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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Kraftstoffdrucksensor-Diagnosevorrichtung, welche feststellt, ob ein Kraftstoffdrucksensor, der einen Kraftstoffdruck erfasst, fehlerhaft ist.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gemäß der
JP 2006 - 77 709 A (
US 2006 / 0 054 149 A1 ) wird ein Kraftstoffdrucksensor zum Erfassen eines Drucks eines Kraftstoffs, der einem Kraftstoffinjektor zugeführt wird, für ein Kraftstoffeinspritzungssystem verwendet, welches den druckbeaufschlagten Kraftstoff von einer Common-Rail (Sammelvorrichtung) zu einem Kraftstoffinjektor verteilt, der in jedem Zylinder einer Verbrennungsmaschine vorgesehen ist. Zudem ist der Kraftstoffdrucksensor an der Common-Rail montiert, um einen Druck in der Common-Rail (Schienendruck) derart zu steuern, dass ein Erfassungswert des Kraftstoffdrucksensors gleich einem Sollwert ist. Durch das nachfolgende Verfahren wird festgestellt, ob eine Abnormalität (Fehlfunktion) im Kraftstoffdrucksensor auftritt.
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Wenn vom Kraftstoffinjektor Kraftstoff eingespritzt wird, nimmt der Schienendruck ab. Somit wird festgestellt, dass die Abnormalität (Fehlfunktion) in dem Kraftstoffdrucksensor auftritt, wenn ein abfallender Betrag des Erfassungswerts des Kraftstoffdrucksensors aufgrund einer Kraftstoffeinspritzung signifikant von einem festgelegten abfallenden Betrag (Standardabfallbetrag) abweicht.
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Ein Kraftstoffdrucksensor gibt entsprechend einem Kraftstoffdruck als erfasster Wert ein Ausgangspegelsignal aus, welches durch eine durchgehende Linie L1 in 4 dargestellt wird. Es ist wahrscheinlich, dass das Ausgangssignal von der durchgehenden Linie L1 abweicht, wenn der Kraftstoffdrucksensor altert bzw. verschleißt, wie durch die Geraden L3 in 4 dargestellt. In diesem Fall, welcher als Versatz-Abnormalität bezeichnet wird, ist ein abfallender Betrag des erfassten Wertes bezüglich einem Standardabfallbetrag (durchgehende Linie L1) nicht zu sehr verschoben, da eine Steigung des Ausgangssignals (Geraden L3) normal ist. Somit wird fehlerhaft festgestellt, dass das Ausgangssignal normal ist, selbst wenn die vorstehende Versatz-Abnormalität auftritt, und die vorstehende Versatz-Abnormalität des Kraftstoffdrucksensors kann nicht erfasst werden.
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Die
DE 10 2010 018 445 A1 offenbart ein Maschinensteuersystem mit einem Modelldruck-Bestimmungsmodul, das auf der Grundlage einer Einspritzdauer einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung und einer gewünschten durch die Kraftstoffeinspritzeinrichtung eingespritzten Kraftstoffmasse einen modellierten Kraftstoffverteilerrohrdruck bestimmt; und einem Sensordiagnosemodul, das auf der Grundlage eines Vergleichs des modellierten Kraftstoffverteilerrohrdrucks und eines erfassten Kraftstoffverteilerrohrdrucks einen Status eines Kraftstoffverteilerrohr-Drucksensors erzeugt. Ein Fehlerdiagnosesystem zur Erfassung von Sensorfehlern ist zudem aus der
US 2006 / 0 287 806 A1 bekannt.
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Aus der
DE 10 2010 017 259 A1 ist schließlich eine Kraftstoffeinpritzsteuervorrichtung bekannt, aufweisend: eine elektronische Steuereinheit, zum Steuern eines Betriebs eines Kraftstoffinjektors basierend auf charakteristischen Daten des Kraftstoffinjektors; ein injektorseitiges Speichermittel, das am Injektor vorgesehen ist, um Identifikationsinformationen, durch welche der Injektor eindeutig identifizierbar ist, zu speichern; ein steuerseitiges Speichermittel, das an der elektronischen Steuereinheit vorgesehen ist, um die Identifikationsinformationen zu speichern; und ein Vergleichsmittel, zum Feststellen ob die im injektorseitigen Speichermittel gespeicherte Identifikationsinformation identisch zu der im steuerseitigen Speichermittel gespeicherten Identifikationsinformation ist.
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KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Offenbarung wurde in Anbetracht der vorstehenden Problematik gemacht und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung eine Kraftstoffdrucksensor-Diagnosevorrichtung zu schaffen, welche feststellt, ob eine Versatz-Abnormalität eines Kraftstoffdrucksensors auftritt. Diese Aufgabe wird gelöst mit dem Gegenstand der unabhängigen Ansprüche, eine vorteilhafte Weiterbildung ist Gegenstand des Unteranspruchs.
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Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Kraftstoffeinspritzungssystem mit einer Mehrzahl von Kraftstoffinjektoren, die für jeden Zylinder bzw. den entsprechenden Zylinder einer Verbrennungsmaschine vorgesehen sind, einem Sammler zum Sammeln eines Hochdruckkraftstoffs und Verteilen des Kraftstoffs an die Kraftstoffinjektoren, einem Kraftstoffdrucksensor, der einen Kraftstoffdruck in einer Kraftstoffzuführpassage von dem Sammler zu einer Einspritzöffnung des Kraftstoffinjektors erfasst, und einem Steuerabschnitt zum Steuern der Kraftstoffinjektoren unter Verwendung eines berechneten Ergebnisses, welches basierend auf einer erfassten Wertveränderung des Kraftstoffdrucksensors, bei einer Kraftstoffeinspritzung von einer Einspritzöffnung berechnet wird.
