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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Offenbarung betrifft eine Kraftstoffpegelüberwachung
in einem Fahrzeug und insbesondere das Überwachen eines Kraftstoffpegels
in einem Fahrzeug mit einem Haupt- und einem Nebenkraftstofftank.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die
Ausführungen
in diesem Abschnitt geben nur Hintergrundinformationen in Bezug
auf die vorliegende Offenbarung und stellen vielleicht keinen Stand
der Technik dar.
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Brennkraftmaschinen
verbrennen ein Luft-und-Kraftstoff-(L/K) Gemisch in Zylindern, um ein
Antriebsdrehmoment zu erzeugen. Insbesondere treiben die Verbrennungsvorgänge wechselseitig Kolben
an, die eine Kurbelwelle antreiben, um ein Ausgangsdrehmoment von
der Maschine bereitzustellen. Der Kraftstoff wird durch ein Kraftstoffsystem an
die Maschine geliefert. Die Kraftstoffsysteme von einigen Fahrzeugen
weisen mehrere Kraftstofftanks auf. Zum Beispiel weisen einige Kraftstoffsysteme
einen Hauptkraftstofftank und einen Nebenkraftstofftank auf, die
sich einen gemeinsamen Füllstutzen
teilen.
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Die
Kraftstoffpegel in den Kraftstofftanks werden überwacht, und der Fahrzeugbediener
wird in Bezug auf die Menge an Kraftstoff, die in jedem Tank verbleibt,
informiert. Insbesondere wird ein Kraftstoffpegelsensor in jedem
Tank bereitgestellt. Jeder Kraftstoffpegelsensor reagiert auf den Kraftstoffpegel
in einem zugehörigen
Tank und erzeugt ein Signal auf der Grundlage des Kraftstoffpegels.
Die Menge an verbleibendem Kraftstoff wird auf der Grundlage der
Signale bestimmt. Herkömmliche Kraftstoffpegelüberwachungssysteme
weisen eine Rationalitätsdiagnose
auf, um zu bestimmen, ob die Kraftstoffpegelsensoren ordnungsgemäß funktionieren.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Ein
Diagnosesystem und -verfahren zum Detektieren von Fehlern in einem
Kraftstoffsystem eines Fahrzeugs weisen ein Kraftstoffpegelüberwachungsmodul
auf, das eine erste Veränderung
eines ersten Kraftstoffpegels eines ersten Kraftstofftanks auf der Grundlage
von Daten bestimmt, die von einem ersten Kraftstoffpegelsensor empfangen
werden, und eine zweite Veränderung
eines zweiten Kraftstoffpegels eines zweiten Kraftstofftanks auf
der Grundlage von Daten bestimmt, die von einem zweiten Kraftstoffpegelsensor
empfangen werden. Ein Sensordiagnosemodul beurteilt den Betrieb
des zweiten Kraftstoffpegelsensors auf der Grundlage der ersten
Veränderung
des ersten Kraftstoffpegels.
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In
weiteren Merkmalen bestimmt das Sensordiagnosemodul einen Fehlerzustand
des zweiten Kraftstoffpegelsensors, wenn die erste Veränderung einen
Variationsschwellenwert übersteigt
und der zweite Kraftstoffpegel kleiner als oder gleich einem Leerschwellenwert
ist. Das Kraftstoffpegelüberwachungsmodul
bestimmt die zweite Veränderung
des zweiten Kraftstoffpegels, wenn die erste Veränderung fehlschlägt, einen
Variationsschwellenwert zu übersteigen,
und/oder der zweite Kraftstoffpegel einen Leerschwellenwert übersteigt.
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In
weiteren Merkmalen signalisiert das Sensordiagnosemodul einen Bestanden-Zustand
oder einen Fehlerzustand des zweiten Kraftstoffpegel sensors auf
der Grundlage der zweiten Veränderung
und eines Veränderungsschwellenwertes.
Das Sensordiagnosemodul signalisiert den Bestanden-Zustand, wenn
die zweite Veränderung
den Veränderungsschwellenwert übersteigt,
und signalisiert den Fehlerzustand, wenn die zweite Veränderung
kleiner als oder gleich dem Veränderungsschwellenwert
ist. Das System umfasst ferner den ersten und zweiten Kraftstoffpegelsensor.
Das Kraftstoffsystem weist einen gemeinsamen Füllstutzen für den ersten Kraftstofftank
und den zweiten Kraftstofftank auf, wobei der Füllstutzen Kraftstoff empfängt, bevor
das Kraftstoffpegelüberwachungsmodul
die erste Veränderung des
ersten Kraftstoffpegels des ersten Kraftstofftanks bestimmt.
