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Querverweis auf verwandte Anmeldungen
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Diese Anmeldung beansprucht die Priorität aus der am 8. Februar 2008 eingereichten vorläufigen US-Anmeldung Nr. 61/027,250. Die Offenbarung der vorstehenden Anmeldung wird hierin durch Erwähnung in ihrer Gesamtheit aufgenommen.
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Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung betrifft Systeme und Verfahren zum Überwachen von Harnstoff-Füllständen. Insbesondere betrifft die vorliegende Offenbarung ein Sensordiagnosesystem und ein Verfahren gemäß Anspruch 1 bzw. 8. Ein derartiges System bzw. Verfahren ist aus dem Dokument
US 6,575,010 B2 bekannt.
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Hintergrund
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Die hierin vorgesehene Hintergrundbeschreibung dient dem Zweck des allgemeinen Darstellens des Kontexts der Offenbarung. Die Arbeit der vorliegend genannten Erfinder, sofern sie in diesem Hintergrundabschnitt beschrieben wird, sowie Aspekte der Beschreibung, die zum Zeitpunkt der Einreichung eventuell nicht anderweitig als Stand der Technik gelten, werden weder ausdrücklich noch impliziert gegenüber der vorliegenden Offenbarung als Stand der Technik betrachtet.
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Um die Anforderungen an die Emission von Stickoxiden (NOx) bei einem Fahrzeug mit einem Dieselmotor zu erfüllen, kann Harnstoff in einen Abgasstrom eingespritzt werden. Der Harnstoff wird in einem Tank gespeichert, der einem herkömmlichen Kraftstofftank ähneln kann. Da die Auswirkung auf die Emissionen bei Schwinden von Harnstoff schwerwiegend ist, ist eine korrekte Harnstoff-Füllstandanzeige zum Informieren des Fahrers erforderlich. Das Fahrzeug muss zum Beispiel unter Umständen in einer Notfahrbetriebsart laufen, wenn der Harnstoff ausgeht.
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Mehrere einzigartige Eigenschaften von Harnstoffzufuhrsystemen unterscheiden Harnstoff-Füllstanderfassungssysteme und Onboard-Diagnose(OBD)-Überwachung von Kraftstoff-Füllstandüberwachungssystemen. Zum Beispiel gefriert Harnstoff bei niedrigen Temperaturen. Zudem kann das pro Meile verbrauchte Harnstoffvolumen bei nur 5 Gallonen pro 4.000 Meilen liegen. Die Füllstanderfassungssysteme müssen unter Umständen Bereichsmesswerte des Sensors unabhängig prüfen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine korrekte Füllstandanzeige zu gewährleisten.
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Diese Aufgabe wird durch ein Sensordiagnosesystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst.
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Zusammenfassung
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Ein Sensordiagnosesystem umfasst einen ersten, zweiten und dritten Dosiermittelsensor sowie ein Steuermodul. Der erste, zweite und dritte Dosiermittelsensor zeigen an, ob ein Dosiermittel bei einem ersten, zweiten bzw. dritten Füllstand eines Dosiermitteltanks vorhanden ist. Der zweite Füllstand ist größer als der erste Füllstand, und der dritte Füllstand ist größer als der zweite Füllstand. Das Steuermodul diagnostiziert bei mindestens einem von erstem, zweitem und drittem Dosiermittelsensor beruhend auf den Anzeigen des ersten, zweiten und dritten Dosiermittelsensors selektiv einen Sensorfehler.
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Bei anderen Merkmalen diagnostiziert das Steuermodul den Sensorfehler, wenn der dritte Dosiermittelsensor anzeigt, dass das Dosiermittel vorhanden ist, und mindestens einer von erstem und zweitem Dosiermittelsensor anzeigt, dass das Dosiermittel fehlt.
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Bei noch anderen Merkmalen diagnostiziert das Steuermodul den Sensorfehler, wenn der zweite Dosiermittelsensor anzeigt, dass das Dosiermittel vorhanden ist, und der erste Dosiermittelsensor anzeigt, dass das Dosiermittel fehlt.
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Bei weiteren Merkmalen diagnostiziert das Steuermodel den Sensorfehler, wenn der erste Dosiermittelsensor zum Anzeigen wechselt, dass das Dosiermittel fehlt, während der zweite Dosiermittelsensor anzeigt, dass das Dosiermittel vorhanden ist.
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Bei noch weiteren Merkmalen diagnostiziert das Steuermodul den Sensorfehler, wenn der zweite Dosiermittelsensor zum Anzeigen wechselt, dass das Dosiermittel fehlt, während der dritte Dosiermittelsensor anzeigt, dass das Dosiermittel vorhanden ist.