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Die Kraftstoffdrucksensor-Abnormalität-Diagnosevorrichtung enthält einen Abnormalitätsdiagnoseabschnitt, der zwei Kraftstoffdrucksensoren aus der Mehrzahl von Kraftstoffdrucksensoren auswählt, deren Pulsationswerte des erfassten Kraftstoffdrucks in einem festgelegten Bereich liegen, wobei der Abnormalitätsdiagnoseabschnitt durch Vergleichen der erfassten Werte, die durch die ausgewählten zwei Kraftstoffdrucksensoren erfasst wurden, diagnostiziert, ob die zwei ausgewählten Kraftstoffdrucksensoren fehlerhaft sind.
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Bei dem Kraftstoffeinspritzungssystem, bei welchem ein Kraftstoffeinspritzungszustand, basierend auf einer erfassten Wertveränderung des Kraftstoffdrucksensors, berechnet wird, ist es bevorzugt, dass ein Kraftstoffdrucksensor für jeden Zylinder derart vorgesehen ist, dass der Kraftstoffeinspritzungszustand von jedem Zylinder basierend auf dem erfassten Wert des Kraftstoffdrucksensors berechnet wird. Wenn die Versatz-Abnormalität in einem der Sensoren auftritt, weichen die erfassten Werte stark voneinander ab. Somit kann die Versatz-Abnormalität durch Vergleichen der erfassten Werte des Kraftstoffdrucksensors erfasst werden. Zudem kann, wenn sich die erfassten Werte auf Grund der Kraftstoffeinspritzung verändern, die Versatz-Abnormalität nicht erfasst werden.
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Gemäß der vorliegenden Offenbarung werden zwei Kraftstoffdrucksensoren aus einer Mehrzahl von Kraftstoffdrucksensoren derart ausgewählt, dass Pulsationswerte der erfassten Werte in einem festgelegten Bereich liegen. Die Diagnose bzw. die Feststellung, ob eine Versatz-Abnormalität vorliegt, kann durch Vergleichen der erfassten Werte der ausgewählten Kraftstoffdrucksensoren erfolgen.
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Figurenliste
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Die vorstehenden und weitere Aufgaben, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden detaillierten Beschreibung, welche mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen gemacht wurde, deutlicher ersichtlich. In den Zeichnungen zeigen:
- 1 ein Konstruktionsdiagramm, das eine Skizze eines Kraftstoffeinspritzungssystems darstellt, an welchem eine Kraftstoffdrucksensor-Diagnosevorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform vorgesehen ist;
- 2A, 2B und 2C Graphen, die Veränderungen einer Kraftstoffeinspritzrate und eines Kraftstoffdrucks mit Bezug auf ein Kraftstoffeinspritzungsbefehlssignal darstellen;
- 3A, 3B und 3C Diagramme, welche jeweils einen Einspritzungszyliner-Druckkurvenverlauf Wa, einen Keine-Einspritzung-Zylinder-Druckkurvenverlauf Wu bzw. einen Einspritzungsdruckkurvenverlauf Wb darstellen;
- 4 einen Graphen, der eine Kennlinie der Kraftstoffdrucksensorausgabe darstellt;
- 5 einen Graphen, der Kombinationen von erfassten Werten P#1 bis P#4 für eine Abnormalitätsdiagnose gemäß der ersten Ausführungsform darstellt;
- 6A ein Diagramm, das ein Diagnoseergebnis in einem Fall darstellt, in welchem alle Sensoren normal sind;
- 6B ein Diagramm, das ein Diagnoseergebnis in einem Fall darstellt, in welchem ein Sensor #1 abnormal ist;
- 6C ein Diagramm, das ein Diagnoseergebnis in einem Fall darstellt, in welchem zwei Sensoren #1 und #2 abnormal sind;
- 6D ein Diagramm, das ein Diagnoseergebnis in einem Fall darstellt, in welchem zwei Sensoren #1 und #3 abnormal sind;
- 7 ein Flussdiagramm, das einen Prozessablauf zum Feststellen eines Kraftstoffdrucksensors gemäß 6 darstellt;
- 8A ein Diagramm, das ein Diagnoseergebnis gemäß der ersten Ausführungsform in einem Fall darstellt, in welchem zwei Sensoren #1 und #4 abnormal sind; und
- 8B ein Diagramm, das ein Diagnoseergebnis gemäß einer zweiten Ausführungsform in einem Fall darstellt, in welchem zwei Sensoren #1 und #4 abnormal sind.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Hiernach werden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung gemäß der Zeichnungen beschrieben. Die nachfolgenden Ausführungsformen sind spezifische Beispiele, wobei die vorliegende Offenbarung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt ist.
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Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. Eine Diagnosevorrichtung für einen Kraftstoffinjektor wird bei einer Verbrennungsmaschine (Dieselmaschine) mit vier Zylindern #1 bis #4 angewandt.
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(Erste Ausführungsform)
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1 zeigt eine schematische Ansicht, die Kraftstoffinjektoren 10 darstellt, die für jeden Zylinder vorgesehen sind, einen Kraftstoffdrucksensor 20, der für jeden Kraftstoffinjektor 10 vorgesehen ist, eine elektronische Steuereinheit (ECU) 30 und dergleichen.
