KR100259478B1 - 내연기관의 배기가스를 처리하기 위한 촉매변환기의 효율을 모니터하는 방법 - Google Patents

내연기관의 배기가스를 처리하기 위한 촉매변환기의 효율을 모니터하는 방법 Download PDF

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허버트 발랑텡
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Abstract

본 발명에 따른 방법은 a) 그 출력신호가 2개의 수준 사이로 연결되는 산소탐침(13)을 상기 촉매 변환기(11)로부터 배출되는 가스흐름내의 설치하는 단계와, b) 화학양론적 공기 및 연료혼합물을 제공하도록 적절한 연료분사기의 개폐시기를 상기 연료분사기의 조절작동중에 안정화된 속도하에서 측정하는 단계와, c) 앞의 b) 단계에서 결정되는 분사시기로부터 선택된 기본분사시기의 부근에서 그 진폭 및 형상이 소정의 크기로 정해져 있으며 대칭의 편차를 갖는 시간변화를 소정의 시간 간격(△t)중에 상기 개폐시기상에 제공하는 단계, d) 연속적인 시간간격(△t1, △t2, △t3)중에 사용되는 기본개폐시기를 상기 촉매변환기의 산소저장능력의 편차의 중심상에서 상기 개폐시기의 편차의 중심으로 관통하도록 단조방식으로 단계적으로 변화시키는 단계와, 그리고 e) 발생되는 발진신호로부터 상기 촉매변환기의 효율의 계산이 수행되는 단계를 포함하고 있다.
이러한 방법을 수행하기 위한 장치가 자동차에 설치된다.

Description

내연기관의 배기가스를 처리하기 위한 촉매변환기의 효율을 모니터하는 방법
본 발명은 엔진의 공기 및 연료 혼합물의 유입을 조절하기 위한 장치와 이러한 장치에 있어서 개폐시기가 제어되는 적어도 하나의 연료분사기를 갖추고 있는 내연기관의 배기가스를 처리하기 위한 촉매변환기의 효율을 모니터하는 방법에 관한 것이다.
오늘날 내연기관에 으해서 추진되는 자동차는, 엔진으로 유입되는 공기 및 연ㄹ 혼합물의 조성을 조절하는 장치, 및 엔진의 배기가스 배출요 관로내에 배열되어 이러한 배기가스의 어떤 성분들을 감소시키거나 산화시켜서 유해한 화학적 조성 이하로 변환시키는 촉매변환기를 갖추고 있다. 이러한 촉매변환기는 공기 및 연료 혼합물의 연소에 의해서 발생되는 질화물을 감소시킬 뿐만 아니라, 일산화탄소 및 연소되지 않은 탄화수소를 소위 "3가지 방식(three-way)"의 이를 위해서 촉매 변환기는, 배기가스와의 최대 열교환 표면을 제공할 수 있는 형태로 예를들어서 세라믹등으로 제조되는 매트릭스(matrix)상에 예를들면 플라티늄등과 같은 산화결정금속과, 예를들면 로듐(rhodium)과 같은 환원결정금속과, 그리고 예를들면 세륨(cerium)과 같은 산소저장금속을 포함하는 보호막(코우팅)을 갖추고 있다.
이러한 보호막은 시간이 지남에 따라서, 예를들면 엔진의 점화실패로 인하여 불연소된 탄화수소의 촉매변환기내에서의 연소등과 같은 "독성(poisons)"의 영향을 받아서 잠차로 감소하게 된다. 따라서, 보호막의 능동표면이 감소되고 촉매변환기의 전체효율도 떨어지게 된다.
점차적으로 엄격한 대기오염 기준이 정해지고 있는 추세로 볼때, 자동차에는 필수적으로 촉매변환기의 효율을 영구적으로 모니터하는 수단이 장착되어야만 할것이며, 이에 따라서 촉매변환기의 효율저하를 검출하여 이러한 효율이 최소의 허용수준 이하로 떨어지기 전에 보수가 이루어지도록 해야만 할 것이다.
