KR20000075508A - 이온화 측정치에 의해 공연비를 제어하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

이온화 측정치에 의해 공연비를 제어하기 위한 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

배출물을 감소시키고 엔진효율을 증가시키기 위한 내연기관용 공연비제어시스템은 연소실린더내부의 이온화를 감지하고 측정하며 이온화감지 및 측정에 기초하여 이온화신호를 발생시키기 위한 이온화장치를 포함한다. 이온화장치와 전기적상호작용을 하는 공연비제어기가 포함된다. 제어기가 적어도 부분적으로 이온화신호에 기초하여 엔진내부의 공연비를 제어하고 이온화신호를 입력한다. 제어시스템의 선호되는 실시예에 있어서, 이온화신호내부의 제 1 국소피크에 기초하여 제어기는 공연비를 제어한다. 또다른 실시예에 있어서, 이온화신호의 제 1 국소피크를 최대화하는 것을 기초로하여 제어기는 공연비를 제어한다.

Description

이온화 측정치에 의해 공연비를 제어하기 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING AIR/FUEL RATIO USING IONIZATION MEASUREMENTS}
배출물 제어, 엔진효율, 촉매변환기 효율, 촉매변환기 수명 및 엔진 동력을 포함한 다수의 이유를 근거로 내연기관의 실린더 내부로 도입되는 공연비를 제어하는 것이 필수적이다. 특히 특정 배출물들을 제거하려는 정부의 압력과 관련하여, 공연비를 제어하는 종래기술에 따라 다수의 방법 및 장치들이 제공되었다. 최근에 엔진 속도, 흡기다기관 압력, 냉각제 온도, 쓰로틀(throttle) 위치 및 배기산소 농도와 같은 여러 가지 엔진 작동 변수들을 판독하여, 내연기관의 전체 제어작용이 이루어진다. 점화타이밍, 연료주입시간, 엔진의 배기가스 재순환(Exhaust Gas Recirculation:EGR)을 선택하기 위해 기본 엔진에 의해 측적되고 미리 주어지는 베이스 맵(base map)과 관련하여 상기 변수들이 이용되므로, 기본 엔진에 의해 정해진 대로 엔진은 최대효율 및 최소 배출물이 형성된다.
현재 최대효율 및 최소 배출물이 형성되도록 엔진제어 시스템, 좀더 구체적으로 공연비 제어시스템은 내연기관을 적합하게 제어하지 못한다. 예를 들어 미국 특허 제 4,543,934호에 따르면, 각각의 엔진실린더에 형성되는 피크 연소 압력에 대한 각 위치가 매 싸이클(cycle)마다 변동하게 제어하는 공기-연료 혼합물 희석 제어시스템이 제공된다. 상기 제어시스템에 의하면 엔진 안정성이 안정상태 및 불안정상태 사이에서 변화하는 공연비가 결정된다. 제어기는 계속적으로 엔진을 엔진 안정점(engine stability point)에서 작동시켜서 엔진이 불안정해질 때까지 연료-공기 혼합물을 희박(leaning)하게 만들고, 엔진이 다시 안정해질 때까지 연료-공기 혼합물을 농후(enriching)하게 만든다. 상기 안정점은 종종 최대효율점보다 높게 형성되고 최소배출점보다 높게 형성된다. 미국 특허 제 4,736,724호에 공개된 시스템에 따르면, 각각의 엔진 실린더의 연소 지속 시간을 측정하여 공연비를 제어한다. 특정속도 및 하중에서 엔진에 대한 희박한계(lean limit)를 결정하는 적응 엔진 맵(adaptive engine map)과 상기 지속시간이 비교된다. 다음에 소요엔진 안정상태를 위한 최대 희박점에서 상기 엔진이 작동하도록 제어되지만, 상기 최대 희박점은 종종 최대효율점보다 높고, 최소배출점보다 높다. 미국특허 제 4,621,603호에 따르면 압력비 조정에 의해 연료-공기 혼합물의 희박 상태를 제어하는 서로 다른 세 가지 방법이 공개된다. 제 1 시스템에 의하면 엔진속도 및 하중의 함수로서 특정값에서 희석제(diluent)의 양이 제어된다. 제 2 시스템에 의하면, 연소속도 또는 연소시간을 조정하기 위한 희석제의 양이 제어된다. 제 3 시스템에 의하면, 각각의 연소실로 연료 전달의 균형을 맞추는 방법 및 안정상태 제어의 방법으로서 각각 싸이클에서의 변화를 이용하여 희석제의 양을 제어하는 것이다. 압력비 조정은 단순화된 알고리듬에 의해 가능하지만, 특정점에서만 압력을 판독하면 제어기는 엔진 안정상태를 평가하기만 하므로, 상기 압력비 조정 작용에 의해 완전한 엔진 제어를 위한 충분한 정보가 엔진 제어기에 전달되지 않으므로, 상기 제 3 시스템은 앞서 언급한 시스템에서 발견되는 동일한 한계에 도달한다. 선택적으로 미국특허 제 4,621,603호에 공개된 시스템이 베이스 맵(base map)에 따라 산출된 특정 공연비에서 이용되더라도, 심지어 적응 알고리듬(adaptive algorithm)에 의해, 시스템에 최대효율 및 최소배출물이 제공되는 충분한 정보가 압력비에 의해 제공되지 않는다. 예를 들어 미국특허 제 4,621,603호에 공개된 시스템은 점화 타이밍이 상당히 변화하면 엔진 평균 유효 압력을 산출하기 곤란할 수도 있다. 매우 희박한 혼합물 및 최소 배출물들에서 최대 효율을 형성하기 위한 상기 계산 작용이 엔진에 필요하다.
공연비 제어기술에서 촉매변환기 성능을 고려한다. 촉매변환기 성능을 최적화하기 위하여, 화학양론적인 공연비(가솔린에 대해 약 14.7 대 1)가 바람직하다. 농후한 공연비(즉 14.7:1 이하)에 의해 연료는 완전연소되지 않고 촉매 변환기를 막아버릴 수도 있기 때문이다. 화학양론적 방법의 다른 측면에서 희박한 공연비(즉 14.7:1 이상)는 배출물에 과도한 산소("O2")를 발생시키고, 다음에 촉매변환기의 작동온도가 상승 및 하강되거나 질소산화물("NOx")의 변환을 방해한다. 급격한 온도상승에 노출되면 촉매변환기의 작동수명은 감소된다. 요약하면, 엔진 실린더들 내부에서 화학양론적인 공연비가 이용될 때, 촉매변환기의 효율은 최대가 된다.