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Zuerst wird ein Kraftstoffeinspritzungssystem der Maschine einschließlich des Kraftstoffinjektors 10 erläutert. Ein Kraftstoff in einem Kraftstofftank 40 wird durch eine Hochdruckpumpe 41 nach oben gepumpt und in einer Common-Rail (Sammler) 42 gesammelt, um jedem Kraftstoffinjektor 10 (#1 bis #4) zugeführt zu werden. Jeder Kraftstoffinjektor 10 (#1 bis #4) führt sequentiell in einer vorbestimmten Reihenfolge eine Kraftstoffeinspritzung durch. In der vorliegenden Ausführungsform ist diese Reihenfolge Kraftstoffinjektor #1, Kraftstoffinjektor #3. Kraftstoffinjektor #4 und Kraftstoffinjektor #2.
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Die Hochdruckkraftstoffpumpe 41 ist eine Kolbenpumpe, welche Hochdruckkraftstoff intermittierend auslässt. Da die Kraftstoffpumpe 41 durch die Maschine mittels der Kurbelwelle angetrieben wird, gibt die Kolbenpumpe 41 den Kraftstoff bei vorbestimmten Zyklen aus, während die Kraftstoffinjektoren 10 den Kraftstoff in der vorstehenden Reihenfolge einspritzen.
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Der Kraftstoffinjektor 10 besteht aus einem Körper 11, einem Nadelventilkörper 12, einem elektronischen Aktuator 13 und dergleichen. Der Körper 11 definierte eine Hochdruckpassage 11a und eine Einspritzöffnung 11b. Der Nadelventilkörper 12 ist im Körper 11 aufgenommen, um die Einspritzöffnung 11b zu öffnen/schließen.
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Der Körper 11 definiert eine Gegendruckkammer 11c, mit welcher die Hochdruckpassage 11a und eine Niederdruckpassage 11d in Verbindung stehen. Der elektronische Aktuator 13 wird durch die ECU 30 gesteuert, die ein Steuerventil 14 derart aktiviert, dass es einen Verbindungszustand zwischen der Hochdruckpassage 11a, der Niederdruckpassage 11d und der Gegendruckkammer 11c schaltet.
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Wenn das Steuerventil 14 derart aktiviert wird, dass die Gegendruckkammer 11c mit der Niederdruckpassage 11d in Verbindung steht, fällt der Kraftstoffdruck in der Gegendruckkammer 11c ab. Anschließend wird der Ventilkörper 12 angehoben (Ventilöffnungsbetrieb), wodurch die Einspritzöffnung 11b geöffnet wird. Daher wird der Hochdruckkraftstoff, der von einer Common-Rail 42 zur Hochdruckpassage 11a geführt wird, in Richtung der Verbrennungskammer durch die Einspritzöffnung 11b eingespritzt. Wenn das Steuerventil 14 derart aktiviert wird, dass die Gegendruckkammer 11c mit der Hochdruckpassage 11a verbunden wird, steigt der Kraftstoffdruck in der Gegendruckkammer 11c an. Anschließend wird der Ventilkörper 12 nach unten bewegt (Ventilschließbetrieb), wodurch die Einspritzöffnung 11b geschlossen wird. Dadurch wird die Kraftstoffeinspritzung gestoppt.
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Kraftstoffdrucksensor 20 enthält einen Schaft 21 (Lastzelle) und ein Drucksensorelement 22. Der Schaft 21 ist am Körper 11 vorgesehen. Der Schaft 21 weist eine Membran 21a auf, welche sich in Reaktion auf Hochdruckkraftstoff in der Hochdruckpassage 11a elastische deformiert. Das Drucksensorelement 22 ist auf der Membran 21a vorgesehen, um ein Druckerfassungssignal, abhängig von einer elastischen Deformation der Membran 21a zur ECU 30, zu übertragen.
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Der bzw. ein Kraftstoffdrucksensor 20 ist an jedem Kraftstoffinjektor 10 montiert. Hiernach wird der Kraftstoffinjektor 10, der am Zylinder #1 montiert ist, als Kraftstoffinjektor 1 bezeichnet, und der Kraftstoffdrucksensor 20, der am Kraftstoffinjektor 1 montiert ist, als Sensor #1. Entsprechend werden die Kraftstoffinjektoren (#2 bis #4) und die Kraftstoffdrucksensoren (#2 bis #4) als Kraftstoffinjektoren (#2 bis #4) und Sensoren (#2 bis #4) bezeichnet.
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Die ECU 30 weist einen Mikrocomputer auf, der eine Sollkraftstoffeinspritzungsbedingung bzw. einen entsprechenden Zustand, wie eine Anzahl an Kraftstoffeinspritzungen, eine Kraftstoffeinspritzungsstartzeit, Kraftstoffeinspritzungsendzeit und eine Kraftstoffeinspritzmenge berechnet. Zum Beispiel speichert der Mikrocomputer eine optimale Kraftstoffeinspritzungsbedigung bezüglich der Maschinenlast und der Drehzahl in einem Kraftstoffeinspritzungszustandskennfeld. Anschließend wird der Sollkraftstoffeinspritzungszustand, mit Bezug auf das Kraftstoffeinspritzungszustandskennfeld, basierend auf der aktuellen Maschinenlast und Maschinendrehzahl, berechnet.
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Die Kraftstoffeinspritzungsbefehlssignale t1, t2, tq (siehe 2A) entsprechend dem berechneten Solleinspritzungszustand, werden basierend auf den Einspritzratenparametern „td“, „te“, Rmax ermittelt, was später im Detail beschrieben wird. Lernwerte der Einspritzratenparameter werden basierend auf einer Veränderung eines erfassten Wertes des Kraftstoffdrucksensors 20 (Kraftstoffdruckkurvenverlauf) berechnet.
