9. Смазывание резьбы кислородного датчика.
Как рассказывал ранее www.drive2.ru/l/547136778264379558/ перед тем как сделать ЧИП — тюнинг я выкручивал кислородный датчик, что бы оценить состояние катализатора. И не учёл одну деталь, не купил антипригарную смазку, которую необходимо наносить на резьбу кислородного датчика, что бы в будущем не испытывать проблем с его демонтажом. Всё знают, как сильно прикипает резьбовое соединение датчика и открутить его не испортив, бывает невозможно.
Для этого приобрёл антикоррозийную и антипригарную керамическую смазку. Артикул — 1920
Головку фирмы FORCE, под 1/2 трещётку на 22 мм. Артикул — 44322
А так же пригодился приобретённый ранее динамометрический ключ www.drive2.ru/l/547073831223690162/
Пользуясь случаем ещё раз посмотрел состояние катализатора, теперь уже после ЧИП — тюнинга:
Ничего не изменилось, кат на месте))))
И отлично себя чувствует.
Аккуратно наносим смазку на резьбу, сам датчик не пачкаем:
Затягиваем кислородный датчик с усилием 44 Н. м. Данные из мануала:
Может кому — то будет полезна ссылка на мануал:drive.google.com/file/d/0…6ULFudk95MVVfcFFkR0E/view нашёл где — то на просторах драйва.
Готово! Датчик на месте, надеюсь в дальнейшем проблем с его демонтажом не возникнет.
Лямбда-зонд (O2 sensor), силиконовые герметики и димексид. Очевидное и невероятное в автохимии и автофизике.
Начинал я эту статью писать ещё год назад, потом бросил, но решил к ней вернуться, потому что набор народных мифов про кислородные датчики, они же лямбда-зонды, всё ещё жив.
Все знают, что пользоваться низкотемпературными силиконовыми герметиками для уплотнения соединений в двигателе – нельзя, и это абсолютно правильно. При герметизации можно пользоваться только герметиками, на которых написано sensor-safe –это специальные герметики, кстати, тоже силиконовые, но из другого силикона.
Причем, про "нельзя" пишут все: производители герметиков, двигателей, прокладок, крышек и т.д. но никто внятно не может объяснить почему это так.
Полистав форумы, выясняется наличие двух основных точек зрения:
«Там уксусная кислота – от неё зонду конец!»
Но чувствительные материалы зонда – это платина и двуокись циркония – очень устойчивые в химическом смысле материалы, и они не боятся даже таких сильных кислот как серная и соляная. (Другое название двуокиси циркония – фианит. Полудрагоценный камень, часто используется как ювелирная замена бриллиантам) Тем более, что уксусная кислота уже при 150C благополучно сгорает, оставляя после себя воду и углекислый газ. Обезвоженная уксусная кислота хорошо горит. Столовую уксусную эссенцию поджигать бесполезно – в ней слишком много воды.
Горение уксусной кислоты выглядит так:
СН3СООН + 2О2 + t = 2H2О + 2СО2
На выходе вода и углекислый газ, что и так содержится в отработанных газах. Умирать зонду не от чего.
«Лямбда зонд отравился»
Чем он сейчас может отравиться? Допустим, раньше это был свинец. Машины, в конструкции которых использовались циркониевые датчики кислорода, заправлять бензином с добавкой тетраэтилсвинца(ТЭС) было запрещено. Изготовители а/м писали на крышках бензобаков и на приборных панелях «Non-lead fuel only”, «Заправлять только неэтилированным бензином», чтобы владелец этого не забывал. Сейчас писать перестали, потому что такого бензина просто нет. В РФ производство и оборот этилированного бензина запрещены с 2003 года. Основная причина – снижение токсичности выхлопа. Кроме того ТЭС и продукты его распада признаны канцерогенами.
Ответа на причины в российском интернете не нашлось. Пришлось прогуляться в интернет англоязычный.
