산소센서는 배기 매니폴드에 설치되어 공연비를 제어하기 위해 연소된 배기가스의 산소농도를 측정, 공연비를 제어한다. 산소센서는 방식에 따라 질코니아 산소센서와 티타니아 산소센서가 있다.

●티타니아 산소센서(그랜저 XG 3.0)

티타니아(TiO2)는 대기 속에서 높은 절연성을 갖는 것으로 일정 온도 이상에서는 Ti와 O의 결합이 약해지고 산소가 극단적으로 적은 상태에서는 산소 결핍에 의해 낮은 저항이 되는 산화 반도체다. 산소농도에 따라 저항값이 변하는 성질을 이용해 배기가스 내의 산소농도를 감지해 공연비 상태를 파악, 공연비 제어에 이용하고 있다.

티타니아 산소센서는 온도변화에 따른 저항 특성변화 때문에 온도 보상회로를 내장하든지 히터를 내장해 온도 안정성을 확보하는 것이 필요하다.

기본 회로도

기본 데이터

- 공회전 : 4.5V

파형

① 희박한 상태를 표시하고 있다.

② 농후한 상태를 표시하고 있다.

③ 급가속에 의한 농후한 상태를 표시하고 있다.

④ 급가속에 의한 희박한 상태를 표시하고 있다.

고장판단 조건

① 시동 후 3분 경과 후

② 수온신호가 83도 이상

③ 흡기온 신호가 55도 이하

④ 통상 주행조건에서

- 차속 30km/h 이상

- 2000~4000rpm 이상

- 3~5단 사이

- 급가속/급감속이 없는 상태

⑤ 연료분사량에 영향을 주는 센서(AFS, WTS, ATS, BPS) 정상 상태에서

⑥ 위 조건에서 산소센서 신호가 30초 이상 희박 또는 농후한 상태를 유지하는 경우 전달되는 과정을 나타낸 것이다.

고장 때 보정 기능

- 공연비 피드백 보정 정지

고장 발생 때 가능한 현상

① 배출가스 과다 발생

② 연료 소모가 많아진다

③ 가속성 불량

④ 삼원촉매의 손상이 있을 수 있다

●질코니아 산소센서(레간자 DOHC)

질코니아 산소센서는 질코니아 전극에 백금이 코팅되어 있는 구조로 되어 있다. 산소의 분압이 높은 대기 쪽에서 산소 분압이 낮은 배기가스 쪽으로 산소이온이 고체 전해질(ZrO2)을 통과할 때 전극간에 기전력이 발생한다. 이 기전력은 산소농도에 따라 발생 정도가 달라진다.

따라서 배기가스 속의 산소농도에 따라 달라지는 기전력을 이용해 공연비를 제어하게 된다. 또한 산소센서는 자체 온도가 300도 이상 올라갈 때 출력이 발생하기 때문에 배기 열을 이용해 활성화 온도를 올리는 방법과 히터를 사용해 조기에 활성화 온도를 올리므로 빠른 공연비 제어를 행할 수 있는 히티드 산소센서가 사용되기도 한다.

기본 데이터

- 혼합기 농후 : 1V

- 혼합기 희박 : 0.1V 이하

파형

1. 3000rpm에서 정상 피드백 파형

① 최고 전압은 0.8V 이상이어야 한다.(농후 때)

② 최저 전압은 0.2V 이하여야 한다.(희박 때)

③ 최고 전압과 최저 전압의 평균값은 0.4~0.6V 상태여야 한다.

④ 평균 피드백 주기, 희박→농후, 농후→희박상태의 시간을 관찰해 산소센서의 열화상태 및 공연비 상태를 파악한다.

2. 워밍업 후 공회전 상태 정상 피드백 파형1

3 워밍업 후 공회전 상태 정상 피드백 파형2

4. 엔진 회전수 2000rpm에서 정상 피드백 파형

① 피드백 주기가 빠름을 볼 수 있다.

5. 엔진 고회전 영역에서 연료컷 구간 파형

① 연료컷과 정상 연료분사가 반복됨을 보여주고 있다.

고장판단 조건

① 시동 후 50초(SOHC)/60초(DOHC) 이상 엔진 구동

② 냉각수 온도가 80도 이상(SOHC)/70도 이상(DOHC)

③ 스로틀 신호 5% 이상

④ 맵센서(결함코드 33, 34), TPS(결함코드 21, 22) 정상에서

⑤ 위의 조건에서 신호값이 0.35~0.55V 사이에서 변화가 없는 상태를 30초 이상(SOHC), 20초 이상(DOHC) 유지될 경우

고장 때 보정 기능

① 결함 때 개회로 모드로 작동

② 공연비 제어를 하지 않음

고장 발생 때 가능한 현상

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