KR930011560B1 - 내연기관용 배기가스 정화장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

[발명의 명칭]

내연기관용 배기가스 정화장치

[발명의 상세한 설명]

보다 상세한 것은 첨부된도면에 예시된 실시예의도움으로 후술되게 된다.

제1도 및 제2도는 내연기관용 종래의 배기 가스 정화 장치의 공기-연료비 제어 시스템의 신호의 파형을 도시하는 도면.

제3도는 본 발명에 따른 배기 가스 정화 장치를 포함하는 엔진의 전체 구조를 도시하는 도면.

제4도는 본 발명의 제1실시예에 따른 제어 유니트의 구조를 도시하는 블럭도이고,

제5도는 제4도의 제어 유니트의 연료 분사 제어 동작 방법을 도시하는 기능적 블럭도.

제6도는 제4도의 제어 유니트에서 발생되는 신호의 파형도.

제7도는 배기 가스 정화 효율에 관한 비교 실험의 결과를 도시하는 도면.

제8도는 제4도와 비슷하지만, 본 발명의 제2실시예의 제어 유니트의 구조를 도시하는 도면.

제9도는 제6도와 비슷하지만, 제8도의 제어 유니트에서 발생되는 신호의 파형을 도시하는 도면.

제10도는 제4도와 비슷하지만, 본 발명의 제3실시예의 제어 유니트의 구조를 도시하는 도면.

제11도는 제6도와 비슷하지만, 제10도의 제어 유니트에서 발생되는 신호의 파형을 도시하는 도면.

제12도, 제14도 및 제16도는 제4도와 비슷하지만, 본 발명의 변형된 형태에 따라, 각각 본 발명의 제4,제5 및 제6실시예의 구조를 도시하는 도면.

제13도, 제15도 및 제17도는 제6도와 비슷하지만, 각각 본 발명의 제4, 제5 및 제6실시예의 제어 유니트에서 발생되는 신호의 파형을 도시하는 도면.

제18도, 제20도 및 제23도는 제4도와 비슷하지만, 본 발명의 다른 변형된 형태에 따라, 각각 본 발명의 제7, 제8 및 제9실시예의 제어 유니트의 구조를 도시하는 도면.

제19도, 제21도 및 제23도는 제6도와 비슷하지만, 본 발명의 제7, 제8 및 제9실시예의 제어 유니트에서 발생되는 신호의 파형을 도시하는 도면.

[발명의 상세한 설명]

[기술분야]

본 발명은 내연기관용 배기 가스 정화 장치에 관한 것이며, 특히, 엔진의 배기 시스템에 배치된 공기-연료비(air to fuel ratio)센서로부터의 피드백을 이용하여 예정된 레벨로 엔진에 공급되는 공기-연료 혼합물의 공기 대 연료비를 제어함으로써 배기 통로에 배치된 접촉 컨버터 로듐(catalytic converter rhodium)의 정화 능력을 최적화시키는 배기 가스 정화 장치에 관한 것이다.

[배경기술]

내연기관의 배기 가스에 포함된 3가지 유해 성분(즉, CO, HC, NOx)을 제거하는데 효과적인 접촉 컨버터 로듐(소위 삼원 촉매 변환기)의 효율을 최적화시키기 위해서는, 엔진의 실린더에 공급되는 배기 가스의 공기-연료비를 이론상의 공기-연료비에 가깝게 유지하는 것이 필요하다. 그러므로, 엔진의 연료 공급 시스템이 종래의 카뷰레터나 또는 연료 분사기를 사용하는지에 관계없이, 접촉 컨버터 로듐을 이용하는 엔진의 공기-연료 혼합물 흡입의 공기 대 연료비는, 엔진의 배기 가스 시스템에 배치된 공기-연료비 센서(산소 농도로 인한 전지 작용에 대해 작용하는 소위 O₂(산소)센서)의 출력에 근거한 피드백 제어를 이용하여, 접촉 컨버터의 효율을 최적화시키기 위해 제어된다.

도면중 제1도 및 제2도를 참조하여, 예를들어, 일본국 특허원 제52-48738호 및 일본국 특허공보 제62-12379호에 공개되어 있는, 공기-연료비 센서를 이용하는 종래의 공기-연료비의 피드백 제어 방법을 간략하게 설명하기로 하자. 제1도는 엔진의 rpm(revolution per minute)이 비교적 낮은 경우의 공기-연료비 제어 시스템의 신호의 파형을 도시하며, 제2도는 엔진의 rpm이 비교적 높은 경우의 대응하는 파형을 도시하고 있다. 제1a도 및 제2a도는 배기 가스의 O₂농도에 대응하는 출력 전압을 발생하는 산소센서의 출력신호의 파형을 도시하며, 한편 제1b도 및 제2b도는 제1a도 및 제2a도의 전압 신호를 0.5V의 기준 전압과 각각 비교하고, 그 생성된 비교 신호를 파형 정형하여 얻어진 공기-연료비 신호의 파형을 도시하고 있으며, 공기-연료비는 제1b도와 제2b도에 도시된 공기-연료비 신호로부터 각각 얻어진 제1c도와 제2c도에 도시된 공기-연료비 제어 신호로 표시된 바와 같이 비례적 플러스 적분(plus integral : PI)제어 방법에 의해 제어된다.

엔진의 공기-연료비는 다음과 같이 제1도 및 제2도의 신호에 근거하여 피드백 제어 방법에 의해 제어된다.

공기-연료비 센서는 엔진의 배기 가스내에 포함된 O₂농도를 검출한다. 공기-연료비 센서의 출력은 엔진의 연소실내의 공기-연료 연소 혼합물의 공기-연료비가 통상적으로 약 14.7인 이론상 공기-연료비보다 작은지 또는 큰지를 판단하기 위한 목적에 이용된다(공기-연료비가 이론상 비율보다 작은 상태는 리치(rich) 상태로 언급되고, 공기-연료비가 이론상 비율보다 큰 경우의 상태는 린(lean) 상태로서 언급된다). 엔진에 공급되는 연료의 양, 또는 공기-연료비 λ는 생성된 비교 판단 신호를 근거로 하여 제어되는데, 이 신호의 파형은 제1b도와 제2b도에 도시되어 있다. 이와 같은 공기-연료비의 피드백 제어는 다음과 같이 실행된다. 먼저, 제1도를 참조하여, 엔진의 rpm Ne가 낮은 경우를 고려해보자. 제1a도 도시된 공기-연료비 센서의 출력으로부터 얻어진 제1b도 도시된 비교 신호의 파형이 린 상태로부터 리치 상태로 반전될때, 제1c도 도시된 피드백 제어 신호는 비례적 피드백 양으로서 스킵핑 약 B만큼 린 상대쪽 방향으로 지연 시간 D을 갖고 스킵(또는 점프)된다. 이후, 제1b도에 도시된 공기-연료비 신호(비교신호)가 리치 상태로부터 린 상태로 반전될때까지, 공기-연료비 신호는 일정한 네가티브 슬로프 C로 린 상대쪽 방향으로 성형으로 감소하는 제1c도에 도시된 피드백 제어 신호를 얻기 위해 네가티브 상수 증배기로 적분된다. 제1b도의 공기-연료비 비교 신호가 리치 상태에서 린 상태로 반전될때, 제1c도의 제어 신호는 리치 상대쪽 방향으로 양 B만큼 즉시 스킵되며, 이 반전후에, 공기-연료비 신호가 다시 린 상태로부터 리치 상태로 반전될때까지, 제1d도의 제어 신호는 포지티브 슬로프 C를 가진 피드백 제어 신호 파형 곡선을 얻기 위해 리치 상태쪽을 향해 제1b도의 공기-연료비 신호를 적분함으로써 얻어진다. 제1b도의 파형으로부터 제1c도의 파형을 얻기 위해 이와 같은 동작이 반복된다.

엔진의 고속 rpm동작중에 제어 방법은 저속 rpm 동작중의 제어 방법과 비슷하다. 제2b도는 엔진의 rpm, Ne이 높을때 공기-연료비 센서 출력으로 부터 얻어진 공기-연료비 비교 신호의 파형을 도시하고 있으며, 제2c도에는 대응하는 피드백 제어 신호의 파형이 도시되어 있다.

그런데, 공기-연료비 센서의 출력의 검출 응답 지연을 발생하기 위한 목적으로 상기 제어 동작에서 지연시간 D이 제공되는데, 검출 지연은 공기-연료비 센서 주위의 대기가 린 상태에서 리치 상태로 반전되거나 리치 상태에서 린 상태로 반전될때 발생한다. 지연 시간 D의 길이는 그 실제값보다 더 길게 예시되어 있는데, 이와 같은 지연 시간 D의 길이의 과정은 설명 목적을 위한 것이라는 것을 주목하자.

전술한 제어 방법을 이용하여, 평균 공기-연료비가 이론상 공기-연료비로 제어되며, 그래서 접촉 컨버터 로듐의 배기 가스 정화 기능이 최적화된다.

그러나 전술한 제어 방법을 다음과 같은 단점을 갖고 있다. 즉, 제1도 및 제2도로부터 명백한 바와 같이, 제어주기 T 및 피드백 제어 신호 발진 진폭 A는 모두 엔진이 높은 rpm 및 높은 부하 영역에 있을때에는 작지만, 한편으로 엔진이 낮은 rpm 및 낮은 부하 영역에 있을 때에는 T 및 A 모두 더 커지게 된다. 이것은 제어되는(실제) 공기-연료비의 반전이 발생하는 시간점과 엔진의 배기 가스 시스템에 배치된 공기-연료비 센서의 출력이 반전되는 시간점 사이에 여러 전달 지연 계수(낮은 rpm및 낮은 부하 영역에서 더 큰 값을 갖는다)가 존재한다는 사실에 기인한 것인데, 즉 연소실에도입되는 공기-연료비 혼합물이 연소 및 배기되어, 공기-연료비 센서가 배치된 배기 다기관에도달하는 길이의 시간이 걸린다. 제1c도에 도시된 저 rpm 동작의 경우에서 처럼 전달 지연이 큰 경우에, 제1b도의 공기-연료비 비교 신호가 리치상태로부터 린 상태로 또는 린 상태로부터 리치 상태로 반전될때 제어 신호의 레벨이 리치 상태쪽을 향한 스킵핑 양 B으로 인해 반전되지 않고, 오직 일정 시간에 걸친 비교 신호의 적분 이후에만 반전되는 현상이 발생한다. 그러므로, 공기-연료비 센서의 출력 반전의 시간점과 피드백 제어 신호의 반전(또는 조작된 변수의 반전)의 시간점 사이에서 발생하는 지연 시간으로 인해 제어 주기 T는 더욱 증가되며, 그래서 제어 신호 발진 진폭 A이 더욱 증가된다. 결과적으로, 유휴(idling) 주기동안의 엔진의 계속되는 발진(헌팅 : hunting)이 자동 차량의 운전자에게 불쾌한 느낌을 줄 수도 있다.

