KR20050123036A - 내연 기관의 공연비 제어 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 목적은 촉매의 열화시에도 NOx의 정화율을 높게 유지할 수 있는 내연 기관의 공연비 제어 장치를 제공하기 위한 것으로서, 상기 목적을 달성하기 위한 수단에 있어서, 촉매(3)의 상류측의 산소 농도(AF1)를 검출하는 산소 농도 센서(4)와, 촉매(3)의 하류측의 산소 농도(AF2)를 검출하는 산소 농도 센서(5)와, 내연 기관(1)에의 공급 연료를 조절하는 인젝터 구동 수단(7)과, 공연비(AF1)가 제 1의 목표 공연비(AFo1)와 일치하도록 인젝터 구동 수단(7)을 제어하는 제 1의 공연비 제어 수단(8)과, 공연비(AF2)가 제 2의 목표 공연비(AFo2)와 일치하도록 제 1의 목표 공연비(AFo1)를 설정하는 제 2의 공연비 제어 수단(9)과, 제 2의 목표 공연비(AFo2)를 설정하는 목표 공연비 설정 수단(10)을 구비하고 있다. 목표 공연비 설정 수단(10)은 제 2의 목표 공연비(AFo2)를 이론 공연비보다도 리치측에서, NOx 정화율 특성으로부터 촉매 열화시의 NOx 정화율이 최대로 되도록 설정한다.

Description

내연 기관의 공연비 제어 장치{AIR-FUEL RATIO CONTROL APPARATUS FOR AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
기술분야
본 발명은 예를 들면 차량에 탑재되는 내연 기관의 공연비 제어 장치에 관한 것이며, 특히 3원 촉매의 열화시에 있어서도 NOx의 정화율을 높은 상태로 유지할 수 있는 기술에 관한 것이다.
종래기술
종래의 내연 기관의 공연비 제어 장치는 내연 기관의 배기 통로에 마련되고 배기중 HC, CO, NOx를 동시에 정화하는 3원 촉매(이하, 단지 「촉매」라 한다)와, 촉매의 상류측의 제 1의 공연비를 검출하는 제 1의 공연비 센서와, 촉매의 하류측의 제 2의 공연비를 검출하는 제 2의 공연비 센서와, 공연비를 제어하는 컨트롤러를 구비하고, 제 1의 공연비 및 흡입 공기량으로부터 촉매의 산소 스토리지량을 산출하고, 산소 스토리지량이 목표 산소 스토리지량에 일치하도록, 내연 기관의 공연비를 제어하고 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).
다음에, 상기 종래 장치의 동작에 관해 설명한다.
주지하는 바와 같이, 촉매는 이론 공연비의 부근에서 높은 정화 성능을 발휘하지만, 이론 공연비로부터 동작점이 일탈하면 정화 효율이 저하되기 때문에 일시적인 공연비의 어긋남에 대응하기 위해 촉매에는 산소 스토리지 능력이 마련되어 있다.
상기 산소 스토리지 능력에 의하면, 촉매는 이론 공연비보다도 린측에서는 배기중 산소를 받아들이고, 산소 스토리지량이 포화할 때까지는 촉매 분위기를 이론 공연비로 유지할 수 있다.
또한, 이론 공연비보다도 리치측에서는 촉매가 보존하고 있는 산소가 방출되고, 산소 스토리지량이 소비될 때까지는 촉매 분위기를 이론 공연비로 유지할 수 있다.
컨트롤러는 제 1의 공연비로부터 환산하여 구한 산소 과잉률과, 그 시점에서의 흡입 공기량으로부터 촉매에 흡수 또는 방출되는 산소량을 적산하여 구하고, 산소 스토리지량을 목표 산소 스토리지량으로 제어함에 의해, 촉매 분위기를 이론 공연비로 유지하고 있다.
또한, 제 1의 공연비 센서는 높은 배기 온도에 노출되기 때문에, 검출 신호의 출력 변동이 발생하기 때문에, 이 변동을 보정하기 위해 컨트롤러는 제 2의 공연비 센서를 이용하여 이론 공연비와의 오차를 보정하고, 촉매 하류의 공연비를 이론 공연비로 유지한다.
여기서, 촉매의 신품시 및 열화시에 있어서의 HC 및 NOx에 대한 정화 특성에 관해 설명한다.
예를 들면, 촉매가 신품인 경우 HC 정화율은 제 2의 공연비 센서의 검출 공연비에 대해 이론 공연비 부근에서 최대로 되고, 리치측 또는 린측으로 떨어짐에 따라 저하하는 것이지만, 저하 폭은 작고 거의 플랫한 특성이다.
한편, NOx 정화율은 이론 공연비 부근에서 최대로 되고, 리치측에서는 완만하게 저하되지만, 린측에서는 급격하게 저하되는 특성을 갖는다.
또한, 촉매의 열화가 진행한 경우, HC 정화율은 촉매의 신품시보다도 저하하는 것이지만, 이론 공연비 부근에서는 높은 정화율을 유지하고 있다. 한편, NOx 정화율은 소정치(이론 공연비보다도 리치측)의 부근을 일탈한 공연비로의 저하 정도가 크고, 이론 공연비 부근에서도 현저하게 저하된다.
또한, 촉매의 열화의 진행 정도에 따른 NOx 정화 특성을 고려하면, 열화 정도가 커짐에 따라, 상기 소정치 부근을 일탈한 공연비에서의 정화율의 저하 정도가 더욱 커지고, 이론 공연비 부근에서도 정화율이 대폭적으로 저하되어 간다.
이 결과, 이론 공연비에 있어서, 촉매의 신품시에는 거의 최대의 NOx 정화율을 유지할 수 있지만, 촉매의 열화의 진행과 함께 NOx 정화율이 대폭적으로 저하되어 가는 것을 알 수 있다.
즉, 촉매는 신품시에는 이론 공연비 부근에서 HC, CO, NOx의 정화율이 높아지도록 설계되어 있지만, 실 사용 조건하에서는 여러가지의 요인에 의해 촉매의 열화가 진행하여 정화 능력이 저하되어 간다.
예를 들면, 열 열화 요인으로서 고온의 배기열이 있고, 촉매 내의 백금, 팔라듐, 로듐 등의 귀금속의 입자 구조가 고온에 의해 서서히 변형하기 때문에, 귀금속의 정화 능력이 저하된다.
또한, 피독(被毒) 열화 요인으로서 연료중에 포함되는 납, 유황 및 인 등이 있고, 이들 성분이 귀금속에 흡착하여 피독하여 가기 때문에, 귀금속의 정화 능력이 저하된다.