Ситуация там точно такая же: «Использовать нельзя! Почему? Because of gladiolus, that is why.» В смысле, «потому что силикон»
Сначала давайте вспомним немного, как работает лямбда-зонд он же циркониевый датчик кислорода:
Почему он называется «лямбда-зонд»
Датчик кислорода в выхлопных газах автомобиля играет очень важную роль, по его показаниям ЭБУ формирует оптимальную топливную смесь воздух/топливо в соотношении 14.7:1, которую ещё называют стехиометрической. Для того чтобы можно было понимать, какая у нас смесь – обеднённая или обогащенная, используется условный параметр «лямбда». При соотношени 14.7:1 он считается равным единице.
Меньше кислорода, больше топлива (лямбда меньше единицы) – означает богатая смесь, топливо сгорает неэффективно, много сажи, подачу топлива надо уменьшить.
Больше кислорода, меньше топлива (лямбда больше 1) – обеднённая смесь, двигатель работает с увеличенной нагрузкой, возможны детонации, подачу топлива в смесь надо увеличить. Картинка из справочника Bosch:
Датчик начинает работать только при высокой температуре, автомобильные – начиная с 350, промышленные – 600-700 градусов. Bosch утверждает, что на испытаниях датчик кратковременно разогревается до 1000C без потери свойств.
Сразу после запуска двигателя, пока датчик не вышел на рабочую температуру, ЭБУ не использует его показания. Если посмотреть в любую диагностическую программу, то это состояние называется O2 sensor open loop или O2 open circuit. В этот момент ЭБУ пытается готовить смесь другим способом. После его прогрева, ЭБУ начинает его читать и регулировать состав топливной смеси в соответствии с получаемой с него информацией (соответственно, closed loop или closed circuit).
Чтобы быстрее приводить датчик в рабочее состояние, уменьшить расход топлива и улучшить экологию выхлопа, используется подогрев. У такого датчика обычно три или четыре провода. Датчики старого образца подогрева не имеют. Есть датчики с калибровочными резисторами и опорными элементами. Это широкополосные датчики, у них шесть проводов. Датчики отличаются по технологии изготовления, есть с пальцевидным элементом, есть с планарным, но это уже нюансы технологий под конкретные типы автомобилей.
Чувствительный элемент датчика представляет собой пористый массив из двуокиси циркония, с платиновым напылением. Платина выполняет две задачи – это катализатор ионизации кислорода, а также это электрический контакт, к которым во время работы прикладывается внешнее напряжение.
При высокой температуре в элементе датчика происходит следующий процесс. Кислород распадается на ионы, которые имеют электрический заряд, и благодаря приложенному напряжению переносятся от одного электрода к другому. Причём на аноде, ионы кислорода опять собираются в молекулы. Такое явление называют электрохимическим насосом. При этом количество кислорода прямо пропорционально приложенному заряду. Поскольку это насос, то появляется разность давлений на входе и выходе. А поскольку есть перенос заряженных частиц, то, из физики, он является электрическим током. А если есть ток, то есть и напряжение. Оно называется напряжением Нетера, в честь физика, открывшего этот эффект. Измеряется это смещение напряжения от приложенного, специальной схемой в ЭБУ и является основой для управления составом топливной смеси. Широкополосные датчики, как правило, токовые. Более того, в технических руководствах Bosch, этот рабочий элемент называется элементом или ячейкой Нетера.
Сам массив двуокиси циркония при этом работает фактически как твёрдый электролит, благо через него течёт ток.
В техническом руководстве Bosch есть еще много полезной информации, в части того, почему у переключаемых зондов (а в Lacetti именно такой) достаточно большая амплитуда синусоподобной кривой и всякие прочие интересные вещи. Но их описывать достаточно долго и не очень нужно, в нашем контексте причин смерти датчиков. Кому интересно, сами прочитаете, все ссылки внизу.