화학양론적인 혼합 상태에서 엔진이 작동하는가를 나타내고 산소 존재를 측정하기 위해 엔진의 배기시스템 내에 구성되는 산소 센서가 대부분의 공연비 제어방법에서 이용된다. 배기 매니폴드 또는 파이프 내부에서 산소 센서를 이용할 때 발생되는 결점을 보면, 산소 센서는 모든 엔진 실린더들에 대한 총 공연비를 판독한다. 만약 예를 들어 연료 인젝터(fuel injector)가 막혀서, 한 개의 실린더가 희박상태로 작동하면, 산소 센서에 기초를 둔 공연비 제어기는 나머지 다른 실린더들이 더욱 농후한 상태로 작동하게 만들고, 그 결과 소요 총 공연비가 유지하게 된다. 상기 시스템에 의하면, 각각의 실린더들이 바람직스럽지 못하게 농후하거나 희박한 혼합 상태에서 작동하더라도, 모든 실린더들에 대한 화학양론적인 평균 공연비가 형성된다.
상기 총 배출물 제어 방법을 각각의 실린더들 내부에서 공연비 제어 방법으로 대체하기 위해 산소 센서를 이용하는 다수의 시도가 있었다. 공연비를 개별적으로 제어하는 가장 흔한 방법은 각각의 실린더들로부터 개별적으로 배기 산소를 구분하고 신속하게 작동하는 산소 센서들을 이용하는 것이다. 상기 방법의 주요 단점을 보면, 산소 센서들은 실린더들의 유동 하류에 구성된다는 것이다. 연소가 이루어지는 실린더와 연소 특성을 측정하는 센서 사이의 물리적인 거리에 의해 시간지연, 오차 및 제어곤란이 야기된다. 모든 엔진속도에서 시간지연 및 오차를 고려하기 위해 상기 형태의 공연비 제어시스템을 조정하기는 극도로 어렵다. 또한, 현재의 일부 생산 엔진에서, 4개 또는 그 이상의 산소 센서들이 상기 형태의 제어에 요구되면, 비용이 증가된다.
상대적으로 최신의 기술에 의해 실린더 내부의 연소 특성들이 조정된다. 연소 중 및 연소 전후에 실린더 내부에서 가스들을 전자적으로 분석하는 기술이 상기 기술과 근사하다.
실린더 내부에 존재하는 상기 가스들은 연소 반응으로부터 야기되는 자유이온(free ion)을 포함한다.
연소 가스 내에 존재하는 자유 이온들은 전기적으로 전도성을 가지고 이온화 프로브(ionization probe) 또는 점화플러그의 팁을 가로질러 전압을 가하여 측정가능하다. 가해진 전압에 의해 이온화된 가스 내부에 전류가 유도되고, 상기 전류는 이온화 신호를 분석하기 위해 측정될 수 있다. 점화플러그의 팁에 의해 이온화 감지가 이루어지는 실시예로서, 본 발명과 공동소유되고 여기서 참고로 제시되며 1996년 2월 1일에 출원된 미국 특허 제 08/595,558호의 "이온화 감지에 의한 점화시스템"을 참고한다.
이온화 신호와 공연비를 관련시키는 노력이 종래기술에서 이루어져왔다. 종래 기술에 따르면, 이온화 신호를 기초로 하여 내연기관 내의 공연비를 피드백(feedback) 제어하는 것이 가능하다. 미국 자동차 공학회 기술문헌 일련번호 제 884711호 1988년 pp43.47에 공개된 N.Callings 등의 "가솔린 엔진의 피드백 제어를 위한 점화센서" 및, 미국 자동차 공학회 기술문헌 일련 번호 제 860485호 1986년 pp113-124에 공개된 R.L. Anderson의 "이온화 센서에 의해 실린더 내부에서 이루어지는 연소 특성의 측정"을 참고한다.
본 발명은 미국 특허 출원 제 60/037,973호(1997년 2월 20일)의 "이온화 수단에 의한 공연비(Air/Fuel Ratio) 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명은 대체로 내연기관 내부의 점화 시스템에 관련되고 특히 엔진 배출물을 감소시키고 엔진 효율을 증가시키기 위하여 공연비 제어용 이온화 수단을 이용하기 위한 장치 및 방법에 관련된다.
도 1 은 전형적인 내연기관에 대해(특히 CO, NO 및 HC 가스와 같은) 여러 가지 배출물 대 과잉 공기인자("γ")를 도시하는 그래프.
도 2 는 본 발명의 공연비 제어 시스템을 도시하는 개략도.
도 3 은 본 발명의 공연비 제어 시스템에 관한 블록선도.
도 4 는 여러 가지 엔진 하중 상태에 대한 이온화 전류 대 엔진 피스톤 크랭크 각을 도시하는 실험 데이타의 그래프.
도 5 는 여러 가지 엔진 하중 상태에 대한 실린더 압력 대 엔진 피스톤 크랭크 각을 도시하는 실험 데이타의 그래프.
도 6 은 여러 가지 엔진 하중 상태에 대한 과잉 공기인자(γ) 및 이온화 사이의 관계를 도시하는 실험 데이타의 그래프.
도 7 은 과잉 공기인자(γ)의 여러 가지 수치들에 대한 이온화 대 엔진 하중을 도시하는 실험 데이타의 그래프.
*부호 설명
10 ... 제어 시스템 12 ... 실린더
14 ... 피스톤 16 ... 흡기 밸브
18 ... 배기 밸브 20 ... 흡기 다기관
22 ... 점화 간극 30 ... 엔진 제어기
32 ... 연료 인젝터 34 ... 아이들에어밸브
36 ... 쓰로틀 밸브 50 ... 이온화 장치
52 ... 이온화 신호
상기 설명을 고려할 때 본 발명의 목적은 내연 기관의 실린더 내부로 도입되는 공연비를 제어하기 위한 개선된 제어시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 적어도 부분적으로 이온화 감지에 기초하여 내연기관 내부의 공연비를 제어하기 위한 개선된 제어시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 이온화 감지 장치로부터 발생된 이온화 신호에 기초하여 내연기관 내부의 공연비를 제어하기 위한 개선된 제어 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 내연기관 내부의 공연비를 제어하고 비용이 적게 들고 효율적인 제어방법을 제공하는 것이다.