즉, 종래 장치의 경우, 촉매를 이론 공연비에 제어하고 있기 때문에, 촉매의 신품시에는 정화율을 높게 유지할 수 있지만, 촉매의 열화가 진행한 경우에는 초기의 정화 성능을 유지할 수 없게 된다.
[특허 문헌 1]
특개2001-234789호 공보
종래의 내연 기관의 공연비 제어 장치에서는 촉매의 하류측의 공연비를 이론 공연비로 제어하고 있기 때문에, 촉매의 신품시에는 HC 및 NOx의 어느것에 대해서도 높은 정화율을 유지할 수 있지만, 촉매의 열화시에는 HC에 대해서는 높은 정화율이 유지하는 것이지만, NOx 정화율이 대폭적으로 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해소하기 위해 이루어진 것으로, 촉매의 열화시에 있어서도 NOx의 정화율을 높게 유지할 수 있는 내연 기관의 공연비 제어 장치를 얻는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 의한 내연 기관의 공연비 제어 장치는 내연 기관의 배기계에 마련되고 배기 가스중 유해물질을 제거하는 촉매와, 촉매의 상류측에 있어서의 배기 가스의 제 1의 산소 농도를 검출하는 제 1의 산소 농도 센서와, 촉매의 하류측에 있어서의 배기 가스의 제 2의 산소 농도를 검출하는 제 2의 산소 농도 센서와, 내연 기관에 연료를 공급하는 인젝터와, 인젝터로부터 내연 기관에의 공급 연료를 조절하는 인젝터 구동 수단과, 제 1의 산소 농도 센서의 검출 신호에 대응한 제 1의 공연비가 제 1의 목표 공연비와 일치하도록, 인젝터 구동 수단을 제어하는 제 1의 공연비 제어 수단과, 제 2의 산소 농도 센서의 검출 신호에 대응한 제 2의 공연비가 제 2의 목표 공연비와 일치하도록, 제 1의 목표 공연비를 설정하는 제 2의 공연비 제어 수단과, 제 2의 목표 공연비를 설정하는 목표 공연비 설정 수단을 구비하고, 목표 공연비 설정 수단은 내연 기관의 배기계의 공연비에 대한 촉매의 NOx 정화율 특성에 의거한 제 1의 소정치를 격납하고 있고, 제 2의 목표 공연비를 이론 공연비보다도 리치측이며 또한 촉매의 열화시에 있어서도 NOx 정화율이 최대로 되는 제 1의 소정치로 설정하는 것이다.
본 발명에 의하면, 촉매의 열화시에 있어서도 NOx의 정화율을 높은 상태로 유지할 수 있다.
실시예 1
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예 1에 관해 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 관한 내연 기관의 공연비 제어 장치를 도시한 블록 구성도이다.
도 1에 있어서, 내연 기관을 구성하는 엔진(1)의 배기관(2)에는 배기 가스중 유해물질을 제거하기 위한 촉매(3)가 마련되어 있다.
엔진(1)의 흡기관에는 엔진(1)에 연료를 공급하기 위한 인젝터(11)가 마련되어 있다.
촉매(3)의 상류측에는 제 1의 산소 농도 센서로서 리니어 산소 농도 센서(이하, 단지 「산소 농도 센서」라 한다)(4)가 마련되어 있다.
산소 농도 센서(4)는 촉매(3)의 상류측에 있어서의 배기 가스의 제 1의 산소 농도를 검출하고, 제 1의 공연비(AF1)에 대응한 검출 신호를 출력한다.
또한, 촉매(3)의 하류측에는 제 2의 산소 농도 센서(이하, 단지 「산소 농도 센서」라 한다)(5)가 마련되어 있다.
산소 농도 센서(4)는 촉매(3)의 하류측에 있어서의 배기 가스의 제 2의 산소 농도를 검출하고, 제 2의 공연비(AF2)에 대응한 검출 신호를 출력한다.
산소 농도 센서(4) 및 산소 농도 센서(5)의 각 검출 신호는 컨트롤러(6)에 입력된다.
또한, 엔진(1)에는 엔진(1)의 운전 상태를 검출하는 각종 센서(12)가 마련되고, 각종 센서(12)의 검출 신호는 컨트롤러(6)에 입력된다.
컨트롤러(6)는 마이크로 프로세서 ROM, RAM, I/O 인터페이스 등에 의해 구성되고, 제 1 및 제 2의 공연비(AF1, AF2)에 대응하는 각 검출 신호와, 각종 센서(12)로부터의 검출 신호(운전 상태)에 의거하여, 인젝터(11)에 대한 구동 제어 신호를 생성하고, 엔진(1)에 공급되는 연료의 공연비를 제어하게 된다.
컨트롤러(6)는 인젝터(11)에 대한 구동 제어 신호를 생성하는 인젝터 구동 수단(7)과, 인젝터 구동 수단(7)에 대한 연료 보정 계수(Kc)를 생성하는 제 1의 공연비 제어 수단(8)과, 제 1의 공연비 제어 수단(8)에 대한 제 1의 목표 공연비(AFo1)를 설정하는 제 2의 공연비 제어 수단(9)과, 제 2의 공연비 제어 수단(9)에 대한 제 2의 목표 공연비(AFo2)를 설정하는 목표 공연비 설정 수단(10)을 구비하고 있다.
인젝터 구동 수단(7)은 연료 보정 계수(Kc)에 따라 인젝터(11)를 구동하고, 엔진(1)에의 공급 연료를 조절한다.
제 1의 공연비 제어 수단(8)은 산소 농도 센서(4)의 검출 신호에 대응한 제 1의 공연비(AF1)가 제 1의 목표 공연비(AFo1)와 일치하도록, 연료 보정 계수(Kc)를 생성하고, 인젝터 구동 수단(7)을 제어한다.
제 2의 공연비 제어 수단(9)은 산소 농도 센서(5)의 검출 신호에 대응한 제 2의 공연비(AF2)가 제 2의 목표 공연비(AFo2)와 일치하도록, 제 1의 목표 공연비(AFo1)를 설정한다.
목표 공연비 설정 수단(10)은 엔진(1)의 배기계의 공연비에 대한 촉매(3)의 NOx 정화율 특성에 의거한 제 1의 소정치를 격납하고 있고, 제 2의 목표 공연비(AFo2)를, 이론 공연비(+14.7)보다도 리치측이며 또한 촉매(3)의 열화시에 있어서도 NOx 정화율이 최대로 되는 제 1의 소정치로 설정하도록 된다.
구체적으로는 목표 공연비 설정 수단(10)은 산소 농도 센서(5)의 검출 신호(출력 전압)와 비교되는 기준 전압치로서, 촉매(3)의 NOx 정화율을 최대로 하는 전압치를, 제 2의 목표 공연비(AFo2)로서 설정한다.