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Mit Bezug auf die 2 und 3 wird hiernach ein Lernverfahren zum Berechnen der Einspritzratenparameter beschrieben. Gemäß der nachfolgenden Beschreibung werden die Einspritzratenparameter basierend auf einem erfassten Wert des Sensors #1 berechnet, wenn der Kraftstoff durch den Kraftstoffinjektor #1 eingespritzt wird. Darüber hinaus werden die anderen Einspritzratenparameter basierend auf erfassten Werten der Sensoren #2 bis #4 berechnet, wenn der Kraftstoff durch die Kraftstoffinjektoren #2 bis #4 eingespritzt wird.
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Zum Beispiel wird in einem Fall, in welchem der Kraftstoffinjektor #1, der am Zylinder #1 montiert ist, Kraftstoff einspritzt, eine Veränderung des Kraftstoffdrucks aufgrund einer Kraftstoffeinspritzung als Kraftstoffdruckkurvenverlauf (siehe 2C), basierend auf dem erfassten Wert des Sensors #1, erfasst. Basierend auf dem erfassten Kraftstoffdruckkurvenverlauf wird ein Einspritzratenkurvenverlauf (siehe 2B), der eine Veränderung einer Kraftstoffeinspritzmenge pro Zeiteinheit darstellt, berechnet. Anschließend werden die Einspritzratenparameter „td“, „te“ und Rmax, die den Einspritzratenkurvenverlauf (Einspritzzustand) identifizieren, gelernt und in einer Einspritzsteuerung des Kraftstoffinjektors #1 verwendet.
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Der erfasste Wert des Sensors #1, der durch den Kraftstoffdruckkurvenverlauf in 2C dargestellt ist, fällt von einem Wendepunkt P1, bei welchem die Kraftstoffeinspritzung beginnt, ab, hin zu einem Wendepunkt P2, bei welchem eine maximale Einspritzrate erreicht wird. Anschließend steigt der erfasste Wert des Sensors #1 von einem Wendepunkt P3, bei welchem der Ventilkörper 12 nach oben gehoben wird, um die Kraftstoffeinspritzung zu starten, bis zu einem Wendepunkt P4 an, bei welchem der Ventilkörper 12 nach unten bewegt wird, um die Kraftstoffeinspritzung zu stoppen. Der erfasste Wert pulsiert wiederholend in Anstiegs- und Abfallrichtung, und die Amplitude wird gedämpft (siehe Linie Wc, die durch die strichpunktierte Linie in 2C umgegeben ist)
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Der Kraftstoffdruckkurvenverlauf korreliert mit dem Einspritzratenkurvenverlauf, der in 2B dargestellt ist. Genauer gesagt korreliert ein Zeitpunkt, bei welchem der Wechselpunkt P1 auftritt, mit einem Einspritzungsstartpunkt R1. Ferner korreliert ein Zeitpunkt, bei welchem der Wechselpunkt P3 auftritt, mit einem Einspritzungsabschlusspunkt R4. Darüber hinaus korreliert ein Druckabfallbetrag ΔP vom Wechselpunkt P1 zum Wechselpunkt P2 mit der maximalen Einspritzrate (Einspritzratenparameter Rmax).
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2A zeigt einen Graph, der die Kraftstoffeinspritzungsbefehlssignale darstellt, die durch den Kraftstoffinjektor #1 ausgegeben werden. Der Einspritzratenparameter „td“ (Einspritzungsstartzeitverzögerung „td“) ist eine Zeitverzögerung des Einspritzungsstartpunkts R1 bezüglich eines Einspritzungsstartbefehlspunkts t1. Der Einspritzratenparameter „te“ (Einspritzungsabschlusszeitverzögerung „te“) ist eine Zeitverzögerung des Einspritzungsabschlusspunkts R4 bezüglich eines Einspritzungsabschlussbefehlspunkts t2.
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Somit werden Korrelationskoeffizienten, die die vorstehenden Korrelationen anzeigen, durch einen Vortest vorher erhalten. Unter Verwendung der Korrelationskoeffizienten werden die Einspritzratenparameter „td“, „te“, Rmax basierend auf den Wechselpunkten P1, P3 und dem Druckabfallbetrag ΔP berechnet. Darüber hinaus kann der Einspritzratenkurvenverlauf basierend auf den Einspritzratenparametern „td“, „te“, Rmax gemessen werden. Ein Einspritzungsbetrag kann basierend auf einer Fläche des gemessenen Einspritzratenkurvenverlaufs berechnet werden (siehe gepunktete Fläche in 2B).
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Somit kann unter Verwendung des erfassten Wertes des Kraftstoffdrucksensors 20 ein tatsächlicher Einspritzungszustand (Einspritzratenparameter „ta“, „te“, Rmax und Einspritzungsbetrag) mit Bezug auf die Kraftstoffeinspritzungsbefehlssignale berechnet und gelernt werden. Basierend auf dem Lernwert werden die Kraftstoffeinspritzungsbefehlssignale einsprechend einem Soll-Einspritzungszustand ermittelt. Die ECU 30 (Steuerabschnitt) feedback-steuert die Kraftstoffeinspritzungsbefehlssignale basierend auf dem tatsächlichen Einspritzungszustand. Der tatsächliche Einspritzungszustand kann derart genau gesteuert werden, dass er mit dem Soll-Einspritzungszustand übereinstimmt, selbst wenn eine Abnutzung bzw. Alterung bereits vorangeschritten ist, oder in der Einspritzöffnung 11b Verschmutzungen vorliegen. Insbesondere wird die Kraftstoffeinspritzungsbefehlsdauer tq, basierend auf den Einspritzratenparametern, derart feedback-gesteuert, dass der tatsächliche Einspritzungsbetrag mit dem Soll-Einspritzungsbetrag übereinstimmt.