상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 배출물을 감소시키고 엔진 효율을 증가시키기 위해 내연기관용 공연비 제어시스템을 제공하고, 엔진의 연소실 내에서 이온화를 측정하고 이온화 측정치에 기초하여 이온화 신호를 발생시키기 위한 이온화 장치를 포함한다. 이온화 장치와 전기적 상호작용이 이루어지는 공연비 제어기가 포함된다. 적어도 부분적으로 이온화 신호에 기초하여 제어기는 공연비를 제어하고 이온화 신호를 입력한다.
제어 시스템의 또다른 실시예에 있어서, 이온화 신호 내부에 제 1 국소피크에 기초하여 제어기는 공연비를 제어한다. 본 발명의 또다른 실시예에 따르면, 이온화 신호 내부의 제 1 국소피크에 기초하여 제어기는 공연비를 제어한다. 제어 시스템의 또다른 변형예는 이온화 신호를 조정하기 위한 프로쎄서(processor)를 포함한다. 조정된 이온화 신호에 기초하여 제어기가 공연비를 제어한다.
또다른 실시예에서, 실제로 이온화 신호 내부의 제 2 국소 피크를 최대 또는 최소화하기 위해 제어기는 공연비를 제어한다.
선호되는 또다른 실시예에 있어서, 내연기관의 연소실은 복수개의 실린더들을 포함한다. 이온화 측정치들에 기초하여, 이온화 신호를 발생시키고 실린더 내부에서 이온화 상태를 감지하기 위한 공연비가 제어기에 의해 독립적으로 제어될 수 있다. 이온화 신호를 발생시키기 위하여, 실린더 내부에 이온화 측정장치는 추가로 점화플러그 또는 이온화프로브가 구성될 수 있다.
내연기관 내부에서 배출물들을 감소시키고 엔진 효율을 증가시키기 위한 방법이 또한 공개된다. 이온화 장치를 가진 엔진의 연소실 내부의 이온화를 감지하고, 이온화 감지에 기초하여 이온화 장치를 가진 이온화 신호를 발생시키는 것이 상기 방법에 포함된다. 또한 이온화 신호에 기초하여 실린더 내부로 주입되는 공기 연료 혼합 상태를 조정하는 단계가 상기 방법에 포함된다.
상기 방법의 조정 단계는 이온화신호가 가지는 다수의 특징들을 기초하고 상기 조정 단계는 제 1 국소 피크를 포함하고 제 1 국소 피크 및 제 2 국소 피크를 최대화하거나, 제 2 국소 피크를 최대 및/또는 최소화하는 단계를 포함한다. 또한 제 2 실린더의 이온화 신호가 가지는 제 1 국소 피크와, 제 1 실린더의 이온화 신호가 가지는 제 1 국소피크를 비교하는 단계가 상기 방법에 포함될 수 있다. 상기 방법은 제 1 실린더 및 제 2 실린더의 제 1 국소 피크를 실제로 동일한 크기로 유지하는 것에 기초한다.
우선 도 1을 참고할 때, 전형적인 작동 상태하에서 전형적인 엔진에 대한 여러 가지의 배출가스들 대 과잉 공기(excess-air) 인자("γ")를 도시하는 그래프가 도시된다. 도 1은 보쉬 오토모티브 핸드북(Bosch Automotive Handbook) 1986년 페이지 439로부터 인용된다. 여기서 이용된 것처럼, 공연비(air/fuel ratio)가 화학양론적인 혼합상태(예를 들어 가솔린에 대해 14.7:1)보다 크거나 작은 정도가 상기 과잉 공기인자(γ)에 의해 간단히 나타난다. 따라서 예를 들어 γ=1은 화학양론적인 값에 해당하는 공연비이고, λ=1.2은 화학양론적인 값의 120%에 해당하는 공연비이며, λ=0.8은 화학양론적인 값의 80%에 해당하는 공연비이고, λ=2은 두 배의 화학양론적인 값(예를 들어 가솔린에 대해 29.4:1)에 해당하는 공연비이다.
도 1을 참고할 때, 화학양론적인 공연비보다 경미하게 희박한(γ〉1) 값에서 NO의 농도가 피크(peak)에 도달한다. NO의 존재는 모든 NOx 가스의 존재를 나타낸다.
상기 설명에서와 같이, 이온화 감지 및 측정이 공지기술로서 알려져 있다. 이온화를 감지하고 측정하기 위한 이온화 감지장치의 한 가지 형태는 점화 간극(spark gap)을 이용하는 점화 플러그(spark plug)를 포함하고, 상기 점화 간격을 가로질러 전압이 가해진다. 점화시 또는 점화후에 점화 간극을 가로질러 전압은 이온화 가스 내에서(점화간극을 가로질러) 전류를 유도한다. 상기 전류가 회로에 의해 감지되고 연소 특성을 결정하기 위해 분석된다. 예를 들어 여기서 참고문헌으로서 제공되고 1996년 2월 1일자로 출원된 미국 특허 출원 제 08/595,558호의 "이온화 감지에 의한 점화시스템"을 참고한다. 주요 기능이 이온화가스를 감지한다는 것을 제외하곤, 점화 플러그와 유사한 프로브(probe)가 또다른 이온화 감지장치로서 이용된다.
도 2를 참고할 때, 본 발명을 따르는 제어시스템(10)이 도시된다. (도면에 도시되지 않은) 내연기관은 실린더(12), 피스톤(14), 흡기밸브(16) 및 배기밸브(18)를 포함한다. 흡기다기관(20)은 흡기밸브(16)를 통해 실린더(12)와 상호작용한다. 배기다기관(22)은 배기밸브(18)를 통해 실린더(12)로부터 배기가스를 수용한다. 점화간극(22)을 가진 점화플러그(20)가 실린더(12) 내에서 공기 및 연료를 점화한다.