촉매변환기의 효율을 그 산소저장능력에 의해서 측정하는 방법은 널리 공지되어있다. 실제로, 산소저장금속의 감소에 따라서 촉매변환기내의 다른 금속들도 감소된다는 것이 입증되었다. 촉매변환기의 산소저장능력을 측정하기 위해서, 촉매변환기의 하류에 산소 탐침(probe)을 설치하고, 이러한 탐침에 의해 제공되는 신호로부터의 촉매변환기가 산소의 흡수(absorption) 또는 재흡수(resorption)에 의한 배기가스의 산소농도의 변동(flucuuation)을 매끄럽게 해줄 수 있는지의 능력을 결정하는 방법이 제안되었다.
이러한 방법의 하나로서 미합중국 특허 제3,969,932호에 개시된 바에 따르면, 엔진의 연료 및 공기 혼합물의 조성을 조절하는 장치를 갖춘 내연기관의 배기가스를 처리하기 위한 촉매변환기의 능력을 모니터하는 방법은, 촉매변환기의 유입구에 하나의 산소탐침을 그리고 촉매변환기의 유출구에 다른 하나의 산소탐침을 각각 설치하는 단계와, 엔진으로 유입되는 공기 및 연료 혼합물의 농도를 높은 수준으로부터 낮은 수준으로 변환시킴으로써 각각의 산소탐침의 출력을 제공하는 단계와, 그리고 촉매변환기가 저장할 수 있는 산소의 양에 비례하는 2개의 산소탐침의 각각의 출력들간의 시간차를 측정하는 단계로 이루어져 있다. 실제로, 혼합물내의 연료가 농후하면 산소저장량이 감소된다. 그리고나서 혼합물이 희박한 상태로 조절되면 다시 산소저장량이 포화상태로 증가하는데, 이러한 산소저장량의 재포화상태가 진행되는 기간은 산소저장기, 즉 촉매변환기가 흡수할 수 있는 산소량에 비례한다. 2개의 탐침들의 출력에 있어서의 시간차를 소정의 한계값(thresold)에 대해서 비교함으로서, 이러한 시간차가 한계값 보다 클 경우에는 촉매변환기의 상태가 정상이라고 판단될 수 있으며, 반대의 경우에는 비정상으로 판단될 수 있다.
그러나, 앞서 언급된 바와같은 촉매변환기의 모니터 방법은 2가지 결점이 있다. 첫째로, 산소탐침의 출력신호상에서 관찰되는 변화의 순간을 정확하게 결정하기가 어렵다는 점에서 그러한 출력들 사이의 시간차의 측정이 부정확하다고 하겠다. 둘째로는, 이러한 방법을 실시함에 있어서 공기 및 연료의 혼합물이 고도의 농후한 연료로 변환되어서 작동된다는 것은 이러한 공기 및 연료의 혼합물이 대기오염을 발생시키는 화학양론(stoichiometry)과는 너무 거리가 멀다는 것을 의미한다.
따라서, 본 발명의 목적은 이와같은 결점들을 해소시킨 촉매변환기의 효율을 모니터하는 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 촉매변환기의 효율을 측정가능하게 하는 방법을 제공하는 것이다.
이와같은 본 발명의 목적은, 다음의 상세한 설명에서 기술되는 바와같이 엔진의 공기 및 연료 혼합물의 유입을 조절하는 장치와 이러한 장치에 의해서 개폐시기가 제어되는 적어도 하나의 연료분사기를 갖추고 있는 내연기관의 배기가스를 처리하기위한 촉매변환기의 효율을 모니터하는 본 발명의 방법에 의해서 이루어질 수 있는데, 이와같은 본 발명의 방법은 a) 그 출력신호가 2개의 수준사이로 연결되어 있는 하나의 산소탐침을 촉매변환기로부터 배출되는 가스흐름내에 설치하는 단계와, b) 공기 및 연료 혼합물의 화학양론을 제공하기에 적절한 연료분사기의 개폐시기를 연료분사기의 조절작동중에 안정화된 속도하에서 측정하는 단계와, c) 앞의 c) 단계에서 결정되는 분사시기로부터 선택되는 기본분사시기의 부근에서 그 진폭 및 형상이 소정의 크기로 정해지며 대칭의 편차를 갖는 시간 변화가 소정의 시간간격(△t)중에 개폐시기상에 제공되는 단계와, d) 연속적인 시간간격(△t, △t2,△t3)중에 사용되는 기본 개폐시기가 촉매변환기의 산소저장능력의 편차의 중심상에서 개폐시기의 편차의 중심을 관통하도록 단조방식(montonic manner)으로 단계적으로 변화되는 단계와, 그리고 e) 이러한 신호의 판독 가능한 발진(oscillation)형상으로부터 촉매변환기의 효율의 계산이 수행되는 단계를 포함하고 있다.