제 2의 공연비 제어 수단(9)은 감산기(91) 및 PI 제어기(92)를 구비하고 있다.
감산기(91)는 제 2의 공연비(AF2)를 나타내는 산소 농도 센서(5)의 검출 신호와, 제 2의 목표 공연비(AFo2)를 비교하여, 양자의 공연비 편차(+AFo2-AF2)를 산출한다.
PI 제어기(92)는 감산기(91)에서 산출된 제 2의 공연비 편차를 PI 제어하여, 제 1의 목표 공연비(AFo1)를 산출한다.
또한, 제 1의 공연비 제어 수단(8)은 감산기(81) 및 PID 제어기(82)를 구비한다.
감산기(81)는 제 1의 공연비(AF1)을 나타내는 산소 농도 센서(1)의 검출 신호와, 제 1의 목표 공연비(AFo1)를 비교하고, 양자의 공연비 편차(+AFo1-AF1)를 산출한다.
PID 제어기(82)는 감산기(81)에서 산출된는 제 1의 공연비 편차를 PID 제어하여 연료 보정 계수(Kc)를 산출한다.
도 2는 촉매(3)의 하류측의 산소 농도 센서(5)(λ형 센서)의 출력 전압[V]의 특성을 도시한 설명도이다.
도 2에 있어서, 산소 농도 센서(5)의 출력 전압은 센서 분위기의 공연비의 변화에 대해 이론 공연비(공기 과잉률(λ)=1)의 부근에서 급변하는 2치적인 특성을 갖는다. 즉, 산소 농도 센서(5)의 출력 전압은 공연비의 리치측에서는 약 0.8V를 나타내고, 공연비의 린측에서는 약 0.1V를 나타낸다.
도 3은 촉매(3)의 상류측의 산소 농도 센서(4)(리니어형 센서)의 출력 전압[V]의 특성을 도시한 설명도이다.
도 3에 있어서, 산소 농도 센서(4)의 출력 전압은 센서 분위기의 공연비의 변화에 대해 리니어한 특성을 갖는다.
즉, 산소 농도 센서(4)의 출력 전압은 이론 공연비에 있어서 2.5V를 나타내고, 공연비의 최소치(리치)측에서는 약 0.5V를 나타내고, 공연비의 최대치(린)측에서는 약 3.5V를 나타낸다.
도 4는 촉매(3)에 의한 HC 및 NOx에 대한 정화율[%]의 특성을 도시한 설명도로서, 횡축은 촉매(3)의 하류측의 공연비를 나타내고, 종축은 하류측의 공연비에 대응하는 촉매(3)의 정화율을 나타낸다.
도 4에 있어서, 실선은 촉매(3)의 신품시의 특성 곡선을 나타내고, 파선은 촉매(3)의 열화시의 특성 곡선을 나타낸다.
도 4로부터 분명한 바와 같이, 촉매(3)의 정화율은 촉매(3)의 열화시에 저하되지만, NOx에 대한 정화율은 촉매(3)의 상태에 관계없이 공연비의 린측에서 급감한다.
도 5는 촉매(3)의 열화 정도에 따른 NOx 정화율 특성의 변화를 도시한 설명도이다.
도 5에 있어서, 실선은 촉매(3)의 신품시의 특성 곡선, 1점쇄선은 촉매(3)의 열화 정도가 작은 경우의 특성 곡선, 파선은 촉매(3)의 열화 정도가 중간 정도의 경우의 특성 곡선, 점선은 촉매(3)의 열화 정도가 큰 경우의 특성 곡선을 각각 나타낸다.
도 5로부터 분명한 바와 같이, 촉매(3)의 정화율은 촉매(3)의 열화 진행과 함께 저하된다.
도 6은 촉매(3)가 열화한 경우의 차량 주행시의 차속 변화에 대한 HC 및 NOx의 배출량을 도시한 설명도로서, 열화 촉매를 이용하여 시험 패턴 주행하였을 때의 실제 배출량의 거동을 도시한다.
도 6에 있어서, 횡축은 경과 시간(t)이고, 종축은 차속(차량의 주행 속도), NOx 배출량(적산량), HC 배출량(적산량)을 각각 나타낸다. 또한, NOx 배출량 및 HC 배출량에 있어서 파선은 종래 장치의 경우의 각 배출량을 나타낸다.
다음에, 도 2 내지 도 6을 참조하면서, 도 1에 도시한 본 발명의 실시예 1에 의한 공연비 제어 동작에 관해 설명한다.
엔진(1)의 운전시에 있어서, 촉매(3)의 하류측의 산소 농도 센서(5)는 이론 공연비의 부근에서 급변하는 출력 특성(도 2 참조)의 검출 신호(제 2의 공연비(AF2))를 컨트롤러(6) 내에 입력한다.
컨트롤러(6) 내에 있어서, 산소 농도 센서(5)로부터의 검출 신호(제 2의 공연비(AF2))는 제 2의 공연비 제어 수단(9)의 감산기(91)의 반전 입력단자(-)에 인가된다.
또한, 컨트롤러(6) 내의 목표 공연비 설정 수단(10)은 제 2의 목표 공연비(AFo2)에 대응하는 기준 전압치를 생성하고, 이것을 감산기(91)의 비반전 입력단자(+)에 인가한다.
이 때, 목표 공연비 설정 수단(10)으로부터의 기준 전압치(제 2의 목표 공연비(AFo2))는 산소 농도 센서(5)의 소정 출력 전압치에 대응하도록 설정된다.
즉, 기준 전압치는 이론 공연비(NOx에 대한 정화율이 거의 최대로 되는)보다도 리치측의 소정 공연비(도 4 내의 점선 참조)에 대응한 출력 전압치(도 2 참조)로 설정된다.
또한, 기준 전압치는 촉매(3)의 열화시에 있어서도(도 4 내의 파선 참조), 제 2의 목표 공연비(AFo2)로서 감산기(91)에 입력된다.
여기서, 도 4를 참조하면서, 촉매(3)가 신품인 경우의 정화율 특성(실선 참조)에 관해 설명한다.
도 4에 있어서, HC에 대한 정화율은 이론 공연비의 부근에서 높아지고, 이론 공연비보다도 리치측 또는 린측으로 떨어짐에 따라 완만하게 저하되고, 린측 및 리치측에서의 정화율의 저하 폭은 큰 차가 없고 플랫한 특성이다.
한편, NOx에 대한 정화율은 이론 공연비의 부근에서 높아지고, 리치측에서는 완만하게 저하되고, 린측에서는 급격하게 저하된다.