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In
weiteren Merkmalen umfasst das System ferner ein Steuermodul, das
eine elektrische Förderpumpe
aktiviert, wenn der erste Kraftstoffpegel des ersten Kraftstofftanks
unter einen Steuerungsschwellenwert absinkt, wobei die elektrische
Förderpumpe Kraftstoff
von dem zweiten Kraftstofftank zu dem ersten Kraftstofftank befördert. Das
Steuermodul deaktiviert die elektrische Förderpumpe, wenn der erste Kraftstofftank
einen Vollzustand erreicht oder der zweite Kraftstofftank auf einen
Leerzustand absinkt. Das Diagnosesystem wird aktiviert, wenn eine
Maschine des Fahrzeugs eingeschaltet wird.
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Weitere
Anwendungsgebiete werden anhand der nachfolgenden Beschreibung deutlich.
Es versteht sich von selbst, dass die Beschreibung und speziellen
Beispiele nur zum Zwecke der Verdeutlichung gedacht sind und nicht
dazu gedacht sind, den Umfang der vorliegenden Offenbarung einzuschränken.
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ZEICHNUNGEN
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Die
hier beschriebenen Zeichnungen sind nur zum Zwecke der Verdeutlichung
und sind nicht dazu gedacht, den Umfang der vorliegenden Offenbarung
in irgendeiner Weise einzuschränken.
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1 ist
ein Funktionsblockdiagramm, das ein beispielhaftes Fahrzeug einschließlich eines
Diagnosesystems gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt;
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2 ist
ein Funktionsblockdiagramm, das einen Haupt- und Nebenkraftstofftank
gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt;
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3 ist
ein Funktionsblockdiagramm, das ein beispielhaftes Modul darstellt,
welches das Diagnosesystem der vorliegenden Erfindung ausführt; und
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4 ist
ein Ablaufdiagramm, das beispielhafte Schritte zur Durchführung des
Diagnosesystems der vorliegenden Erfindung darstellt.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Die
folgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform ist rein beispielhafter
Natur und ist keineswegs dazu gedacht, die Erfindung, ihre Anwendung
oder Einsatzmöglichkeiten
einzuschränken.
Zum Zwecke der Übersichtlichkeit
werden dieselben Bezugsnummern in den Zeichnungen verwendet, um ähnliche
Elemente zu bezeichnen. Der Begriff Modul, wie hierin verwendet,
bezieht sich auf eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC),
eine elektronische Schaltung, einen Prozessor (Gemein schafts-, dediziert
oder Gruppen-) und einen Speicher, die ein oder mehrere Software-
oder Firmwareprogramme ausführen,
eine kombinatorische Logikschaltung, oder andere geeignete Bauteile,
die die beschriebene Funktionalität bereitstellen.
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Ein
Kraftstoffpegelsensor kann unangemessenerweise melden, dass sich
ein dazugehöriger Kraftstofftank
in einem Leerzustand befindet (d. h. Hängengeblieben-im-Leeren-Fehler).
Wenn sich ein Hängengeblieben-im-Leeren-Fehler ereignet,
kann eine Förderpumpe,
die Kraftstoff von dem Nebenkraftstofftank zu dem Hauptkraftstofftank
befördert, nicht
arbeiten. Daher ist der Kraftstoff in dem Nebenkraftstofftank für die Maschine
nicht erreichbar.
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Ein
Hängengeblieben-im-Leeren-Fehler
des Nebenkraftstoffsensors kann fälschlicherweise eine Diagnose,
wie zum Beispiel einen Verdunstungsemissions-Kontrollmonitor (EVAP-Kontrollmonitor), auf
der Grundlage einer nicht korrekten Erfassung des Kraftstoffpegels
in dem Nebenkraftstofftank anschalten und/oder abschalten.
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Nun
auf 1 Bezug nehmend weist ein beispielhaftes Fahrzeugsystem 10 eine
Maschine 12 mit einem Ansaugkrümmer 14 und einem
Abgaskrümmer 16 auf.
Luft wird durch eine Drosselklappe 18 in den Ansaugkrümmer 14 gesaugt.
Die Luft wird mit Kraftstoff gemischt, und das Kraftstoff-und-Luft-Gemisch
wird verdichtet und in einem Zylinder 20 entflammt, um
einen Kolben (nicht gezeigt) in dem Zylinder 20 hin- und
hergehend anzutreiben. Obwohl ein einzelner Zylinder 20 gezeigt
wird, wird vorweggenommen, dass die Maschine 12 mehrere
Zylinder 20 aufweisen kann. Der Kolben treibt eine Kurbelwelle (nicht
gezeigt) drehbar an, um ein Ausgangsantriebsdrehmoment bereitzustellen.