불완전한 촉배변환기를 검출하기 위해서 개폐시기의 시간변화의 편차 및 주파수가 촉매변환기의 허용가능한 최소의 산소흡수능력에 상응하는 값으로 고정되며, 연속적인 기본개폐시기의 변화중에 산소탐침에 출력신호에서 발진이 나타나는 경우에는 촉매변환기의 능력이 불충분한 것으로 분석된다.
본 발명에 따른 방법의 바림직한 특징에 따르면, 촉매변환기의 산소저장능력을 측정하기 위해서 개폐시기의 시간변화의 진폭 및 주파수가 촉매변환기이 허용가능한 최소의 산소흡수능력에 상응하는 값보다 작은 값으로 고정되고, 기본개폐시기는 신호를 차단시키지 않는 적절한 방향으로 연속적으로 변화되며, 탐침의 출력신호를 하나의 레벨에서의 블록으로부터 다른 하나의 레벨에서의 블록으로 통과시키는 개폐시기의 관찰된 변화로부터, 촉매변환기내에 저장가능한 산소량의 평균치상에서 개폐시기의 제어된 편차에 의해서 발생되는 저장된 산소량의 편차를 중심에 두기에 적합하게 이러한 기본개폐시기에 대해서 하나의 값이 얻어지며, 그리고 나서 기본개폐시기가 이와같이 계산된 값으로 고정된다.
다음에 보다 상세히 설명되는 이와같은 배열에 의해서, 촉매변환기의 산소저장능력은 이러한 능력의 한계가 제공되는 개폐시기의 편차의 진폭에 의해서 측정될 수가 있다.
본 발명에 따른 방법의 그 밖의 다른 여러 특징들은 다음의 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명된다.
제1도는 본 발명에 따른 방법을 실시하기 위해서 전자수단 및 소프트웨어 수단이 부가된 공기 및 연료 혼합물의 조절장치 및 촉매변환기를 갖추고 있는 내연기관을 개략적으로 도시한 도면이다.
제2도는 본 발명에 따른 방법을 설명하기 위한 일련의 선도들이다.
제3도는 불완전한 촉매변환기를 검출하는 본 발명에 따른 방법을 설명하기 위한 일련의 선도들이다.
제4도는 촉매변환기의 산소저장능력을 측정하기 전에 이러한 산소저장능력의 한계를 정하기 위한 방법을 보여주는 선도이다.
제5도는 촉매변환기의 산소저장능력을 측정하기 위해서 본 발명에 따른 방법에 사용될 수 있는 연료분사기의 개폐시기의 시간 변화를 보여주는 여러 선도들이다.
먼저 제1도를 참조하여, 본 발명에 따른 방법을 실시하는데 필요한 수단을 설명한다. 제1도에서, 내연기관(1)은 공기여과기(2)와, 공기유입관(3)과, 유입공기량을 조절하기 위한 트로틀밸브(4)를 갖추고 있으며, 트로틀밸브(4)의 하류에는 콤퓨터(6)에 신호를 공급하는 유입공기압력(P) 측정용 센서(5)가 제공되어 있다. 엔진의 속도(N)를 측정하는 센서(7)가 엔진의 플라이휘일(8)에 마주하여 고정되어서 이러한 제2신호를 콤퓨터(6)에 공급한다. 또한 콤퓨터(6)는, 3가지 방식의 촉매변환기(11)의 상류에서 엔진의 배기가스용 관로(10)내에 설치된 산소탐침(9)로부터 공급되는 제3신호(S1)를 수신한다. 콤퓨터(6)는 하나이상의 연료분사기(12)의 개폐시기(t1) 또는 분사시기를 제어하는데 필요한 전자신호 처리, 계산 및 메모리 수단을 포함하고 있다. 통상적으로, 전체 어셈블리는 분사시기에 대한 폐회로 조절장치로 구성되어 있으며, 이러한 폐회로는 산소탐침(9)에 의해서 공급되는 신호(s1)로 폐쇄되어 있다. 지금 언급된 모든 수단들은 모두가 공지된 것이며, 더 이상의 상세한 설명은 필요치 않을 것이다.
