”的检测值P#1至P#4的视图。在该情况下,在对“A”和对“D”中的压力差大于阈值Pth。对“A”中的传感器#1和#3被暂时诊断为异常。对“D”中传感器#2和#1被暂时诊断为异常。因此,对于传感器#1的暂时诊断数量是最大的,从而ECU30诊断出传感器#1是异常的。
图6C是示出在传感器#1和#2异常时对“A”至对“D”的检测值P#1至P#4的视图。在该情况下,在对“A”和对“C”中的压力差大于阈值Pth。因此,相对于每个传感器的诊断数量信息均为“1”。ECU30无法诊断哪个传感器是异常的,从而得出结论为:至少一个传感器为异常的。
图6D是示出在传感器#1和#3异常时对“A”至对“D”的检测值P#1至P#4的视图。在该情况下,在对“A”,对“B”,对“D”中的压力差大于阈值Pth。因此,相对于传感器#1和#3的诊断数量信息是“2”,而相对于传感器#4和#2的诊断数量信息是“1”。因此,ECU30以多数诊断出传感器#1和#3是异常的。
图7是示出上述诊断过程的流程图。
在S10(异常诊断部)中,ECU30针对每一对执行异常诊断,以将压力差与阈值Pth相比较。在S20(异常传感器识别部)中,ECU30识别那个传感器(最异常传感器)具有最大诊断数量信息。
在S30中,ECU30确定最异常传感器的数量是否大于“1”。当最异常传感器的数量小于或等于“1”时(S30:否),ECU30行进到S40。在S40中,ECU30确定是否存在异常传感器。当无异常传感器存在时(S40:否),ECU30行进到S50。在S50中,ECU30诊断所有传感器#1至#4为正常的。当存在异常传感器时(S40:是),ECU30行进到S60。在S60中,ECU30诊断相关的传感器(最异常传感器)是异常的。
当最异常传感器的数量大于“1”时(S30:是),ECU30行进到S70。在S70中,ECU30确定所有传感器的诊断数量是否并不相同。当所有传感器的诊断数量并不相同时(S70:是),ECU30行进到S80。在S80中,ECU30诊断相关的传感器(最异常传感器)是异常的。
当所有传感器的诊断数量均相同时(S70:“否”),ECU30行进至S90。在S90中,ECU30执行比较异常诊断。
在下文中,将描述比较异常诊断。在发动机停止之后经过规定的时间段的情况下,当燃料压力几乎等于大气压力时,ECU30获得传感器#1至#4的检测值。ECU30计算检测值相对于大气压力的偏差值。当偏差值之一大于规定值时,具有上述偏差值的传感器就被诊断为异常。因此,ECU30能够诊断每个传感器是否异常。在这种情况下,上述比较异常诊断只能在发动机停止时执行。
在S50,S60,和S80中,即使在发动机操作时,ECU30也能够执行异常诊断。由于异常诊断可通过比较两个检测值来诊断,因此该异常诊断不仅可通过输出电压特性的斜率来诊断,也可通过偏移异常来诊断。
另外,根据所选传感器的组合(对“A”至对“D”)的诊断结果,能够以多数来诊断异常传感器。
而且,在本实施例中,将当前传感器20和下一传感器20选择为诊断对象。因此,由于通过使用检测值执行异常诊断,当压力脉动Wc的影响变小时,可提高诊断精度。
(第二实施例)
根据第一实施例,基于诊断数量信息,ECU30以多数确定是否存在异常传感器。根据第二实施例,当在S10中执行对“A”至对“D”的诊断时,ECU30(比较部)诊断最大检测值传感器(比较信息)。随后,ECU30基于诊断数量信息和比较信息,识别异常传感器。
图8A和图8B是示出传感器#1的检测值非常大(高异常)和传感器#2的检测值非常小(低异常)的情况下的诊断结果的视图。图8A是示出根据第一实施例的诊断结果的视图。图8B是示出根据本实施例的诊断结果的视图。