Kraftstoff wird von einem Kraftstoffsystem 22, das einen
Tankregler 24, einen Hauptkraftstoff tank 26 und
einen Nebenkraftstofftank 28 aufweist, an die Maschine 12 geliefert.
In der vorliegenden Ausführung
teilen sich der Haupt- und Nebenkraftstofftank 26, 28 einen
einzelnen Füllstutzen 30.
Während
eines Auftankvorgangs wird Kraftstoff über den Füllstutzen 30 gleichzeitig
zu dem Haupt- und Nebenkraftstofftank 26, 28 gespeist.
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Der
Haupt- und Nebenkraftstoffpegelsensor 34, 36 erfassen
einen Haupt- und
Nebenkraftstoffpegel in dem Haupt- und Nebenkraftstofftank 26 bzw. 28 und
erzeugen ein Haupt- und Nebenkraftstoffsignal, das die jeweiligen
Kraftstoffpegel anzeigt. In verschiedenen Ausführungsformen können der
Haupt- und Nebenkraftstoffpegelsensor 34, 36 eine
Komponente, wie zum Beispiel einen "Schwimmer" aufweisen, der schwimmfähig ist
und an einer Oberfläche des
Kraftstoffs eines jeden der jeweiligen Kraftstofftanks 26, 28 schwimmt.
Der Haupt- und Nebenkraftstoffpegelsensor 34, 36 können ein
Haupt- und Nebenkraftstoffsignal auf der Grundlage der Position der
Schwimmer in dem Haupt- und Nebenkraftstofftank 26 bzw. 28 erzeugen.
Ein Kraftstofffördermechanismus,
wie zum Beispiel eine elektrische Förderpumpe 38, befördert Kraftstoff
zwischen dem Haupt- und Nebenkraftstofftank 26, 28.
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Ein
Steuermodul 40 weist einen Prozessor, einen Speicher, wie
zum Beispiel einen Direktzugriffsspeicher (RAM), Festwertspeicher
(ROM), und/oder eine andere geeignete elektronische Speicherung
auf. Das Steuermodul 40 steht in Verbindung mit dem Tankregler 24,
dem Hauptkraftstoffpegelsensor 34 und dem Nebenkraftstoffpegelsensor 36.
Des Weiteren kann das Steuermodul 40 eine Eingabe von anderen
Sensoren 42 des beispielhaften Fahrzeugs 10, einschließlich, aber
nicht beschränkt auf
Sauerstoffsensoren, Maschinenkühlmitteltemperatursensoren,
Luftmassensensoren und/oder Maschinendrehzahlsensoren, empfangen.
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Das
Steuermodul 40 führt
ein Sensordiagnosesystem der vorliegenden Erfindung aus. Das Sensordiagnosesystem
detektiert und meldet einen "Hängengeblieben-im-Bereich-" (z. B. Hängengeblieben-im-Leeren)
Fehlerzustand des Nebenkraftstoffpegelsensors 36 auf der
Grundlage des Haupt- und Nebenkraftstoffsignals.
Mit anderen Worten bestimmt das Sensordiagnosesystem, ob der Nebenkraftstoffpegelsensor 36 unangemessenerweise
erfasst, dass sich der Nebenkraftstofftank 28 in einem
Leerzustand befindet. Obwohl die vorliegende Ausführung ein Sensordiagnosesystem
beschreibt, das auf dem Nebenkraftstoffpegelsensor 36 tätig ist,
können
Fachleute verstehen, dass ein Sensordiagnosesystem des Hauptkraftstoffpegelsensors 34 ähnlich dem
hier beschriebenen Sensordiagnosesystem funktionieren kann.
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Bezug
nehmend auf 2 werden der Haupt- und der
Nebenkraftstofftank 26, 28 gezeigt. Der Hauptkraftstofftank 26 liefert
Kraftstoff an die Maschine 12 während des Betriebs des Fahrzeugs 10. Das
Steuermodul 40 aktiviert bevorzugt die elektrische Förderpumpe 38,
um Kraftstoff von dem Nebenkraftstofftank 28 an den Hauptkraftstofftank 26 zu
liefern, wenn der Hauptkraftstoffpegel unter einen Steuerungsschwellenwert
absinkt. Der Hauptkraftstofftank 26 weist ferner einen
ersten Vollschwellenwert auf, der anzeigt, ob der Hauptkraftstofftank 26 einen Vollzustand
erreicht hat. Der Nebenkraftstofftank 28 weist einen zweiten
Vollschwellenwert und einen Leerschwellenwert auf, die einen Vollzustand
bzw. Leerzustand des Nebenkraftstofftanks 28 anzeigen. Das
Steuermodul 40 deaktiviert die elektrische Förderpumpe 38,
wenn entweder der Hauptkraftstofftank 26 den Vollzustand
erreicht oder der Nebenkraftstofftank 28 auf den Leerzustand
absinkt.