본 발명에 다른방법을 수행하기 위해서는, 이들 수단외에도 제2산소탐침(13)을 촉매변환기(11)의 유출구에 설치해야 한다. 이러한 탐침은, 배기가스의 산소함량이 소정의 한계값을 통과할때 2개의 수준 사이를 연결하는 신호(S2)를 공급하는 종래의 공지된 형태의 탐침이다. 이러한 탐침(13)이 탐침(9)과 마찬가지로 촉매변환기의 상류에 설치되었을때, 한계값이 엄격한 화학양론적 공기 및 연료혼합물의 연소로부터 기인되는 배기가스의 조성에 상응하게 된다.
탐침(13)에 의해 공급되는 신호는 본 발명의 목적을 이루기 위해서 콤퓨터(6)로 제공된다. 이를 위해서, 콤퓨터는 본 발명에 따른 방법의 여러단계를 수행하기에 적절한 특정의 소프트웨어를 갖추고 있는데, 이제부터 이를 제2도 내지 제4도에 도시된 선도를 참조하여 설명한다.
제2도에서, 선도(a)는 촉매변환기(11)의 상류에 설치된 탐침(9)에 의해서 공급되는 출력신호(S1)의 시간중에 연료분사기(12)의 개방시기 또는 분사시기(t1)를 폐회로식으로 조절하기 위해서 콤퓨터(6)에서 통상적으로 사용되는 신호를 나타낸 것이다. 한편, 선도(B)는 연료분사기의 개방을 제어하기 위해서 콤퓨터에 의해 공급되는 통상적은 신호의 형태를 나타낸 것이다.
또한, 선도(c)는 촉매변환기내에 저장된 산소량의 시간에 따른 변화를 나타낸것이다. 이러한 변화는 콤퓨터에 의해서 제어되는 분사기기 및 탐침의 출력신호의 변화에 대해서 위상차를 가진다는 것을 알수가 있다. 실제로, 공기 및 연료 혼합물이 희박할 경우에, 즉 혼합물의 연료의 농도가 이러한 혼합물의 화학양론에 상응하는 농도 보다 작을때, 배기가스가 과잉의 공기, 즉 과잉의 산소를 포함하고 있음이 탐침(9)에 의해서 검출되고, 그러한 출력신호(S1)가 낮은 수준(Smin)으로 나타날 것이다. 이와 병행하여, 분사기(t1)는 콤퓨터에 의해서 이러한 혼합물을 화학양론으로 복귀시키기 위해서 점진적으로 증가하게 된다. 그러나, 혼합물이 희백해진 동안에는 배기가스가 과잉의 산소를 포함하고 있을 것이고, 이러한 과잉의 산소는 촉매변환기의 산소저장기에 의해서 흡수된다. 따라서, 혼합물이 희박한 경우에는 촉매변환기내에 포함된 산소량이 증가하는 반면에, 혼합물이 농후한 경우에는 그러한 산소량이 감소할 것이 명백한데, 이는 촉매변환기내의 미연소 탄화수소 및 일산화탄소의 산화로 인해서 일산화탄소가 미리 흡수된 산소로 제공되기 때문이다. 따라서, 촉매변환기내에 저장된 산소량의 이와같은 주기적 변화는 제2도의 선도(c)로 나타낸 바와 같이 톱니형상을 이루게 된다.
본 발명은, 촉매변환기가 더이상의 산소를 돌려줄 수 없는 지점에 상응하는 최소량(Qmin)과 촉매변환기가 더 이상의 산소를 흡수할 수 없는 지점에 상응하는 최대량(Qmax) 사이에서의 촉매변환기의 산소저장능력, 즉 촉매변환기내에 포함될 수 있는 산소량의 변화의 크기를 측정하는 방법을 포함하는 것이다. 정상적인 상태로 분류되는 촉매변환기에 있어서는 유해한 화학적 성분만이 촉매변환기에서 배출되도록 산소를 공급하거나 흡수하는 촉매변환기의 능력이 실제로 배기가스의 조성의 변화를 수반해야만 한다.
