포르테 1.6 MPI - 산소 센서(Upstream; 전단) 교체 DIY

(작업일자: 2021-01-22)

두둥!

필요 공구, 자재 등이 모두 준비되었도다. 

따뜻한 봄이 오면 할까도 했는데 미루지 말고 도전해 보자. 이왕 맘먹었으니 빨랑 해치우고 싶어서다. 성공이든 실패든. 인샬라!

산소 센서는 프론트 센서만 교체한다.

 

구입한 산소 센서 품번 그리고 저항 측정

 

센서 커넥터의 3번과 4번 핀 사이의 저항을 측정했을 때 20℃ 기준에서 약 9.0Ω이 규정값이다. 신품의 히터 저항을 측정한 결과 8.9Ω으로 나타났으니 지극히 정상. 신품이라도 간혹 불량품이 있을 수도 있으니 미리 점검해 봤다.

◆ (D-6) 2021/01/17: Screwloose super penetrant (침투이완제)를 산소 센서 나사산 부위에 흠뻑 뿌림.

◆ (D-4) 2021/01/19: 침투이완제를 두 번째 뿌림. 3/8인치 라쳇에 연장대를 꼽고 특수 소켓으로 탈거 시뮬레이션을 해 봤다. 시뮬레이션만 해 보는 것이라 본격적으로 힘을 많이 주지는 못했지만 산소 센서는 꿈쩍도 안 했다. 3/8인치 길이조절형 라쳇 핸들의 최대 길이가 315mm인데 이 공구로는 충분한 힘을 전달하지 못해서 센서는 요지부동이다.

◆ (D-2) 2021/01/21: 침투이완제를 세 번째 뿌림. 3/8인치 라쳇으로 두 번째 시뮬레이션. 역시 첫 번째 시뮬레이션 때보다 더 많은 힘을 줘봤다. 역시 꿈쩍도 안 한다. 결론은 3/8인치 라쳇으로는 산소 센서 위치가 깊숙한 곳에 있어서 연장대 쓰고 어쩌고 해도 작업 공간도 애매하고 충분한 힘을 주기에 역부족으로 판단. 특히 깊숙한 곳에 있으니 연장대를 꼽아서 엔진룸 위쪽까지 올라오게 한 상태에서 라쳇 핸들을 돌려야 하는데 이러다 보니 제대로 힘이 전달되지 못하는 것 같다.

◆ (D-1) 2021/01/22: 침투이완제를 네 번째 뿌림. 아! 이런 당황하셨어요? ㅋㅋ. 저녁 먹고 침투이완제 뿌리고 내일 실제 작업 전에 마지막으로 시뮬레이션이나 함 해보자고 가벼운 마음으로 했는데...

롱 복스대(길이 640mm) 챙겨서 시뮬레이션 삼아 돌렸는데 그만 허무하게 풀려 버렸다. 아 놔. 생각지도 않게 야밤에 작업을 다 처리했다. 차는 이틀 동안 전혀 운행하지 않은 상태라서 당연히 엔진도 완전히 차가운 상태였지만 몇 차례 뿌린 침투이완제와 롱 복스대로 쉽게 풀렸다.

아래는 계획했던 작업 계획인데, 다 날리고 결과만 적으면 다이하려는 누군가에게 도움이 안 될 듯하여 그대로 둔다.

◆ (D Day) 2021/01/23: 교체 작업

1. 약 15분여 주행 후 시동 Off

*경고: 배기 매니폴드 쪽은 엄청 뜨거우므로 화상 입지 않도록 절대 조심한다. 장갑과 토시를 꼭 착용한다. 괜히 다이질 한다고 설레발치다가 화상 입으면 나만 손해다.

*냉간 시 산소 센서 교체도 가능하다. 그러나 냉간 시보다는 엔진이 충분히 데워진 후에 교체 작업을 하게 되면 고착된 산소 센서를 푸는데 더 효과적이다. 냉간 시 교체를 해야 한다는 관점은 화상에 입지 않도록 안전 문제 때문에 그런 것이다. 고착되었다는 전제를 놓고 본다면 엔진이 가열되고 배기 매니폴드, 촉매 쪽의 온도가 500도 이상 올라가게 되는데 이렇게 열을 받게 되면 산소 센서 나사산의 금속 재질과 배기 매니폴드 금속 재질이 상이하기 때문에 각 금속의 열팽창 정도가 달라서, 이런 상이한 열팽창 계수로 인하여 고착이 풀리는 효과를 기대할 수 있다. 라고 합디다.

2. 침투이완제를 뿌린다.

3. 15분 후, 침투이완제를 뿌린다.

4. 30분 후, 침투이완제를 뿌린다.

*이렇게까지 공을 들여서 침투이완제를 뿌렸는데 너 인마 안 빠지면 가만 안 둬!

5. 산소 센서 육각부 한 면에 일자 大 드라이버를 대고 망치로 드라이버를 약함 힘으로 2 ~ 3 차례 가격하여 센서 나사산에 충격을 준다. (고착 이완 효과 기대)

6. 산소 센서 커넥터를 분리한다.

7. 산소 센서를 푼다.

1/2인치 길이조절형 라쳇 핸들을 최대 길이로 늘리면 420mm가 된다. 사실 이걸로도 안 풀리면 롱 복스대로 도전한다.

라쳇 핸들에 힘을 지긋이 주다가 (손끝과 팔 근육에 전달되는 미묘한 근육 세포의 떨림을 느끼면서 ㅋㅋ) 순간적으로 빡 힘주어 푼다. 힘을 준 가운데 근육에 전해지는 느낌으로 이게 풀릴 놈인지 잘 판단하자.