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Nun
auf 3 Bezug nehmend, wird das Steuermodul 40 ausführlicher
gezeigt. Das Steuermodul 40 weist ein beispielhaftes Sensordiagnosesys tem 100 der
vorliegenden Erfindung auf. Das Sensordiagnosesystem 100 weist
ein Kraftstoffpegelüberwachungsmodul 102 und
ein Sensordiagnosemodul 104 auf. Das Sensordiagnosesystem 100 speichert
einen Wert des Hauptkraftstoffpegels (d. h. den vorherigen Hauptkraftstoffpegel)
in einem Speicher während
eines vorherigen Schlüsselzykluses des
Fahrzeugs 10. In der vorliegenden Ausführung speichert das Sensordiagnosesystem 100 den
vorherigen Hauptkraftstoffpegel, wenn die Maschine 12 abgeschaltet
wird.
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Das
Kraftstoffpegelüberwachungsmodul 102 steht
in Verbindung mit dem Sensordiagnosemodul 104 und detektiert
Veränderungen
des Hauptkraftstoffpegels des Hauptkraftstofftanks 26 auf
der Grundlage einer von dem Hauptkraftstoffpegelsensor 34 empfangenen
Eingabe. Das Kraftstoffpegelüberwachungsmodul 102 ruft
den vorherigen Hauptkraftstoffpegel aus einem Speicher ab und bestimmt
einen momentanen Hauptkraftstoffpegel bei einer Aktivierung der
Maschine 12. Das Kraftstoffpegelüberwachungsmodul 102 berechnet
dann eine Veränderung zwischen
dem vorherigen und momentanen Hauptkraftstoffpegel und bestimmt,
ob die Veränderung
einen Variationsschwellenwert übersteigt.
Wenn das Kraftstoffpegelüberwachungsmodul 102 bestimmt, dass
sich der momentane Hauptkraftstoffpegel in Bezug auf den vorherigen
Hauptkraftstoffpegel erhöht hat,
nimmt das Sensordiagnosesystem 100 an, dass sich ein Auftankvorgang
des Tanksystems 22 ereignet hat.
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Wie
zuvor unter Bezugnahme auf 2 bemerkt,
wird Kraftstoff über
den Füllstutzen 30 gleichzeitig
zu dem Haupt- und Nebenkraftstofftank 26, 28 während eines
Auftankvorgangs gespeist. Daher nimmt das Kraftstoffpegelüberwachungsmodul 102 auf
der Grundlage der Erhöhung
des momentanen Hauptkraftstoffpegels ferner an, dass der Nebenkraftstofftank 28 während des
Auftankvorgangs Kraftstoff erhielt.
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Das
Kraftstoffpegelüberwachungsmodul 102 bestimmt
dann, ob der Nebenkraftstoffpegel des Nebenkraftstofftanks 28 den
Leerschwellenwert auf der Grundlage einer von dem Nebenkraftstoffsensor 36 empfangenen
Eingabe übersteigt.
Das Sensordiagnosemodul 104 signalisiert einen Fehlerzustand
oder einen Bestanden-Zustand des Nebenkraftstoffpegelsensors 36 auf
der Grundlage der Bestimmungen des Kraftstoffpegelüberwachungsmoduls 102.
Insbesondere signalisiert das Diagnosemodul 104 einen Fehlerzustand,
wenn das Kraftstoffpegelüberwachungsmodul 102 bestimmt,
dass der Nebenkraftstoffpegel den Leerschwellenwert nicht überstiegen hat.
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Wenn
jedoch das Kraftstoffpegelüberwachungsmodul 102 fehlschlägt, eine
Erhöhung
des momentanen Hauptkraftstoffpegels (d. h. es ereignete sich kein
Auftankvorgang vor dem momentanen Schlüsselzyklus) zu detektieren,
bestimmt das Kraftstoffpegelüberwachungsmodul 102 eine
Veränderung
des Nebenkraftstoffpegels, nachdem das Fahrzeug 10 eine
kalibrierte Distanz gefahren ist. Das Sensordiagnosemodul 104 signalisiert
einen Fehlerzustand oder einen Bestanden-Zustand auf der Grundlage
der Veränderung
des Nebenkraftstoffpegels. Wenn die Veränderung des Nebenkraftstoffpegels
einen Veränderungsschwellenwert übersteigt, signalisiert
das Sensordiagnosemodul 104 den Bestanden-Zustand. Wenn
jedoch die Veränderung
des Nebenkraftstoffpegels unter den Veränderungsschwellenwert absinkt,
signalisiert das Sensordiagnosemodul 104 einen Fehlerzustand,
der einen Hängengeblieben-Fehlerzustand
des Nebenkraftstoffpegelsensors 36 anzeigt.