이를 위해서, 본 발명에 따르면 콤퓨터(6)가 주기적으로 촉매변환기의 시험상(test phases)을 개시한다. 엔진의 안정화된 속도하에서 폐회로로 조절되는 콤퓨터에 의해 평균 분사시기(tim)의 측정이 이루어진 후에는, 소정의 시간간격(△t)에 대해서 어느 한 순간(to)으로부터 콤퓨터가 분사시기의 소정의 시간변화를 명백히 개방루우프식으로 제어한다.
본 발명의 제1실시형태에 따르면, 이러한 콤퓨터의 제어는 소정의 평균 분사시기(tim) 부근에서 소정의 진폭 및 주기를 갖는 장방형 파형(제2도의 선도(b) 참조)으로 나타나는 대칭형 편차를 제공한다. 이와같은 제어는 명백히 촉매 변환기내에 저장된 산소량의 편차에 대해서 반응한다. 따라서, 서로 다른 2개의 상태가 제공될 수 있다.
이와같은 분사시기의 강제적 편차는 촉매변환기내에 저장가능한 산소량의 하한 및 상한에 대해서 불충분한 것이다. 이러한 상태가 제2도의 선도(c)에 도시되어 있다. 이 경우에, 하류에 제공된 탐침(3)의 출력신호는 선도(d)에 도시된 최대수준에서 차단되도록 유지된다.
반면에, 예를들어서, 촉매변환기의 작용이 저하된 경우에는 분사시기의 편차가 충분하여서, 그러한 저하로 인한 촉매변환기의 감소된 산소저장능력에 의해서 촉매 변환기내에 저장된 산소량이 제한되는 상관편차(crrelative deviation)를 나타낼 것이며, 이는 제2도의 선도(e)에 잘 도시되어 있는데, 한계값(Qmax및 Qmin)이 제2도의 선도(c)에 비해서 다소 작은 폭을 유지하고 있으며, 제2도의 선도(f)에 도시된 바와같이 하류에 제공된 탐침(13)에 의해서 공급되는 신호가 각각의 시간에 촉매변환기의 산소저장능력의 한계값(Qmax및 Qmin)과 교차하게 된다.
실제로, 연료가 희박하여 혼합물내에서 산소가 농후할때에 상응하는 분사시기의 변화상의 기간중에는, 산소저장기에 산소가 충전된다. 최대한계값(Qmax)이 초과되면(제2도의 선도(e)에서 시간 t1의 경우를 참조), 촉매변환기를 빠져나가는 배기가스는 산소를 포함하는 상태로 유지될 것이며, 이는 탐침(13)이 희박한 연료혼합물에 상응하는 낮은 수준으로 연결되는 신호에 의해서 나타난다. 제2도의 선도(f)에 도시된 바와같이 탐침(13)의 출력신호상의 발진(oscillations)에 의해서 최소 한계값(Qmin)이하로 수준이 떨어지는 경우에도 마찬가지로 반대의 현상이 나타난다.
따라서, 촉매변환기가 정상작동상태로 판달될 수 있을 정도의 촉매변환기내의 최소 산소저장능력에 상응하는 수준에 대한 기본분사시기의 부근으로 분사시기의 변화의 진폭 및 주기를 정확하게 조절함으로써, 촉매변환기의 시험작동중에 탐침(13)의 출력신호(S2)상에 발진이 생기면 촉매변환기의 정상작동이 이루어지지 않는 것으로 판단될 수가 있다. 이러한 시험작동은 콤퓨터(6)의 메모리내의 특정 소프트웨어에 의해서 자동적으로 그리고 주기적으로 수행될 수 있으며, 따라서 운전자는 촉매변환기가 더 이상 정상상태로 작동되지 못할 시기에 즉시 경고를 인지할 수가 있다. 또는, 이와같은 시험 작동이 차량의 수리기간중에 차고에서만 수행되게 구성할 수도 있다.