다음에, 촉매(3)의 열화가 진행한 경우의 정화율 특성(파선 참조)에 관해 설명한다.
이 경우, HC에 대한 정화율은 신품시에 비하여 상대적으로 저하되지만, 이론 공연비의 부근에서는 여전히 높은 상태를 유지한다.
한편, NOx에 대한 정화율은 이론 공연비보다도 리치측의 소정의 설정치(점선 참조) 부근 이외의 공연비에 있어서 저하의 정도가 크고, 이론 공연비의 부근에서는 현저하게 저하된다.
단, 리치측의 설정치(점선 참조) 부근에서는 촉매의 신품시 또는 열화 정도에 관계 없이 거의 최대의 NOx 정화율이 유지된다.
또한, 도 5에 도시한 바와 같이, NOx에 대한 정화율은 촉매(3)의 열화 정도가 커짐에 따라, 이론 공연비보다도 리치측의 설정치(점선 참조) 부근 이외의 공연비에서의 정화율의 저하 정도가 커지고, 이론 공연비의 부근에서도 정화율이 대폭적으로 저하되어 가는 것을 알 수 있다.
즉, 이론 공연비에 있어서의 NOx에 대한 정화율은 촉매(3)의 신품시에 거의 최대의 상태이지만, 촉매(3)의 열화 진행과 함께 대폭적으로 저하되어 가는 것을 알 수 있다.
한편, 이론 공연비보다 리치측의 설정치(도 4, 도 5 내의 점선 참조) 부근에 있어서는 촉매(3)의 신품시 또는 열화 정도에 관계 없이, 거의 최대의 NOx 정화율이 유지 가능한 것을 알 수 있다.
제 2의 공연비 제어 수단(9) 내에 있어서, 감산기(91)는 제 2의 목표 공연비(AFo2)와 제 2의 공연비(AF2)와의 편차(=AFo2-AF2)를 연산하고, 이것을 제 2의 공연비 편차로서 PI 제어기(92)에 입력한다.
PI 제어기(92)는 제 2의 공연비 편차에 따라 비례(P) 연산 및 적분(I) 연산을 실행하고, 제 2의 공연비 편차를 상쇄하도록 작용하는 기준 전압치를 설정하고, 이것을 제 1의 목표 공연비(AFo1)로서, 제 1의 공연비 제어 수단(8) 내의 감산기(81)의 비반전 입력단자(＋)에 인가한다.
제 1의 공연비 제어 수단(8)에 있어서, 감산기(81)의 반전 입력단자(-)에는 촉매(3)의 상류측의 산소 농도 센서(4)로부터의 검출 신호(제 1의 공연비(AF1))가 인가된다.
감산기(81)는 제 1의 목표 공연비(AFo1)와 제 1의 공연비(AF1)와의 편차(=AFo1-AF1)를 연산하고, 이것을 제 1의 공연비 편차로서 PID 제어기(82)에 입력한다.
PID 제어기(82)는 제 1의 공연비 편차에 따라 비례(P) 연산, 적분(I) 연산 및 미분(D) 연산을 실행하고, 제 1의 공연비 편차를 상쇄하도록 작용하는 연료 보정 계수(Kc)를 설정하고, 이것을 인젝터 구동 수단(7)에 입력한다.
인젝터 구동 수단(7)은 연료 보정 계수(Kc)에 따라 엔진(1)에 공급하는 목표 연료량을 설정하고, 목표 연료량에 대응한 구동 제어 신호에 의해 인젝터(11)를 구동한다.
이로써, 엔진(1)에 공급되는 연료의 공연비는 NOx에 대한 촉매(3)의 정화율이 최대로 되도록 제어된다.
즉, 컨트롤러(6)에 있어서, 제 2의 목표 공연비(AFo2)와 제 2의 공연비(AF2)와의 편차가 없어지도록 제 1의 목표 공연비(AFo1)가 조정되고, 제 1의 목표 공연비(AFo1)와 제 1의 공연비(AF1)와의 편차가 없어지도록 연료 공급량이 조절되기 때문에, 최종적으로 촉매(3)의 하류측의 제 2의 공연비(AF2)는 제 2의 목표 공연비(AFo2)와 일치하도록 제어된다.
이 때, 제 2의 목표 공연비(AFo2)는 이론 공연비보다도 리치측의 소정치(도 4, 도 5 내의 점선 참조)로 설정되어 있기 때문에, 제 2의 공연비(AF2)는 리치측의 설정치로 제어된다.
다음에, 도 6을 참조하면서, 촉매(3)가 열화한 경우의 NOx 배출량의 거동에 관해 설명한다.
예를 들면 전술한 종래 장치의 경우, 촉매(3)의 하류측의 공연비가 이론 공연비의 부근으로 제어되어 있기 때문에, 촉매(3)의 열화시에서의 이론 공연비의 부근의 NOx 정화 성능(도 4 내의 파선 참조)이 대폭적으로 저하되고, NOx 배출량은 도 6 내의 파선으로 도시한 바와 같이 추이한다.
한편, 본 발명의 실시예 1에 의하면, 제 2의 목표 공연비(AFo2)가 리치측의 소정치로 설정되어 있고, 리치측의 설정치(도 4, 도 5 내의 점선 참조)에 있어서는 NOx의 정화 성능(도 4의 파선 참조)이 높은 상태로 유지되기 때문에, NOx 배출량(도 6 내의 실선 참조)을, 종래 장치의 경우(파선 참조)에 비하여 약 3분의1로 대폭적으로 저감시킬 수 있다.
다음에, 도 6을 참조하면서 HC 배출량의 거동에 관해 설명한다.
도 4에 도시한 바와 같이, HC 정화 성능은 이론 공연비의 부근에서 높은 상태를 유지하기 때문에, 공연비를 이론 공연비의 부근으로 제어하는 종래 장치에 있어서, HC 배출량은 도 6 내의 파선으로 도시한 바와 같이 추이한다.
한편, 본 발명의 실시예 1에 의한 HC의 정화 성능은 촉매(3)의 하류측의 공연비를 리치측의 설정치(도 4, 도 5 내의 점선 참조)로 제어하기 때문에, 도 6의 실선으로 도시한 바와 같이, 종래 장치의 경우(파선 참조)에 비하여 약간 저하된다.
단, 도 4에 도시한 바와 같이, HC에 대한 정화율 특성의 변화는 작기 때문에, 도 6과 같이 HC 배출량의 악화는 극소로 억제된다.