다른 단점은, 린 상태로부터 리치 상태로, 또는 리치 상태로부터 린 상태로의 반전시 피드백 제어 신호의 파형이 엔진이 저 rpm 영역 또는 고 rpm 영역에 있는 때에 따라 다르기 때문에, 공기-연료비 센서의 반전시 발생하는 공기-연료비 센서 자체의 검출 응답 지연의 값의 분산이 작은 양만큼 변위된다는 것인데, 이것은 엔진의 일정한 동작 조건하의 제1도의 지연 시간 D(검출 응답 지연의 예정된 레벨을 보상하기 위해 제공됨)을 부적합하게 하며, 그러므로, 제어되는 공기-연료비가 이론상 공기-연료비로 부터 벗어나게 됨으로써 접촉 컨버터 로듐의 배기 가스 정화 특성을 저하시킨다.

공기-연료비의 종래의 피드백 제어의 다른 문제점은, 산소 센서 특성의 분산 또는 그 시간적 변화로 인해, 각 접촉 컨버터 로듐에 의해 얻어질 수도 있는 최적의 정화 특성을 일정하게 실현하기 어렵다는 것인데, 그러므로, 일정한 한도를 허용하기 위해 과대한 능력을 가진 접촉 컨버터 로듐을 이용할 필요가 있게 된다.

[발명의 명세]

본 발명의 목적은 접촉 컨버터의 배기 가스 정화 효율을 개선할 수 있고 접촉 컨버터의 용량을 최소화할 수 있으며, 접촉 컨버터를 갖춘 내연기관에 공급되는 공기-연료비 혼합물의 공기-연료비를 제어하기 위한 배기 가스 정화 장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 배기 가스 정화 장치는 공기-연료비 센서 뿐만 아니라, 공기 대 연료비가 리치 상태에 있는지 또는 린 상태에 있는지 결정하기 위해 공기-연료비 센서의 공기-연료비 파라미터 출력을 기준 레벨과 비교하기 위한 비교기 수단과, 소정의 적분 특성을 가진 비교 판단 신호(비교기 수단의)를 적분하기 위한 적분기 수단과, 내연기관의 동작 상태를 검출하기 위한 동작 상태 검출기 수단과, 이 동작 상태 검출기 수단으로부터 수신되는 검출 신호에 응답하여 변화되는 증폭 이득에 따라 비교 판단 신호를 비례적으로 증폭하기 위한 비례 증폭기 수단과, 발진 신호의 진폭이 비례 증폭기의 변화하는 이득에 따라 변화되고 발진 신호의 주기가 상기 비교 판단 신호의 반전 반 주기보다 짧게되어 있는 그런, 적분기 수단의 적분된 신호의 중심 레벨 주위에서 발진하는 발진 신호를 발생하기 위한 발진 신호 발생 수단과, 상기 발진 신호와 상기 비례 증폭기 회로의 출력을 가산하기 위한 가산기 수단 및, 상기 가산기 수단에 의해 얻어지는 가산에 따라 공기-연료 혼합물의 공기-연료비의 피드백 제어를 실행하기 위한 공기-연료비 피드백 제어 수단을 포함하고 있다.

그러므로, 본 발명에 따른 배기 가스 정화 장치는 공기-연료비 파라미터의 린-리치 레벨에 대한 비교 판단 신호의 비례 증폭 및 적분에 의해 얻어진 신호의 중심 레벨 주위에서 발진하는 발진 신호를 공기-연료비 피드백 제어 신호로서 이용하는데, 여기서, 비례 증폭 및 적분의 비례적인 양뿐만 아니라 발진의 진폭도 엔진의 동작 상태에 따라 변화된다.

본 발명의 제2관점에 따라, 본 발명에 따른 배기 가스 정화 장치는 공기-연료비 센서에 부가하여, 공기-연료비가 리치 상태에 있는지 또는 린 상태에 있는지 결정하기 위해 공기-연료비 센서의 공기-연료비 파라미터를 기준 레벨과 비교하기 위한 비교기 수단과, 소정의 적분 특성을 가진 비교기 수단의 비교 판단 신호를 적분하기 위한 적분기 수단과, 내연기관의 동작 상태를 검출하기 위한 동작 상태 검출기 수단과, 발진 신호의 주파수가 엔진의 동작 상태에 따른 동작 상태 검출기 수단의 검출 신호에 응답하여 변화되고 발진 신호의 주기가 상기 비교 판단 신호의 반전 반 주기보다 짧게 유지되도록 되어 있으며, 적분기 수단의 적분된 신호의 중심 레벨 주위에서 발진하는 발진 신호를 발생하기 위한 발진 신호 발생 수단 및, 상기 발진 신호에 따라 공기-연료 혼합물의 공기 대 연료비의 피드백 제어를 실행하기 위한 공기-연료비 피드백 제어 수단을 포함하고 있다.

본 발명의 제2관점에 따라, 배기 가스 정화 장치는, 상기 비교 판단 신호를 비례적으로 증폭하기 위한 비례 증폭기 수단과, 발진 신호와 비례 증폭기 수단의 출력을 가산하기 위한 가산기 수단을 더 포함하는 것이 바람직한데, 여기서 공기-연료비 피드백 제어 수단은 가산기 수단에 의해 이루어지는 상기 가산에 따라 공기-연료비의 피드백 제어를 실행한다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 제2관점에 따를 배기 가스 정화 장치는 비교 판단 신호의 적분에 의해 얻어지는 신호의 중심 레벨 주위에서 발진하는 발진 신호를 공기-연료비 피드백 제어 신호로서 이용하며, 여기서 발진 신호의 주파수는 엔진의 동작 상태에 따라 변화된다.

본 발명의 변형된 형태에 따른 배기 가스 정화 장치는 공기-연료비 파라미터가 상기 비교 수단에 의해 비교되게 되는 기준 레벨을 변화 및 변형시키기 위한 기준 레벨 변형 수단을 더 포함하는데, 여기서, 상기 기준 레벨 변형 수단을 비교 판단 신호의 레벨의(린 상태로부터 리치 상태로 또는 리치 상태로부터 린 상태로)반전의 발생을 어렵게 만드는 방향(즉 극성)으로 기준 레벨에서 소정의 양만큼, 비교 판단 신호의 레벨의 각 반전 이후의 엔진의 동작 상태에 대응하는 소정의 시간 길이동안 동작 상태 검출기 수단의 검출 신호에 응답하여 상기 기준 레벨을 변형시킨다.

본 발명의 다른 변형된 형태에 따라, 배기 가스 정화 장치는, 비교 판단 신호의 레벨의 각 반전 이후의 엔진의 동작 상태에 대응하는 소정의 시간 길이동안, 동작 상태 검출기 수단의 검출 신호에 응답하여, 비교 판단 신호의 레벨의 반전이 발생하기 더욱 어렵게 만드는 방식으로 상기 비교기 수단에 대한 상기 공기-연료비 센서 수단의 출력 응답을 변형시키기 위한 신호 처리 수단을 더 포함한다. 이 신호 처리 수단은 공기-연료비 센서 수단의 출력과 비교기 수단의 두 입력중 한 입력 사이에 삽입되는 파형 정형 회로에 의해 실현될 수도 있는데, 이 파형 정형 회로는 소정의 시간 길이동안 고주파 성분을 억제시킨다.

그러므로 본 발명에 따르면 다음의 유익한 효과가 실현될 수 있다. 엔진의 배기 가스 출구 통로에 배치된 접촉 컨버터의 배기 가스 정화 효율을 최적화시키도록 공기-연료비의 피드백 제어를 실행하는 것이 가능해지며, 따라서 종래의 공기-연료비 제어 장치의 경우에 비하여 공기-연료비의 더 넓은 범위에 걸쳐 보다 높은 배기 가스 정화 효율이 유지될 수 있고 또한 접촉 컨버터의 용량이 최소화될 수 있다.

도면에서, 비슷한 참조번호 및 기포는 비슷하거나 대응하는 부품 또는 신호 등을 나타낸다.

[본 발명을 실행하기 위한 최상의 모든 제1실시예]

도면중 제3도 내지 제6도를 참조하여, 본 발명의 제1실시예가 설명되는데, 설명은 다음의 순서로 이루어진다. 먼저, 제3도를 참조하여, 본 발명에 따른 배기 가스 정화 장치를 포함하는 엔진의 전체 구조가 설명되고, 다음에 제4도를 참조하여 제어 유니트의 구조가 설명되며, 이후 제5도 및 제6도를 참조하여 제어 유니트의 제어 동작이 설명되는데, 여기서 본 발명의 동작 특성은, 특히 제어 장치에서 발생되는 여러 파형을 도시하고 있는 제6도를 참조하여 설명된다. 마지막으로 제7도를 참조하여 종래기술에 대해 본 발명에 따른 정화 장치의 장점이 논의되게 된다.