앞서 설명한 바와같이, 본 발명에 따르면 평균분사시기 부근에서의 분사시기 대칭 변화는 촉배변환기내에 저장될 수 있는 산소량의 한계값(Qmin및 Qmax)이 대칭을 이루게 한다. 실제로, 분사시기의 변화가 이와같이 이루어지지 않는 경우에는 이러한 한계값들중 어느 하나가 중복됨으로써 탐침의 출력신호가 어느 한쪽 수준에서 고정되어 버리며, 따라서 촉매변환기의 산소저장능력을 알려주는 선도로부터 명확한 결론을 내릴 수가 없게 된다.
본 발명에 따른 방법의 제1실시형태에 따르면, 이와같은 문제점은 제2도와 관련하여 설명되는 제2도에 도시된 방법(선도 a, b, e, f 참조)에 의해서 극복될 수 있는데, 이는 안정된 속도(선도(b)를 참조)하에서 폐조절회로에 의해 평균분사시기(tim)을 측정함으로써 시작된다. 그리고나서, 최초의 분사시간간격(△t1)중에는 정상작동상태로 고려되는 촉매변환기의 산소저장능력의 한계값에 상응하는 편차를 갖는 평균분사시기(tim)의 변화가 제어된다. 제3도에 도시된 바와같이, 이러한 편차가 중심에 맞춰져 있지 않아서, 저장될 수 있는 산소량의 최소 한계값(Qmin)만이 제공된다면 (선도(e)참조), 탐침(13)의 출력신호(S2)는 이러한 시간간격(△t1)중에 선도(f)참조) 높은 수준으로 차단된다.(촉매 변환기의 유출구에서 산소가 배기가스내에 유지된다). 이와같은 차단현상이 다음의 시간간격(△t2)중에 관찰되면, 기본분사시기(tib2)가 신호를 차단하지 않는 방향으로 변경된다. 제3도에 도시된 바와 같이, 탐침(13)의 출력신호가 발진을 시작하는 경우에, 이는 분사시기중에 편차가 촉매변환기내에 저장될 수 있는 산소량의 최소 및 최대 한계값(Qmin및 Qmax)을 초과하였기 때문이다. 이로부터, 저장가능한 산소량의 변화(Qmax-Qmin), 즉 촉매 변환기의 현재 능력이 현저히 저하되었으며 정상작동이 불가능하므로 즉시 교체되어야 할 것이라는 판단을 내릴 수가 있다.
반면에, 시간간격(△t2)중에 한계값(Qmin및 Qmax)이 제공되지 않는 경우에는, 탐침(13)의 출력신호(S2)가 최초의 수준에서 차단된 상태로 유지되는데, 이는 촉매변환기가 정상작동상태로 작동하는 산소량의 최소변화를 흡수할 수 있음을 의미하는 것이며, 다음의 시간 간격(△t3)중에 탐침(13)의 출력신호가 하나의 수준에서 동일한 방향으로 다른 새로운 수준으로 이어지고, 기본 분사시기(tib3)에서 개방시기의 편차의 중심이 일치하며, 이러한 편차가 전체 과정을 통해서 동일하게 유지된다. 실제로, 시간간격(△t3)중에 신호(S2)의 이와같은 연결은 촉매변환기내에 저장가능한 산소저장량의 한계값(Qmin및 Qmax)이 허용되지 않는 지역에서 분사시기의 편차를 시간간격(△t2)동안에 중간 단계로 유효하게 한다.
따라서, 연속하는 시간간격(△t2, △t2, …△tn…)중에 사용되는 기본 분사시기의 연속적인 단조형태(monotonic evolution)중에는, 정상작동상태의 촉매변환기가 탐침(13)의 출력신호(S2)의 하나의 명확한 연결로 신호화되며, 반면에 비정상의 촉매변환기는 하나의 중간시간간격(△t2)중에 발진하는 형태로 신호화된다.
본 발명에 따른 방법의 여러가지 바람직한 특징에 따르면, 촉매변환기의 산소저장능력이 소정의 최소값과 비교될 수 있을 뿐만아니라, 실제적인 산소저장능력이 측정될 수 있어서 촉매변환기가 허용가능한 수준인지의 여부를 판단하기 이전에 예를들어서 이러한 촉매변환기의 수명을 계산할 수 있을 정도로 정상작동 상태와 어느 정도의 차이가 있는지의 여부까지도 추산할 수 있다는 것이다.