이와 같이, 촉매(3)의 상류측 및 하류측에 마련된 산소 농도 센서(4, 5)와, 엔진(1)에 연료를 공급하여 공연비를 조절하는 인젝터(11) 및 인젝터 구동 수단(7)과, 산소 농도 센서(4)로부터의 제 1의 공연비(AF1)가 제 1의 목표 공연비(AFo1)와 일치하도록 공연비를 제어하는 제 1의 공연비 제어 수단(8)과, 산소 농도 센서(5)로부터의 제 2의 공연비(AF2)가 제 2의 목표 공연비(AFo2)와 일치하도록 공연비를 제어하는 제 2의 공연비 제어 수단(9)과, 제 2의 목표 공연비(AFo2)를 설정하는 목표 공연비 설정 수단(10)을 구비하고, 제 2(촉매(3)의 하류측)의 목표 공연비(AFo2)를 이론 공연비보다도 리치측의 소정치(촉매(3)의 NOx 정화율이 촉매(3)의 열화시에 거의 최대로 되는 공연비)로 설정함에 의해, 촉매(3)의 열화시에 있어서의 HC 배출량의 악화를 극소로 억제하면서, NOx 배출량을 대폭적으로 저감시킬 수 있다.
실시예 2
또한, 상기 실시예 1(도 1 참조)에서는 목표 공연비 설정 수단(10)으로부터 생성되는 제 2의 목표 공연비(AFo2)를 그대로 제 2의 공연비 제어 수단(9)에 입력하였지만, 도 7에 도시한 바와 같이, 산소 농도 센서(5)의 검출 신호(제 2의 공연비(AF2))의 온도 특성을 보상한 값을, 보정 후의 목표 공연비(AFo2')로서 제 2의 공연비 제어 수단(9)에 입력하여도 좋다.
도 7은 본 발명의 실시예 2에 관한 내연 기관의 공연비 제어 장치를 도시한 블록 구성도로서, 전술(도 1 참조)한 것과 같은 것에 관해서는 전술항 것과 동일 부호를 붙이고, 또는 부호 뒤에 「A」을 붙이고 상세기술을 생략한다.
도 7에 있어서, 각종 센서(12)는 촉매(3)의 하류측의 산소 농도 센서(5)의 소자 온도(T5)를 검출하는 온도 센서를 포함하고, 온도 센서에 의해 검출되는 소자 온도(T5)는 다른 운전 상태 정보와 함께 컨트롤러(6A)에 입력된다.
컨트롤러(6A)는 보정 후의 목표 공연비(AFo2')를 생성하기 위한 목표치 보정 수단으로서, 산소 농도 센서(5)의 소자 온도(T5)에 따라 제 2의 목표 공연비(AFo2)의 보정치(Co)를 설정하는 보정치 설정 수단(101)과, 보정치(Co)를 이용하여 제 2의 목표 공연비(AFo2)를 보정하는 연산기(102)를 구비하고 있다.
각종 센서(12)로부터의 소자 온도(T5)는 컨트롤러(6A) 내의 보정치 설정 수단(101)에 입력된다.
보정치 설정 수단(101)은 산소 농도 센서(5)의 온도 특성(출력 전압과 소자 온도(T5)를 대응시킨 특성)에 의거한 제 2의 소정치를 미리 격납하고 있고, 제 2의 목표 공연비(AFo2)를 보정하기 위한 보정치(Co)를, 산소 농도 센서(5)의 검출 신호(출력 전압)의 온도 변화를 상쇄하는 제 2의 소정치로 설정하여 생성한다.
연산기(102)는 목표 공연비 설정 수단(10)으로부터의 제 2의 목표 공연비(AFo2)에 대해 보정치(Co)를 가산, 감산 또는 승산하고, 산소 농도 센서(5)의 온도 특성을 보상한 보정 후의 목표 공연비(AFo2')를 제 2의 공연비 제어 수단(9)에 입력한다.
이 결과, 목표 공연비 설정 수단(10)으로부터의 제 2의 목표 공연비(AFo2)는 목표치 보정 수단(101, 102)에 있어서, 산소 농도 센서(5)의 출력 전압의 온도 특성을 반영한 보정 후의 목표 공연비(AFo2')로 변환되게 된다.
도 8은 λ형(이론 공연비로 출력 전압이 급반전하는 특성)의 산소 농도 센서(5)의 공연비에 대한 출력 전압의 온도 특성을 도시한 설명도로서, 각 소자 온도(T5)(400℃ 내지 800℃)에 대응한 특성 곡선을 각각 나타낸다.
도 8에 있어서, 횡축은 촉매(3)의 하류측의 공연비, 종축은 산소 농도 센서(5)의 출력 전압이다.
도 9는 도 8의 출력 전압 특성을 소자 온도(T5)에 관해 정리한 설명도로서, 도 9에 있어서, 횡축은 산소 농도 센서(5)의 소자 온도(T5)[℃], 종축은 리치측의 소정 공연비(최대의 NOx 정화율에 대응)에 있어서의 산소 농도 센서(5)의 출력 전압[V]을 나타낸다.
도 9에서 분명한 바와 같이, 산소 농도 센서(5)의 출력 전압은 소자 온도(T5)의 상승에 수반하여 저하된다.
도 10은 도 9의 온도 특성에 의거하여 설정되는 보정치(Co)를 도시한 설명도로서, 횡축은 소자 온도(T5), 종축은 보정치(Co)를 나타낸다.
도 1O에 있어서, 제 2의 목표 공연비(AFo2)에 대한 보정치(Co)는 소자 온도(T5)에 따른 승산 보정치로서 설정되고, 소자 온도(T5)의 상승(산소 농도 센서(5)의 출력 전압의 감소)에 따라 감소 설정된다.
다음에, 도 8 내지 도 10을 참조하면서, 도 7에 도시한 본 발명의 실시예 2에 의한 공연비 제어 동작에 관해 설명한다.
도 8에 도시한 바와 같이, 소자 온도(T5)에 대한 산소 농도 센서(5)의 출력 전압 특성은 이론 공연비의 부근에서는 거의 동일 특성을 나타내지만, 이론 공연비로부터 일탈한 영역에서는 소자 온도(T5)의 상승에 수반하여 저하 방향으로 변화한다.
따라서 가령, 제 2의 목표 공연비(AFo2)를 이론 공연비의 부근으로 설정하면, 소자 온도(T5)가 변화하여도 동일한 센서 출력 특성을 얻을 수 있기 때문에, 촉매(3)의 하류측 공연비를 목표치로 제어하는 것은 용이하다.
그러나, 본 발명에 있어서는 제 2의 목표 공연비(AFo2)를 리치측의 소정치로 설정하고 있기 때문에, 동일 공연비라도 소자 온도(T5)의 변화에 의해 산소 농도 센서(5)의 출력 특성이 변화하기 때문에(도 8 참조), 그대로는 촉매(3)의 하류측의 공연비를 정확하게 일정치로 제어할 수 없다.