제3도는 엔진으로의 연료 분사를 제어하기 위한 마이크로컴퓨터를 갖춘, 본 발명에 따른 배기 가스 정화 장치를 포함하는 내연기관의 전체 구조를 도시하고 있다. 엔진(1)은 일반적인 자동차에 장착되는 잘 알려진 형태의 스파크 점화형 4실린더 4스트로크 엔진이며, 엔진의 실린더에서의 연소용 공기는 정화기(2)와 공기 흡입 파이프(4) 및 트로틀 밸브(6)를 통해 흡입되고, 공기 흡입량을 검출하기 위한 잘 알려진 형태의 공기 흡입량 센서(3)가 공기 흡입 파이프(4)에 배치되어 있다. 그런데, 공기 흡입량 센서(3) 대신에 공기 흡입 파이프 압력 센서(15)를 이용하는 것도 가능하다. 공기 흡입량 센서(3)로서는, 전위차계 형태, 가열선 형태, 카르만 보텍스(Karman Vortex)형태, 초음파 형태 등과 같은 여러 형태의 센서중 어느 하나가 이용될 수 있다. 또한 공기 흡입 파이프(4)에는 흡입 공기 온도 센서(5)가 배치된다. 엔진의 냉각수의 온도를 검출하기 위한 냉각수 온도 센서(10)는 일반적으로 더미스터 형태로 이루어진다. 한편 연료는, 엔진의 각 실린더와 일치하여 배치된 전자기 형태의 연료 분사 밸브(8)(이후 분사기로서 언급됨)를 통해 연료 공급 시스템(도시안됨)으로부터 엔진에 공급된다. 상기 분사기(8)는 일정 분사 압력 형태로 이루어지며, 그러므로 분사되는 연료의 양은 그 밸브 개방 시간에 비례한다.

연소에 의해 생성되는 배기 가스는 배기 다기관(11), 배기 파이프(13), 접촉 컨버터(14)등을 통해 대기로 배출된다. 배기 파이프(13)내에 배치된 공기-연료비 센서(12)(O₂센서 또는 λ센서로서 언급될 수도 있음)는 배기 가스의 산소 농도를 검출한다. 즉, 엔진에 공급된 공기-연료 혼합물의 실제공기-연료비의 이론상 비율과의 편차를 검출하고 그것에 대응하는 전압을 출력하는데 이 전압은 실제비율이 이론상 비율보다 작을때(즉 엔진에 공급된 공기-연료 혼합이 리치 상태일때)는 약 1V가 되고, 실제비율이 이론상 비율보다 클때(즉 혼합물이 린 상태일때)는 약 0.1V가 된다. 접촉 컨버터(14)내에는 배기 가스의 3가지 유해 성분(NOx, CO, HC)을 동시에 정화시킬 수 있는 3원 접촉 컨버터(접촉 컨버터 로듐)이 포함되어 있으며, 이 접촉 컨버터(14)는 엔진에 공급된 공기-연료 혼합물의 공기 대 연료비가 이론상 비율에 있거나 근접할 때 최적의 정화 효율을 나타낸다. 회전 센서(9)는 엔진이 회전을 검출하기 위한 목적으로 그 회전 동기화 신호로서 점화 코일의 1차측에서의 전압 신호를 이용하며, 이 회전 센서(9)의 출력 신호를 근거로하여 연료 분사 개시 타이밍의 제어와 엔진의 rpm의 게산이 수행된다. 전자식 제어 유니트(ECU)(7)는 각가의 센서(3,15,5,9,10,12)로부터 출력된 신호와 배터리(16)에서 검출된 전압을 기초로하여 최적이 분사된 연료의 양을 계산하고, 그에 따라서 분사기(8)의 밸브 개방 시간을 제어한다.

제4도는 ECU(7) 및 그 관련 센서 시스템을 도시하고 있다. ECU(7)의 주요 부분을 구성하는 마이크로컴퓨터(7)는 ROM(read-only memory), RAM(random acess memory), 마이크로프로세서(CPU), 타이머 제어기 등과 같은 잘 알려진 구성요소를 포함하고 있으며, 그러므로 디지탈 정보 입력 및 출력 기능과 논리 연산 및 대수 연산 기능 및 메모리 기능을 갖고 있다. 다음의 신호, 즉 흡입 공기 온도 센서(5)의 출력 신호, 냉각수 온도 센서(10)의 출력 신호, 배터리(16)에서의 전압의 검출 신호, 공기-연료비 센서(12)의 출력 신호에 근거한 공기-연료비 피드백 제어 신호 등의 입력 인터페이스(71) 및 A/D(아날로그-디지탈) 변환기(72)를 통해 마이크로컴퓨터(70)에 입력된다. 또한 카르만 보텍스 형태로 되어 있는 경우에 공기 흡입량 센서(3)의 펄스형 출력 신호가 회전 센서(9)의 출력 신호 및 키 스위치(17)의 턴-온 신호와 함께 입력 인터페이스(73)를 통해 마이크로컴퓨터(70)의 입력 단자에 입력된다.

한편, 공기-연료비 센서(12)의 출력 신호는 비교기(20)의 반전 입력 단자에 입력되며, 이 비교기(20)의 비반전 입력 단자에는 기준 신호 형성회로(21)의 출력 신호 V_ref가 입력된다. 상기 비교기(20)의 출력(비교 판단 신호) S1은 적분기(22) 및 비례 증폭기 회로(23)에 입력된다. 비례 증폭기 회로(23)는 그 이득 Kp이 엔진의 동작 상태를 나타내는, 마이크로컴퓨터(70)로부터 수신된 신호에 응답하여 가변 레벨로 설정되도록 구성되며, 따라서, 비교기(20)로부터 수신된 비교 판단 신호 S₁를 가변 이득 K_p으로 비례적으로 증폭하여 그 최종 증폭된 신호 S3을 출력하게 된다. 적분기(22)는 비교 판단 신호 S1를 적분하여 적분된 신호 S2를 출력한다. 발진 신호 발생 신호(24)는 적분기(22)로부터의 적분된 신호 S2와 비례 증폭기(23)로부터의 이득 K_p을 나타내는 이득 신호를 수신하고, 이들 신호에 응답하여, 적분기(22)의 출력 신호 S2의 중심 레벨 주위에서 발진하는 직사각형 파형을 가진 발진 신호 S0를 발생하다. 이 회로(24)의 발진 신호 S0의 진폭(즉, 적분된 신호 S2의 중심 레벨 이상 또는 이하의 그 발진 진폭)은 비례 증폭기 회로(23)로부터 입력된 이득 K_p을 나타내는 이득 신호의 크기에 대응한다. 가산기(25)는 비례 증폭기 회로(23) 및 발진 신호 발생 회로(24)의 출력 신호 S3 및 S0를 함께 가산하여, 그 생성된 가산 신호 S4를 인터페이스(71)에 출력한다. 생성된 가산 신호 S4는 인터페이스(71) 및 A/D 컨버터(72)를 통해 마이크로컴퓨터(70)에 입력된다. 상기 마이크로컴퓨터(70)의 출력 단자와 엔진의 연료 분사기(8)사이에는 구동기 회로(74)가 삽입된다.

연속적으로 계산된 시간 길이동안 4개의 분사기(8)를 구동 및 개방시키기 위해, 후술되는 방법에 따라 계산되는 연료 분사 제어 신호(분사기 밸브 개방 구동 신호)를 구동기 회로(74)를 통해 출력하는 마이크로컴퓨터(70)에 의해 연료 분사 피드백 제어(또는 공기-연료비 피드백 제어)가 실행된다.

제5도는 이와 같은 연료 분사 제어(또는 분사기 밸브 개방 구동 시간 제어) 절차를 블럭도의 형태로도시하고 있다. 그러므로 ECU(7)는 기억된 프로그램에 따른 제어를 다음과 같이 실행한다. 상기 ECU(7)는 분사기(86)의 기본 구동 시간 T_B을 결정하기 위한 기본 구동 시간 결정 수단(30)을 포함하는데, 공기 흡입량 센서(3)로 부터의 흡입 공기량 Q과 회전 센서(9)로 부터의 엔진의 rpm, Ne을 수신하는 상기 기본 구동 시간 결정 수단(30)은 엔진의 회전수에 대한 흡입 공기량 Q/Ne을 계산하고, 이 정보를 기초로하여 기본 구동 시간 T_B을 결정한다. 또한, 마이크로 컴퓨터(70)는 다음과 같은 수단(32 내지 34)으로서 작용한다. 냉각수 온도 정점 수단(31)은 냉각수 온도 센서(10)의 출력으로부터 유도된 엔진의 냉각수 온도에 대응하는 정정 계수 K_WT를 결정 및 셋트한다. 가속도 증가율 정정 수단(33)은 Q/Ne의 변화율에 대응하는 엔진에 공급되는 연료의 가속도 증가율에 대한 정정 계수 K_AC를 결정 및 셋트한다. 부동시간(dead time) 정정 수단(34)은 배터리(16)의 전압에 따라 구동 시간을 정정하기 위해 부동 시간 T_D을 결정 및 셋트한다. 또한, 공기-연료비 정정 수단(35)은 공기-연료비 센서(12)의 검출 신호에 근거한 피드백 동작의 결과로서, 전술한 다른 정정 계수와 비슷한 중요성을 가진 정정 계수 K_AF를 결정한다. 이제제6도를 참조하여 공기-연료비 피드백 정정수단(35)의 동작이 상세하게 설명되게 된다.

제6도의 (a)는 비교기(20)로의 입력 신호의 파형을 도시하고 있는데, 실선 곡선은 공기-연료비 센서(12)의 검출 출력 λ을 나타내고, 일점쇄선 V_ref은 기준 신호 형성 회로(21)의 출력 신호로서의 기준 신호를 도시하고 있다. 상기 비교기(20)는 이들 두 신호의 레벨을 비교하고, 공기-연료비가 리치 상태인지 또는 린 상태인지를 판단하며, 그래서 생성되는 공기-연료비 비교 판단 신호 S1(제6b도에도시됨)는 엔진에 공급되는 공기-연료 혼합물의 공기-연료비가 리치 상태인지 또는 린 상태인지에 대한 판단으로부터 생성되는 판단 또는 비교 신호이며, 적분기(22)와 비례 증폭기 회로(23)에 입력된다. 상기 비례 증폭기 회로(23)는 엔진(1)의 부하 또는 동작 상태를 나타내는 신호를 마이크로컴퓨터(70)로부터 수신하며, 비례 증폭 이득 K_p으로 비교 판단 신호 S1를 증폭하기 위해 제6c도에 도시된 바와 같이 그 이득 K_p의 레벨을 변화시킨다.