본 발명에 따르면, 이를 위해서 한계값(Qmin및 Qmax)을 간접적으로 검출하여서 본 발명에 따른 방법에서 사용될 수 있는 기본 분사시기를 계산하는 단계를 제공하였다. 이러한 절차가 제4도에 도시되어 있다. 제4도를 참조하면, 분사시기의 폐회로 조절에 의해서 안정화된 속도하에서 하나의 시간간격중에 계산된 평균분사시기 부근에서 본 발명에 따른 분사시기의 탐침의 출력신호의 연결을 제공하지 못하는 경우에는, 기본 분사시기의 값은 연속적인 시간간격(△t1, △t2, △t3…등)중에 분사시기의 변화가 탐침의 출력신호의 연결을 제공할 수 있도록 접근되는 방향으로 점진적으로 변화하게 될 것이다. 제4도에서 도시된 선도(a)의 경우에는, 탐침(13)의 출력신호가 발진하는 진폭보다 작은 진폭의 분사시기의 변화에서 제2도에서 도시된 바와같이(선도 c 및 f 참조)중심이 맞추어진 상태로 사용된다. 제1시간간격(△t1)중에는 저장되 산소량의 최대 한계값(Qmax)만이 나타난다. 따라서, 탐침(13)의 출력신호가 낮은 수준으로 유지된다. 그리고나서, 기본분사시기의 값이 다음의 시간간격(△t2)중에 동일한 편차로 하강된다. 어떠한 한계값도 나타나지 않기 때문에, 탐침(13)의 출력신호가 바뀌지 않는다. 다음의 시간간격(△t3)중의 최소 한계값((Qmin)이 나타난다면, 탐침(13)의 출력신호는 높은 수준으로 연결된다. 따라서, 콤퓨터가 3개의 연속적인 시간간격(△t1, △t2, △t3)중에 조절된 여러가지 분사시기로부터 제2도에 중심이 맞추어진 상태로 도시된 분산시기에 상응하는 기본 분사시기를 계산할 수가 있다. 예를들면, 맨 처음과 맨 끝의 시간간격(△t2및 △t3)중에 조절된 각각의 기본 분사시기의 산술평균값이 계산될 수 있다.
이와같은 기본 분사시기가 얻어진 상태에서, 이제 제4도와 관련하여 촉매변환기의 산소저장능력이 측정될 수 있는 본 발명에 따른 방법의 2가지 실시예를 설명한다. 먼저 제5도의 선도(a)에 도시된 제1실시예에 따르면, 우선 앞서 설명한 바와같이 폐회로조절에 의해서 속도의 시간간격중에 사용되는 기본분사시기가 종래의 수단에 의해서 계산된다. 이러한 기본 분사시기가 제4도와 관련하여 앞서 설명한 바와같다면 올바로 선택된 것이다. 다음으로, 본 발명에 따라서 분사시기의 강제적인 변화가 수행된다. 제5도의 선도(a)에 나타난 강제 변화는 기본 분사시기 부근에서 분사시기의 대칭형 편차를 이루며, 이러한 편차의 진폭은 주기적으로 증가하고 있다. 따라서, 이러한 편차의 점진적인 증가는 제2도의 선도(e)에 도시된 바와같이, 촉매변환기내에 저장될 수 있는 산소량의 한계값(Qmin및 Qmax)을 제공할 것이다. 따라서 탐침(13)의 출력신호가 발진하면 한계값을 제공받는 컴퓨터(6)가 경고를 받게된다. 이에 따라서, 콤퓨터는 저장가능한 산소량의 변화(Qmin및 Qmax)를 측정하게 되는데, 즉 발진의 발생시기에 얻어지는 분사시기의 변화의 진폭으로부터 촉매변환기의 산소저장능력이 측정되는 것이다.
