Постоянное ужесточение экологических требований, вынуждает производителей автомобилей искать всё новые и новые решения в сфере качества сгорания топлива. Кислородные датчики (лямбда-зонды) – являются важнейшими элементами данного процесса. От их точности, быстроты реагирования и долговечности зависит, насколько «грязным» будет состав выхлопных газов автомобиля.
Производители лямбда-зондов вынуждены соответствовать этим требованиям, чтобы оставаться конкурентоспособными. Какие конкретно меры предпринимают ведущие производители данных компонентов, выяснял корреспондент «Про Автобизнес».
Широкое применение лямбда-зондов в автомобилях началось в конце 70-х годов прошлого века. Именно тогда начинается жесткая борьба за чистоту выхлопных газов. Избыток воздуха в смеси измеряется путем определения содержания остаточного кислорода (О2) в отработавших газах. Поэтому лямбда-зонд и стоит в выпускном коллекторе перед катализатором. Сигнал кислородного датчика поступает в блок управления двигателем, а он в зависимости, от полученных данных, регулирует объем подаваемого в цилиндры топлива. Тем самым обеспечивается оптимальное сгорание топлива, снижается токсичность выхлопа и расход топлива. Так что не надо думать, что работоспособный лямбда-зонд нужен только экологам. Его правильная работа самым непосредственным образом влияет на ваши ежедневные автомобильные расходы. На некоторых автомобилях сегодня стоит уже по 2 лямбда-зонда. Второй ставится после катализатора и контролирует правильность работы первого датчика и блока управления.
Эволюция
Конструкция лямбда-зонда эволюционировала довольно быстро. Разработчики данного датчика постоянно боролись с двумя проблемами:
1. Как повысить быстродействие датчика?
2. Как увеличить срок его службы?
Для того, чтобы решить данные задачи, разработчики практически постоянно вносят изменения в конструкцию датчиков. Самый первый из них был однопроводным циркониевым цилиндрического типа. По сравнению с нынешними зондами, он имел массу недостатков. Он нуждался в нагреве от выхлопных газов, боялся резких перепадов температур. Кроме того, он имел довольно нестабильную систему заземления через контакт с выхлопной трубой, что также не способствовало стабильной работе прибора. Впоследствии в конструкцию датчика был добавлен ещё один провод, который устранил проблему с заземлением. Трехпроводные лямбда-зонды уже обладали собственным нагревательным элементом, за счет чего могли производить измерения сразу после запуска двигателя.
Кардинальное изменение в конструкции лямбда-зондов произошло в середине 90-х. Именно тогда появились первые титановые датчики, которые сохраняли работоспособность под водой и без доступа атмосферного воздуха. Помимо этого выходной сигнал лямбда зонда на основе оксида титана гораздо быстрее реагирует на изменения содержания кислорода в отработавших газах, по сравнению с датчиком из оксида циркония.
Появление в массовом производстве двигателей, которые работают на обедненных смесях, потребовало от разработчиков лямбда-зондов создание датчиков нового типа. Каких именно? Об этом расскажут сами эксперты
Николай Плотников, глава Новосибирского филиала российского офиса компании DENSO
В настоящее время производители лямбда-зондов, и DENSO в том числе, как один из крупнейших производителей и поставщиков лямбда-зондов на конвейеры, стремятся сделать датчики более точными и долговечными. Высокая точность нужна для улучшения параметров двигателя – мощности, экономичности и, конечно же, снижения токсичности выхлопных газов. Долговечность нужна, потому что автопроизводители стремятся увеличить межсервисные интервалы. Наиболее современным из линейки лямбда-зондов DENSO является так называемый датчик соотношения «воздух/топливо». Он имеет линейную характеристику, что позволяет точнее управлять впрыском. Также идет постоянное совершенствование керамических элементов лямбда-зондов. К примеру, все современные датчики DENSO на основе диоксида циркония имеют специальное высокотехнологичное покрытие из пористой керамики, что существенно увеличивает надежность и срок службы датчика.
Сергей Сысоев, представитель NGK Spark Plug Europe GmbH по Сибири и Дальнему Востоку
Для работы в двигателях, работающих на обедненных топливо-воздушных смесях были разработаны новые типы датчиков специального назначения, такие, как лямбда-зонды, в которых электрическое сопротивление элемента изменяется в зависимости от состава смеси (титановые датчики), или широкополосные датчики. Широкополосные датчики получают все большее распространение, так как появляется все больше двигателей, работающих на обедненных смесях. Помимо этого, постоянно совершенствуются керамические детали лямбда-зондов, чтобы обеспечить более высокую надежность и качество измерений. Также наряду с бензиновыми двигателями кислородные датчики сегодня получают все большее применение и в дизельном сегменте. Так, на современных дизельных автомобилях, чтобы удовлетворять жёстким нормам содержания вредных примесей в выхлопных газах, требуется установка специальных широкополосных кислородных датчиков. Еще одним трендом можно назвать все большее количество мотоциклов, которые оснащаются катализатором и, соответственно, кислородным датчиком. Специально для установки на мотоциклах компанией NTK были разработаны малогабаритные кислородные датчики. Подобные лямбда-зонды очень компактны, но весьма надежны.