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In der nachfolgenden Beschreibung wird ein Zylinder, in welchem eine Kraftstoffeinspritzung gegenwärtig bzw. aktuell durchgeführt wird, als ein Einspritzungszylinder bezeichnet, und ein Zylinder, in welchem aktuell keine Einspritzung durchgeführt wird, als Keine-Einspritzung-Zylinder bezeichnet. Ferner wird der Kraftstoffdrucksensor 20, der im Einspritzungszylinder vorgesehen ist, als Einspritzungssensor bezeichnet, und der Kraftstoffdrucksensor 20, der im Keine-Einspritzung-Zylinder vorgesehen ist, wird als Keine-Einspritzung-Sensor bezeichnet.
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Der Kraftstoffdruckkurvenverlauf Wa (siehe 3A), der durch den Einspritzungszylindersensor erfasst wird, enthält nicht nur den Kurvenverlauf aufgrund einer Kraftstoffeinspritzung, sondern auch den Kurvenverlauf aufgrund anderer nachfolgend beschriebener Ursachen. In einem Fall, in dem die Kraftstoffpumpe 41 wie eine Kolbenpumpe intermittierend Kraftstoff zuführt, steigt der gesamte Kraftstoffdruckkurvenverlauf Wa an, wenn die Kraftstoffpumpe den Kraftstoff zuführt, während der Kraftstoffinjektor 10 den Kraftstoff einspritzt. Das heißt, der Kraftstoffkurvenverlauf Wa enthält einen Kraftstoffdruckkurvenverlauf Wb (siehe 3C), der eine Kraftstoffdruckveränderung aufgrund einer Kraftstoffeinspritzung darstellt, und einen Druckkurvenverlauf Wu (siehe 3B), der einen Kraftstoffdruckanstieg durch die Kolbenpumpe 41 darstellt.
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Selbst in einem Fall, in dem die Kraftstoffpumpe 41 keinen Kraftstoff zuführt, während der Kraftstoffinjektor 10 den Kraftstoff einspritzt, fällt der Kraftstoffdruck im Kraftstoffeinspritzungssystem, kurz nachdem der Kraftstoffinjektor 10 den Kraftstoff einspritzt, ab. Somit fällt der Kraftstoffdruckkurvenverlauf Wa im Kraftstoffeinspritzungssystem ab. Das heißt, der Kraftstoffdruckkurvenverlauf Wa enthält einen Kurvenverlauf Wb, der eine Kraftstoffdruckveränderung aufgrund einer Kraftstoffeinspritzung darstellt, und einen Kurvenverlauf Wud (siehe 3B), der einen Kraftstoffdruckabfall im Kraftstoffeinspritzungssystem darstellt.
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In Anbetracht der Tatsache, dass der Keine-Einspritzung-Druckkurvenverlauf Wu (Wud), der durch den Keine-Einspritzung-Zylinder-Drucksensor 20 erfasst wird, eine Kraftstoffdruckveränderung in der Common-Rail 42 darstellt, wird der Keine-Einspritzung-Druckkurvenverlauf Wu (Wud) vom Einspritzungsdruckkurvenverlauf Wa, der durch den Einspritzungszylinderdrucksensor 20 erfasst wird, subtrahiert, um den Einspritzungskurvenverlauf Wd zu erhalten. Der Druckkurvenverlauf, der in 2C dargestellt ist, ist der Einspritzungskurvenverlauf Wb.
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Darüber hinaus überlappt, im Falle einer Mehrfacheinspritzung, eine Druckpulsation Wc aufgrund einer vorherigen Einspritzung, welche in 2C dargestellt ist, mit dem Kraftstoffdruckkurvenverlauf Wa. Insbesondere in einem Fall, in dem ein Abstand zwischen zwei Einspritzungen kurz ist, wird der Kraftstoffdruckkurvenverlauf Wa durch die Druckpulsation Wc signifikant beeinflusst. Somit ist es bevorzugt, dass die Druckpulsation Wc und der Keine-Einspritzung-Druckkurvenverlauf Wu (Wud) vom Kraftstoffdruckkurvenverlauf Wa subtrahiert werden, um den Einspritzungskurvenverlauf Wb zu berechnen.
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4 zeigt einen Graph, der eine Beziehung zwischen einer Ausgangsspannung des Kraftstoffdrucksensors 20 (erfasster Wert) und einem tatsächlichen Kraftstoffdruck darstellt. Die Ausgangsspannung steigt proportional zum tatsächlichen Kraftstoffdruck an. Eine durchgehende Linie L1 zeigt eine Kennlinie des Kraftstoffdrucksensors 20, wenn sich der Kraftstoffdrucksensor 20 in einem Normalzustand befindet. Wenn eine Abnormalität wie ein Kabelbruch oder ein Kurzschluss im Kraftstoffdrucksensor 20 auftritt, wird die Ausgangsspannung, ohne durch den Kraftstoffdruck beeinflusst zu werden, auf einen Wert kleiner als ein Schwellenwert TH1 oder ein Wert größer als ein oder gleich einem Schwellenwert TH2 festgelegt. Die ECU 30 stellt fest, ob die Abnormalität während eines Betriebes der Kraftstoffpumpe 41 auftritt, basierend darauf, ob sich die Ausgangsspannung in einem Bereich zwischen dem Schwellenwert TH1 und dem Schwellenwert TH2 befindet.