특히, 비례 증폭기(21)의 이득 K_p의 결정은 다음과 같이 실행될 수도 있다. 마이크로컴퓨터(70)는 예를들어, 제5도를 참조하여 전술된 바와 같이, 엔진의 회전수 대한 흡입 공기량 Q/Ne을 계산하고, Q/Ne 값이 소정의 레벨 이상인지의 여부를 결정하여, 만일 소정의 레벨 이하라면, 마이크로컴퓨터(70)는 엔진이 무부하 동작 상태에 있는 것으로 판단하고, 만일 소정의 레벨 이상에 있다면, 마이크로컴퓨터(70)는 무부하 상태가 아닌 동작 상태에 있다는 것으로 판단한다. 그래서, 상기 마이크로컴퓨터(70)는 상기 판단의 결과에 대응하는 신호를 비례 증폭기 회로(23)에 출력한다. 제6c도에 도시된 바와 같이, 상기 비례 증폭기 회로(23)는 엔진이 무부하 상태에 있을때에는 비교적 작은 소정의 레벨로 이득을 셋트시키고, 그렇지 않을때에는 비교적 큰 소정의 레벨로 이득을 셋트시킨다.

한편, 적분기(22)는 발진 신호 발생 회로(24)로 출력되게 되는 제6d도에 도시된 바와 같은 적분된 신호 S2를 얻기 위해, 비교기(20)로 부터 입력된 공기-연료비 신호 S1(제6b도에도시됨)을 적분한다. 상기 발진 신호 발생회로(24)는 비례 증폭기 회로(23)의 이득 K_p에 따라 그 진폭이 변화하는 직사각형 펄스트레인을 발생하며, 제6d도에 점선 곡선으로도시된 직사각형 발진 신호 S0를 얻기 위해, 적분기(22)로부터 수신된 적분된 신호 S2에 펄스 트레인을 중복시키게 되는데, 상기 신호 S0은 적분기(22)의 출력의 중심 레벨 주위에서 발진하며 비례 증폭기 회로의 이득 K_p의 레벨에 대응하여 변화하는 진폭을 갖는다. 그러므로, 발진 신호 발생 회로(24)는 제6d도에 점선 곡선으로도시된 바와 같은 파형을 가진 발진 신호를 출력한다. 이 발진 신호 S0는 이득 K_p이 증가함에 따라 더 큰 진폭으로 발진하며, 비교기(20)의 출력의 레벨이 반전되는 반전 반 주기보다 짧은 주기를 가지며, 제6도에 도시된 경우에, 비교기(20)의 출력의 한 반전 반 주기(즉 비교기(20)의 출력이 린 상태 또는 리치 상태 있는 동안의 간격)내에서, 발진 신호 발생회로(24)의 발진 신호 S0의 약 2주기 또는 3주기가 발생한다. 가산기(25)는 제6e도에 실선 곡선으로 그 파형이 도시되어 있는 공기-연료비 피드백 신호 S4를 얻기 위해, 비례 증폭기 회로(23)의 출력 S3(가변 이득 K_p에 의한 공기-연료비 비교 신호 S1의 비례 증폭에 의해 얻어진 신호 ; 적분된 신호 S2와의 신호 S3의 가산 신호 S2+S3는 제6e도에 점선 곡선으로도시된 바와 같은 파형을 가짐)과, 발진 신호 발생 회로(24)의 출력 S0(제6d도에 점선 곡선으로도시됨)을 가산한다. 전술한 공기-연료비 정정 계수 K_AF에 대응하는 전압 신호인 상기 신호 S4는 공기-연료비 피드백 제어 신호로서, 디지탈 신호의 형태로, 인터페이스(71)와 A/D변환기(72)를 통해 마이크로컴퓨터(10)에 입력된다. 부수적으로, 이득 K_p는 예를들어 엔진의 동작 상태가 무부하 상태로부터 다른 동작 상태로 변화하는 동안에 공기-연료비 가제어성(controllability)(주로 응답성)을 향상시키기 위한 목적으로 변화된다.

기본 구동 시간뿐만 아니라 정정 계수는 전술한 바와 같이 결정되며, 그러므로, 제어 프로그램에서 루틴의 형태로 실현될 수도 있는 제5도의 연료 분사 시간 계산수단(36)은 다음 방정식에 따라 분사기의 구동 시간 T_inj을 계산할 수 있다.

T_inj=T_e×K_WT×K_AT×K_AC×K_AF+T_D

그러므로, 마이크로컴퓨터(70)는 이 구동 시간 T_inj으로, 구동기 회로(74)를 통해 분사기(8)를 구동시키며, 결과적으로, 엔wls4개의 실린더에 대응하는 4개의 분사기(8)의 밸브가 적당한 타이밍에서 동작하고, 계속해서 엔진의 크랭크축의 2회전에 2번씩, 엔진(1)의 회전과 동거하여 개방된다.

부수적으로, 상기 연료 분사 제어(또는 공기-연료비제어)는 제6도를 참조하여 전술된 공기-연료비 정정 계수 K_AF에 대응하는 전압 신호를 발생하기 위한 피드백 제어 회로의 동작을 제외하고는, 예를들어 일본국 특허 공보 제62-12379호에 공개된 잘 알려진 방법을 이용하여 실행되며, 그러므로 프로그램된 동작에 대한 더 이상의 설명은 필요하지 않다.

제7도는 본 발명에 따른 배기 가스 정화 장치의 전술한 동작의 효과를 종래의 장치와 비교하여 나타내고 있는 실험 결과의 그래프를 도시하고 있다. 실험에서 접촉 컨버터(14)로서 이용된 접촉 컨버터 로듐은 현재 실제사용중에 있는 촉매이지만 그러나 이 접촉은 컨버터의 용량은 통상적인 것보다 작다. 제7a도 내지 c도에 도시된 바와 같이(엔진의 회전 속도는 2000rpm, 공기 흡입 파이프 흡인력은 335mmHg, 공기 흡입량은 13.8l/S인 상태하에서의 실험의 결과를 도시하고 있음), 본 발명에 따라 실현되는 정화효율(점선 곡선으로도시됨)은 평균 공기-연료비(가로좌표에 따른)가 이론상 공기-연료비 근처에 있게 되는 영역에서 종래의 효율 곡선(실선)에 비하여 개선되며, 비록 배기 가스에 포함된 유해 성분이 HC(제7a도) 또는 CO(제7b도), 또는 NOx(제7c도)가 됨에 따라 정화 효율의 변화곡선이 상이한 형태를 갖게 되지만, 어느 경우에도, 이론상 공기-연료비 가까이 있는 평균 공기-연료비의 보다 넓은 영역에 걸쳐 본 발명에 따라 보다 높은 정화 효율이 실현될 수 있다.

전술한 바와 같이, 실험 결과는, 엔진에 공급된느 혼합물의 공기-연료비가 이론상 레벨에서 또는 그 가까이에서 일정하게 유지되는 대신에 이론상 공기-연료비의 중심 레벨 주위에서 약간의 린 레벨 및 약간의 리치 레벨을 향해 교호로 발진될때 접촉 컨버터 로듐의 정화 효율이 향상된다는 것을 보여주고 있다. 또한, 엔진에 공급되는 공기-연료 혼합물의 공기-연료비의 발진의 진폭 및 주기가 여러 값으로 변화되는 실험에서 얻어진 작은 촉매작용 용량의 접촉 컨버터의 정화 효율 특성의 측정의 결과를 근거로 하여, 공기-연료비 센서(12)의 출력으로부터 얻어진 비교기(20)의 판단 또는 비교 신호 S1가 리치 레벨로부터 린 레벨로, 또는 린 레벨로부터 리치 레벨로 반전되게 되는 반전 반 주기의 약 1/5 내지 1/6의 짧은 주기로 이론상 비율의 중심 레벨 주위에서 더욱 리치 상태쪽 및 더욱 린 상태쪽으로 엔진에 공급된 공기-연료 혼합물의 공기-연료비가 교호로 발진될때 정화효율이 향상된다는 것을 알았다.

[제2실시예]

다음에, 제8도 및 제9도를 참조하여 본 발명에 따른 제2실시예가 설명되게 된다. 제2실시예는 관련된 엔진의 동작 상태에 따른 공기-연료비 피드백 제어 신호의 발진 주파수의 변화에 의해 특징지워진다.

엔진의 전체 구조는 제3도에 도시된 바와 비슷하다. 한편, 전자식 제어 유니트(ECU)의 구조는 제8도에 도시된 바와 같은데, 비슷하거나 대응하는 구성요소는 제4도에 도시된 제1실시예와 비슷한 참조번호나 기호로 표현되어 있다. 제8도의 ECU(7)의 구조는 다음에 기술되는 점을 제외하고는 제4도에 도시된 제1실시예와 비슷하다.

발진 신호 발생 회로(24A)는 적분기(22)의 출력 신호 S2와, D/A 변환기(75)를 통해 마이크로컴퓨터(70)로 부터 입력되는 주파수 제어 신호 V_freg를 수신하며, 적분기(22)의 출력 신호 S2의 중심 레벨 주위에서 발진하는 직사각형 파형의 발진 신호 S5를 발생한다. 이 발진 신호 발생 회로(24A)는 소위 전압-제어 발진 회로이며, 그 출력 S5의 주파수는 주파수 제어 신호 V_freg의 레벨에 응답하여 가변 길이로 셋트된다. 상기 발진 신호 발생 회로(24A)의 출력 S5은 인터페이스(71) 및 A/D 변환기(73)를 통해 공기-연료비 피드백 제어 신호로서 마이크로컴퓨터(70)에 입력된다.