Мне всё-таки более интересно вернуться к смертности лямбда-зондов от дешёвых силиконовых герметиков. Bosch, кстати, про это не написал ни слова ни в каталоге 2013/14 года [2], откуда взяты эти картинки, ни в каталоге 2017/2018 года [1].
В процессе рытья англоязычного интернета, я наткнулся на техническую информацию компании SST – это производитель кислородных датчиков для промышленности.
В промышленности тоже есть потребность в измерении концентрации кислорода в различных газовых смесях и условия работы лямбда-зондов гораздо жёстче. В промышленности газ часто не разогревается до высоких температур, поэтому есть еще дополнительные вредные факторы как влажность и активные, вредные для датчиков примеси, а также есть риски поджига и взрыва кислородным датчиком стехиометрической смеси, если она образовалась в трубопроводе. Но принцип работы у них идентичен автомобильным.
В техническом руководстве компании SST [3] было написано следующее:
5.1.4 Использование датчика с силиконовыми герметиками и уплотнителями
Датчики на основе двуокиси циркония повреждаются при наличии кремния в измеряемом газе. Испарения органических силиконовых смесей (компаундов) из силиконового каучука (RTV rubber – Room-temperature-Vulcanization, каучук с вулканизацией при комнатной температуре) и силиконовых герметиков являются двумя основными источниками зла., при том, что и низкотемпературный силиконовый каучук, и герметики широко используются. Они часто сделаны из дешевого силикона, так что при нагревании в атмосферу начинают выделяться кремнийсодержащие испарения. Когда с потоком газа они попадают на датчик, органическая часть выгорает на его раскалённых частях, так что остаются очень тонкие частицы диоксида кремния SiO2 (диоксид кремния – это по сути кварцевый песок, имеющий очень высокую температуру плавления, в двигателе он сгореть не может). Частицы диоксида кремния забивают поры в элементе датчика и в активных частях электродов. Если для уплотнения необходимо использовать силиконовые герметики и уплотнители на основе низкотемпературных каучуков, мы советуем использовать высококачественные материалы. Необходимая информация может быть предоставлена по запросу.
Вот и ответ, почему для двигателя следует использовать только герметики с маркировкой sensor-safe. Они не прогорают при высокой температуре и не забивают датчик. ABRO 999 GREY как самый ходовой и распространённый, например. 150р тюбик.
Также в руководстве SST упоминаются примеси, которые могут нанести существенный вред, вплоть до выхода датчика из строя (взрывоопасные газы опускаем, в двигателе они не накапливаются):
5.2.2 Испарения тяжелых легкоплавких металлов, таких как Zn (цинк), Cd (кадмий), Pb (свинец), Bi (висмут) отрицательно влияют на каталитические свойства платиновых электродов. Следует настоятельно избегать экспозиции датчиков этим металлам.
Здесь содержится ответ на вопрос, почему нельзя лить этилированный бензин в инжекторные двигатели. Платина перестаёт работать как катализатор, количество ионов кислорода упадёт, ЭБУ будет считать, что смесь обеднена, и будет переливать топливо. Расход вырастет.
5.2.3 Соединения галогенов и серы в малых количествах (<100ppm – 100 частей на миллион или 0,01%) не оказывают влияния на кислородный датчик. Но более высокие концентрации этих газов, со временем, приведут к ошибкам чтения показателей, а там, где есть конденсат, коррозию частей сенсора.
Исследовались следующие газы:
• Галогены – фтор F2 и хлор Cl2
• Хлороводород — HCL, Фтороводород – HF.
• Сернистый газ – диоксид серы SO2
• Сероводород H2S
• Фреоны
• Сероуглерод CS2
С одной стороны, автовладельцу совершенно не стоит беспокоиться, потому что эти газы – промышленные и взяться им в двигателе при нормальной эксплуатации неоткуда, кроме тех, что связаны с серой: Сернистый газ и сероводород.