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Wenn der Kraftstoffdrucksensor 20 über die Zeit weiter verschleißt, kann eine Kennlinienabnormalität wie eine Veränderung der Steigung einer Ausgangsspannungskennlinie (siehe punktierte Linie L2), oder eine Kennlinienabnormalität (Versatz-Abnormalität) wie eine Verschiebung der Ausgangsspannung um einen festgelegten Betrag (siehe strichpunktierte Linie L3), auftreten. Die vorstehenden Kennlinienabnormalitäten können durch Vergleichen von zwei Erfassungswerten bzw. erfassten Werten der zwei Kraftstoffdrucksensoren, welche aus einer Mehrzahl von Kraftstoffdrucksensoren 20 ausgewählt werden und von welchen Pulsationswerte der erfassten Werte in einem festgelegten Bereich liegen, erfasst werden.
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Eine strichpunktierte Linie in 5 zeigt Kombinationen (Paare A bis D) der ausgewählten Kraftstoffdrucksensoren an. Zum Beispiel ist das Paar „A“ eine Kombination von sowohl einem erfassten Wert P#1 des Sensors #1 als auch eines erfassten Werts P#3 des Sensors #3. Entsprechend ist das Paar „B“ eine Kombination der erfassten Werte P#3, P#4 und das Paar „C“ eine Kombination aus den erfassten Werten P#4, P#2, und das Paar „D“ eine Kombination der erfassten Werte P#2, P#1.
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Die vorstehenden Kombinationen enthalten den Kraftstoffdrucksensor (aktueller Sensor) 20, der im Kraftstoffinjektor (aktueller Injektor) 10 vorgesehen ist, welcher aktuell Kraftstoff einspritzt, und den Kraftstoffdrucksensor (nächster Sensor) 20, der im Kraftstoffinjektor (nächster Injektor) 10 vorgesehen ist, welcher das nächste Mal Kraftstoff einspritzt. Die ECU 30 wählt sowohl den aktuellen Sensor 20 als auch den nächsten Sensor 20 als Diagnoseobjekte zum Feststellen, ob darin Abnormalitäten aufgetreten sind oder nicht, aus.
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Es ist bevorzugt, dass ein Erfassungszeitpunkt für die erfassten Werte P#1 bis P#4 durch den aktuellen Sensor 20, kurz vor dem Auftreten des Wechselpunkts P#1 im Kraftstoffdruckkurvenverlauf des aktuellen Injektors 10, ist. Für die Diagnose werden die erfassten Werte P#1 bis P#4 zum Beispiel zu einem Zeitpunkt des Einspritzungsstartbefehlspunkts t1 oder zu einem Zeitpunkt einer festgelegten Zeitdauer vor dem Einspritzungsstartbefehlspunkt t1 verwendet. Ferner ist es bevorzugt, dass ein Erfassungszeitpunkt für die erfassten Werte P#1 bis P#4 durch den nächsten Sensor 20 im gleichen Erfassungszeitpunkt wie der des aktuellen Sensors 20 ist.
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Wenn die Kennlinienabnormalitäten in einem der ausgewählten Kraftstoffdrucksensoren auftreten, weichen die erfassten Werte stark voneinander ab. Daher kann die ECU 30 die Abnormalitäten, die im Kraftstoffdrucksensor 20 auftreten, erfassen. Genauer gesagt stellt die ECU 30 fest, ob die Abnormalitäten gemäß einem Ergebnis auftreten, ob ein Referenzdruck zwischen dem erfassten Wert des aktuellen Sensors 20 und dem erfassten Wert des nächsten Sensors 20 größer oder gleich einem vorbestimmten Schwellenwert Pth ist. Basierend auf den Diagnoseergebnissen der Paare „A“ bis „D“ wird der Kraftstoffdrucksensor, welcher unter den Kraftstoffdrucksensoren als Abnormalster ermittelt wird, als abnormal (fehlerhaft) diagnostiziert.
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Nachfolgend wird ein Beispiel für ein Verfahren der vorstehenden Identifizierung beschrieben. 6A bis 6D zeigen Diagramme, die erfasste Werte P#1 bis P#4 von Paaren „A“ bis „D“ darstellen. Dabei sollte erwähnt werden, dass die erfassten Werte P#1 bis P#4 mit Diagonalen, die erfassten Werte der abnormalen Sensoren darstellen. Wenn die vorstehende Druckdifferenz größer oder gleich dem Schwellenwert Pth ist, werden die Kraftstoffdrucksensoren des relevanten Paars vorübergehend als abnormal diagnostiziert (durch „X“ gekennzeichnet). Die Nummer bzw. Anzahl der vorstehenden Diagnose (Diagnoseanzahlinformation) wird für jeden Sensor 20 (#1 bis #4) gezählt.
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6A zeigt ein Diagramm, das erfasste Werte P#1 bis P#4 von Paaren „A“ bis „D“ darstellt, wenn alle Sensoren normal sind. In diesem Fall diagnostiziert bzw. stellt die ECU 30 fest, dass die Sensoren #1 bis #4 normal sind, da die Druckunterschiede kleiner als der Schwellenwert Pth der Paare „A“ bis „D“ sind.