다음으로, 제2실시예로서 제5도의 선도(b)를 참조하면 분사시기의 강제변화가 일정한 진폭 및 증가하는 주기로 이루어져 있다. 그리고나서, 이러한 분사시키는 촉매변환기의 산소저장능력을 측정할 수 있도록 탐침(13)의 출력신호의 발진이 개시되는 시점에서 주기의 값을 제공한다.
물론, 본 발명은 여기에서 언급된 그리고 도면에 도시된 몇몇 실시예로만 국한되는 것은 아니다. 따라서 분사시기의 강제 발진은 다른 형태의 파형으로 전개될 수도 있고, 또는 삼각형이나 삼각함수 형태의 파형으로 전개될 수도 있다.

Claims (6)

  1. 엔진의 공기 및 연료 혼합물의 유입을 조절하기 위한 장치 및 상기 장치에 의해서 개폐시기가 제어되는 적어도 하나의 연료분사시기를 갖추고 있는 내연기관의 배기가스를 처리하기 위한 촉매변환기의 효율을 모니터하는 방법으로서, a) 그 출력신호가 2개의 수준 사이로 연결되는 산소탐침(13)을 상기 촉매변환기(11)로부터 배출되는 가스흐름내에 설치하는 단계와, b) 화학양론적 공기 및 연료혼합물을 제공하도록 적절한 연료분사기의 개폐시기를 상기 연료분사기의 조절작동중에 안정화된 속도하에서 측정하는 단계와, c) 앞의 b)단계에서 결정되는 분사시기로부터 선택된 기본분사시기의 부근에서 그 진폭 및 형상이 소정의 크기로 정해져 있으며 대칭의 편차를 갖는 시간 변화를 소정의 시간간격(△t)중에 상기 개폐시기상에 제공하는 단계와, d) 연속적인 시간간격(△t1, △t2, △t3)중에 사용되는 기본개폐시기를 상기 촉매변환기의 산소저장 능력의 편차의 중심상에서 상기 개폐시기의 편차의 중심으로 관통하도록 단조방식으로 단계적으로 변화시키는 단계와, 그리고 e) 발생되는 발진신호로부터 상기 촉매변환기의 효율의 계산이 수행되는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 개폐시기의 시간변화의 편차 및 주파수가 상기 촉매변환기의 허용가능한 최소의 산소흡수능력에 상응하는 값으로 고정되고, 연속적인 기본개폐시기의 변화중에 상기 산소탐침의 출력신호에서 발진이 나타나면 상기 촉매변환기의 능력이 불충분한 것으로 분석되는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 연속적인 기본분사시기의 변화중에 상기 산소탐침의 출력신호(S2)에 하나의 연결부가 나타나면 촉매변환기가 정상작동상태로 분석되는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 개폐시기의 시간변화의 진폭 및 주파수가 상기 촉매변환기의 허용가능한 최소의 산소흡수능력에 상응하는 값보다 작은 값으로 고정되고, 상기 기본개폐시기는 상기 탐침(13)의 출력신호를 차단시키지 않는 적절한 방향으로 연속적으로 변화되며, 상기 탐침의 출력신호를 하나의 레벨의 블록으로부터 다른 하나의 레벨의 블록으로 통과시키는 개폐시기의 변화를 관찰함으로써 상기 촉매변화기내의 저장가능한 산소량의 평균치상에 상기 개폐시기의 제어된 편차에 의해 발생되는 산소저장량의 편차의 중심을 맞추기에 적합한 상태로 상기 기본 개폐시기에 대한 계산값이 제공되며, 상기 기본개폐시기가 상기 계산값으로 고정되는 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 개폐시기의 시간변화의 주기가 일정한 기본시기부근으로 고정되고, 상기 시간변화의 진폭이 일정하게 증가되며, 상기 촉매변환기의 효율이 측정이 상기 탐침의 출력신호가 발진을 시작하는 순간에 상기 시간변화에 의해서 얻어지는 진폭으로부터 제공되는 방법.
  6. 제4항에 있어서, 상기 개폐시기의 시간변화의 진폭이 일정한 기본시기부근으로 고정되고, 상기 시간변화의 주기가 증가되며, 상기 촉매변환기의 효율의 측정이 상기 탐침의 출력신호가 발진을 시작하는 순간에 상기 주기에 의해서 얻어지는 값으로부터 제공되는 방법.
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