가솔린 엔진은 거의 대부분의 운전조건에서 공기와 연료의 혼합비를 이론공연비로 유지됩니다. 이는 자동차에 의한 대기오염을 최소한으로 줄이려는 자동차 배출가스규제를 만족시키기 위한 수단입니다. 실제 운전 공연비가 이론공연비보다 더 희박하면 NOx의 배출이 많아지고, 이론공연비보다 더 농후한 상태에서는 HC, CO의 배출이 많아집니다. 또, 엔진에서 배출된 유해가스를 정화시킬 목적으로 장착한 삼원촉매도 이론공연비 부근에서 가장 높은 효율을 발휘하기 때문이기도 합니다. 따라서, 연료량 제어는 실제 운전 공연비가 이론공연비 부근이 되도록 연료량을 가감합니다.
그런데, HC, CO, NOx를 한꺼번에 정화시키는 삼원촉매도 공연비에 의해서 정화효율이 영향을 받습니다. 공연비가 희박하면 HC와 CO의 정화효율은 높아지지만 NOx의 정화효율이 감소하며, 공연비가 농후하면 NOx의 정화효율이 높아지고 HC와 CO의 정화효율이 감소합니다. 그러므로 HC, CO, 그리고 NOX 모두에 있어서 높은 정화효율을 얻기 위해서는 이론공연비 부근에서 약간의 교란을 가지고 변동하는 연료제어가 필요합니다. 아래 그림에 공연비 제어에 대한 개략도를 보입니다.
운전 공연비가 희박한지, 농후한지는 배기관에 장착된 산소센서의 신호로 판정합니다. 산소센서의 신호는 0 ~ 1V사이의 값을 나타내는데, 신호가 기준전압 보다 더 높으면 농후, 기준전압 보다 더 낮으면 희박으로 판단할 수 있습니다. 대개의 경우, 산소센서의 기준전압은 0.45V정도입니다. ("산소센서" 페이지 참조)
산소센서의 신호에 의해 농후나 희박으로 판정되면, 그 상태를 이론공연비에 접근시키려는 제어가 이루어집니다. 즉, 희박하다면 연료의 분사가 많아지고, 농후하다면 연료의 분사를 줄입니다. 그림에서 feedback제어로 표기된 것은 연료분사시간을 나타내는 것으로, 아래 기준점선으로부터의 높이가 높을수록 연료분사시간이 더 길어서 더 많은 연료가 분사됨을 의미합니다. 이때, feedback제어는 연료분사시간이 급격하게 변화하는 구간( P 구간)과 연료분사시간의 변화가 완만한 구간( I 구간)으로 구성되어 있음을 알 수 있는데,이것은 연료 제어의 응답성을 높이기 위한 제어 방법입니다. 여기서, P는 비례제어를 의미하는 Proportional의 略字이며, I는 적분제어를 의미하는 Integral의 略字입니다.