연료 분사 제어 동작은 제5도를 참조하여 전술된 제1실시예와 비슷하다. 그러나 공기-연료비 정정 계수 K_AF가 결정되는 연산 방법은 다음과 같다.

제9a도는 비교기(20)에 입력되는 신호의 파형을 도시하고 있는데, 실선으로된 곡선λ은 공기-연료비센서(12)의 검출 출력을 나타내며, 일점쇄선은 리치 상태-린 상태 판단의 비교 판단 레벨을 결정하는 기준신호 발생 회로(21)의 기준 신호 V_ref를 나타낸다. 비교기(20)는 리치 상태-린 상태 판단의 결과로서 제9a도에 도시된 공기-연료비 비교 판단 신호 S1를 출력하는데, 이 신호 S1는 제9d도에 실선 곡선으로도시된 적분된 신호 S2를 얻기 위해 적분기(22)에 의해 적분된다. 발진 신호 발생 회로(24A)는 적분기(22)로부터 출력된 적분된 신호 S2의 중심 레벨 주위에서 발진하는 직사각형 파형의 발진 신호 S5를 발생하며, 이 발진 신호 S5의 파형은 제9도(d)에서 점선으로 표현되어 있고, 제9도(e)에서는 실선으로 표현되어 있다.

마이크로컴퓨터(70)로부터 D/A 변환기(75)를 통해 발진 신호 발생 회로(24A)에 입력되는 주파수 제어에 대한 전압 V_freg의 레벨의 변화는 제9도(c)에도시되어 있는데, 본 실시예의 경우에, 이 신호 V_freg의 전압 레벨은 회전 센서(9)의 출력으로부터 얻어진 엔진의 rpm, Ne에 비례한다. 상기 주파수 제어에 대한 전압 V_freg를 수신하면 발진 신호 발생 회로(24A)는 엔진의 rpm, Ne의 증가에 응답하여 주파수가 증가되는 방식으로 발진 신호 S5의 주파수를 조정 및 수정한다. 제9도(d)에 점선으로도시된 신호 S5와 제9도(c)에 도시된 신호 V_freg의 파형을 비교함으로써 쉽게 알 수 있는 바와 같이 발진 신호 S5의 주파수는 엔진의 rpm, Ne의 증가함에 따라 증가된다. 더욱이, (a)에 도시된 신호 S1의 리치 또는 린 레벨이 유지되는 신호 S1의 반주기내에서, 제9도(d)에도시되는 바와 같이 발진 신호 S5의 약 2 내지 3주기가 발생된다. 제9도(d) 및 (e)에 도시된 파형을 가진 발신 신호 S5는 공기-연료비 피드백 신호를 형성하는데, 이 신호는 공기-연료비 정정 계수 K_AF에 대응하는 전압 신호이며, 발진 신호 발생 회로(24A)로부터 출력된 신호 S5는 인터페이스(71) 및 A/D 변환기(72)를 이용하여 대응하는 디지탈 신호로 변환되어 마이크로컴퓨터(70)에 입력되게 된다. 이후의 동작은 제1실시예와 비슷하며, 그러므로 그 설명은 생략된다. 제7도에 도시된 바와 비슷한 정화 효율 특성이 제2실시예의 경우에도 얻어진다는 것을 주목하자.

전술한 제2실시예의 경우에, 주파수 제어 전압 신호 V_freg의 레벨은 엔진의 rpm, Ne에 비례하여 변화되지만, 그러나 공기 흡입 파이프 압력 센서(15)의 출력 및 흡입 공기량 센서(3)의 출력에 응답하여, 엔진의 흡입 공기량에 비례하여 변화될 수도 있다.

또한, 엔진에 공급되는 공기-연료 혼합물의 공기-연료비가 더욱 리치 상태로 되는 방향 및 더욱 린 상태로 되는 방향의 2가지 방향으로 적분기(22)의 적분 특성을 구별하는 것도 가능하다.

[제3 실시예]

다음에, 제10도 및 제11도를 참조하여 본 발명에 따른 제3실시예가 설명되게 된다. 제3실시예는 관련 엔진의 동작 상태에 따른 공기-연료비 피드백 제어 신호의 발진 주파수의 변화에 더하여, 비례 플러스 적분 제어 동작에 의해 특징지워진다.

엔진의 전체 구조는 제3도에 도시된 바와 비슷하며, 전자식 제어 유니트(ECU)의 구조는 제10도에 도시된 바와 같은데, 여기서 비슷하거나 대응하는 구성 요소는 제4도 및 제8도에 각각 도시된 제1 또는 제2실시예에서와 비슷한 참조번호 또는 기호로 표현되어 있다. 제10도의 ECU(7)의 구조는 후술되는 점을 제외하고는 제8도의 도시된 제2실시예와 비슷하다.

제3실시예의 구조는 제2실시예와는 다른데, 일정한 이득으로 입력을 증폭하기 위한 비례 증폭기 회로(23A)와 가산기(25)가 더 제공되어 있다. 가산기(25)는 다음의 두 신호, 즉, 비교기(12)의 출력 S1을 증폭하기 위해 수신하는 비례 증폭기 회로(23A)의 출력 신호 S3와, 발진 신호 발생 회로(24A)의 출력 신호 S5를 가산한다. 그러므로 가산기(25)에 의해 얻어지는 두 신호의 가산 신호 S6는 인터페이스(71)와 A/D 변환기(72)를 통해 마이크로컴퓨터(70)에 공기-연료비 피드백 제어 신호로서 입력된다.

연료 분사 제어 동작은 제5도를 참조하여 전술된 제1실시예에서와 비슷하며, 그러므로 그 설명은 생략된다.

다음에, 제10도 및 제11도를 참조하여, 공기-연료비 정정 계수 K_AF를 결정하기 위한 연산 방법이 설명되게 된다. 제11도(a)는 비교기(20)에 입력되는 신호의 파형을 도시하며, 실선 곡선λ은 공기-연료비 센서(12)의 검출 출력을 나타내고, 점선은 리치-린 상태 판단의 비교 판단 신호를 결정하는 기준 신호 발생회로(21)의 기준 신호 V_ref를 나타낸다. 비교기(20)는 리치-린 상태 판단의 결과로서 제11도(b)에 도시된 공기-연료비 비교 판단 신호 S1를 출력하는데, 이 신호 S1는 제11(d)에 실선으로도시된 적분된 신호 S2를 얻기 위해 적분기(22)에 의해 적분된다. 발진 신호 발생 회로(24A)는 적분기(22)로부터 출력된 적분된 신로 S2의 중심 레벨 주위에서 발진하는 직사각형 파형 S5의 발진 신호를 발생하는데, 이 발진 신호 S5의 파형은 제11도(d)에 점선으로 표현되어 있다. 마이크로컴퓨터(70)로부터 D/A변환기(75)를 통해 발진 신호 발생 회로(24A)에 입력되는 주파수 제어용 전압 신호 V_ref의 레벨의 변화는 제11c도에 도시되어 있으며, 본 실시예의 경우에, 이 신호 V_freg의 전압 레벨을 회전 센서(9)의 출력으로부터 얻어진 엔진의 rpm, Ne에 비례한다. 가산기(25)를 이용한 두 신호 S3 및 S5의 가산의 결과는 제11e도에 실선 곡선으로 도시되어 있다. 제11e도의 점선 곡선은 적분기(22) 및 비례 증폭기(23A)로부터 각각 출력은 두 신호 S2 및 S3의 가산 신호의 파형을 도시하고 있다. 제11a 내지 d도에 도시된 신호가 얻어지는 동작은 제2실시예의 경우에서 전술한 바와 동일하며, 그러므로 그 설명은 상세하게 반복되지 않는다.

비례 증폭기 회로(23A)는 비교기(20)의 출력 신호를 수신하고 그것을 비례적으로 증폭하여 출력 신호 S3을 가산기(25)로 출력하게 된다. 가산기(25)는 제11도(e)에 실선 곡선 S6으로도시된 바와 같은 파형을 가진 공기-연료비피드백 제어 신호를 발생하기 위해 비례 증폭기 회로(23A)의 출력 신호와 발진 신호 발생 회로(24A)의 출력 신호를 가산한다. 공기-연료비 피드백 제어 신호를 형성하는 이 가산 신호 S6는 공기-연료비 정정 계수 K_AF에 대응하는 전압 신호이며, 가산기(25)로부터 출력된 신호 S6는 인터페이스(71) 및 A/D 변환기(72)를 이용하여 대응하는 디지탈 신호로 변환되어, 마이크로컴퓨터(70)에 입력되게 된다. 이후의 동작은 제1실시예의 경우와 비슷하며, 그러므로 그 설명은 생략된다. 제7도에 도시된 바와 비슷한 정화 효율 특성이 제2실시예의 경우에서도 얻어진다는 것을 주목하자.

전술한 제3실시예의 경우에, 주파수 제어 전압 신호 V_freg의 레벨이 엔진의 rpm, Ne의 레벨에 비례하여 변화되지만, 그러나, 흡입 공기량 센서(3)의 출력과 공기 흡입 파이프 압력 센서(15)의 출력에 응답하여 엔진의 흡입 공기량에 비례하여 변화될 수도 있다.

그런데, 전술한 제1 내지 제3실시예의 경우에, 제6도, 제9도 및 제11도 각각 그 원리가도시된 피드백 제어 동작은 아날로그 신호를 이용하여 실행된다. 그러나, 비교기(20)의 출력 신호와 공기-연료비 센서(12)의 출력 신호가 공기-연료비 센서(12)의 응답 시간보다 충분히 짧은 시간 길이내에서 A/D 변환을 받고, 이 A/D 변환과 동기하여 후속 동작을 실행하는 것도 가능하다. 그러면, 비록 제어 동작이 약간 분리되지만, 제6도, 제7도 및 제11도에 각각 그 원리가도시된 제어 동작이 비슷한 장점을 얻도록 실현될 수 있다. 이와 같은 디지탈 제어 동작의 방법은 또한 후술되게 되는 제4 내지 제9실시예에도 적용될 수 있다.