Алишер Худайбердиев, директор по развитию бизнеса в России Delphi Product & Service Solutions Delphi
Наши инженеры - разработчики решений для оригинального оборудования и вторичного рынка объединили свои усилия для создания наиболее инновационных датчиков кислорода для вторичного рынка. Планарная технология Delphi, применяемая в кислородных датчиках, способствует сокращению вредных выбросов. На самом деле, благодаря нашему запатентованному защитному покрытию для датчиков мы являемся отраслевыми лидерами по устойчивости к загрязнениям кремнийорганическими, фосфорными и другими добавками к топливам и маслам. Запатентованные конструкция и дизайн датчика Delphi обеспечивают длительную и надежную работу на протяжении всего срока службы датчика, а также самое короткое в отрасли время воспламенения для сокращения вредных выбросов при «холодном» запуске, не говоря уже о повышенной топливной экономичности в сравнении с более ранними моделями датчиков.
Датчики кислорода Delphi имеют наименьшее в отрасли время прогрева – всего 6 секунд. У ближайшего конкурента оно составляет 10-12 секунд, в результате чего при холодном пуске двигателя в атмосферу попадает на 40-50% больше загрязняющих веществ.
С использованием фирменного "сухого" противозадирного состава установка становится быстрее и чище. Состав исключает возможность загрязнения и случайного срабатывания лампы Check Engine, как при использовании "влажных" противозадирных смазок.
Датчики одобрены для применения с большинством топлив и присадок, в том числе с этанолсодержащими топливами (например, E85) в течение всего срока службы датчика.
Подтвержденный испытаниями срок службы с сохранением эксплуатационных характеристик и соблюдением экологических требований – до 15 лет (240 тыс. км)
Ресурс
Строго говоря, ресурс кислородного датчика сопоставим с ресурсом двигателя, то есть не менее 150 – 170 тысяч километров. Однако российские условия эксплуатации вносят определенные коррективы в эти цифры.
«В реальности существует множество причин, по которым лямбда-зонд выходит из строя раньше времени. Это и присадки к топливу, и переобогащенная топливная смесь, перебои в системе зажигания, утечка масла, антифриза и ряд других факторов. Опыт показывает, что чем старше автомобиль, тем больше вероятность возникновения условий для выхода лямбда-зонда из строя. – отмечает Николай Плотников, - DENSO стремится помочь потребителю в этих вопросах. Как было сказано выше, большинство лямбда-зондов DENSO имеют специальное высокотехнологичное покрытие чувствительного элемента, выполненное из пористой керамики. Эта керамика дает возможность проникать газам к датчику, но задерживает вредные для лямбда-зонда вещества, появляющиеся в выхлопных газах. Кроме того в лямбда-зондах DENSO используется ряд технических решений, повышающих надежность этого устройства, например, провода используются медные, но со стальной жилой».
Добавим также, что большинство современных лямбда-зондов ведущих производителей (NTK, Denso, Bosch) имеют защиту от грязи и влаги. Специальный фильтр обеспечивает доступ к чувствительным элементам только для выхлопных газов и удерживает любые твердые частицы и влагу.
Ремонтопригодность
Не секрет, что стоимость нового лямбда-зонда сегодня составляет от 1500 рублей и выше (в зависимости от конструкции датчика). По этой самой причине некоторые автовладельцы и независимые автосервисы предпринимают попытки ремонта кислородных датчиков, которые раньше времени вышли из строя. Производители уверяют, что подобные опыты лишь усугубляют проблему.
«Неисправные кислородные датчики приводят к увеличению расхода топлива и более сильному загрязнению окружающей среды. Когда на систему управления двигателем подается некорректный сигнал датчика или датчик реагирует слишком медленно, двигатель переключается на работу в аварийном режиме и для защиты деталей и гарантирования требуемой мощности подает насыщенную топливно-воздушную смесь. При этом расход топлива увеличивается до 20%, а катализатор не может работать оптимально, и, следовательно, увеличивается выброс вредных веществ. – говорит Сергей Сысоев, - Хотелось бы подчеркнуть, что современные кислородные датчики любого типа являются технически сложным механизмом, и их ремонт и восстановление "на коленках" просто невозможен. Зачастую неисправности в работе датчика вызваны проблемой двигателя. Например, отложения сажи закупоривают отверстия в защитной трубке, из-за богатой смеси или высокого расхода масла вследствие износа двигателя и клапанов или протечки в системе отвода ОГ. В таких случаях требуется диагностика двигателя и устранение первопричины, а уж потом – замена лямбда-зонда».
Не рекомендуется также экспериментировать и с использованием нештатных моделей датчиков. К сожалению на российском рынке подобные эксперименты случаются довольно часто, опять же, с целью экономии.
«К примеру, вместо фланцевого датчика ("с ушами") покупают резьбовой и устанавливают его с помощью пластины с резьбой в центре. Такой вариант установки приводит к тому, что показания датчика искажаются, что негативно влияет на работу двигателя. Всегда покупайте тот тип лямбда-зонда, который рекомендован производителем. – рекомендует Николай Плотников.
