自動車の排ガス問題の原因は酸素センサーにある可能性がある

自動車の部品として、酸素センサーは 20 年以上存在しています。しかし、自動車の運転者の大半は、その機能は言うまでもなく、それらを知りません。
ほとんどの人が酸素センサーの存在に気付くのは、チェックエンジンライトが点灯し、O2 センサーの問題を示すコードがある場合、または O2 センサーの動作が遅いか死んでいるために車両が排出ガステストに失敗した場合だけです。エンジンがうまく作動していないか、燃料を使いすぎている場合、誰かが新しい O2 センサーが必要かもしれないと言うかもしれません。しかし、ほとんどの場合、この謎に包まれた小さなデバイスを診断またはテストする方法についての手がかりはありません。
O2センサーが燃料混合物を監視するため、エンジンコンピューター（パワートレイン制御モジュール）は空燃比を調整して、可能な限り低い排出量と最高の燃費を維持できます。 O2センサーは、排気中の未燃焼酸素に反応することでこれを行います。センサーは、空気/燃料混合物がリッチになると増加し、空気/燃料混合物がリーンになると低下する小さな電圧信号 (通常は 1 ボルト未満) を生成します。これは、燃料混合物が常に変化するたびにコンピューターに信号を送るリッチ/リーンスイッチのように機能します。
コンピューターは、O2 センサーの読み取りとは逆のことを行うことで、バランスの取れた燃料混合を維持します。 O2センサーがリッチ（燃料が多すぎる）を読み取ると、コンピューターは各インジェクターパルスのオン時間を短縮して、エンジンに噴射される燃料の量を減らします。これにより、混合物が薄くなります。 O2 センサーがこれを検出し、希薄な読み取り値 (燃料が不足している) を示すとすぐに、コンピューターは反応し、各インジェクターパルスのオン時間を増やして燃料を追加します。この前後のバランスをとる行為により、理想にかなり近い平均的な混合物が作成されます。これは、今日の車両が非常に低い排出レベルを維持できるようにする「燃料フィードバック制御ループ」であり、O2 センサーはこのループの重要なセンサーです。
コンピュータは、クーラントセンサー、スロットルポジションセンサー、マニホールド絶対圧センサー、エアフローセンサーなどからの他のセンサー入力も使用して、変化する動作条件に合わせて、必要に応じて空気/燃料ラジオをさらに改良します。しかし、O2 センサーは、燃料混合物に何が起こるかを決定する主要な入力を提供します。したがって、O2 センサーが正しく読み取れない場合、すべてが台無しになります。
通常、不良な O2 センサーは低い値 (リーン) を読み取り、エンジンが過度にリッチになり、汚染しすぎ、ガスを使いすぎます。低い読み取り値は、いくつかの原因によって引き起こされる可能性があります。古い時代、汚染、配線接続の不良、またはエンジンの点火または圧縮の問題です。

老いてくる
O2 センサーが古くなると、以前ほど速く反応しなくなります。遅延時間が長くなると、センサーの動作が遅くなり、エンジンが空気と燃料の混合気のバランスを保つことができなくなります。エンジンがオイルを燃やしたり、内部クーラントの漏れが発生したりすると、センサー素子が汚染され、センサーが故障する可能性があります。有鉛ガソリンがまだ利用可能だった頃は、タンク一杯の有鉛燃料で、数百マイルでほとんどの O2 センサーが壊れてしまいました。（これが、政府が最終的に有鉛燃料を廃止した主な理由です。）
センサーは燃料ではなく排気中の酸素に反応するため、燃焼していない空気がシリンダーを通過することを可能にするエンジンの問題も、O2センサーをだましてリーンを読み取らせます。スパークプラグの点火ミスや排気バルブの漏れ (排気マニホールドガスケットの漏れでさえも) は、排気ガスに十分な空気が入り込み、センサーの読み取り値を台無しにする可能性があります。センサーにダメージを与えることはありませんが、排気ガスや燃費を悪化させるリッチな走行状態を作り出します。

熱くなった
O2 センサーについて知っておく必要があるもう 617 つのことは、電圧信号を生成するには高温 (華氏 662 度から 2 度) でなければならないということです。排気がセンサーを加熱するのに数分かかる場合があるため、新しい車両のほとんどの O2 センサーには、センサーをできるだけ早く温度を上げるための電気ヒーター回路が組み込まれています。これらは通常、2 線式と XNUMX 線式の OXNUMX センサーです。単線式および XNUMX 線式 OXNUMX センサーは非加熱です。
ヒーター回路に障害が発生した場合、排気が熱くなると O2 センサーの動作には影響しませんが、コンピューターがクローズドループに移行するのが遅れ、車両が排出ガステストに失敗する可能性があります。