종래 기술을 따르는 엔진 제어기(30)는 전형적으로 연료 인젝터(32) 및 아이들에어밸브(idle air valve)(34)를 포함한 구성부품들과 여러 가지 엔진 작동 매개변수를 제어한다. 쓰로틀밸브(throttle valve)(36)에 연결되고(도면에 도시되지 않은) 쓰로틀 위치 센서(throttle position sensor)로부터 위치 데이터가 엔진제어기(30)에 입력되고 다기관압력센서(38)로부터 다기관 압력 데이터가 엔진제어기에 입력된다. 흡기 다기관(20) 내부에 제공된 쓰로틀 밸브(36)는 실린더(12)에 대한 공기 유동을 제어한다. 흡기 다기관(22) 내부 또는 배기밸브(18)의 유동 하류의 모든 위치에 구성된 O2센서로부터 데이터가 엔진제어기(30)에 입력된다.
이온화 감지장치(50)는 이온화 감지기를 포함하고, 제 2 도를 참고할 때, 상기 이온화 감지기는 실린더(12) 내부의 이온화를 감지하기 위해 실린더 내부에서 부분적으로 위치한 점화플러그(20)로 구성된다. 이온화 감지기(20) 또는 점화플러그에 의해 감지되는 이온화상태가 이온화 장치(50)아 상호작용한다. 이온화 감지기(또는 점화플러그(20), 이온화프로브 또는 이온화를 감지하기 위한 또다른 종래기술의 장치)로부터 이온화장치(50)는 이온화 데이터를 입력하고, 엔진제어기(30)에 대한 이온화신호(52)가 상기 이온화장치(50)와 상호작용한다.
소요비율로 공기 및 연료를 실린더(12)에 전달하기 위해 상기 엔진제어기(32)는 연료인젝터(32)를 제어하고 쓰로틀 밸브(36)를 제어한다. 공연비를 조정하기 위해 이온화신호(52)의 형태로 이온화장치(50)와 피드백(feedback) 신호를 수용하는 종래 기술의 제어기가 상기 엔진제어기(30)로 구성 가능하다. 엔진 제어기에 의한 이온화신호(52)의 이용방법이 하기에서 상세히 설명된다.
본 발명을 따르는 제어시스템(10)의 블록선도(block diagram)이 도 3에 도시된다. 상기 실시예에 있어서, 엔진(11)은 점화플러그(20)를 포함하고, 상기 점화플러그(20)는 이온화 감지기능을 제공한다(다른 이온화 감지 장치가 이온화 프로브(probe)와 같이 이용될 수 있다). 이온화장치(50)는 점화플러그(20)로부터 이온화 감지 데이터를 입력하고, 상기 데이터를 이온화신호로 변환한다. 프로쎄서(processor)(50b) 내부에서 이온화신호(52)가 처리 및 분석되며, 이와 같은 작용은 (하기 설명에서와 같이) 통계학적 분석을 포함할 수 있다. 처리된 이온화신호(52a,52b)는 (흔히 엔진 제어유니트(Engine Control Unit: ECU)라고도 하는) 엔진제어기(30)로 전달되고, 상기 엔진제어기는 다음에 엔진 속도, 점화타이밍 및 점화지속시간을 포함하는 다른 엔진 데이터가 신호(56)를 통해 이온화장치(50)에 제공한다. 엔진 속도 및 O2센서 데이터와 같은 다른 엔진 신호들로부터 데이터가 엔진제어기(30)에 입력된다. 다른 작동매개변수들 중에서, 연료인젝터(32) 및 연료펌프(33)를 통해 엔진(11)으로 유입되는 연료가 엔진제어기(30)에 의해 제어된다. 다른 작동 매개변수들 중에서, 연료 인젝터(32) 및 연료펌프(33)를 통해 엔진(11)으로 유입되는 연료가 엔진제어기(30)에 의해 제어된다. (도 3에 도시되지 않은) 엔진으로 유입된 공기가 또한 엔진제어기에 의해 제어가능하다. 적어도 부분적으로 이온화신호(52)에 기초한 공연비가 엔진제어기(30)(또는 ECU)에 의해 제어가능하다.
이온화장치(50)는 이온화회로(50a) 및 프로쎄서(50b)를 포함한다. 프로쎄서는 이온화신호(52)를 분석하기 위한 통계학적 분석 루틴(analysis routine)을 포함한 분석용 소프트웨어(software)를 포함할 수 있다. 추가로 이온화신호(52) 및 처리된 신호(52a,52b)를 저장하기 위한 종래 기술의 버퍼(buffer) 및 메모리(memory)가 이온화장치에 포함될 수 있다.
도 4에 있어서, 특수 엔진에 대해 서로 다른 5가지 하중 레벨(level)에서 이온화 데이터의 100회의 연소 싸이클에 관한 통계학적 평균을 포함한 실험 데이터가 제공된다. 도 4의 곡선들은 1,2,3,4,5로써 지정되고, 서로 다른 엔진 하중상태 및 증가하는 엔진 상태들에 대해(각도로서 표시되고, 360도가 상사점(Top Dead Center)을 나타내는) 피스톤 크랭크 각(piston crank angle)의 함수로서 (밀리암페어(milliamperes) 단위의 전류로서 표시되는) 이온화신호가 도시된다.
일반적으로, 화염 영역 내부의 화학적 이온화 상태는 주로 측정된 이온화 데이터와 관련된다. 한편 상기 곡선들에 두 개의 국소 피크(peak)(11,12)이 도시된다. 제 1 국소피크(11)는 주로 엔진 실린더 내부의 화염속도와 관련된다. 분명히, 공기 및 연료가 연소될 때, 화학반응은 연소실 내부에 존재하는 이온 개수를 급격히 증가시켜서, 이온화 감지가 증가된다.
도 4의 일부 곡선들에 도시된 제 2 국소 피크(12)는 온도 및 압력에 기초한 이온화 상태와 농도에 관련된다. 연소 과정동안 발생된 NOx 분자 또는 NOx 배출물의 존재는 주로 상기 제 2 국소 피크에 관련된다. 연소후 즉시 실린더 내부의 온도 및 압력이 증가할 때, NOx의 농도 및 발생이 증가한다. 하중레벨이 너무 작아서 NOx의 구성비율 및 농도를 증가시킬 정도의 충분한 온도 및 압력을 형성하지 못하고, 이온화 신호 내에 제 2 국소피크를 야기시키지 못하기 때문에, 작은 하중 레벨에 해당하는 곡선(1,2)들은 제 2 국소피크를 가지지 않는다. 도 3, 도 4 및 도 5에 있어서, 연소과정으로부터 하중 증가 및 결과적인 압력증가는 온도 및 NOx 배출물을 증가시켜서, 실린더 내부에서 이온화를 증가시키고(이온농도를 증가시키며), 결과적으로 제 2 국소피크(12)를 가진 이온화곡선을 형성한다.