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Das Steuermodul diagnostiziert den Sensorfehler, wenn der erste Dosiermittelsensor zum Anzeigen wechselt, dass das Dosiermittel fehlt, während ein Pumpendruck größer als ein vorbestimmter Druck ist.
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Bei noch anderen Merkmalen diagnostiziert das Steuermodul den Sensorfehler, wenn eine zwischen einem ersten Zeitpunkt und einem zweiten Zeitpunkt in einen Abgasstrom eingespritzte Menge des Dosiermittels kleiner als eine vorbestimmte Menge ist. Der erste Zeitpunkt entspricht dem Zeitpunkt, zu dem der dritte Dosiermittelsensor zum Anzeigen wechselt, dass das Dosiermittel fehlt, während der zweite Dosiermittelsensor anzeigt, dass das Dosiermittel vorhanden ist. Dem ersten Zeitpunkt folgt der zweite Zeitpunkt, zu dem der zweite Dosiermittelsensor zum Anzeigen wechselt, dass das Dosiermittel fehlt.
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Bei weiteren Merkmalen diagnostiziert das Steuermodel den Sensorfehler, wenn eine zwischen einem ersten Zeitpunkt und einem zweiten Zeitpunkt in einen Abgasstrom eingespritzte Menge des Dosiermittels kleiner als eine vorbestimmte Menge ist. Der erste Zeitpunkt entspricht dem Zeitpunkt, zu dem der zweite Dosiermittelsensor zum Anzeigen wechselt, dass das Dosiermittel fehlt, während der erste Dosiermittelsensor anzeigt, dass das Dosiermittel vorhanden ist. Dem ersten Zeitpunkt folgt der zweite Zeitpunkt, zu dem der erste Dosiermittelsensor zum Anzeigen wechselt, dass das Dosiermittel fehlt.
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Ein Verfahren umfasst das Anzeigen mit Hilfe des ersten, zweiten bzw. dritten Dosiermittelsensors, ob ein Dosiermittel bei einem ersten, zweiten und dritten Füllstand eines Dosiermitteltanks vorhanden ist, und beruhend auf den Anzeigen das selektive Diagnostizieren eines Sensorfehlers bei mindestens einem von erstem, zweitem und drittem Dosiermittelsensor. Der zweite Füllstand ist größer als der erste Füllstand, und der dritte Füllstand ist größer als der zweite Füllstand.
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Bei anderen Merkmalen umfasst das selektive Diagnostizieren das Diagnostizieren des Sensorfehlers, wenn das Anzeigen das Anzeigen umfasst, dass das Dosiermittel bei dem dritten Füllstand vorhanden ist und dass das Dosiermittel bei mindestens einem von erstem und zweitem Füllstand fehlt.
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Bei noch anderen Merkmalen umfasst das selektive Diagnostizieren das Diagnostizieren des Sensorfehlers, wenn das Anzeigen das Anzeigen umfasst, dass das Dosiermittel bei dem zweiten Füllstand vorhanden ist und dass das Dosiermittel bei dem ersten Füllstand fehlt.
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Bei weiteren Merkmalen umfasst das selektive Diagnostizieren das Diagnostizieren des Sensorfehlers, wenn das Anzeigen zum Anzeigen wechselt, dass das Dosiermittel bei dem ersten Füllstand fehlt, während angezeigt wird, dass das Dosiermittel bei dem zweiten Füllstand vorhanden ist.
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Bei noch weiteren Merkmalen umfasst das selektive Diagnostizieren das Diagnostizieren des Sensorfehlers, wenn das Anzeigen zum Anzeigen wechselt, dass das Dosiermittel bei dem zweiten Füllstand fehlt, während angezeigt wird, dass das Dosiermittel bei dem dritten Füllstand vorhanden ist.
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Das selektive Diagnostizieren umfasst das Diagnostizieren des Sensorfehlers, wenn das Anzeigen zum Anzeigen wechselt, dass das Dosiermittel bei dem ersten Füllstand fehlt, während ein Pumpendruck größer als ein vorbestimmter Druck ist.
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Bei noch anderen Merkmalen umfasst das selektive Diagnostizieren das Diagnostizieren des Sensorfehlers, wenn eine zwischen einem ersten Zeitpunkt und einem zweiten Zeitpunkt in einen Abgasstrom eingespritzte Menge des Dosiermittels kleiner als eine vorbestimmte Menge ist. Der erste Zeitpunkt entspricht dem Zeitpunkt, zu dem das Anzeigen zum Anzeigen wechselt, dass das Dosiermittel bei dem dritten Füllstand fehlt, während angezeigt wird, dass das Dosiermittel bei dem zweiten Füllstand vorhanden ist. Dem ersten Zeitpunkt folgt der zweite Zeitpunkt, zu dem das Anzeigen das Anzeigen umfasst, dass das Dosiermittel bei dem zweiten Füllstand fehlt.