[제4 내지 제6 실시예]

다음에, 제12도 내지 제17도를 참조하여, 본 발명의 제4 내지 제6실시예가 설명되게 되는데, 이들 실시예는 구조 및 동작 방법이 비슷한, 전술된 제1 내지 제3 실시예에 각각 대응한다.

이들 실시예에서는, 기준 신호 형성 회로(21)로부터 출력된 기준 신호 V_ref의 레벨이, 공기-연료비 센서(12)의 역 효과를 억제하기 위한 목적으로, 비교기(20)의 비교 판단 신호 S1의 레벨의 각 반전 이후에 엔진의 동작 상태에 대응하는 소정의 시간 간격동안 변형된다(소정의 양만큼 높아지거나 낮아진다)는 것을 특징으로 한다. 제4 내지 제6실시예의 구조 및 동작 방법뿐만 아니라 유익한 효과도 후술되는 점을 제외하고는 각각 제1 내지 제3실시예에서와 비슷하다.

먼저, 제12도 및 제13도를 참조하여 제1실시예에 대응하는 제4실시예를 설명하도록 하자, 제12도에 도시된 제4실시예의 ECU(7)의 구조는 제4도에 도시된 것과 비슷하다. 그러나, 기준 신호 형성 회로(21)는 공기-연료비 비교 판단 신호 S1의 레벨의 각 반전 이후의 소정의 시간 간격 동안 그 출력 V_ref의 레벨을 변형시키기 위해 후술되게 되는 바와 같이 비교기(20)의 출력 S1과 엔진의 동작 상태에 대응하는 마이크로컴퓨터(70)의 신호를 수신한다.

연료분사제어(또는 공기-연료비 제어) 동작뿐 아니라 정정 계수 K_AF의 결정도 후술되는 차이점을 제외하고는 제4도 내지 제6도를 참조하여 전술된 제1실시예에서와 비슷한 방식으로 실행된다.

제13도(a)는 비교기(20)로의 입력 신호의 파형을 도시하며, 물결모양의 실선 곡선 λ0는 본 발명에 따른 발진 신호가 비례적 플러스 적분 피드백 제어 신호에 겹쳐지지 않는 경우에 얻어지는 공기-연료비 센서(12)의 출력의 파형을 도시하고, 변동이 심한 점선 곡선 λ1은 발진 신호가 발명에 따른 공기-연료비 피드백 제어 신호(즉, 본 실시예의 경우에서의 신호 S4)를 얻기 위해 비례적 플러스 적분 제어 신호에 겹쳐지는 경우의 센서(12)의 출력의 통상적인 파형을 나타내며, 직사각형 실선 V_ref는 본 발명의 변형된 형태에 따른 기준 신호 형성 회로(21)의 기준 신호 V_ref의 파형을 도시한다. 곡선 V_ref로 표현된 바와 같이, 기준 신호 형성 회로(21)는 비교 판단 신호 S1의 레벨이 반전 이후의 현재 레벨에서 더욱 안정하게 유지되도록 하는 방향(극성)으로, 비교기(20)의 비교 판단 신호 S1(제13b도에 도시)의 레벨의 각 반전 이후에 소정의 시간 길이 T_j동안 기준 신호 V_ref의 레벨을 변형시킨다.(즉, 소정의 양만큼 높이거나 낮춘다).

즉, 상기 기준 신호 형성 회로(21)는 공기-연료비 센서(12)의 출력 λ1의 현재 레벨의 극성과 반대 극성으로 소정 길이의 시간 T_j동안 비교 판단 신호 S1의 각 반전 이후에 기준 신호 V_ref의 레벨을 변형시킨다. 시간 T_j의 각 간격의 길이는 다음과 같이 결정된다.

상기 기준 신호 형성 회로(21)는 디지탈 형태의 시간제한 펄스 발생기를 포함하는데, 이 시간 제한 펄스 발생기는 비교 판단 신호 S1의 상승 및 하강 타이밍(즉 전연부 및 후연부)에서 트리거되며, 마이크로컴퓨터(70)로부터 전송되는 클럭 펄스의 수를 계수하여, 예정된 수의 카운트에서 계수를 종료하게 되며, 그렇게 함으로써 상기 시간 간격 T_j를 형성하게 된다. 마이크로컴퓨터(70)로부터 전송된 클럭 펄스의 펄스 발생주기(즉, 펄스 반복 주기 또는 펄스 공간)는 엔진의 동작 상태에 따라 변화되는데, 예를들어, 클럭 펄스의 주기가 엔진의 흡입 공기량 Q_a의 증가에 비례하여 감소되는 방식으로 설계되면, 시간 간격 T_j는 흡입 공기량 Q_a이 더 커짐에 따라 더 짧아지게 된다. 보다 양호한 형태로는, 기준 신호 형성 회로(21)에 공급되는 마이크로컴퓨터(70)의 클럭 펄스의 펄스 발생 주기가 엔진의 rpm, Ne 및 흡입 공기량 Q_a모두에 따라 변화되는 것이다. 이 경우에, 주기의 값이 입력 변수로서 Q_a및 Ne를 가진 2차원 테이블의 형태로 마이크로컴퓨터(70)의 ROM에 기억될 수 있으며, 그래서 Q_a및 Ne의 값의 특정 셋트에 대응하는 펄스 발생 주기의 값이 연속적으로 판독될 수 있다. 이와 달리, 두 변수로서 Q_a및 Ne를 포함하는 대수 공식에 의해 주기가 결정될 수도 있으며, 시간 길이 T_j는 발진 신호가 제어 신호에 겹쳐지지 않을때 얻어지는 공기-연료비 센서(12)의 출력 λ0의 반전 반 주기보다 단지 작은 양만큼 더 짧은 값으로 셋트되는 것이 양호하다.

기준 신호 V_ref의 레벨의 전술한 변형의 유익한 효과는 다음과 같다. 상기 변형을 이용하여, 공기-연료비 제어 신호(즉, 본 실시예의 경우에 신호 S4)가 본 발명에 따라 이론상 비율의 중심 레벨 주위에서 발진될때 조차도 공기-연료비의 안정한 제어가 실행될 수 있으며, 그러므로 본 발명에 따른 발진 제어 신호를 이용하여 접촉 컨버터 로듐의 정화 효율의 최적화가 더욱 안정하게 된다.

한편, 기준 신호 V_ref의 레벨이 전술한 바와 같이 변형되지 않을때에는 다음의 문제점이 발생할 수도 있다. 즉, 공기-연료비 센서(12)의 출력 λ1이 제13(a)에 제4반전 사이클(반 주기)로도시된 바와 같은 파형을 갖는다고 가정하면, 후속 제어 사이클은 불안정하게 된다. 즉, 비교기(20)의 리치-린 상태 판단 주기(즉 반전 반 주기)가 불규칙하게 짧아지거나 길어지게 되며, 그 결과 공기-연료비의 평균 레벨의 변화폭이 증가되고, 그러므로 촉매의 정화 효율의 향상에 관한 발진 신호의 유익한 효과가 상쇄될 수도 있고, 오히려, 발진 신호가 겹쳐지지 않는 경우보다도 정화 효율이 더 나빠질 수도 있다.

이제제14도 및 제15도를 참조하여, 본 발명의 제5실시예를 설명하기로 하자.

제14도는 제5실시예에 제어 유니트의 구조를 도시하고 있는데, 이 구조는 기준 신호 형성 회로(21)가 비교기(20)의 출력 S1 및 엔진의 동작 상태에 대응하는 마이크로컴퓨터(70)의 출력(그 펄스 발생 주기가 엔진의 동작 상태에 따라 변화됨)을 수신한다는 것을 제외하고는, 제8도에 도시된 제2실시예와 비슷하다.

상기 기준 신호 형성 회로(21)의 동작 방법은 전술한 제4실시예의 대응하는 회로(21)의 동작 방법과 비슷하다. 제15도는 제16도의 제어 시스템에서 발생된 신호의 파형을 도시하고 있다. 제15도(a)에서, 곡선 λ0,λ1,V_ref은 제13도(a)에서 각각 동일한 참조 기호를 가진 곡선으로도시된 파형에 대응하는 신호 파형을 나타내며, T₁, T₂및 T_j는 제13도(a)에서 각각 동일한 참조 기호로 표현된 것에 대응하는 시간 간격을 나타낸다. 제5실시예의 동작 방법은 제8도 및 제9도를 참조하여 전술된 제2실시예에서와 비슷하다.

부수적으로, 마이크로컴퓨터(70)로부터 D/A변환기(75)를 통해 발진 신호 발생 회로(24A)로 출력된 주파수 제어 전압 신호 V_freg의 레벨이 흡입 공기량에 비례하여 변화될 수도 있다는 것을 주목하자. 또한 주파수 제어 신호 V_freg가 냉각수 온도 센서(10)에 의해 검출된 냉각수 온도에 따라 변화될 수도 있으며, 그러면, 발진 신호(본 실시예에서는 신호 S5)의 주파수도 또한 접촉 컨버터의 촉매 작용의 온도 특성의 변화에 따라 주파수를 조정하기 위해, 냉각수 온도 T_W에 응답하여 변화되며, 이것은 접촉 컨버터의 정화 효율을 더욱 향상시킨다. 이 동작 방법은 제2 및 제3실시예 뿐만 아니라 후술되는 제6,제8,제9실시예에도 적용될 수 있다.

이제, 제16도 및 제17도를 참조하여, 본 발명의 제6실시예를 설명하기로 하자.

제16도는 제6실시예의 제어 유니트의 구조를 도시하고 있는데, 이 구조는 기준 신호 형성 회로(21)가 비교기(20)의 출력 S1과 엔진의 동작 상태에 대응하는 마이크로컴퓨터(70)의 출력(즉, 그 펄스 발생 주기가 엔진의 동작 상태에 따라 변화하는 클럭 펄스)을 수신한다는 것을 제외하고, 제10도에 도시된 제3실시예에서와 비슷하다.