도 5를 참고할 때, (연소 싸이클에서) 제 2 국소피크(12)는 실린더 내부에서 피크 압력을 설정한다. 도 5의 곡선들은 1a,2a,3a,4a,5a로서 도시되고, 각각 서로 다르게 증가하는 엔진하중에 대해 (각도로서 표시되고, 360도가 상사점을 나타내는) 피스톤 크랭크각의 함수로서 100회의 연소 싸이클에 대해 상대적 평균압력을 도시한다. 도 4의 곡선들에 도시된 동일한 실험의 측정값이 상기 곡선들이다. 도 5에서, 실린더 내부의 피크 압력은 약 395도에서 발생되고, 이것은 도 4의 곡선(3,4,5)에 형성된 제 2 국소피크(12)와 대략 동일한 위치이다. 따라서 이온화 데이터로부터 제 2 국소피크(12)의 위치를 결정하여, 피크 압력의 위치는 이온화데이타로부터 유도될 수 있다.
다수의 연소싸이클에 걸쳐 평균화되고 매 싸이클 변화마다 노이즈(noise)가 필터(filter) 처리되는 데이터를 제공하기 위해 도 4의 이온화 정보는 통계학적으로 처리되고 분석된다. 전체 이온화 데이터에 대해 종래 기술을 따르는 다수의 통계학적 방법이 통계학적인 처리 및 분석에 이용가능하고, 이들은 (화염전파부분인) 제 1 국소피크(11) 및 (압력 및 온도 부분인) 제 2 국소피크(12)의 최대 강도 및 위치를 분석하는데 특히 유용하다.
도 6을 참고할 때, 과잉 공기 인자(γ)의 함수로서 이온화 신호의 제 1 국소 피크를 측정하는 실험 데이터가 도시된다. 측정된 이온화데이터는 볼트(volt) 단위의 이온화 신호로 변환된다. 이온화 신호 대 과잉 공기인자(γ)(즉 여러 가지 공연비상태)의 제 1 국소 피크(화염이온화부분)는 곡선(6a)로서 도시된 데이터이다. 데이터 점(data point)들을 통해 대략 도시된 곡선(6a)은 대략 γ=0.90 및 γ=0.95 사이에서 최대가 된다.
유사한 곡선, 곡선(6b)은 λ의 함수로서 이온화신호의 제 2 국소피크를 나타낸다. 상기 곡선(6b)은 대략 λ=1.00 내지 1.10에서 최대가 된다.
따라서, 다양한 엔진싸이클에 대해(도 4 및 도 5에서처럼 다소 피스톤 크랭크각의 함수로서) 공연비가 변화함에 따라, 이온화 신호의 제 1 국소피크는 λ=0.90 내지 0.95의 범위에서 최대가 된다. 이온화 신호의 제 2 국소피크는 λ= 1.00 내지 1.10의 범위에서 최대가 된다. 상기 설명에서처럼, 상기 범위에서 제 2 국소피크를 위치하도록, 엔진의 하중은 충분히 커서, 실린더 내부의 온도 및 압력이 증가되고, NOx 분자의 형성 및 농도 증가가 용이해진다. 제 2 국소피크가 감지될 정도의 충분한 크기를 가지도록 상기 효과는 커야 한다.
제 2 국소 피크는 측정하기 더욱 어렵기 때문에, 이온화 신호의 제 1 국소 피크는 공연비제어에 이용되기 위한 두 개의 국소피크들 중 더욱 안정한 것이다. 도 4 및 도 6에 도시된 데이터를 기초로 하여, 이온화곡선(1,2,3,4,5)들 내부의 제 1 국소피크의 크기는 γ 및 하중의 함수로서 변화될 수 있다. 공연비를 분석하고 공연비를 최적화하기 위하여, 통계학적 평균치를 산출할 때 하중 변화를 최소화하는 것이 중요하다. 그 결과 최적화 처리와 관련되는 공연비의 변화시, 점화 타이밍, 공기유동 및 엔진의 분당 회전수(rpm)를 일정하게 유지한다. 전체 엔진의 부하 영향을 제거하기 위하여, 상기 실린더를 위한 통계학적 정보를 결정하도록 한 번에 단지 한 개의 실린더에 대해 변화시키는 것이 가능하다.
서로 다른 세 개의 공연비들에 대한 하중 대 이온화 신호의 제 1 국소 피크의 그래프가 도 7에 도시된다. 가장 높게 위치한 곡선 7은 λ=1일때이다. 다른 곡선 8, 9는 각각 λ=1.2 및 λ=0.7일때이다. 도 7에 있어서, 실린더 하중 상태의 특정 범위에 걸쳐서, 화학양론적인 공기 및 연료 혼합물에 대한 이온화 레벨은 λ=1.2 및 0.7에 해당하는 공기 및 연료 혼합물에 대한 이온화 레벨보다 크다(측정시 그러하다).
각각의 실린더 내부에서 화학양론적인 혼합물을 형성하는 선호되는 방법에 의하면, 각각의 실린더 내부에서 이온화 신호에 기초한 공연비 제어 및 한 개의 O2센서를 이용한다. 엔진 배기 시스템 내부에 위치한 적어도 한 개의 O2센서는 촉매변환기를 가진 엔진 내부에 요구된다. 일반적으로 엔진 배기 시스템 내부에 단지 한 개의 촉매 변화기가 구성되기 때문에 배기가스의 (개별적인 실린더 대신에) 전체적인 결정이 필요하다. 엔진의 전체적인 화학양론적인 혼합 상태를 결정하기 위해, 배기가스 내에서 O2센서가 이용된다.