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Bei weiteren Merkmalen umfasst das selektive Diagnostizieren das Diagnostizieren des Sensorfehlers, wenn eine zwischen einem ersten Zeitpunkt und einem zweiten Zeitpunkt in einen Abgasstrom eingespritzte Menge des Dosiermittels kleiner als eine vorbestimmte Menge ist. Der erste Zeitpunkt entspricht dem Zeitpunkt, zu dem das Anzeigen zum Anzeigen wechselt, dass das Dosiermittel bei dem zweiten Füllstand fehlt, während angezeigt wird, dass das Dosiermittel bei dem ersten Füllstand vorhanden ist. Dem ersten Zeitpunkt folgt der zweite Zeitpunkt, zu dem das Anzeigen zum Anzeigen wechselt, dass das Dosiermittel bei dem ersten Füllstand fehlt.
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Weitere Anwendungsgebiete der vorliegenden Offenbarung gehen aus der hierin nachstehend vorgesehenen eingehenden Beschreibung hervor. Es versteht sich, dass die eingehende Beschreibung und spezifischen Beispiele lediglich dem Zweck der Veranschaulichung dienen und nicht den Schutzumfang der Offenbarung beschränken sollen.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Die vorliegende Offenbarung wird anhand der eingehenden Beschreibung und der Begleitzeichnungen besser verständlich. Hierbei zeigen:
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1 ein Funktionsblockdiagramm, das ein beispielhaftes Füllstandüberwachungssystem zum Überwachen von Harnstoff-Füllstand in einem Harnstofftank veranschaulicht;
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2 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Steuermoduls von 1 in größerem Detail;
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3 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Moduls zum Prüfen ungültigen Füllstands;
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4 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Moduls zum Prüfen des Feststeckens eines Sensors bei „High”;
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5 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften ersten Moduls zum Prüfen des Feststeckens eines Sensors bei „Low”; und
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6 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften zweiten Moduls zum Prüfen des Feststeckens eines Sensors bei „Low” sowie eines Sensorfehler-Ausgabemoduls.
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Eingehende Beschreibung
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Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur und soll in keiner Weise die Offenbarung, ihre Anwendungen oder Nutzungsmöglichkeiten beschränken. Der Klarheit halber werden in den Zeichnungen die gleichen Bezugszeichen zur Bezeichnung ähnlicher Elemente verwendet. Der Ausdruck „mindestens eines von A, B und C”, wie er hierin verwendet wird, sollte so ausgelegt werden, dass er ein logisches (A oder B oder C) unter Verwendung eines nicht ausschließlichen logischen Oder bedeutet. Es versteht sich, dass Schritte innerhalb eines Verfahrens in anderer Reihenfolge ausgeführt werden können, ohne die Grundsätze der vorliegenden Offenbarung zu ändern.
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Wie hier verwendet bezieht sich der Begriff „Modul” auf eine applikationsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine elektronische Schaltung, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe) und einen Speicher, die ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführen, eine kombinatorische Logikschaltung und/oder andere geeignete Komponenten, welche die beschriebene Funktionalität bereitstellen.
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Unter Bezug nun auf 1 speichert ein Harnstofftank 10 Harnstoff und umfasst Sensoren 12, 14, und 16, die hierin auch als Sensor 1 (oder S1), Sensor 2 (oder S2) bzw. Sensor 3 (oder S3) bezeichnet werden können. Der Harnstofftank 10 speichert Harnstoff, der in eine Abgasanlage eines Dieselmotors (nicht dargestellt) eingespritzt wird. Die Sensoren 12, 14 und 16 erfassen das Vorhandensein oder Fehlen von Harnstoff benachbart dazu und erzeugen darauf beruhend einen ersten und zweiten Signalzustand. Während die vorstehende Beschreibung Sensoren mit einem Zustand „High” bei Vorhandensein von Harnstoff beschreibt, kann ein Zustand „Low” ebenfalls zum Erkennengeben des Vorhandenseins von Harnstoff verwendet werden.