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6B zeigt ein Diagramm, das erfasste Werte P#1 bis P#4 von Paaren „A“ bis „D“ darstellt, wenn nur der Sensor #1 abnormal ist. In diesem Fall sind die Druckdifferenzen größer als der Schwellenwert Pth in den Paaren „A“ und „D“. Die Sensoren #1 und #3 im Paar „A“ werden vorübergehend als abnormal diagnostiziert. Die Sensoren #2 und #1 im Paar „D“ werden vorübergehend als abnormal diagnostiziert. Somit ist die Anzahl der vorübergehenden Diagnose für den Sensor #1 die größte; wodurch die ECU 30 diagnostiziert bzw. feststellt, dass der Sensor #1 abnormal ist.
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6C zeigt ein Diagramm, das erfasste Werte P#1 bis P#4 von Paaren „A“ bis „D“ darstellt, wenn die Sensoren #1 und #2 abnormal sind. In diesem Fall sind die Druckdifferenzen größer als der Schwellenwert Pth in den Paaren A und C. Somit ist die Diagnoseanzahlinformation mit Bezug auf jeden Sensor „1“. Die ECU 30 kann nicht diagnostizieren, welcher Sensor abnormal ist, wodurch klar wird, dass zumindest einer der Sensoren abnormal ist.
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6D zeigt ein Diagramm, dass erfasste Werte P#1 bis P#4 von Paaren „A“ bis „D“ darstellt, wenn die Sensoren #1 und #2 abnormal sind. In diesem Fall sind die Druckdifferenzen größer als der Schwellenwert Pth in den Paaren „A“, „B“, „D“. Die Diagnoseanzahlinformation ist mit Bezug auf die Sensoren #1 und #3 „2“, und die Diagnoseanzahlinformation ist mit Bezug auf die Sensoren #4 und #2 „1“. Somit stellt die ECU 30 fest, dass die Sensoren #1 und #3 wahrscheinlich abnormal sind.
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7 zeigt ein Flussdiagramm, das einen Prozessablauf der vorstehenden Diagnose darstellt.
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In S10 (Abnormalitätsdiagnoseabschnitt) führt die ECU 30 die Abnormalitätsdiagnose für jedes Paar durch, um die Druckdifferenz mit dem Schwellenwert Pth zu vergleichen. In S20 (Abnormalitätssensoridentifikationsabschnitt) identifiziert die ECU 30, welcher Sensor (der abnormalste Sensor) die höchste Diagnoseanzahlinformation hat.
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In S30 bestimmt die ECU 30, ob die Anzahl des bzw. der abnormalsten Sensor(en) größer als „1“ ist. Wenn die Anzahl des abnormalsten Sensors bzw. der abnormalsten Sensoren kleiner oder gleich „1“ ist (S30: NEIN), schreitet die ECU 30 zu S40 voran. In S40 bestimmt die ECU 30, ob ein abnormaler Sensor vorliegt. Wenn kein abnormaler Sensor vorliegt (S40: NEIN), schreitet die ECU 30 zu S50 voran. In S50 diagnostiziert die ECU 30, dass alle Sensoren #1 bis #4 normal sind. Wenn ein abnormaler Sensor vorliegt (S40: JA), schreitet die ECU 30 zu S60 voran. In S60 diagnostiziert die ECU 30, dass der relevante Sensor (der abnormalste Sensor) abnormal ist.
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Wenn die Anzahl des abnormalsten Sensors bzw. der abnormalsten Sensoren größer als „1“ ist (S30: JA), schreitet die ECU 30 zu S70 voran. In S70 bestimmt die ECU 30, ob die Zahlen der Diagnose aller Sensoren nicht gleich sind. Wenn die Zahlen der Diagnose aller Sensoren nicht gleich sind (S70: JA), schreitet die ECU 30 zu S80 voran. In S80 diagnostiziert die ECU 30, dass die relevanten Sensoren (abnormalste Sensoren) abnormal sind.
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Wenn die Zahlen der Diagnose bzw. die Diagnosezahlen aller Sensoren gleich sind (S70: NEIN), schreitet die ECU 30 zu S90 voran. In S90 führt die ECU 30 eine Vergleichsabnormalitätsdiagnose durch.
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Hiernach wird die Vergleichsabnormalitätsdiagnose beschrieben. In einem Fall, in welchem eine festgelegte Zeitdauer vergangen ist, nachdem die Maschine gestoppt wurde, erhält die ECU 30 die erfassten Werte der Sensoren #1 bis #4, wenn der Kraftstoffdruck annähernd gleich dem atmosphärischen Druck ist. Die ECU 30 berechnet Abweichungswerte für die erfassten Werte mit Bezug auf den Atmosphärendruck bzw. Umgebungsdruck. Wenn einer der Abweichungswerte größer als ein festgelegter Wert ist, wird der Sensor mit dem vorstehenden Abweichungswert als abnormal diagnostiziert. Somit kann die ECU 30 feststellen, ob jeder Sensor bzw. welcher der entsprechenden Sensoren abnormal ist. In diesem Fall kann die vorstehende Vergleichsabnormalitätsdiagnose nur dann durchgeführt werden, wenn die Maschine gestoppt ist.
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Die ECU 30 kann die Abnormalitätsdiagnose in S50, S60 und S80 selbst dann durchführen, wenn die Maschine betrieben wird. Da die Abnormalitätsdiagnose durch Vergleichen zweier erfasster Werte durchgeführt wird, kann die Abnormalitätsdiagnose nicht nur durch die Steigung der Ausgangsspannungskennlinie sondern auch mittels Versatz-Abnormalität diagnostiziert bzw. durchgeführt werden.
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Ferner können die Abnormalitätssensoren bzw. der Abnormalitätssensor gemäß Diagnoseergebnisse der Verbindungen (Paare „A“ bis „D“) der ausgewählten Sensoren mit einer hohen Wahrscheinlichkeit diagnostiziert werden.