상기 기준 신호 형성 회로(21)의 동작 방법은 전술한 제4실시예의 대응하는 회로(21)와 비슷하다. 제17도는 제16도의 제어 시스템에서 발생된 신호의 파형을 도시한다. 제17도(a)에서, 곡선 λ0,λ1,V_ref은 제13도(a)에서 각각 동일한 참조 기호를 가진 곡선으로도시된 파형에 대응하는 신호 파형을 나타내며, T₁, T₂및 T_j는 제13a도에서 각각 동일한 참조 기호로 표현된 것에 대응하는 시간 간격을 나타낸다. 제6실시예의 동작 방법은 제10도 및 제11도를 참조하여 전술된 제3실시예에서와 비슷하다.

또한 제7도를 참조하여 전술된 본 발명의 장점을 나타내는 실험 결과가 제4 내지 제6실시예에 의해서도 얻어진다는 것을 주목하자.

[제7 내지 제9 실시예]

다음에, 제18도 내지 제23도를 참조하여 본 발명의 제7 내지 제9실시예가 설명되게 되는데, 이들 실시예는 전술된 제1 내지 제3 실시예에 각각 대응하며, 그와 비슷하다.

이들 실시예는 ECU(7)에 신호 처리 수단(즉, 공기-연료비 센서(12)의 출력과 비교기(20)의 두 입력중 한 입력 사이에 삽입된 파형 정형 회로(26)이 제공되어 있는 것을 특징으로 하는데, 이 파형 정형 회로(26)는 비교기(20)의 비교 판단 신호 S1의 레벨의 각 반전 이후의 엔진의 동작 상태에 대응하는 소정의 시간 간격동안 공기-연료비 센서(12)의 출력에 포함된 고주파 성분을 억제한다. 그러므로, 공기-연료비 센서(12)의 출력은 비교 판단 신호 S1의 레벨의 반전이 발생되기 더 어렵게 되는 방식으로 비교기의 출력 S1의 각 반전 이후에 소정의 시간 간격동안 파형 정형 회로(26)에 의해 변형된다. 제7 내지 제9실시예의 구조 및 동작 방법뿐 아니라 유익한 효과도 후술되는 점을 제외하고는 제4 내지 제6실시예, 또는 제1 내지 제3실시예와 각각 비슷하다.

먼저, 제18도 및 제19도를 참조하여, 제1 또는 제4실시예에 대응하는 제7실시예를 설명하기로 하자, 제18도에 도시된 제7실시예의 ECU(7)의 구조는 공기-연료비 센서(12)의 출력과 비교기(20)의 반전 입력 사이에 파형 정형 회로(26)가 삽입되어 있는 것을 제외하고는 제4도의도시된 것과 비슷하다. 상기 파형 정형 회로(26)는 공기-연료비 비교 판단 신호 S1의 레벨의 각 반전 이후에 소정의 시간 간격동안 공기-연료비 센서(12)의 출력에 포함된 고주파 성분을 억제하기 위해, 전술된 엔진의 동작 상태에 응답하여 결정되는 시간 길이에 대응하는 마이크로컴퓨터(70)의 신호와 비교기(20)의 출력 S1을 수신한다. 이 파형 정형 회로(26)는 가변 차단 주파수를 가진 저역 통과 필터 회로로 구성될 수도 있으며, 이와 달리, 소정의 차단 주파수를 가진 저역 통과 필터와, 신호 전송경로를 절환하기 위한 절환 스위치등으로 구성될 수도 있다.

연료 분사 제어(또는 공기-연료비 제어) 동작뿐 아니라 정정 계수 K_AF의 결정도 다음의 차이점을 제외하고는, 제4도 내지 제6도를 참조하여 전술된 제1실시예에서와 비슷한 방식으로 실행된다.

제19도에서, 물결모양의 실선 곡선 λ0는 본 발명에 따른 발진 신호가 비례적 플러스 적분 피드백 제어 신호에 겹쳐지지 않는 경우에 얻어질 수도 있는 공기-연료비 센서(12)의 출력의 파형을 도시하며, 같은 행(a)의 파동이 심한 점선 곡선 λ1은 본 발명에 따른 공기-연료비 피드백 제어 신호(즉, 본 실시예의 경우에 신호 S4)를 얻기 위해 발진 신호가 비례적 플러스 적분 제어 신호에 겹쳐지는 경우에 센서(12)의 출력의 통상적인 파형을 도시한다. 제19b도는 비교기(20)로의 입력 신호의 파형을 도시하며, 실선 곡선 λ2는 공기-연료비 센서(12)의 출력의 신호 처리 이후에 파형 정형 회로(26)로부터 출력되는 신호의 파형을 도시하고 있다. 중앙의 2점 쇄선 V_ref는 기준 신호 형성 회로(21)로부터 수신된 기준 신호 V_ref의 레벨을 도시한다.

상기 파형 정형 회로(26)는 예를들어, 그 차단 주파수가 제19도(d)에 도시된 비교 판단 신호의 고-저(리치-린 상태)레벨의 각 반전 이후의 엔진의 동작 상태에 대응하는 소정의 시간 주기 T_j동안 더 작게되는 전압-제어 저역 통과 필터 회로로 구성될 수도 있다. 파형 λ1과 파형 λ2의 비교로부터 알 수 있는 바와같이, 파형 정형 회로(26)는 공기-연료비 센서(12)의 출력 λ1을 엔진의 동작 상태에 대응하는 소정의 시간 주기 T_j동안 급속한 파동(즉, 고주파 성분)이 억제되는 파형 λ2으로 정형한다. 각 시간 간격 T_j의 길이는 마이크로컴퓨터(70)로부터의 신호에 의해 결정되는데, 예를들어 다음과 같이 결정될 수도 있다.

파형 정형 회로(26)는 디지탈 형태의 시간 제한 펄스 발생기를 포함하고 있는데, 이 시간 제한 펄스 발생기는 비교 판단 신호 S1의 상승 및 하강 타이밍(즉 전연부 및 후연부) 각각에서 트리거되며, 이후 마이크로컴퓨터(70)로부터 전송되는 클럭 펄스의 수를 계수하여, 예정된 수의 카운트에서 계수를 종료하게 되는데, 이렇게 함으로써 상기 시간 간격 T_j를 결정한다. 제19도(c)는 전술한 바와같이 제한 펄스 발생기에 의해 형성된 시간 제한 펄스 신호의 파형을 도시하고 있다.

마이크로컴퓨터(70)로부터 파형 정형 회로(26)에 전송되는 클럭 펄스의 펄스 발생 주기(펄스 반복 주기 또는 펄스 공간)는 엔진의 동작 상태에 따라 변화하는데, 예를들어 만일 클럭 펄스의 주기가 엔진의 흡입 공기량 Q_a의 증가에 비례하여 감소되는 방식으로 설계된다면, 흡입 공기량 Q_a이 더 커짐에 따라 시간 간격 T_j은 더 짧아지게 된다. 보다 형태한 형태로는, 파형 정형 회로(26)에 공급되는 마이크로컴퓨터(70)의 클럭 펄스의 펄스 발생 주기가 엔진의 rpm, Ne 및 흡입 공기량 Q_a모두에 따라 변화되는 것인데, 이 경우에, Q_a및 Ne의 값의 특정 셋트에 대응하는 펄스 발생 주기의 값이 연속적으로 판독될 수 있도록 그 입력변수로서 Q_a와 Ne를 가진 2차원 테이블의 형태로 마이크로컴퓨터(70)의 ROM에 주기의 값이 저장될 수도 있다. 이와 달리, 그 두 변수로서 Q_a와 Ne를 포함하는 대수 공식에 의해 주기가 결정될 수도 있다. 제19도(c)에 도시된 바와 같이, 발진 신호가 공기-연료비 피드백 제어 신호에 겹쳐지지 않을때 얻어지는 공기-연료비 센서(12)의 출력 λ0의 반전 반 주기보다 단지 작은 양만큼 짧은 값에서 시간 T_j의 길이가 셋트되는 것이 좋다.

공기-연료비 센서(12)의 출력과 비교기(20)의 반전 입력 사이의 파형 정형 회로(26)의 삽입의 유익한 효과는 다음과 같다. 이 파형 정형 회로(26)를 이용하여, 공기-연료비 제어 신호(즉, 본 실시예의 경우에 신호 S4)가 본 발명에 따라 이론상 비율의 중심 레벨 주위에서 발진될때 조차도 공기-연료비의 안정한 제어가 실현될 수 있다. 그러므로, 본 발명에 따른 발진 제어 신호를 이용한 접촉 컨버터 로듐의 정화 효율의 최적촤가 보다 큰 안정성을 갖고 실현될 수 있다.

한편, 공기-연료비 센서의 출력이 전술한 바와 같이 파형 정형 회로(26)에 의한 신호 처리를 받지 않게 될때, 다음의 문제점이 발생할 수도 있다. 즉, 공기-연료비 센서(12)의 출력 λ1이 제19도(a)에 도시된 제4반전 사이클(반 주기)에 도시된 바와 같은 파형을 갖는다고 가정하면, 비교 판단 신호 S1는 제19도(d)에 점선으로도시된 바와 같이, 신호 λ1의 맥동에 의해 일시적으로 반전되며, 그래서 후속 제어 사이클이 불안정하게 된다. 즉, 비교기(20)의 리치-린 상태 판단 주기(즉, 반전 반 주기)가 불규칙하게 짧아지거나 길어지게 되며, 그 결과로서 공기-연료비의 평균 레벨의 변화 폭이 증가된다. 그래서 본 발명에 따른 촉매의 정화 효율의 향상에 대한 발진 신호의 유익한 교화가 상쇄될 수도 있으며, 오히려, 발진 신호가 겹쳐지지 않게 되는 경우보다도 정화 효율이 훨씬 나빠질 수도 있다.

이제, 제20도 및 제21도를 참조하여, 본 발명의 제8실시예를 설명하기로 하자.

