산소센서 이종품 사용 및 그리스 과다사용으로 주행중 엔진경고등 점등
뉴 체어맨 차량으로 주행중에 엔진경고등이 점등되었으며, 간헐적으로 시동이 걸리지 않는 현상 및 신호 대기 및 주행중에 변속단이 고정되는 현상이 발생했다. 고장원인은 산소센서 교환 때 이종품을 사용했으며, 인젝터용 접점 그리스를 과도하게 도포함으로써 간헐적인 접촉불량이 발생했다. 이번 사례는 초기 진단시 DTC코드만 확인한 후 산소센서를 교환해 원인을 해결하지 못함으로써 재 작업한 사례로 용도외의 접점 그리스를 사용하여 진단에 어려움이 있었다. 따라서 무분별한 접점 그리스 사용은 자제해야 하며 차량 연식 및 엔진 사양에 따라 산소센서 사양이 상이함으로 교환 전에는 반드시 부품 표면에 타각된 내용을 확인 후 교환하여야 한다
◆ 차 종
- 뉴 체어맨(2007년식 벤츠 5단 AT)
◆ 고 장 현 상
- 주행중 계기판에 엔진체크경고등 점등.
- 간헐적으로 차량 시동 시 크랭킹이 되지 않고 계기판에 ESP, EPB 경고등 점등.
- 신호 대기 및 주행중 간헐적인 34번 퓨즈 단선으로 인패 변속기 홀딩 발생.
- 자기진단 결과
☞ 1번 산소센서 히터단락 B+ 표출 및 센서 출력값 IDLE 상태에서 MIN 50mv 이하 표출, 센서 출력값 고정.
◆ 고 장 원 인
- 산소센서 이종품(품번 1625403617) 교환 및 인젝터용 접점 그리스 과다 도포로 인한 접촉 불량.
<그림1> 고장원인
◆ 조 치 내 용
- 정상 산소센서(품번 1625404117) 교환.
◆ 결 론
- 초기 진단시 DTC코드만 확인한 후 산소센서를 교환해 원인을 해결하지 못함으로써 재 작업한 사례로 용도외의 접점 그리스를 사용하여 진단에 어려움이 있었다.
- 무분별한 접점 그리스 사용은 자제해야 하며 차량 연식 및 엔진 사양에 따라 산소센서 사양이 상이함으로 교환 전에는 반드시 부품 표면에 타각된 내용을 확인 후 교환하여야 한다.
유 사 사 례 분 석
◆ 차 종
- 뉴 체어맨
◆ 고 장 현 상
- 간헐적으로 이그니션 ON시 34번 퓨즈 단선.
- 간헐적으로 차량 시동시 크랭킹이 되지 않고 계기판에 ESP, EPB경고등 점등.
- 신호 대기 및 주행중 간헐 34번 퓨즈 단선으로 변속단 고정
- 위와 같은 현상이 1주일에 1~2회 발생함.
◆ 점 검 내 용
1. 정비 이력 확인
1) TCU 릴레이 및 TCU 교환 : 미해소.
2) 엔진룸 휴즈 박스 교환 : 미해소
3) 엔진 배선 및 엔진 룸 배선 점검 : 특이사항 미발견
4) 실내 플로워 메인 배선 점검 : 특이사항 미발견
2. 자기 진단 결과 : 정상
3. 34번 퓨즈의 역할
- TCU 메인 전원 공급.
- 캐니스터 퍼지, 보조에어펌프 솔레노이드, 레져던스 플랩, 캠 축 액츄에이터, 보조 펌프 릴레이, 산소센서에 전원 공급.
<그림2> 34번 퓨즈 위치
◆ 조 치 내 용
- 실내 및 엔진 측 관련 배선점검 후 최종적으로 C211 커넥터에서 산소센서 히팅 전원 라인 점검.
- 산소센서 고정 브래킷과 히팅 전원선 간헐 쇼트 됨.
<그림3> 산소센서 위치
<그림4> 산소센서 고정브래킷
- 산소센서 배선 고정 브래킷의 절연 피복 벗겨진 부위와 배기 파이프 유동에 의한 산소센서 히팅선 지속 접촉으로 인한 간섭으로 간헐적으로 쇼트됨.
<그림5> 정상 브래킷
<그림6> 불량 브래킷
◆ 결 론
- 산소센서 배선 테이핑 조치 완료.
<그림7> 산소센서 관련 회로도
〔심화학습〕 산소센서
1. 산소 센서의 구조
1) LSH(Thimble type)
- 측정하는 센서가 원추모양의 세라믹으로 구성되어 있고 제어는 약 300℃이상에서 가능하므로 분리된 히터로서 가열한다.
<그림8> LSH 형 산소센서
<그림9> LSF 형 산소센서
2) LSF(Planar type)
- 이 제품은 위에 있는 LSH의 개량형으로서, 측정하는 센서가 세라믹 평판으로 구성되어 있으며, 히터가 센서 세라믹 내에 내장되어 있어, 빠른 응답성을 나타낸다. (그림 9 참조).
2. 기능 및 기본 성능
- 배기가스의 산소 농도를 측정하며, 작동 온도 범위(약 300℃ 이상)에서 배기가스의 산소 농도에 따라 50㎷에서 900㎷의 출력이 나온다.