다음에 각각의 실린더 내부에서 이온화 신호에 대한 제 1 국소피크의 크기 또는 위치(또는 양자 모두)를 동일화하기 위한 방법이 엔진 제어기에서 이용된다. O2센서에 기초한 화학양론적인 공기 및 연료혼합 상태에 의해 각각의 실린더 내부에 통계학적 통일성이 형성되고, 화학양론적인 혼합 상태에 대해 이온화 신호의 제 1 국소피크의 경사를 인지할 때, 엔진은 평형상태에 있게 된다. 상기 형태의 시스템에 있어서, 각각의 실린더들 및 엔진의 전체적인 공연비에 대한 민감성을 가지도록 다중 배기 산소 센서들을 이용하는 최신 제조 시스템과 비교할 때, 모든 실린더 내부에서 혼합 상태가 화학양론적인 상태로 유지되어 촉매 효율을 개선시키기 위한 균형기구로서 이온화가 이용된다.
각각의 실린더에 대해 화학양론적인 혼합상태를 제어하기 위한 선호되는 방법을 보면, 주어진 엔진 작동 상태에 대해 모든 실린더들 중에서 이온화 신호의 통계학적 제 1 국소피크를 대략적으로 동일하게 만든다. 이온화 곡선의 경사에 기인하여, 화학양론 상태의 농후 상태로부터 희박 상태로 공연비가 변동하는 현상이 즉시 감지된다. 농후한 상태의 실린더와 비교할 때, 희박한 상태의 실린더는 상당히 다른 (이온화신호의) 제 1 국소피크 크기들을 가진다. 그 결과 어느 실린더가 농후한 상태 및 희박한 상태로 작동하는가를 알 수 있고, 따라서 시스템은 각각의 실린더로부터 전체 공연비의 더욱 양호한 균형 상태를 형성할 수 있게 된다. 다음에 실린더들 중에서 이온화 신호들 중 각각의 제 1 국소 피크들의 상대적인 균등 상태를 형성하도록 개별적인 실린더 내부의 공연비들이 제어가능하게 조정될 수 있다. 엔진 제어기에 의해 통계학적인 정보가 수집되고 분석되도록, 매우 정상적인 엔진 작동 상태에서, 상기 조정 작용은 상대적으로 느리게 수행될 수 있다. 서로 다른 실린더들 사이의 대략적인 균등 상태를 형성하도록, 다음에 제어기는 각각의 연료 인젝터의 오프셋 값(offset value)(그러므로 연료의 구성비율)을 결정한다. 모든 작동 상태에서 실린더들 사이의 공연비를 유지하거나 일정한 균형 상태로 형성하기 위해, 전체 엔진 작동 범위에서 상기 오프셋 값이 이용된다.
특정 엔진의 화학양론적인 공연비에 대해 오프셋 피크 이온화(offset peak ionization) 상태를 결정하기 위해 엔진 모델링(engine modeling)이 이용가능하다. 각각의 실린더에 대한 공연비 제어가 화학양론적인 혼합상태와 최적화되도록 각각의 실린더 내에서 상기 방법이 개별적으로 수행될 수 있다. 베이스 엔진 맵(base engine map)으로부터 오프셋된 각각의 실린더는 특정 실린더의 화학양론적인 공연비를 유지하기 위해 결정되고 이용될 수 있다.
제조상 불완전성 및 작동상 다른 변수들에 기인하여, 각각의 실린더에 전달되는 공기 및 연료의 양은 적어도 경미하게 다르다. 도 2 및 도 3에 도시된 것처럼, 공연비 제어시스템을 이용하면, 각각의 실린더에 대한 화학양론적인 공연비에 관한 적합한 주입시간이 조정될 수 있다. 엔진 내에서 이루어지는 배출물 레벨과 관련하여 엔진의 조정(calibration)은 매우 중요하다. 엔진 내에서 조정되어야 하는 가장 어려운 변수들 중 하나는 매 싸이클 동안 각각의 실린더 내부로 유입되는 공기량이다. 그결과, 엔진 내부에서 고유하게 형성되는 EGR을 변화시키는 백압력(back pressure) 상태 뿐만 아니라 흡기다기관 설계, 밸브타이밍, 캠 프로파일(cam profile)과 관련한 다수의 작업이 요구된다. 각각의 싸이클에서 실린더 내부로 유입되는 공기 및 각각의 실린더 대 인접한 실린더들에 유입되는 공기와 관련한 차이들에 의해, 종래 기술을 따르는 시스템들은 각각의 실린더에 대한 화학양론적인 혼합상태를 정확히 결정하기 어렵다.
이온화 신호 데이터에 의해 화학양론적인 혼합 상태 주위로 적응 제어 가능하면, 각각의 실린더에 대한 공기 흡기와 관련한 차이를 수용하도록, 엔진 제어시스템은 연료 제어시 정확한 오프셋(offset) 상태를 형성할 수 있다. 연료인젝터의 막힘 상태 또는 각각의 특정 실린더에 대해 공기 및 연료 상태 또는 전달 상태를 변화시킬 수도 있는 다른 마모 상태와 같이, 엔진 수명 동안의 변화가 상기 방법에 의해 허용될 수 있다.
잔디 깎기용 엔진 및 소형 엔진과 같은 특정 엔진은 자동차용 최신 엔진들이 요구하는 촉매 컨버터용 요구조건 또는 동일한 요구조건들이 불필요하다. 상기 엔진에 대해, 공연비 제어용 이온화 방법은 일부 차량 적용시보다 훨씬 더 가치가 있다. 그러나 상기 엔진들에 있어서 대부분의 경우에서 상기 엔진이 촉매 컨버터 없이도 배출 기준을 만족시킨다고 가정할 때, 점화시스템이 요구되고, 산소 센서는 최적의 방법이 아니다. 너무 농후하게 작동되고, 너무 많은 배출물들을 발생시키지 않으며 너무 희박하게 작동되지 않고 엔진을 과열시키는 것을 방지하기 위하여 상기 엔진은 공연비의 정확한 제어를 요구한다.
소형 엔진들이 효율적으로 작동하고, 탄화수소 및 일산화탄소 배출물을 합리적으로 낮은 레벨로 발생시키는 정도, λ=0.90 내지 0.95인 부근에서 상기 소형 엔진들은 최적 작동범위를 가진다고 밝혀졌다. 상기 엔진들에 대한 제어 스트레터지(control strategy)에 의해, 대부분의 모든 엔진 작동 상태 동안 이온화 신호에 관한 제 1 국소피크의 최대값이 간단히 형성되기 때문에, 상기 제어 스트레터지는 이온화 감지 방법에 대해 이상적이다. 비용이 적게 들고 정확하며 효율적인 공연비 제어시스템을 구성하기 위해 (이온화장치를 포함하는) 점화시스템이 매우 간단한 제어시스템에 채용될 수 있다.
