燃料供給系 車のトラブル

車のO2センサーとは?仕組みは電圧変化?LAFセンサーとの違いは?

投稿日:2018年12月28日 更新日:

O2センサーとは 仕組み

燃料供給系の1つにO2センサーがありますが、車のO2センサーとは一体どのような機能を持った部品か考えたことはないでしょうか。

また、聞いた事はあるけど仕組みまではわからない、LAFセンサーとの違いは何か疑問を持ったことはないでしょうか。

当記事では、車のO2センサーとはどのような部品か解説し、仕組みやLAFセンサーとの違いについてもお伝えします。

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車のO2センサーとは

O2センサー出典:Amazon

O2センサー (酸素センサー) とは、排気ガスに含まれる酸素の有無を検出するセンサーです。

検出した酸素を基に理論空燃比と比較し、空燃比の濃い薄いを調べます。

O2センサーは酸素センサーとも呼ばれ、取り付け場所はエキゾーストマニホールド直後と触媒直後の2ヶ所に取り付けられています。

 

 

なぜ、酸素を検出するか?

酸素

酸素の有無を検出し空燃比を調べる (濃い・薄いを調べる) 目的は、空燃比をコントロールし理論空燃比(空気:ガソリン=14.7:1)に近づけるためです。

 

【 理論空燃比 】 空気:ガソリン = 14.7:1

 

 

なぜ理論空燃比に近づけるか?

燃焼

理論空燃比に近づける理由は、完全燃焼するためです。

理論空燃比は完全燃焼しエンジン出力を効率よく取り出せるほか、一酸化炭素(CO)と炭化水素(HC)の浄化においても高効率の比率です。

空燃比が理論空燃比からずれている場合、未燃焼部分が存在し排気ガス中に酸素を含み、ガソリン噴射量が少ない判断され噴射量を増量するよう調整します。

ガソリン量が多いことを『リッチ』と呼び、不完全燃焼が基で有害物質を排気するほか、三元触媒の浄化能力を著しく低下させる原因となります。

反対に空燃比からガソリン噴射量が少ない場合は、『リーン』と呼ばれます。

排気ガス中の酸素が少ない場合は、ガソリン噴射量は多いと判断しガソリン噴射量を抑制します。

理論空燃比では、完全燃焼するため排気ガスに酸素が含まれることはありません。

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車のO2センサーの仕組みと電圧の関係

O2センサーとは 仕組み出典:自動車のメカはどうなっているか

センサー部には、酸素に反応して電圧を生じるジルコニア素子があります。

酸素検出により発生した電圧を『電気信号』としてECUへ送信します。

酸素が多い場合は電圧を発生し、酸素が少ない場合には電圧は発生しません。

 

構造は、試験管に似たジルコニア管の外側に排気ガスを、内側は外気に触れるように取り付けます。

理論空燃比付近で変化する電圧をECU (エンジン・コントロール・ユニット) へ電気信号として送信し、理論空燃比に近づくよう空燃比コントロールをします。

なお、ジルコニア素子は300度以上でなければ作動せず、エンジン始動時には、ヒーターで温度を補い作動します。

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O2センサーとLAFセンサーの違いは?

O2センサーとLAFセンサー (ラフセンサー) の違い

  • O2センサーは、理論空燃比を基準に酸素有る / 無い検出し理論空燃比に近づける。
  • LAFセンサーは、空燃比 (連続する空燃比) の変化を検出するし理論空燃比に近づける。

 

作動温度

  • O2センサー :約300℃以上
  • LAFセンサー:約600℃以上

 

LAFセンサー (Linear Air Fuel ratio) は、O2センサーに比べて詳細空燃比コントロールするセンサーです。

O2センサーは酸素の有無を電気信号にてECUへ送信しますが、LAFセンサーは酸素濃度の変化に比例した電圧信号をECUへ送信しますので、空燃比そのものの変化を送信することになります。

LAFセンサーにより、エンジンへの負荷が低い中速一定走行時・高速一定走行時では、理論空燃比より薄い空燃比 (リーンバーン) であっても十分な燃焼が可能です。

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まとめ

  • O2センサーとは、エキゾーストマニホールドと触媒直後に設けられ、排気ガスに含まれる酸素検出するセンサーです。
  • O2センサーの仕組みは、センサー部にあるジルコニア素子が酸素に反応し電圧の変化から空燃比を理論空燃比に近づけます。
  • O2センサーとLAFセンサーの違いは、O2センサーは酸素有無を検出し、LAFセンサーは酸素濃度を検出します。LAFセンサーはO2センサーを向上したセンサーです。

 

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