그래서, 본 발명의 실시예 2에서는 컨트롤러(6A) 내의 목표치 보정 수단(101, 102)에 의해 이하와 같이 온도 보상 처리가 시행된다.
즉, 보정치 설정 수단(101)은 소자 온도(T5)에 대한 산소 농도 센서(5)의 출력 전압의 특성(도 9 참조)을 감안하여, 소자 온도(T5)에 따른 보정치(Co)(도 1O 참조)를 구하고, 연산기(102)는 제 2의 목표 공연비(AFo2)에 대해 보정치(Co)를 승산하여, 온도 특성을 상쇄한 보정 후의 목표 공연비(AFo2')를 산출하고, 이것을 제 2의 공연비 제어 수단(9)에 입력한다.
또한, 여기서는 제 2의 목표 공연비(AFo2)에 대해, 「1.O」을 중심치로 하는 보정치(Co)를 승산하여, 보정 후의 목표 공연비(AFo2)를 구하였지만, 보정치를 가감산하여도 좋고, 소자 온도(T5)에 따른 테이블 데이터로부터 보정 후의 목표 공연비(AFo2)를 직접 구하여도 좋다.
또한, 촉매(3)의 하류측의 산소 농도 센서(5)의 소자 온도(T5)를 취득하기 위해 산소 농도 센서(5)에(또는 한소 농도 센서(5)의 주변에) 온도 센서를 마련하고, 실제의 온도 계측치를 소자 온도(T5)로서 직접 이용하고, 소자 온도(T5)에 따른 보정치(Co)를 설정하였지만, 보정치 설정 수단(101)에 있어서 흡입 공기량과 소자 온도(T5)[℃]와의 관계를 이용하여 보정치(Co)를 설정하여도 좋다.
도 11은 흡입 공기량과 소자 온도(T5)와의 관계를 도시한 설명도로서, 미리 실험적으로 구하여진 흡입 공기량[g/sec]와 소자 온도(T5)[℃]와의 상관성을 도시한다.
이하, 컨트롤러(6A) 내의 보정치 설정 수단(101)에 있어서, 각종 센서(12)로부터 얻어지는 흡입 공기량을 이용하여 소자 온도(T5)를 산출하는 경우의 일예에 관해 설명한다.
각종 센서(12)는 통상 엔진(1)의 흡입 공기량을 검출하는 에어 플로우 센서를 갖고 있고, 컨트롤러(6A)에는 흡입 공기량을 나타내는 정보가 입력되고 있다.
여기서, 엔진(1)의 공연비가 소정치로 제어되기 때문에, 흡입 공기량과 연료 분사량은 서로 비례 관계에 있다.
또한, 배기 가스 온도는 연료 분사량의 증대에 비례하여 증대하기 때문에 소자 온도(T5)는 연료 분사량(흡입 공기량)에 비례하여 상승한다.
따라서 도 11과 같이, 소자 온도(T5)는 흡입 공기량에 대해 비례 관계를 나타내게 된다.
이 경우, 컨트롤러(6A)는 도 11의 특성을 이용하여, 흡입 공기량에 따른 소자 온도(T5)를 추정 연산한다.
이하, 전술한 바와 같이, 도 1O의 특성을 이용하여 소자 온도(T5)에 따른 보정치(Co)를 연산하고, 제 2의 목표 공연비(AFo2)에 대해 보정 연산을 행한다.
이와 같이, 본 발명의 실시예 2에 의하면, λ형의 산소 농도 센서(5)의 소자 온도(T5)가 변화하여도, 정밀도 좋게 촉매(3)의 하류측의 공연비를 제어할 수 있기 때문에 배기 가스의 정화율을 높게 유지할 수 있다.
실시예 3
또한, 상기 실시예 2에서는 산소 농도 센서(5)의 소자 온도(T5)에 따라 제 2의 목표 공연비(AFo2)를 보정하였지만, 엔진(1)의 운전 상태에 따라 제 2의 목표 공연비(AFo2)를 보정하여도 좋다.
이하, 운전 상태에 따라 제 2의 목표 공연비(AFo2)를 보정하도록 구성한 본 발명의 실시예 3에 관해 설명한다.
이 경우, 컨트롤러(6A)의 구성은 도 7에 도시한 것과 같고, 컨트롤러(6A) 내의 보정치 설정 수단(101)(도 7 참조)은 각종 센서(12)로부터 얻어지는 엔진(1)의 운전 상태(회전수, 충전 효율 등)에 따라, 제 2의 목표 공연비(AFo2)에 대한 보정치(Co)를 설정한다.
도 7에 있어서, 보정치 설정 수단(101) 및 연산기(102)로 이루어지는 목표 공연비 보정 수단은 예를 들면, 운전 상태에 따라 제 2의 목표 공연비(AFo2)를 보정하도록 되어 있다.
전술한 실시예 2와의 상위점은 제 2의 목표 공연비(AFo2)에 대한 보정치(Co)의 설정 방법뿐이다.
도 12는 열화후의 촉매(3)의 NOx 정화율 특성을 도시한 설명도로서, 다른 운전 조건, 즉 저회전수이고 저충전 효율의 저부하 운전 상태(실선 참조), 중회전수이고 중충전 효율의 중부하 운전 상태(파선 참조), 고회전수이고 고충전 효율의 고부하 운전 상태(점선 참조)의 각 특성 곡선을 나타낸다.
도 12에서 분명한 바와 같이, NOx 정화율이 최대로 된 공연비의 값은 운전 상태에 의해 변화하기 때문에, 제 2의 목표 공연비(AFo2)를 운전 상태에 따라 보정함에 의해 촉매(3)의 NOx 정화율이 항상 최대로 되도록 촉매(3)의 하류측의 공연비를 제어할 수 있다.
도 13은 본 발명의 실시예 3에 의해 설정되는 보정치(Co)를 도시한 설명도이다.
도 13에 있어서, 횡축은 회전수[rpm], 종축은 충전 효율[%]이고, 보정치(Co)는 운전 상태에 따른 구획마다의 맵 데이터에 의해 설정된다.
도 13에 도시한 바와 같이, 보정치(Co)는 회전수 또는 충전 효율의 상승에 의해 고부하 운전 상태로 됨에 동반하여, NOx 정화율의 특성(도 12 참조)에 맞추어서 「1.00」보다도 큰 값으로 설정된다.
다음에, 도 7과 함께, 도 12 및 도 13을 참조하면서, 본 발명의 실시예 3에 의한 보정치(Co)의 설정 동작에 관해 설명한다.