다른 산업용 엔진에 있어서, 특정 엔진의 희박 작동 한계를 결정하기 위해 실화 감지 작용이 이용될 수 있다. 이온화신호의 실화 감지능력에 의해, 희박 작동한계가 결정될 수 있다. 전체 연소 지속시간 프레임(frame)에 걸쳐서 이온화신호의 크기가 적거나 없다면, 엔진실화가 감지된다. 이온화 감지회로로 구성된 엔진에서 연료 효율을 최대로 하기 위하여, 엔진 실화가 발생하는 공연비에 바로 못 미치는 공연비로 희박하게 만드는 제어 스트레터지가 이용될 수 있다. 각각의 실린더와 관련한 희박 실화한계(lean misfire limit)를 결정하기 위해, 실린더들 중 한 개의 실린더, 전체 스트레터지 또는 각각의 실린더에서 실화가 감지될 때까지, 제어 스트레터지는 공연비를 더욱 더 희박하게 만들고, 다음에 실화가 발생되지 않는 어느 정도의 여유를 가진 안정한 상태로 작동시키기 위하여 특정 인자를 상기 실화 발생의 공연비로부터 고려하지 않게 된다. 일부 소형 엔진에 있어서 두 개의 스트레터지를 이용하는 것이 유리하다. 특정의 고속 및 높은 부하 상태에서 이용될 수 있는 최대 스트레터지 및 상기 희박 작동한계에서 이용되는 스트레터지가 이용된다. 높은 부하 상태에서 엔진의 적합한 작동 및 배출물 사이에서 가장 양호한 균형 상태를 이루기 위해 엔진 작동 상태에서 두 개의 스트레터지들이 이용될 수 있다.
특정 엔진에 있어서 제어 시스템 튜닝 능력(control system tuning ability)에 의하면, 이온화 신호, 이온화신호의 제 1 또는 제 2 피크 또는 이온화 신호의 합(또는 그 조합)에 의해 간단히 소요 공연비를 형성할 수 있다. 그 결과 각각의 실린더 내에서 소요 공연비를 형성하는데 필요한 알고리듬이 매우 단순화된다.
이온화 상태 및 공연비 사이의 관계 및 분석과 상기 이온화 감지에 의하여, 공연비 제어시스템에 피드백(feedback)이 제공될 수 있다. 엔진 제어기에 의해 요구되는 작동 상태에 대한 화학양론적인 공연비 또는 적합한 공연비에 대해 각각의 실린더가 최적화될 수 있다.
각 실린더에 대한 공연비 제어를 위한 이온화 감지는 이온화신호의 다른 잠재적인 이용을 도모한다. Eric N. Balles, Edward A.Vandyne, Alexandre M. Wahl, Kenneth Ratton 및 Ming-Chia Lai의 "점화간극 이온화감지에 의한 실린더 내부의 공연비 근사화"에 관한 미국자동차공학회지 일련번호 980166에 공개된 첨부 서류 A의 전문이 첨부된다. 연소실 내부의 상태들 및 경우들에 관한 다수의 정보가 이온화 신호에 의해 전달된다. 예를 들어 엔진의 실린더 압력 변화 뿐만 아니라 실화, 노킹(knocking) 상태가 이온화 신호에 의해 결정될 수 있다. 또한, 배기가스재순환(EGR) 시스템을 제어하기 위해 이온화신호가 이용될 수 있다. 제 2 국소피크 부분의 NOx에 대한 이온화신호 민감도(sensitivity)가 NOx 배출을 감소시키기 위해 EGR 시스템에 의해 이용될 수 있다. 상기 EGR 시스템은, 실화를 발생시키지 않고도, NOx 레벨을 감소시키고 비교되는 이온화값들을 이용가능하다. 각각의 작동상태에서 엔진 내부에서 형성될 수 있고 최대로 허용가능한 EGR을 제어하기 위해, 이온화 신호의 제 2 국소 피크의 크기 및 실화 발생의 통계학적 크기가 서로 조합되어 이용가능하다.
연소로부터 발생되는 가스들 중에서 NOx는 가장 전도성이 크므로, NOx 분자의 함수로서 이온화신호의 제 2 피크가 증가한다고 알려졌다. 이온화신호 및 NOx 분자들의 존재 사이의 상기 관계는 엔진에 대한 하중을 따르고, 더높은 이온화신호 측정값들에 의해 더높은 NOx 배출량이 표시된다.
이온화신호의 제 2 국소피크 및 NOx 배출물 사이의 직접적인 관계에 기인하여, NOx 배출물을 감소시키기 위해, 이온화 감지 및 분석이 이용될 수 있다. 그러므로, 이온화신호의 제 2 국소피크에 기초하여, 연소실 내부에 존재하는 NOx의 농도 및 양에 관한 정보가 정해질 수 있다. 공연비의 범위에 걸쳐서, 공연비가 농후한 혼합 상태로부터 화학양론적인 혼합 상태로 증가함에 따라, NOx 배출물이 증가한다. 가솔린에 대해 화학양론적인 공연비보다 경미하게 높은 공연비에서 NOx 배출량은 피크에 도달하고, 다음에 약 16 대 1의 공연비 후에 강하한다. (대략 1.00 내지 1.10의 λ)공연비는 전형적으로 NOx 배출량이 최고가 되는 상태가 된다. 도 1을 참고한다.
상기 개념에 의해 즉 NOx 배출량은 화학양론적인 공연비보다 경미하게 위에서 피크가 되고, 상기 피크(peak)는 이온화신호에서 제 2 국소피크에 해당한다는 개념에 의하여, 이온화신호에 기초해서, 공연비는 적응제어될 수 있다. 이온화 신호 내에서 다른 정보에 대한 민감도와 함께 이온화신호의 상대적인 크기 증가에 의해, 각각의 실린더에 대해 공연비는 최적화될 수 있다. 전체 엔진의 전체 산소 레벨을 측정하는 산소 센서와 관련하여, 각각의 실린더들 내부에서 공연비를 수정하기 위한 피드백 제어를 제공하기 위해 각각의 실린더 내에서 이온화신호가 이용가능하고 그 결과 모든 실린더들에 대해 균형상태가 형성된다.