센서가 일단 조금이라도 돌아가면 성공이다.

아래 롱 복스대는 D-1 날짜에 시뮬레이션하면서 사용한 길이 640mm의 롱 복스대. 이걸로 시뮬레이션만 해 보려다 그리 힘을 많이 주지도 않았는데 센서가 휙 돌아가면서 풀리더이다.

 

길이가 긴 롱 복스대를 써야 아래 사진처럼 복스대 핸들이 엔진룸 위까지 많이 올라오기 때문에 그만큼 힘을 줘서 풀기 쉽다. 특수 소켓 + 125mm 연장대 + 롱 복스대의 조합이다.

 

8. 센서가 일단 빠직하면서 조금이라도 움직이고 나면(10 ~ 15도), 그다음에는 손으로 쉽게 풀린다. 만일 손으로 안 돌아가면 이제는 3/8 라쳇으로 살짝 조였다 풀었다를 반복하면서 점차 풀리는 각도를 조금씩 더 크게 한다. 중간중간 침투이완제를 뿌린다. 한 번 움직였는데도 잘 안 돌아가는 고착된 볼트/너트는 한방에 확 돌리면 나사산이 뭉개질 수 있으므로 이렇게 풀고 조이는 과정을 반복하면서 점차 각도를 넓혀가면 어지간한 놈은 GG를 치고 뽑히게 된다. 풀고 조일 때 힘 조절이 관건이다. 이건 라쳇 핸들을 잡은 손과 팔 근육에 전해지는 감각으로 판단할 수밖에 없다.

 

9. 빼낸 산소 센서의 나사산을 확인하여 나사산이 뭉개지지 않고 잘 빠졌는지 확인한다.

나사산 손상이 전혀 없이 잘 빠졌다. 나사산에는 침투이완제가 스며들었던 흔적이 있다.

탈거한 산소 센서의 히터 저항을 측정해 봤다. 8.1Ω으로 측정되었는데, 신품과 비교해도 13년 묵은 산삼(?)치곤 양호한 편이다.

 

10. 신품 산소 센서를 탈거의 역순으로 장착한다. 신품에는 나사산에 고착방지제가 발라져 있으므로 이게 뭐지 하고 닦아내지 않도록 한다. 신품 센서를 꼽고 손으로 돌려서 안 돌아갈 때까지 끼운다.

국내 케피코 제조품이지만 독일 보쉬의 기술 제휴로 만들어졌다.

센서 나사산에 발라져 있던 실버 색상의 고착방지제를 닦아내고 새로 산 코파슬립 고착방지제를 다시 발랐다.

 

11. 1/2인치 토크 렌치로 4.0 ~ 5.0 kgf.m 체결 토크로 조인다. 토크 렌치가 없을 경우, 탈거에 사용했던 라쳇 핸들 그대로 적당히 조인다. 있는 힘껏 조이지 않아도 된다. 4.0 kgf.m로 조였는데 이 체결 토크에서도 아주 단단히 체결되었다.

12. 교체 완료 후, 시동을 걸어서 엔진 작동 상태를 확인한다. 뿌렸던 침투이완제가 타면서 연기가 몇 분간 솔솔 피어오르는데 좀만 지나면 사라진다.

13. 스캐너로 산소 센서 작동 전압과 파형을 확인한다.

Bank 1 Sensor 1(촉매 전단 센서)의 전압과 파형은 0.1 ~ 1.0V를 오르락내리락하면서 일정한 사인 파형을 나타내야 한다.

Bank 1 Sensor 2(촉매 후단 센서)의 전압과 파형은 0.6V 근처에서 일정한 전압으로 직선 파형을 나타내야 한다.

교체 전 파형

이건 한 달여 전 쯤에 파형 확인한 것인데 이게 시동 직후였는지 아니면 충분히 열을 받은 상태였는지 기억이 안 나네 그려?

 

교체 후 파형:

파형은 엔진이 충분히 데워졌을 때 아이들링 상태에서 기록한 것이다.

 

교체 전/후 파형을 비교해 보면 비슷한 듯 보이지만 교체 후의 파형이 나아진 것을 볼 수 있다. B1S1의 파형이 교체 전에는 사인 파형의 최저/최대값이 약간 불규칙한데 반하여 교체 후에는 매우 일정하게 나타나고 있다. 물론 교체 전의 산소 센서도 문제가 있는 상태는 아니다.

혹시나 센서가 풀리지 않으면 어쩌지(낌새가 이상하다 싶으면 여기서 멈추고 정비소가 들어가는 것이 최상이다), 풀다가 나사산이 망가지면 큰돈 깨질 텐데 하면서 매우 불안하고 초초한 마음으로 작업을 시작했으나 다행히 사전에 침투이완제를 일주일 전부터 몇 차례 뿌려서 인지 손쉽게 풀려서 모든 게 순조롭게 작업이 끝났다.

사실 산소 센서 교체 작업은 볼트 풀고 체결하는 아주 단순 작업이다. 문제는 쉽게 풀리냐 안 풀리냐의 차이 때문에 그렇지 난이도는 하에 속한다.

기본 공구가 제대로 갖추어지지 않은 상태에서 굳이 공구를 구입하면서까지 직접 할 필요는 없다. 그리 쉽게 고장 나는 부품이 아니니까 주야장천 타다가 문제가 일어났을 때 정비소에서 적정 공임 지불하고 작업받는 게 제일 좋다.

끝.