Давным-давно, когда только появились машины с тойотовскими двигателями D4 и мицубовскими GDI у них была такая проблема, что лямбды на них убивались некачественным российским топливом, в котором содержание серы, в то время (конец 90-х), серьёзно никто не контролировал. А жигулям и японцам с карбюраторами без лямбд такое топливо было вполне пригодно.
Зато сейчас распространено повальное увлечение лить в машину димексид, он же диметилсульфоксид, он же ДМСО. Это термоядерная штука в плане удаления лаковых отложений, а заодно и краски с масляного поддона двигателя. Его формула (CH3)2SO, то есть сера в нём есть. При разложении (50-100C) и сгорании димексида из выхлопной трубы несёт тухлыми яйцами. Это значит, что димексид благополучно сгорел до сероводорода и, возможно, до оксида серы, но на общем фоне тухлятины, оксид серы добавит в серную вонь немного резкие нотки и чаще всего даже не будет заметен. Зато они оба отнимут часть срока службы у лямбда-сенсора. Хотите помогать зарабатывать Bosch и Denso? Ваше право. Кстати, придётся менять все лямбды, стоящие на выпуске, или глушить все, кроме управляющих.
В принципе, на качество работы кислородного датчика оказывает всё, что перекрывает поры в активном элементе, платиновых контактах, либо уменьшает каталитические способности платины.
При загрязнении сажей или несгоревшим маслом, при восстановлении нормальной работы двигателя, есть шанс на нормальную работу датчика, сажа и масла с него обгорают. К народным средствам относится вымачивание в ортофосфорной кислоте и(или) обжиг датчика горелкой. Иногда помогает.
Производители кислородных датчиков, в плане их реанимации, достаточно суровы: только замена.
Отрывок технического руководства компании Denso [4], еще одного известного изготовителя кислородных датчиков, переведённый на сайте lambdazond.ru:
Так что относитесь к своим кислородным датчикам с любовью и пониманием и они вам ответят взаимностью.
Герметизация резьбы на кислородном датчике. Как и чем это осуществить? +++ОБЪЯСНЕНИЕ ВНУТРИ
Итак, на моей Калине пробег составил 75000 км по одометру и я решил заменить кислородные датчики. Верхний кислородный датчик открутился без проблем и без особых усилий. А вот нижний пошел с грандиозным усилием. Пришлось даже ехать в магазин и покупать ключ на 22 максимальной длинны, чтобы плечо рычага было максимальным. Так вот, кое как я его все-таки снял. Резьба на самом датчике была сильно зализана, но в отверстии вроде бы осталась в норме (тактильно пальцем на ощупь).
Далее, новый верхний датчик закрутился без проблем, а вот нижний хоть и новый, но пошел все равно туговато, хотя и легче, чем тот, который стоял. Поэтому мне захотелось как-нибудь нижнее отверстие уплотнить и что-нибудь нанести на резьбу на всякий случай, чтобы не было подсоса воздуха в выпускной системе. Вот так и возник вопрос:
КАК И ЧЕМ УПЛОТНИТЬ ЭТУ РЕЗЬБУ?
Может быть стоит использовать красный герметик для прокладок типа такого, как на рисунке?
Абро, но не красный твой, а такой. 1100 градусов.
ABRO ES332
Герметик выхлопной системыВ блокнот
Цемент глушителя
Цемент глушителя ABRO выдерживает температуру до 1100°С и идеален для сборки герметичных соединений в новых выхлопных системах, для устранения небольших дырок и трещин в глушителях, выхлопных трубах, каталитических конвертерах, резонаторах и т. д. Может с успехом применяться и в бытовых целях как высокотемпературный клей.
Применение:
Тщательно зачистить обрабатываемые поверхности от масла, окалины, жира и ржавчины. Нанести требуемое количество цемента и заделать дыры и трещины. При заделке обширных повреждений рекомендуется укрепить снаружи ремонтируемое место металлической сеткой.
Схватывание цемента происходит через 20 минут работы двигателя на холостом ходу либо, без нагрева, через 12 часов.
а красный, думаю=сгорит. 