주지하는 바와 같이, 촉매(3)의 정화 성능을 좌우하는 대표적인 영향 인자로서는 배기 가스 유량, 배기 가스 성분 농도 및 온도를 들 수 있다.
또한, 촉매(3)의 귀금속 담지량은 배기 가스 유량의 최대치, 배기 가스 성분의 최대 농도 및 최대의 촉매 온도에 있어서도 정화 성능을 유지할 수 있는 값으로 정해져 있다.
따라서 배기 가스 유량이 최대치보다도 작은 경우에는 촉매(3)의 반응량이 배기 가스 최대 유량시보다도 저하되고, 이에 따라 촉매(3)의 반응열도 저하되기 때문에, 촉매(3)의 정화 성능에 차이가 생기게 된다.
또한, 배기 가스 성분이 고농도인 경우의 반응량과 저농도인 경우의 반응량이 서로 다르기 때문에, 배기 가스 성분의 농도는 촉매(3)의 온도에 영향을 줌과 함께 촉매(3)의 온도는 촉매(3)의 반응에 영향을 준다.
이 결과, 엔진(1)의 운전 상태가 변화하면, 촉매(3)의 정화 성능에 대한 영향 인자가 변화하기 때문에 촉매(3)의 정화율이 변화한다.
그래서, 엔진(1)의 운전 상태를 나타내는 파라미터로서, 엔진 회전수와 엔진(1)의 부하에 대응하는 충전 효율을 이용하고, 각 운전 조건에서의 열화 후의 촉매(3)의 NOx 정화율 특성(도 12 참조)의 변화를 상쇄하도록, 제 2의 목표 공연비(AFo2)를 보정한다.
컨트롤러(6A) 내의 보정치 설정 수단(101)은 엔진(1)의 회전수 및 충전 효율을 나타내는 정보를 각종 센서(12)로부터 받아들이고, NOx 정화율의 거의 최대치에 대응한 공연비가 되도록 회전수 및 충전 효율의 정보에 따라 각 구획마다 보정치(Co)(도 13 참조)를 판독하여 설정한다.
이하, 연산기(1O2)는 제 2의 목표 공연비(AFo2)에 대해 보정치(Co)를 이용한 보정 연산(이 경우, 보정치(Co)의 승산)을 실행한다.
이로써, 보정 후의 목표 공연비(AFo2')는 엔진(1)의 운전 조건에 따라 보정되고, 운전 상태가 변화한 경우에 있어서도 배기 가스의 NOx 정화율을 높은 상태로 유지할 수 있다.
또한, 도 13의 보정예는 단순한 일예에 지나지 않고, 기타의 다른 운전 조건에 따라 임의의 보정 연산을 실행할 수 있고, 마찬가지의 작용 효과를 이룰 수 있음은 말할 필요도 없다.
실시예 4
또한, 상기 실시예 1 내지 3에서는 제 2의 목표 공연비(AFo2)의 구체적인 설정치에 관해 언급하지 않았지만, 산소 농도 센서(5)의 출력 전압의 최고 빈도(頻度)에 대응한 0.75V 부근의 전압치로 설정하여도 좋다.
이하, 소자 온도(T5)의 발생 빈도에 의거하여 제 2의 목표 공연비(AFo2)에 대응한 기준 전압치를 0.75V 부근으로 설정한 본 발명의 실시예 4에 관해 설명한다.
이 경우, 컨트롤러(6)의 구성은 도 1에 도시한 것과 마찬가지이고, 컨트롤러(6) 내의 목표 공연비 설정 수단(10)으로부터 생성되는 제 2의 목표 공연비(AFo2)의 전압치가 구체화된 것만이 전술한 것과 다르다.
즉, 목표 공연비 설정 수단(10)은 이론 공연비보다도 리치측에 상당하는 제 2의 목표 공연비(AFo2)에 대응한 기준 전압치(λ형의 산소 농도 센서(5)의 출력 전압에 대응)로서, 촉매의 열화시에 있어서의 NOx 정화율이 600℃에 있어서 최대로 되도록 0.75V 부근의 전압치를 출력한다.
다음에, 도 14 및 도 15의 설명도를 참조하면서, 본 발명의 실시예 4에 의하는 제 2의 목표 공연비(AFo2)의 설정 동작에 관해 설명한다.
도 14는 차량 주행시에 있어서의 λ형의 산소 농도 센서(5)의 소자 온도(T5)[℃]의 빈도 분포를 도시한 설명도로서, 시험 패턴을 주행하였을 때의 각 소자 온도(T5)(200℃ 내지 900℃)의 빈도 분포를 나타낸다.
도 14에 있어서, 빈도 분포가 높아지는 소자 온도(T5)는 600℃ 부근으로 되어 있다.
또한, 도 14의 빈도 분포의 작성시에 이용한 시험 패턴은 시장에서의 대표적인 주행 패턴을 모의(模擬)하고 있고, 실 사용에 있어서도 거의 같은 결과가 되는 것이 밝혀졌다.
도 15는 λ형의 산소 농도 센서(5)의 출력 전압 특성을 도시한 설명도로서, 소자 온도(T5)가 600℃(차량 주행시의 최고 빈도로 되는 온도)의 조건하에 있어서의 특성 곡선을 나타낸다.
도 15에서 분명한 바와 같이, 높은 NOx 정화율에 대응한 목표 공연비(AFo2)(리치측의 설정치)에 있어서, λ형의 산소 농도 센서(5)의 출력 전압은 약 0.75V를 나타낸다.
따라서 제 2의 목표 공연비(AFo2)의 설정치로서 0.75V 부근의 값을 이용함에 의해 엔진(1)의 운전시에 가장 발생 빈도가 높은 소자 온도(T5)(=600℃)에서 촉매(3)의 NOx 정화율이 최고로 되도록 공연비를 제어할 수 있고, 특별한 보정 수단을 이용하지 않아도, 공연비의 제어 성능을 충분히 향상시킬 수 있다.
또한, 0.75V 부근의 기준 전압치에 대해 목표치 보정 수단(101, 102)(도 7 참조)을 이용하여도 좋다.
또한, 상기 실시예 1 내지 4에서는 촉매(3)의 상류측의 산소 농도 센서(4)로서 공연비 변화에 대해 리니어한 출력 특성(도 3 참조)을 나타내는 리니어형 센서를 이용하고, 촉매(3)의 하류측의 산소 농도 센서(5)로서, 공연비 변화에 대해 2치적인 출력 특성(도 2 참조)을 나타내는 λ형 센서를 이용하였지만, 산소 농도 센서(4, 5)로서 리니어형 센서 또는 λ형 센서의 어느 쪽을 이용하여도 좋고, 어떠한 경우도 전술과 같은 작용 효과를 갖는다.
