酸素センサーが遅い、または遅い

Apr 19, 2023

エンジン管理システムは常に完璧な空燃比を見つけようとします。 しかし、豊かすぎるか痩せすぎるかの境界線を歩くことはほぼ不可能です。 クランクシャフトが回転するたびに、空気、燃料、動作条件の小さな変化により、排気ポートから出る酸素含有量が変化する可能性があります。

酸素センサーは、排気中の酸素含有量を測定します。 これは、排気セルと内部ポンプセルの間の酸素差から電気を生成することによって行われます。 燃料、NOX、一酸化炭素は測定しません。

キャブレター付きエンジンに酸素センサーを取り付けた場合、信号は発振しません。 燃料がプライマリとセカンダリを通過してエンジンに入るにつれて、上昇または下降する平らな線になります。

燃料噴射式エンジンでは、酸素センサーを見ると、生成される信号電圧が振動しています。 電圧の振動や変化の理由は、エンジン管理が完璧な空燃比を達成するためにインジェクターのパルス幅やその他のパラメーターを変更するためです。 酸素濃度が濃い状態と薄い状態の間で変動しますが、エンジンがスムーズに動作するように十分近い値に保たれます。

過去 40 年にわたって酸素センサーが進化するにつれて、エンジニアはコンポーネントがより広範囲のリッチおよびリーン条件を感知できるようにすると同時に、酸素含有量の小さな変化をより早く検出できるようにしました。 最新の空気/燃料センサーの中には、排気マニホールド内の小さな漏れを検出できるほど高感度なものもあります。 センサーは、排気パルスがリークを通過するときに引き込まれる外気だけでなく、失われたガスも読み取ることができます。

酸素センサーの心臓部にある世代や素材に関係なく、センサーが汚染され、排気流中の酸素含有量を読み取ることができなくなる可能性があります。 プラチナ、ジルコニア、チタニアの敵は、ケイ酸塩、シリコン、すすです。 これらの汚染物質はコンポーネントを汚染し、拡散ギャップを介した酸素の差を測定できなくなります。 汚染物質が表面を覆って結合し、検出素子を窒息させます。

酸素センサーが汚染されると、排気中の酸素含有量を測定できなくなります。 センサーが汚れると、振動は平坦になります。 センサー信号は最終的に完全にフラットになります。

エンジン管理者は、汚染された酸素センサーを信頼すべきでない場合を知っています。 エンジンは、MAS センサーと MAP センサーを使用して、エンジンに流入する空気の量を認識します。 モジュールは、噴射されている燃料の量も認識します。 センサーからのスイッチングを認識しない場合は、コードを設定し、触媒コンバーターを保護するために燃料と点火の制御を開始します。

エンジンによっては、下流の酸素センサーを参照して燃料調整を制御する場合があります。 下流酸素センサー (触媒後の排気流に配置) は、触媒コンバーターの効率を監視するために使用されます。 一部のエンジン管理構成では、下流の酸素センサーの動作を使用して空燃比の動作を調整し、触媒効率を最適化するために好ましい比率を維持します。 他のエンジン管理システムは対岸に目を向けるかもしれません。

酸素センサーが汚れている場合、最も一般的なコードは酸素センサー回路の応答が遅いことを示す P0139 ～ P0153 です。 これらのコードは、エンジン管理システムが予想よりも低い信号電圧を検出した場合、またはセンサーがリッチからリーンに切り替わっていない場合に設定されます。 O2 センサーが動作していないことを示すコード P0160 ～ P0166 は、回路に問題があるか、センサーが非常に汚染されていてセンサーが電圧を生成しなくなっていることを示している可能性があります。

汚染源がかなり上流にある場合、酸素センサーが汚染されるだけでなく、触媒コンバーターも汚染されます。 センサーを交換する前に汚染を診断しないと、センサーは触媒効率のコードを設定し、元のセンサーよりも早く故障します。

車両のテールパイプ排出量が連邦規制の 1-1/2 倍を超えると、EMS プロセッサーは障害データを記録するようにプログラムされています。 故障表示ランプは 2 回連続して故障が発生すると点灯し、酸素センサーとその関連回路に欠陥がないか監視されます。

燃料や空気以外のものが燃焼室に到達すると、酸素センサーが損傷する可能性があります。 主な汚染源はエンジン オイルと冷却液です。 どちらも、最終的に酸素センサーに損傷を与える可能性のある化合物を含む添加剤を使用しています。 石油配合会社や自動車メーカーは、酸素センサーや触媒コンバーターに損傷を与える可能性がある亜鉛、リン、ケイ酸塩のレベルを下げることに取り組んできました。 これらの有害な成分は、新しい長寿命クーラントと GF-6 オイルに置き換えられましたが、過度の漏れや吹き飛ばしがあると、センサーや触媒の寿命が制限されます。

シリコンガスケットシーラントや焼き付き防止剤などの他の製品も、酸素センサーを損傷する可能性があります。 エンジンがエア フィルターを作動させていない場合、砂やシリカが酸素センサーを汚染する可能性があります。

センサーが故障した場合、通常のエンジン動作を回復するにはセンサーを交換する必要があります。 通常、故障コードを読み取った後、診断には追加のテストが必要になります。 ミスを防ぐためには正確な診断が不可欠です。 多くのセンサーは誤診断により不必要に交換されています。 たとえば、誰かがコードを読み取って、センサーが不良であると判断し、新しいセンサーを取り付けたとします。 問題が解決する場合もあれば、解決しない場合もあります。 センサーは高価であるため、他の可能性がすべて排除されない限り、交換すべきではありません。

ほとんどのセンサーには推奨されるサービスや交換間隔はなく、ほとんどのセンサーは故障した後に交換されます。 それでも、O2 センサーの大手サプライヤーは、走行距離の多い O2 センサーを故障する前に交換すると、燃費が向上し、排出ガスが削減され、煩わしい運転性の問題が回避される可能性があると述べています。

解決が最も困難な問題の 1 つは、ヒーター回路に関連する酸素センサー コードです。 新しいセンサーを取り付けてコードをクリアすることにした場合、回路の誤動作は酸素センサーにあるわけではないため、コードが再発する可能性があります。

酸素センサーのヒーター回路は、セラミック ウエハーやコーンに巻き付けられたワイヤーのコイルではありません。 ヒーターに電力が供給され、ポンプ セル内の排気ガスと基準空気の酸素濃度の差を検出するセンサーの素子が暖められます。 ウォームアップが速くなると、エンジンはより早く閉ループ動作に入ることができます。

ヒーターに電力を供給する回路設計にはいくつかのタイプがあります。 一部の古い回路にはヒューズとリレーがあります。 一部の最新モデルのセンサーには、電圧をグランドにプルするモジュールのみがあります。 ただし、ほとんどのシステムはパルス幅変調電圧でヒーターに電力を供給します。

ほとんどのヒーター システムは、バイアス電圧を使用して回路をテストします。 これにより、パルス幅変調された電力が印加される前に回路の状態がチェックされます。 エンジン制御モジュールがオープン、ショート、または予想より高いまたは低い抵抗を検出した場合、システムはフェールセーフ モードに入り、センサーのヒーターに電力を送信しなくなります。