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Der Sensor 12 ist so angeordnet, dass er Harnstoff in dem Harnstofftank 10 unter den Sensoren 14 und 16 erfasst. Der Sensor 14 ist so angeordnet, dass er Harnstoff in dem Harnstofftank 10 zwischen dem Sensor 12 und 16 erfasst. Der Sensor 16 ist so angeordnet, dass er Harnstoff in dem Harnstofftank 10 über den Sensoren 12 und 14 erfasst. Ein Steuermodul 18 empfangt Ausgaben der Sensoren 12, 14 und 16 und unterzieht die Sensorausgaben zum Ermitteln von Sensorfehlern und zum Prüfen der Sensorausgaben einer Diagnose. Eine Pumpe 20 pumpt Harnstoff, und ein Drucksensor 22 erfasst Pumpendruck. Wie sich versteht, kann das Steuermodul 18 durch ein Motorsteuermodul oder ein anderes Fahrzeugsteuermodul umgesetzt sein.
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Unter Bezug nun auf 2 wird ein beispielhaftes Funktionsblockdiagramm des Steuermoduls 18 von 1 näher gezeigt. Das Steuermodul 18 kann ein Modul 24 zum Prüfen ungültigen Füllstands, ein Modul 26 zum Prüfen des Feststeckens eines Sensors bei „High”, ein erstes Modul 30 zum Prüfen des Feststeckens bei „Low” und ein zweites Modul 34 zum Prüfen des Feststeckens bei „Low” umfassen. Ein Sensorfehlermodul 38 erzeugt beruhend auf Ausgaben der Module 24, 26, 30 und 34 einen Sensorfehler, wie nachstehend beschrieben wird. Lediglich zum Beispiel kann das Sensorfehlermodul 38 ein Sensorfehlersignal erzeugen, in dem Diagnosespeicher ein Flag setzen, ein Licht aufleuchten lassen (z. B. ein Licht „Motor Prüfen”) und/oder eine andere Anzeige eines Sensorfehlers erzeugen.
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Das Modul 24 zum Prüfen ungültigen Füllstands vergleicht kombinierte Sensorzustände der Sensoren 12, 14 und 16 mit einer Tabelle. Die Tabelle bestimmt, ob die Sensorzustände einem gültigen kombinierten Sensorzustand für die Sensoren 12, 14 und 16 oder einem ungültigen kombinierten Sensorzustand für die Sensoren 12, 14 und 16 entsprechen. Zudem führen die anderen Module 26, 30 und 34 eine weitere Diagnose aus, wie nachstehend näher beschrieben wird.
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Das Modul 26 zum Prüfen von Feststecken bei „High” ermittelt, ob einer der Sensoren 12, 14 und 16 in einem Zustand „High” feststeckt. Das Modul 26 zum Prüfen des Feststeckens eines Sensors bei „High” bringt selektiv ein erstes (oder S1), ein zweites (oder S2) und drittes (oder S3) Signal für Feststecken bei „High” in aktiven Zustand, wenn sich die Sensoren 12, 14 bzw. 16 in einem Zustand des Feststeckens bei „High” befinden. Das Modul 26 zum Prüfen des Feststeckens eines Sensors bei „High” kann auch ein Pumpendrucksignal von der Harnstoffpumpe und ein Pumpendruck-Kalibrierungssignal empfangen. Die Ermittlung des Zustands des Feststeckens bei „High” kann auf diesen Werten beruhen.
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Das erste Modul 30 zum Prüfen des Feststeckens bei „Low” ermittelt, ob sich die Sensoren 14 und 16 in einem Zustand des Feststeckens bei „Low” befinden. Das erste Modul 30 zum Prüfen des Feststeckens bei „Low” kann die Ermittlung auf eine Harnstoffmengenberechnung stützen, die von dem Steuermodul 18 erzeugt wird, sowie darauf, ob seit einem ersten kombinierten Sensorzustandswechsel Harnstoff eingespritzt wurde oder nicht.
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Das zweite Modul 34 zum Prüfen des Feststeckens bei „Low” ermittelt, ob sich der Sensor 12 in einem Zustand des Feststeckens bei „Low” befindet. Das zweite Modul 34 zum Prüfen des Feststeckens bei „Low” kann die Ermittlung ebenfalls auf die Harnstoffmengenberechnung stützen, sowie darauf, ob seit einem zweiten kombinierten Sensorzustandswechsel Harnstoff eingespritzt wurde oder nicht.
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Unter Bezug nun auf 3 ist ein beispielhaftes Modul 24 zum Prüfen ungültigen Füllstands gezeigt. Gültige kombinierte Sensorzustände können kombinierten Sensorzuständen 111, 011, 001 und 000 entsprechen. Ungültige kombinierte Sensorzustände können kombinierten Sensorzuständen 110, 101, 100 und 010 entsprechen. In jedem dieser kombinierten Sensorzustände erscheint der Sensor 16 zuerst, gefolgt von dem Sensor 14 und dann dem Sensor 12.