- 이론 공연비(λ=1) 부근에서 급격한 출력 변화가 생기므로 그 경향성으로 연료와 공기의 비율을 조절 가능케 한다 (그림 10 참조).
- 차량에서 피드백(Feedback) 제어시 출력특성은 위, 아래로 계속해서 움직인다(그림 11 참조).
<그림10> 이론공연비 구간에서의 산소센서 출력변화
<그림11> 주행중 산소센서의 출력변화
3. 장착위치 및 작동 원리
<그림12> 산소센서 장착위치 및 엔진 제어 시스템
- 산소센서(OXYGEN SENSOR)는 배기시스템의 삼원촉매장치(Catalytic Converter)의 앞단과 뒷단(Option 사양)에 위치하며, 배기가스 쪽의 산소농도와 센서 세라믹의 내부 산소 농도의 차이로 기전력이 발생, 그 기전력으로 ECU)가 배기가스의 상태가 농후 상태인지 희박 상태인지 인식할 수 있게 한다.(그림 12 및 13 참조)
- 삼원촉매장치가 배기가스를 이상적으로 정화시켜 주기 위해서는 이론 공연비(λ=1)상태로 가솔린 분무를 제어 시켜주어야 한다. 따라서 차량 운행시 배기가스 상태가 농후상태(λ＜1)이면 가솔린 분무를 적게 해주며, 희박상태(λ＞1)이면 분무를 많이 해줌으로 이론 공연비에 가깝게 만든다.
- 옵션인 삼원촉매 뒷단의 산소센서는 촉매와 앞단의 산소센서 고장을 진단하는 역할을 수행한다.
<그림13> 산소센서의 작동원리
4. 고장진단
1) 진단 장비를 이용하여 DTC 확인.
2) 육안 검사
☞ 제품을 장착되어 있는 상태에서 커넥터 터미널 접촉상태, 커넥터 내부 오염 상태, 배선의 손상 여부, 산소센서 손상 여부 확인.
3) 배기시스템 쪽의 누설상태 확인.
☞ 엔진과 산소센서 사이의 배기시스템의 누설상태 확인.
4) 배선 상태 확인(산소센서와 ECU쪽까지) ☞ 배선 연결 상태, 절연 피복 상태 확인.
5. 부품 점검 방법
1) 히터 저항 측정(커넥터의 결합을 분리한 후 산소센서의 흰색 배선의 터미널 부 측정)
- LSH(Thimble type) : 약 1~15Ω
- LSF(Planar type) : 약 5~30Ω
2) 히터 전압 측정(커넥터의 결합을 분리한 후 상대편 커넥터 측 터미널l부 측정)
- LSH(Thimble type)/LSF(Planar type) : 약 8~15V
3) 산소센서 전압 측정
- 커넥터 결합을 분리한 후 산소센서의 검정색(＋단자), 회색(－단자)선의 터미널을 전압을 측정한다.
- 차량 정지상태에서 엔진을 충분히 워밍업한 후 측정한다.
Rich 상태 : ＞0.6V , Lean 상태 ＜0.3V
4) 차량 피드백 제어시 산소센서 확인
- 커넥터를 결합한 후 스캔 툴(HI-SCAN/HIDS)를 사용하여 진단한다.
☞ 450㎷를 기준으로 위,아래로 계속 움직임(그림 11 참조)
☞ 대략적으로 Idle시 주기 : 약 1Hz
Part Load시 주기 : 약 3~ 5Hz
- 주기는 엔진 RPM이 증가함에 따라 출력 전압의 변동 주기는 빨라진다.
6. 취급시 유의사항
1) 세라믹 제품이 내부에 있어 떨어뜨리거나 던지면 센서 세라믹 등이 파손되므로, 기계적인 충격이 없게 주의 깊게 취급해야 한다.
2) 커넥터에 Contact Spray(WD-40, 클리너), 그리스 등의 오일 성분 사용을 금지한다.
☞ 산소센서 내부 공기의 산소농도 품질에 영향을 미침.
3) 엔진을 청소하기 전에 커넥터를 연결하고 실시한다.(이물질 유입 방지)
4) 배기시스템에 접촉되어 열에 의해 손상되지 않게 장착한다.
5) 엔진 오일, 실리콘, 냉각수 등의 이물질이 배기가스 내부로 들어오는 것을 방지한다.
☞ 센서 세라믹 성능을 저하시킴.
<그림14> 산소센서 취급시 주의사항
Ⅰ. 커넥터(Connector)
Contact Spray(WD-40,Cleaner), Grease 등의 Oil성분의 물질 사용 금지
Ⅱ. 케이블(Cable)
장착시 Cable이 꼬이거나, 배기 파이프에 접촉하여 열에 의하여 손상되는 현상 금지
Ⅲ. 센서 바디(Sensor Body)
장착/탈거시 제품을 휘거나 손상시키는 것 금지(내부에 있는 센서 세라믹 파손)
7. 장착 및 분리방법
1) 장착 분리 공구 : 22㎜ 렌치(Wrench) 사용.
2) 장착 토크(TORQUE) : 4~5㎏f·m.
3) 제품 재 장착시 : 나사산에 ‘Nerver Sieze’ 그리스 도포.
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