또한, 제 1의 공연비 제어 수단(8)에 있어서, 비례(P), 적분(I) 및 미분(D) 연산을 행하는 PID 제어기(82)를 이용하고, 제 2의 공연비 제어 수단(9)에 있어서, 비례(P) 및 적분(I) 연산을 행하는 PI 제어기(92)를 이용하였지만, 비례, 적분 또는 미분 연산을 단독으로 이용하여도, 임의의 조합으로 이용하여도 좋고, 어떠한 경우도 같은 작용 효과를 갖는 것은 말할 필요도 없다.
본 발명에 의하면, 촉매의 열화시에 있어서도 NOx의 정화율을 높은 상태로 유지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 관한 내연 기관의 공연비 제어 장치를 도시한 블록 구성도.
도 2는 촉매의 하류측의 산소 농도 센서(λ형 센서)의 출력 전압 특성을 도시한 설명도.
도 3은 촉매의 상류측의 산소 농도 센서(리니어형 센서)의 출력 전압 특성을 도시한 설명도.
도 4는 촉매에 의한 HC 및 NOx에 대한 정화율 특성을 도시한 설명도.
도 5는 촉매의 열화 정도에 따른 NOx 정화율 특성의 변화를 도시한 설명도.
도 6은 촉매 열화시의 차량 주행시의 차속 변화에 대한 HC 및 NOx의 배출량을 도시한 설명도.
도 7은 본 발명의 실시예 2에 관한 내연 기관의 공연비 제어 장치를 도시한 블록 구성도.
도 8은 λ형의 산소 농도 센서의 공연비에 대한 출력 전압의 온도 특성을 도시한 설명도.
도 9는 도 8의 출력 전압 특성을 소자 온도에 관해 정리하고 도시한 설명도.
도 1O은 도 9의 온도 특성에 의거하여 설정되는 보정치를 도시한 설명도.
도 11은 흡입 공기량과 소자 온도와의 관계를 도시한 설명도.
도 12는 다른 운전 상태에 있어서의 열화 후의 촉매의 NOx 정화율 특성을 도시한 설명도.
도 13은 본 발명의 실시예 3에 의해 운전 상태에 따라 설정되는 보정치를 도시한 설명도.
도 14는 차량 주행시에 있어서의 λ형의 산소 농도 센서의 소자 온도의 빈도 분포를 도시한 설명도.
도 15는 600℃의 소자 온도에 있어서의 λ형의 산소 농도 센서의 출력 전압 특성을 도시한 설명도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 : 엔진 2 : 배기관
3 : 촉매 4 : 제 1의 산소 농도 센서
5 : 제 2의 산소 농도 센서 6, 6A : 컨트롤러
7 : 인젝터 구동 수단 8 : 제 1의 공연비 제어 수단
9 : 제 2의 공연비 제어 수단 1O : 목표 공연비 설정 수단
11 : 인젝터 12 : 각종 센서
1O1 : 보정치 설정 수단 1O2 : 연산기
AF1 : 제 1의 공연비 AF2 : 제 2의 공연비
AFo1 : 제 1의 목표 공연비 AFo2 : 제 2의 목표 공연비
AFo2' : 보정 후의 목표 공연비 Co : 보정치
T5 : 소자 온도

Claims (4)

  1. 내연 기관의 배기계에 마련되고 배기 가스중 유해물질을 제거하는 촉매와,
    상기 촉매의 상류측에 있어서의 상기 배기 가스의 제 1의 산소 농도를 검출하는 제 1의 산소 농도 센서와,
    상기 촉매의 하류측에 있어서의 상기 배기 가스의 제 2의 산소 농도를 검출하는 제 2의 산소 농도 센서와,
    상기 내연 기관에 연료를 공급하는 인젝터와,
    상기 인젝터로부터 상기 내연 기관에의 공급 연료를 조절하는 인젝터 구동 수단과,
    상기 제 1의 산소 농도 센서의 검출 신호에 대응한 제 1의 공연비가 제 1의 목표 공연비와 일치하도록, 상기 인젝터 구동 수단을 제어하는 제 1의 공연비 제어 수단과,
    상기 제 2의 산소 농도 센서의 검출 신호에 대응한 제 2의 공연비가 제 2의 목표 공연비와 일치하도록, 상기 제 1의 목표 공연비를 설정하는 제 2의 공연비 제어 수단과,
    상기 제 2의 목표 공연비를 설정하는 목표 공연비 설정 수단을 구비하고,
    상기 목표 공연비 설정 수단은,
    상기 내연 기관의 배기계의 공연비에 대한 상기 촉매의 NOx 정화율 특성에 의거한 제 1의 소정치를 격납하고 있고,
    상기 제 2의 목표 공연비를, 이론 공연비보다도 리치측이고 또한 상기 촉매의 열화시에 있어서도 NOx 정화율이 최대로 되는 상기 제 1의 소정치로 설정하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 공연비 제어 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2의 산소 농도 센서의 온도를 검출하는 온도 검출 수단과,
    상기 제 2의 산소 농도 센서의 온도에 따라 상기 제 2의 목표 공연비를 보정하는 목표치 보정 수단을 구비하고,
    상기 목표치 보정 수단은,
    상기 제 2의 산소 농도 센서의 검출 신호의 온도 특성에 의거한 제 2의 소정치를 격납하고 있고,
    상기 제 2의 목표 공연비를, 상기 제 2의 산소 농도 센서의 검출 신호의 온도 변화를 상쇄하는 상기 제 2의 소정치에 의해 보정하고,
    보정 후의 제 2의 목표 공연비를 상기 제 2의 공연비 제어 수단에 입력하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 공연비 제어 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 내연 기관의 운전 상태를 검출하는 운전 상태 검출 수단과,
    상기 운전 상태에 따라 상기 제 2의 목표 공연비를 보정하는 목표 공연비 보정 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 내연 기관의 공연비 제어 장치.
  4. 제 1항 내지 제 3항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2의 산소 농도 센서는 이론 공연비의 부근에서 출력 전압이 급변하는 2치적인 특성을 갖는 λ형 센서에 의해 구성되고,
    상기 목표 공연비 설정 수단은 상기 이론 공연비보다도 리치측의 설정치에 상당하는 상기 제 2의 목표 공연비에 대응한 기준 전압치로서, 상기 촉매의 열화시에 있어서의 NOx 정화율이 최대로 되도록 0.75V 부근의 전압치를 출력하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 공연비 제어 장치.
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