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Unter Bezug nun auf 4 ist ein beispielhaftes Funktionsblockdiagramm des Moduls 26 zum Prüfen des Feststeckens eines Sensors bei „High” gezeigt. Das Modul 26 zum Prüfen des Feststeckens eines Sensors bei „High” ermittelt, ob ein Wechsel von dem kombinierten Sensorzustand 111 zu dem kombinierten Sensorzustand 101 stattgefunden hat. Wenn ja, dann wird ein Signal für Feststecken bei „High” für den Sensor 16 erzeugt.
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Das Modul 26 zum Prüfen des Feststeckens eines Sensors bei „High” ermittelt auch, ob ein Wechsel von dem kombinierten Sensorzustand 011 zu dem kombinierten Sensorzustand 010 stattgefunden hat. Wenn ja, dann erzeugt das Modul 26 zum Prüfen des Feststeckens eines Sensors bei „High” ein Signal für Feststecken bei „High” für den Sensor 14. Das Modul 26 zum Prüfen des Feststeckens eines Sensors bei „High” ermittelt auch, ob ein Wechsel von dem kombinierten Sensorzustand 001 zu dem kombinierten Sensorzustand 000 stattgefunden hat. Wenn nicht, vergleicht das Modul 26 zum Prüfen des Feststeckens eines Sensors bei „High” den Pumpendruck mit der Pumpendruckkalibrierung. Wenn der Pumpendruck kleiner oder gleich der Pumpendruckkalibrierung ist und der Wechsel von dem kombinierten Sensorzustand 001 zu dem kombinierten Sensorzustand 000 nicht stattgefunden hat, erzeugt das Modul 26 zum Prüfen des Feststeckens eines Sensors bei „High” ein Signal für Feststecken bei „High” für den Sensor 12.
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Unter Bezug nun auf 5 ist ein beispielhaftes erstes Modul 30 zum Prüfen des Feststeckens bei „Low” gezeigt. Das erste Modul 30 zum Prüfen des Feststeckens bei „Low” vergleicht den seit Wechsel zu dem Zustand 011 eingespritzten Harnstoff mit einer Harnstoffmengenkalibrierung. Wenn der eingespritzte Harnstoff weniger oder gleich der Harnstoffmengenkalibrierung ist und der aktuelle Zustand gleich dem kombinierten Sensorzustand 001 ist, dann wird für den Sensor 14 ein Signal für Feststecken bei „Low” erzeugt. Ein Zustand des Feststeckens bei „Low” ist bei dem Sensor 16 nicht detektierbar. Ein Kunde kann aber eine Warnanzeige für niedrigen Harnstoff erhalten, selbst wenn der Harnstofftank gefüllt wurde.
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Unter Bezug nun auf 6 ist ein beispielhaftes Funktionsblockdiagramm des zweiten Moduls 34 zum Prüfen des Feststeckens bei „Low” und des Sensorfehlermoduls 38 gezeigt. Das zweite Modul 34 zum Prüfen des Feststeckens bei „Low” vergleicht seit dem Wechsel zu dem kombinierten Sensorzustand 001 eingespritzten Harnstoff mit einer Harnstoffmengenkalibrierung. Wenn der eingespritzte Harnstoff weniger oder gleich der Harnstoffmengenkalibrierung ist und der aktuelle Zustand gleich dem kombinierten Sensorzustand 000 ist, dann wird für den Sensor 12 ein Signal für Feststecken bei „Low” erzeugt.
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Ausgaben der ungültigen kombinierten Sensorzustände, die von dem Modul 24 zum Prüfen ungültigen Füllstands erzeugt werden, die Signale für Feststecken bei „High” und die Signale für Feststecken bei „Low” werden in das Sensorfehlermodul 38 eingegeben. Das Sensorfehlermodul 38 kann ein ODER-Gatter umfassen, das einen Sensorfehler ausgibt, wenn beliebige dieser Signale in aktiven Zustand gebracht werden.
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Der Fachmann kann nun anhand der vorstehenden Beschreibung ermessen, dass die breite Lehre der Offenbarung in verschiedener Form umgesetzt werden kann. Während diese Offenbarung bestimmte Beispiele umfasst, sollte daher der wahre Schutzumfang der Offenbarung nicht darauf beschränkt werden, da für den Fachmann bei genauer Betrachtung der Zeichnungen, der Beschreibung und der folgenden Ansprüche andere Abwandlungen nahe liegen können.