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Ferner werden gemäß der vorliegenden Ausführungsform der aktuelle Sensor 20 und der nächste Sensor 20 als die Diagnoseobjekte ausgewählt. Daher kann eine Diagnosegenauigkeit verbessert werden, da die Abnormalitätsdiagnose unter Verwendung der erfassten Werte durchgeführt wird, wenn eine Auswirkung auf die Druckposition Wc kleiner wird.
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(Zweite Ausführungsform)
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Gemäß der zweiten Ausführungsform bestimmt die ECU 30 basierend auf der Diagnoseanzahlinformation, ob der Abnormalitätssensor mit der Mehrzeit bzw. der höchsten Anzahl vorliegt. Gemäß einer zweiten Ausführungsform diagnostiziert die ECU 30 (Vergleichsabschnitt) einen Sensor mit einem maximalen erfassten Wert (Vergleichsinformation), wenn die Diagnose für Paare „A“ bis „D“ in S10 durchgeführt wird. Anschließend identifiziert die ECU 30 den abnormalen Sensor basierend auf der Diagnoseanzahlinformation und der Vergleichsinformation.
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8A und 8B sind Diagramme, die Diagnoseergebnisse in einem Fall darstellen, in welchem der erfasste Wert des Sensors #1 extrem hoch ist (hohe Abnormalität) und der erfasste Wert des Sensors #2 extrem gering ist (geringe Abnormalität). 8A zeigt ein Diagramm, das ein Diagnoseergebnis gemäß der ersten Ausführungsform darstellt. 8B zeigt ein Diagramm, das ein Diagnoseergebnis gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt.
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Gemäß dem Diagnoseergebnis, das in 8A dargestellt ist, ist die Diagnoseanzahlinformation mit Bezug auf jeden bzw. den entsprechenden Sensor „2“. Somit kann die ECU 30 nicht feststellen, welcher Sensor abnormal ist. Gemäß dem Diagnoseergebnis, das in 8B dargestellt ist, sind die Zahl der hohen Abnormalität des Sensors #1 und die Zahl der geringen Abnormalität des Sensors #4 die größten (die Zahl bzw. Anzahl ist „2“). Somit kann die ECU 30 feststellen, dass die Sensoren #1 und #4 abnormal sind.
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Gemäß der vorstehenden Beschreibung kann die ECU 30 selbst in einem Fall, in welchem die ECU 30 anhand der Diagnoseanzahlinformation nicht feststellen kann, welcher Sensor abnormal ist, kann die ECU 30 basierend auf sowohl der Diagnoseanzahlinformation als auch der Vergleichsinformation gemäß der vorliegenden Ausführungsform feststellen, welcher Sensor abnormal ist.
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(Weitere Ausführungsform)
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern kann zum Beispiel auch auf die folgende Weise durchgeführt werden. Ferner können die wesentlichen Konfigurationen jeder Ausführungsform miteinander kombiniert werden.
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(1) Die vorliegende Offenbarung kann auch bei einem Kraftstoffeinspritzungssystem angewandt werden, bei welchem ein Kraftstoffdrucksensor 20 bei einem der Kraftstoffinjektoren 10 vorgesehen ist, und kein Kraftstoffdrucksensor 20 an einem der anderen Kraftstoffinjektoren 10 vorgesehen ist.
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Zum Beispiel sind zwei Kraftstoffdrucksensoren 20 an zwei Kraftstoffinjektoren 10 von vier Kraftstoffinjektoren 10, welche in einer Maschine mit vier Zylinder vorgesehen sind, vorgesehen. In diesem Fall ist es bevorzugt, dass die in S10 von 7 dargestellte Abnormalitätsdiagnose durchgeführt wird.
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(2) Die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt, dass ein Paar von dem aktuellen Sensor 20 und dem nächsten Sensor 20 als das Diagnoseobjekt ausgewählt wird. Das Diagnoseobjekt kann auch ein Paar aus dem aktuellen Sensor 20 und einem übernächsten Sensor 20, oder einem Paar aus dem nächsten Sensor 20 und dem übernächsten Sensor 20 sein. Der übernächste Sensor 20 ist der Kraftstoffdrucksensor 20, der im Kraftstoffinjektor 10 vorgesehen ist, welcher Kraftstoff als übernächstes einspritzt. Es ist erforderlich, dass die Druckpulsation des erfassten Wertes des ausgewählten Sensors im festgelegten Bereich liegt. Daher ist es verboten, den Sensor auszuwählen, der für den Kraftstoffinjektor 10 vorgesehen ist, welcher der aktuellen Kraftstoffeinspritzpunkt darstellt. Es ist erforderlich, dass der Sensor dann ausgewählt wird, wenn nach dem Wechselpunkt P4 eine festgelegte Zeitdauer vergangen ist.
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Der Kraftstoffdrucksensor 20 kann an einer beliebigen Stelle in einer Kraftstoffzufuhrpassage zwischen einem Auslass 42a der Common-Rail 42 und der Einspritzöffnung 11b vorgesehen sein. Zum Beispiel kann der Kraftstoffdrucksensor 22 in einer Hochdruckleitung 42b angeordnet sein, welche die Common-Rail und den Kraftstoffinjektor 10 verbindet. Die Kraftstoffzufuhrpassage von jedem Zylinder und die Common-Rail 42 entsprechen einer Kraftstoffdurchflusspassage, die von dem Sammelbehälter zur Einspritzöffnung des jeweiligen Zylinders führt.