제20도는 제8실시예의 제어 유니트의 구조를 도시하는데, 이 구조는, 공기-연료비 센서(12)의 출력과 비교기(20)의 반전 입력 사이에 파형 정형 회로(26)가 삽입되어 있다는 것을 제외하고는 제8도에 도시된 제2실시예에서와 비슷하다. 상기 파형 정형 회로(26)는 비교기(20)의 출력 S1과 엔진의 동작 상태에 대응하는 마이크로컴퓨터(70)의 출력(즉, 그 펄스 발생 주기가 엔진의 동작 상태에 따라 변화하는 클럭 펄스)을 수신한다.

상기 파형 정형 회로(26)의 동작 방법은 전술한 제7실시예의 대응하는 회로(26)와 비슷하다. 제21도는 제20도의 제어 시스템에서 발생된 신호의 파형을 도시하고 있다. 제21도(a)에서, 곡선 λ0및 λ1은 제19도(a)에서 각각 동일한 참조 기호로도시된 것에 대응하는 신호 파형을 나타내며, T₁, T₂및 T_j는 제19도(c)에서 각각 동일한 참조 기호로 나타낸 것에 대응하는 시간 간격을 나타낸다. 제21도(b)는 파형 정형 회로(26)의 출력 λ2의 파형을 나타낸다. 이 제8실시예의 동작 방법은 제8도 및 제9도를 참조하여 전술된 제2실시예의 동작 방법과 비슷하다.

다음에는 제22도 및 제23도를 참조하여, 본 발명의 제9실시예를 설명하기로 하자.

제22도는 제9실시예의 제어 유니트의 구조를 도시하고 있는데, 이 구조는 공기-연료비 센서(12)의 출력과 비교기(20)의 반전 입력 사이에 파형 정형 회로(26)가 삽입되어 있다는 것을 제외하고는 제10도에 도시된 제3실시예에서와 비슷하다. 상기 파형 정형 회로(26)는 비교기(20)의 출력 S1과 엔진의 동작 상태에 대응하는 마이크로컴퓨터(70)의 출력(즉, 그 펄스 발생 주기가 엔진의 동작 상태에 따라 변화하는 클럭 펄스)을 수신한다.

상기 파형 정형 회로(26)의 동작 방법은 전술한 제7실시예의 대응하는 회로(26)와 비슷하다. 제23도는 제22도의 제어 시스템에서 발생된 신호의 파형을 도시하고 있다. 제23도(a)에서, 곡선 λ0및 λ1은 제19도(a)에서, 각각 동일한 참조 기호로도시된 것에 대응하는 신호 파형을 나타내며, T₁, T₂및 T_j는 제19도(c)에서 각각 동일한 참조 기호로 나타낸 것에 대응하는 시간 간격을 나타낸다. 제23도(b)의 곡선 λ2는 파형 정형 회로(26)의 출력을 파형을 나타낸다. 이 제9실시예의 동작 방법은 제10도 및 제11도를 참조하여 전술된 제3실시예에서와 비슷하다.

또한, 제7도를 참조하여 전술된 본 발명의 장점을 보여주는 실험 결과가 제7 내지 제9실시예에 의해서도 얻어진다는 것을 주목하자.

Claims (6)

1. 엔진의 배기 가스에 포함된 유해 성분을 제거하기 위해 엔진의 배기 가스 출구 통로에 배치된 접촉 컨버터를 포함하는, 내연기관에 공급되는 공기-연료 혼합물의 공기-연료비를 제어하기 위한 배기 가스 정화장치에 있어서, 내연기관에 공급되는 공기-연료 혼합물의 공기-연료비를 나타내는 공기-연료비 파라미터를 배기 가스의 한 성분의 농도로부터 검출하기 위해, 내연기관의 배기 가스 출구 통로에 배치된 공기-연료비 센서 수단과, 상기 공기-연료비 센서 수단에 결합되어 있으며, 공기-연료비가 리치 상태에 있는지 또는 린 상태에 있는지 결정하기 위해 상기 공기-연료비 파라미터를 기준 레벨과 비교하여, 각각 공기-연료비의 리치 상태 및 린 상태를 나타내는 두 레벨을 가진 비교 판단 신호를 출력하도록 되어 있는 비교기 수단과, 상기 비교기 수단에 결합되어 있으며, 적분된 신호를 출력하기 위해 소정의 적분 특성으로 상기 비교 판단 신호를 적분하기 위한 적분기 수단과, 내연기관의 동작 상태를 검출하여 대응하는 검출 신호를 출력하기 위한 동작 상태 검출기 수단과, 상기 동작 상태 검출기 수단 및 상기 비교기 수단에 결합되어, 상기 동작 상태 검출기 수단으로부터 수신된 상기 검출 신호에 응답하여 변화하는 증폭 이득으로 상기 비교 판단 신호를 비례적으로 증폭하여, 증폭된 신호를 출력하기 위한 비례 증폭기 수단과, 상기 적분기 수단 및 상기 비례 증폭기 수단에 결합되어 있으며, 발진 신호의 진폭이 비례 증폭기 수단의 가변 이득에 따라 변화되고 발진 신호의 주기가 상기 비교 판단 신호의 반전 반 주기보다 짧으며, 적분기 수단의 적분된 신호의 중심 레벨 주위에서 발진하는 발진 신호를 발생하기 위한 발진 신호 발생 수단과, 상기 비례 증폭기 수단과 상기 발진 신호 발생 수단에 결합되어 있으며, 상기 발진 신호와, 상기 비례 증폭기 수단의 출력의 가산을 취하기 위한 가산기 수단 및, 상기 가산기 수단에 결합되어 있으며, 상기 가산기 수단에 의해 얻어진 상기 가산에 따라 공기-연료 혼합물이 공기-연료비의 피드백 제어를 실행하기 위한 공기-연료비 피드백 제어 수단을 포함해서 이루어진 내연기관용 배기 가스 정화 장치.
2. 내연기관의 배기 가스에 포함된 유해 성분을 제거하기 위해 엔진의 배기 가스 출구 통로에 배치된 접촉 컨버터를 포함하는 내연기관에 공급되는 공기-연료 혼합물의 공기-연료비를 제어하기 위한 배기 가스 정화 장치에 있어서, 내연기관의 배기 가스 출구 통로에 배치되어, 내연기관에 공급되는 공기-연료 혼합물의 공기-연료비를 나타내는 공기-연료비 파라미터를 배기 가스의 한 성분의 농도로부터 검출하기 위한 공기-연료비 센서 수단과, 상기 공기-연료비 센서 수단에 결합되어 있으며, 공기-연료비가 리치 상태에 있는지 또는 린 상태에 있는지를 결정하기 위해 기준 레벨과 상기 공기-연료비 파라미터를 비교하여, 각각 공기-연료비의 리치 상태 및 린 상태를 나타내는 두 레벨을 가진 비교 판단 신호를 출력하도록 되어 있는 비교기 수단과, 상기 비교기 수단에 결합되어 있으며, 소정의 적분 특성으로 상기 비교 판단 신호를 적분하여, 적분된 신호를 출력하도록 되어 있는 적분기 수단과, 내연기관의 동작 상태를 검출하여 대응하는 검출신호를 출력하기 위한 동작 상태 검출기 수단과, 상기 적분기 수단 및 상기 동작 상태 검출기 수단에 결합되어 있으며, 발진 신호의 주파수가 엔진의 동작 상태에 따라 동작 상태 검출기 수단의 검출 신호에 응답하여 변화되고, 발진 신호의 주기가 상기 비교 판단 신호의 반전 반 주기보다 짧게 유지되도록 되어 있으며, 적분기 수단의 적분된 신호의 중심 레벨 주위에서 발진하는 발진 신호를 발생하기 위한 발진 신호 발생 수단 및, 상기 발진 신호에 따라 공기-연료 혼합물의 공기-연료비의 피드백 제어를 실행하기 위한 공기-연료비 피드백 제어 수단을 포함해서 이루어진 내연기관용 배기 가스 정화 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 비교기 수단에 결합되어 있으며, 상기 비교 판단 신호를 비례적으로 증폭하여 증폭된 신호를 출력하기 위한 비례 증폭기 수단과, 상기 발진 신호 발생 수단 및 상기 비례 증폭기 수단에 결합되어, 발진 신호와 비례 증폭기 수단의 출력을 가산하기 위한 가산기 수단을 더 포함해서 이루어진 내연기관용 배기 가스 정화 장치.
4. 제1항 내지 제3항중 어느 한항에 있어서, 상기 동작 상태 검출기 수단에 결합되어, 공기-연료비 파라미터가 상기 비교기 수단에 의해 비교되게 되는 기준 레벨을 변화시키고 변형시키기 위한 기준 레벨 변형수단을 더 포함하며, 상기 기준 레벨 변형 수단은, 비교 판단 신호의 레벨의 반전이 발생되기 어렵게 만드는 방향으로 기준 레벨에서 소정의 양만큼, 비교 판단 신호의 레벨의 각 반전 이후에 엔진의 동작 상태에 대응하는 소정의 시간 길이동안, 동작 상태 검출기 수단의 검출 신호에 응답하여 상기 기준 레벨을 변형시키도록 되어 있는 내연기관용 배기 가스 정화 장치.
5. 제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 비교 판단 신호의 레벨의 반전 이후에 엔진의 동작 상태에 대응하는 소정의 시간 길이동안, 동작 상태 검출기 수단의 검출 신호에 응답하여, 비교 판단 신호의 레벨 반전의 발생이 더욱 어렵게 되는 방식으로 상기 비교기 수단에 대한 공기-연료비 센서 수단의 출력 응답을 변형시키기 위한 신호 처리 수단을 더 포함해서 이루어진 내연기관용 배기 가스 정화 장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 신호 처리 수단이 공기-연료비 센서 수단의 출력과 비교기 수단의 한 입력 사이에 삽입된 파형 정형 회로를 포함하고 있는 내연기관용 배기 가스 정화 장치.