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Nun
auf 4 Bezug nehmend wird ein beispielhaftes Verfahren 400 zur
Steuerung des Diagnosesystems ausführlicher beschrieben. Die Steuerung beginnt
das Verfahren 400 bei Schritt 402. Bei Schritt 404 bestimmt die
Steuerung, ob die Maschine 12 eingeschaltet ist. Wenn die
Steuerung bestimmt, dass die Maschine 12 ausgeschaltet
ist, kehrt die Steuerung zu Schritt 404 zurück. Wenn
die Steuerung bestimmt, dass die Maschine 12 eingeschaltet
ist, macht die Steuerung bei Schritt 406 weiter. Ein Nutzer/Bediener
des Fahrzeugs 10 tankt bevorzugt das Tanksystem 22 vor
dem Einschalten der Maschine 12 auf.
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Bei
Schritt 406 ruft die Steuerung einen vorherigen Hauptkraftstoffpegel
ab. Bei Schritt 408 bestimmt die Steuerung den momentanen
Hauptkraftstoffpegel. Bei Schritt 410 bestimmt die Steuerung eine
Veränderung
zwischen dem momentanen Hauptkraftstoffpegel und dem aus einem Speicher abgerufenen
vorherigen Hauptkraftstoffpegel. Bei Schritt 412 bestimmt
die Steuerung, ob die Veränderung
einen Variationsschwellenwert übersteigt.
Wenn die Steuerung bestimmt, dass die Veränderung den Variationsschwellenwert
nicht übersteigt,
macht die Steuerung bei Schritt 416 weiter. Wenn die Steuerung
bestimmt, dass die Veränderung
den Variationsschwellenwert übersteigt,
macht die Steuerung bei Schritt 414 weiter. Bei Schritt 414 bestimmt
die Steuerung, ob der Nebenkraftstoffpegel den Leerschwellenwert übersteigt.
Wenn die Steuerung bestimmt, dass der Nebenkraftstoffpegel den Leerschwellenwert
nicht übersteigt,
macht die Steuerung bei Schritt 420 weiter. Wenn jedoch
die Steuerung bestimmt, dass der Nebenkraftstoffpegel den Leerschwellenwert übersteigt,
macht die Steuerung bei Schritt 416 weiter.
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Bei
Schritt 416 bestimmt die Steuerung eine Veränderung
des Nebenkraftstoffpegels, nachdem das Fahrzeug 10 eine
kalibrierte Distanz gefahren ist. Bei Schritt 418 bestimmt
die Steuerung, ob die Veränderung
des Nebenkraftstoffpegels einen Veränderungsschwellenwert übersteigt.
Wenn die Steuerung bestimmt, dass die Veränderung des Nebenkraftstoffpegels
den Veränderungsschwellenwert übersteigt, macht
die Steuerung bei Schritt 420 weiter. Wenn die Steuerung
bestimmt, dass die Veränderung
des Nebenkraftstoffpegels den Veränderungsschwellenwert nicht übersteigt,
macht die Steuerung bei Schritt 422 weiter. Bei Schritt 420 signalisiert
die Steuerung einen Bestanden-Zustand, der anzeigt, dass der Nebenkraftstoffpegelsensor 36 ordnungsgemäß arbeitet.
Bei Schritt 422 signalisiert die Steuerung einen Fehlerzustand,
der anzeigt, dass der Nebenkraftstoffpegelsensor 36 unangemessenerweise
ein Hängengeblieben-im-Leeren-Zustand meldet.
Das Verfahren 400 endet bei Schritt 424.
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Fachleute
können
nun anhand der vorhergehenden Beschreibung bemerken, dass die breite Lehre
der vorliegenden Erfindung in einer Vielzahl von Formen umgesetzt
werden kann. Daher, während
diese Erfindung in Verbindung mit bestimmten Beispielen davon beschrieben
worden ist, sollte der wahre Umfang der Erfindung durch diese nicht
eingeschränkt
werden, da einem Fachmann nach einem Studium der Zeichnungen, der
Beschreibung und der folgenden Patentansprüche weitere Änderungen
einfallen werden.