チェックアウト
O2センサーはさまざまな方法で診断できますが、そのほとんどは特別な機器を必要とします。古い車両 (1995 年以前) では手動の「フラッシュコード」を使用できますが、ほとんどの新しい車両からトラブルコードを取得するには、スキャンツールまたはコードリーダーが必要です。 O2 センサーの問題が疑われる場合は、センサーの応答と電圧出力をスキャンツール、電圧計、またはデジタルオシロスコープで監視できます。テストでO2センサーが死んでいるか動きが鈍いことが確認された場合、交換が唯一の修理オプションです。不良な O2 センサーを「クリーニング」または「再生」する方法はありません。
注: 交換用センサーは、元のセンサーと同じ基本タイプ (加熱または非加熱) である必要があり、同じ性能特性とヒーターのワット数要件を備えている必要があります。間違った O2 センサーを取り付けると、エンジンの性能に影響を与え、エンジンコンピューターのヒーター制御回路が損傷する可能性があります。そのため、O2 センサーのサプライヤーの交換リストに従っていることを確認してください。
そして、外見だけで行かないでください。一部の交換用 O2 センサーには、OEM タイプの配線接続があり、取り付けに変更を加える必要はありません。他のもの (通常は「ユニバーサルタイプ O2 センサー」) では、センサーワイヤを元のコネクタハーネスに接合する必要があります。
酸素センサーの交換時期
エンジンの最高のパフォーマンスを維持するために、センサーが交換に失敗するまで待つ必要はありません。一部の専門家は現在、予防保守のために特定の走行距離ごとに O2 センサーを交換することを推奨しています。 2 年から 1976 年代初頭のアプリケーションでの非加熱の 1990 線式または 30,000 線式 O50,000 センサーの推奨間隔は、2 ～ 1980 マイルごとです。 1990 年代半ばから 60,000 年代半ばまでのアプリケーションの加熱された 1996 線式および 100,000 線式 OXNUMX センサーは、XNUMX マイルごとに交換できます。また、XNUMX 年以降の OBD II 車両では、推奨される交換間隔は XNUMX マイルです。
使用されている型を知る
最も一般的なジルコニアタイプの O2 ユニットはすべて同じように機能しますが、チタニア O2 センサーと「広帯域」O2 センサーもあります。非加熱ジルコニア O2 センサーは最も古いタイプです。 XNUMX 本または XNUMX 本のワイヤがあり、通常の動作温度に到達するために排気からの熱のみに依存しているため、コールドスタート後に信号を生成するのに数分かかります。その結果、加熱されていないセンサーはアイドリング時に冷えて信号の生成を停止し、エンジン制御システムが「開ループ」動作 (固定空燃比設定) に戻ることがあります。
1982 年に、加熱ジルコニア O2 センサーが登場し、センサー内部に特別なヒーター回路を追加して、センサーをより迅速に (30 ～ 60 秒で) 動作温度に上げました。これにより、エンジンがより早くクローズドループに入ることができ、コールドスタートの排出量が削減されます。また、アイドル時にセンサーが冷えるのを防ぎます。ヒーターには電圧を供給するための別の電気回路が必要なため、加熱されたセンサーには通常 XNUMX 本または XNUMX 本のワイヤがあります。
チタニア O2 センサーは異なるタイプのセラミックを使用しており、ジルコニアタイプの O2 センサーとは異なる種類の信号を生成します。空燃比に応じて変化する電圧信号を生成する代わりに、センサーの抵抗が変化し、空燃比がリッチのときは低 (1,000 オーム未満) から、空燃比がリッチのときは高 (20,000 オーム以上) になります。比率は薄いです。切り替えポイントは、理想的な空燃比または理論空燃比で発生します。エンジンコンピュータはベース基準電圧 (アプリケーションに応じて 1 ボルトまたは 5 ボルト) を供給し、センサーの抵抗が変化するにつれてセンサーの戻り電圧の変化を読み取ります。チタニア O2 センサーは、いくつかの古い日産および 1987 年から 1990 年のジープチェロキー、ラングラー、イーグルサミットモデルなど、いくつかのアプリケーションでのみ使用されます。
1997 年、一部の自動車メーカーは新しいタイプの O2 センサーを使用し始めました。加熱された平面 O2 センサーには、指ぬきではなく、平らなセラミックジルコニアエレメントがあります。電極、セラミックの導電層、絶縁体、およびヒーターはすべて、単一のストリップ上に積層されています。新しいデザインは、指ぬきタイプのジルコニアセンサーと同じように機能しますが、「厚膜」構造により、小型化、軽量化、および汚染に対する耐性が向上しています。また、新しいヒーターエレメントは必要な電力が少なく、わずか 10 秒でセンサーを動作温度まで上げます。
一部の新しい車両は、平面設計に似ているが、空燃比に正比例して変化するより高い電圧信号を生成する広帯域 O2 センサーも使用しています (他のタイプの O2 センサーのように前後に切り替えるのではなく)。）。これにより、エンジンコンピューターは、空燃比を制御するためにまったく異なる動作戦略を使用することができます。空燃比をリッチからリーンに切り替える代わりに、必要に応じて燃料を追加または削減して、14.7:1 の安定した比率を維持します。