이달의 정비사례 │ 르노삼성 SM520V AT(00년식)

좌측 산소센서 고장으로 인한 엔진 아이들 상태에서 부조 현상

양승주 「르노삼성자동차 하이테크팀 seungju.yang@renaulfsamsungM.com」

◆ 증상 및 원인

냉간 때 보다는 어느 정도 운행을 한 열간 때 신호등에 정차하면 엔진 부조 현상이 발생한다.(사고로 인한 수리 때 엔진을 분리했다 조립 후부터 증상이 발생했다고 함)

이번 사례는 좌측 산소센서 내부 고장으로 인해, 좌측(2/4/6번) 실린더가 공연비 피드백을 못해 열간 때 신호 대기 정차 상태에서 엔진 부조 현상이 나타난 것이다.(그림 1 참조)

◆ 특이 사항

① 좌측 산소센서 출력값이 간헐적으로 2.5V가 출력되며, 엔진이 부조한다.

② 레코드(Record) 장비를 이용해 기록 중 엔진 rpm 헌팅 상태에서 좌측 산소센서가 2.55V 출력됨을 확인했다.

◆ 수리 조치

좌측 산소센서를 교환, 조치했다.

◆ 첨부 사항

① 첨부1 - 산소센서 위치 및 목적

② 첨부2 - 산소센서 히터 컨트롤

③ 첨부3 - 산소센서 회로도

<그림 1> 엔진 센서 출력값-좌측 산소센서 공연비 피드백 하지 못함

출력 전압 2.55V 정상 출력

<점검 세부 내용>

① 엔진 자기진단 : 정상

② 엔진 센서 출력값 : 좌측 산소센서 출력 전압 2.55V 출력됨(그림 2, 3 참조)

③ 산소센서 좌측 히터 전원 선과 단락 확인 : 이상 없음

④ 점화코일 불꽃 좌우 뱅크 확인 : 이상 없음

⑤ 흡기 매니폴드 진공 유입 확인 : 이상 없음

⑥ 공기유량센서 단품 및 하니스 점검 : 이상 없음

<그림 2> 엔진 부조 센서 출력값

2.55V로 고정됨

*출력값 설명

① 엔진 회전수 : 737rpm → 680rpm으로 변동이 있음.

② 좌측 산소센서 : 2.55V로 고정되어 있음.

③ 우측 산소센서 : Lean(희박) ↔ Rich(과다) 반복함.

④ 좌측 혼합비 피드백 모니터 : Rich(고정)

⑤ 우측 혼합비 피드백 모니터 : Lean ↔ Rich 반복함.

<그림 3> 레코드(Record) 출력 파형

*좌측 산소센서 출력 전압 최대 상승되어 있음 - 1.61V 이상 표출하지 못함

☞ 첨부 -1 : 산소센서 위치 및 목적

산소센서는 배기 매니폴드에 적용되어 있으며(그림 4 참조) 외부 공기와 비교해 배기 매니폴더 내 산소량을 검출한다. 센서는 세라믹 질코니아(ZrO2)로 되어 있다.(그림 5, 6 참조)

<좌측 산소센서 커넥터 위치도> <산소센서 내부 형상도> <산소센서 구성 원소>

촉매 전단에 설치되어 있으며, 배기가스 속 산소 농도에 따라 출력 전압이 바뀌게 되어 있다. 공기 속의 산소 농도와 배기가스 속 산소 농도와의 차이가 많으면 약 1V 전압(농후)을 출력한다. 또한 산소 농도 차이가 적으면 전압이 약 0V(희박)로, 전압이 발생되지 않은 특성을 이용해 ECM에서는 이론 공연비에 도달하기 위한 인젝터 분사 펄스 량을 조정한다.

※ 공기 과잉률(Excess Air Factor)

배기가스 규제에 대응하기 위해 삼원촉매를 설치했으나 이론 공연비 보다 희박(Lean)하게 되면 NOX(질소산화물)가 정화율이 떨어지고, 농후(Rich)하게 되면 CO/HC 정화율이 떨어져 결과적으로 배기가스의 성분이 정화되지 않고 대기로 배출된다.

그러므로 배기관에 산소센서를 설치해 이론 공연비인 14.7:1을 마치기 위해 산소센서를 설치해 연료 분사량에 대한 혼합비를 피드백 한다.(그림 7, 8 참조)

완전 연소를 시키

cartech 다른기사 보기