根据图8A所示的诊断结果,相对于每一传感器的诊断数量信息是“2”。因此,ECU30无法诊断哪个传感器是异常的。根据图8B所示的诊断结果,传感器#1的高异常的数量和传感器#4的低异常的数量是最大的(数量为“2”)。因此,ECU30可以诊断传感器#1和#4是异常的。
如上所述,即使在ECU30由诊断数量信息无法诊断哪一传感器是异常的情况下,根据本实施例,ECU30可以基于诊断数量信息和比较信息两者,诊断哪一个传感器是异常的。
(其它实施例)
本发明并不限于上述实施例,而也可以例如按以下方式来执行。另外,每个实施例的特征配置均可被组合。
(1)本公开内容可应用于燃料喷射系统,在该燃料喷射系统中,燃料压力传感器20设置到燃料喷射器10的任一个,而燃料压力传感器20并未设置到其它的燃料喷射器10。
例如,将两个燃料压力传感器20设置到四个燃料喷射器10之中的两个燃料喷射器10,该四个燃料喷射器10分别设置到四缸发动机中的四个气缸。在该情况下,优选的是,执行图7的S10所示的异常诊断。
(2)并不限于选择当前传感器20和下一传感器20这一对,来作为诊断对象。诊断对象可以是当前传感器20和下下个传感器20的对,或者可以是下一个传感器20和下下个传感器20的对。下下个传感器20是设置在将相继下一个燃料喷射器喷射燃料的燃料喷射器10中的燃料压力传感器20。需要所选传感器的检测值的压力脉动处于规定范围中。因此,禁止选择设置到当前正在喷射燃料的燃料喷射器10的传感器。需要选择在拐点P4之后经过规定的时间段的情况下的传感器。
燃料压力传感器20可被设置在共轨42的出口42a与喷射口11b之间的燃料供应通道中的任何地方。例如,燃料压力传感器22可以设置在连接共轨42和燃料喷射器10的高压管42b中。每个汽缸的燃料供应通道和共轨42对应于从蓄压器容器引导至每个气缸的喷射口的燃料流动通道。
Claims (4)
1.一种应用于燃料喷射系统的燃料压力传感器诊断装置,所述燃料喷射系统具有多个设置到内燃机的每一气缸的燃料喷射器、蓄积高压燃料并将所述燃料分配到所述燃料喷射器的蓄压器、检测从所述蓄压器到所述燃料喷射器的喷射口的燃料供应通道中多个点处的燃料压力的多个燃料压力传感器、以及通过使用计算结果控制所述燃料喷射器的控制部,基于由所述燃料压力传感器检测的所述燃料压力的由于通过所述燃料喷射器的喷射口的燃料喷射而造成的变化来计算所述计算结果,所述燃料压力传感器诊断装置包括:
异常诊断部,在多个燃料压力传感器之中选择所检测的燃料压力的脉动值处于规定范围内的两个压力传感器,所述异常诊断部通过比较由所选择的两个燃料压力传感器检测的检测值,诊断所选择的两个燃料压力传感器是否故障。
2.根据权利要求1所述的燃料压力传感器诊断装置,其中:
将每个所述燃料压力传感器设置到各自的燃料喷射器,每个所述燃料压力传感器针对各自的燃料喷射器检测燃料压力的变化,用以计算各自的燃料喷射器的喷射状态,
当所述燃料喷射器以规定的顺序喷射所述燃料时,将在这一次喷射所述燃料的燃料喷射器称为当前喷射器,将在下一次喷射所述燃料的燃料喷射器称为下一喷射器,
所述异常诊断部在多个燃料压力传感器之中选择设置到所述当前喷射器的所述燃料压力传感器和设置到所述下一喷射器的所述燃料压力传感器,作为用于诊断的诊断对象。
3.根据权利要求1或2所述的燃料压力传感器诊断装置,还包括:
识别部,所述识别部基于由所述异常诊断部做出的所选择的传感器的每一组合的诊断结果,识别在所述多个燃料压力传感器之中故障的燃料压力传感器。
4.根据权利要求3所述的燃料压力传感器诊断装置,还包括:
比较部,所述比较部获得比较信息,所述比较信息示出由所述异常诊断部选择的所述燃料压力传感器的所述检测值的最大检测值;其中:
所述识别部基于由所述异常诊断部做出的所述诊断结果和由所述比较部获得的所述比较信息,识别所述故障的燃料压力传感器。
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