상기 설명은 단지 선호되는 실시예에 관한 상세한 설명일 뿐이다. 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않고 당업자에 의해 다양한 실시예 및 등가예가 실시될 수 있다.
별첨

Claims (25)

  1. 배출물을 감소시키고 엔진 효율을 증가시키기 위한 내연기관용 공연비 제어 시스템에 있어서,
    엔진의 연소실 내부에서 이온화를 측정하고, 이온화 측정치를 기초하여 이온화 신호를 발생시키기 위한 이온화장치,
    이온화 신호를 입력하고, 이온화 신호에 기초하여 연소실 내부에서 공연비를 제어하기 위해 이온화 장치에 연결되는 공연비 제어기로 구성되는 것을 특징으로 하는 내연기관용 공연비 제어시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 이온화장치는 이온화??를 조정하기 위한 프로쎄서를 포함하고, 제어기는 이온화신호의 제 1 국소 피크에 기초하여 공연비를 제어하는 것을 특징으로 하는 내연기관용 공연비제어시스템
  3. 제 2 항에 있어서, 이온화신호의 제 1 국소피크를 최대화하기 위해 제어기가 공연비를 제어하는 것을 특징으로 하는 내연기관용 공연비 제어시스템.
  4. 제 1 항에 있어서, 이온화장치는 이온화신호를 조정하기 위한 프로쎄서를 포함하고, 제어기는 이온화신호의 제 2 국소피크에 기초하여 공연비를 제어하는 것을 특징으로 하는 내연기관용 공연비 제어시스템.
  5. 제 4 항에 있어서, 이온화신호의 제 2 피크를 최대화하기 위해 제어기가 공연비를 제어하는 것을 특징으로 하는 내연기관용 공연비 제어시스템.
  6. 제 2항 또는 제 4항에 있어서, 내연기관의 연소실은 복수개의 실린더들을 포함하고, 실린더 내부의 이온화를 감지하고, 이온화 측정치를 기초하여 이온화 신호를 발생시키기 위한 이온화 장치에 각각의 실린더가 독립적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 내연기관용 공연비 제어시스템
  7. 제 6 항에 있어서, 제어기는 두 개 이상의 실린더들에 연결되고, 각각의 실린더 내부에서 측정된 이온화신호들의 제 1 국소피크를 비교작용에 기초하여 제어기가 두 개 이상의 실린더들 내부에서 공연비를 제어하는 것을 특징으로 하는 내연기관용 공연비 제어시스템.
  8. 제 7 항에 있어서, 연소실의 배기측에 위치하고 제어기에 연결되는 산소 센서를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관용 공연비 제어시스템.
  9. 제 6 항에 있어서, 제어기가 모든 실린더들에 연결되고, 각각의 실린더로부터 이온화 신호에 기초하여 제어기는 모든 실린더들 내부의 공연비를 독립적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 내연기관용 공연비 제어시스템.
  10. 제 6 항에 있어서, 이온화장치는 점화간극을 가진 점화플러그를 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관용 공연비 제어시스템.
  11. 제 6 항에 있어서, 이온화장치는 이온화프로브를 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관용 공연비 제어시스템.
  12. 제 1 항에 있어서, 제어기에 연결된 배기가스재순환시스템이 추가로 구성되고, 이온화신호의 제 2 국소피크를 최소화하는 것에 기초하여, 제어기가 배기가스재순환레벨을 제어하는 것을 특징으로 하는 내연기관용 공연비 제어시스템.
  13. 제 12 항에 있어서, 제어기에 연결된 실화감지장치가 추가로 구성되고, 엔진내부에서 감지된 다수의 실화상태를 기초하여, 제어기가 추가로 배기가스재순환을 추가로 제어하는 것을 특징으로 하는 내연기관용 공연비 제어시스템.
  14. 제 1 항에 있어서, 이온화장치가 프로쎄서를 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관용 공연비 제어시스템.
  15. 제 14 항에 있어서, 이온화신호를 통계학적으로 분석하기 위한 소프트웨어가 프로쎄서에 포함되는 것을 특징으로 하는 내연기관용 공연비 제어시스템.
  16. 제 15 항에 있어서, 여러번이 엔진싸이클에 걸쳐서, 이온화신호를 통계학적으로 분석하기 위한 소프트웨어가 이온화신호의 평균을 구하는 것을 특징으로 하는 내연기관용 공연비 제어시스템.
  17. 제 14 항에 잇어서, 소요 공연비로부터 공지된 오프셋을 위한 이온화신호를 분석하기 위해 프로쎄서가 소프트웨어를 포함하고, 소요 오프셋 이온화신호를 최대화하는 것을 기초로 하여 제어기가 공연비를 제어하는 것을 특징으로 하는 내연기관용 공연비 제어시스템.
  18. 내연기관내에서 배출물을 감소시키고, 엔진효율을 증가시키기 위한 방법에 있어서,
    이온화장치에 의해 엔진의 연소실린더 내부의 이온화를 감지하고,
    이온화 감지에 기초하여 이온화장치에 의해 이온화신호를 발생시키며,
    이온화신호에에 기초하여 실린더내부로부터 주입된 공기 및 연료의 혼합상태를 조정하는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제 18 항에 있어서, 조정단계가 이온화신호내부의 제 1 국소피크를 기초로 하는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제 19 항에 있어서, 조정단계가 이온화신호내부의 제 1 국소피크를 최대화하는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제 18 항에 있어서, 조정단계가 이온화신호내부의 제 2 국소피크를 기초로하는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제 21 항에 있어서, 조정단계가 이온화신호내부의 제 2 국소피크를 최대화하는 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 제 21 항에 있어서, 조정단계가 이온화신호내부의 제 2 국소피크를 최소화하는 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 제 19 항에 있어서, 제 1 실린더에 관한 이온화신호의 제 1 국소피크와 제 2 실린더에 관한 이온화신호의 제 1 국소피크를 비교하는 단계가 상기 조정단계에 추가로 포함되는 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 제 24 항에 있어서, 상기 조정단계가 제 1 및 제 2 실린더의 제 1 국소피크들을 동일한 크기로 유지되는 것을 기초로 하는 것을 특징으로 하는 방법.
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