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 (

Так что относитесь к своим кислородным датчикам с любовью и пониманием и они вам ответят взаимностью.

Начиналось всё как всегда) выдалось свободное время и я поехал к отцу менять прокладку, ибо сопливила она не по детски. Прокладка, клапан ПСВ были куплены давно, а вот колечки под болты и герметик всё никак не удавалось… Ну думал это мелочи, но как оказалось нифига это не мелочи)) Колечки я кое как нашел (поставил КамаЗовские), а вот герметик я искал по всем магазинам, спрашивал безсиликоновый герметик безопасный для кислородных датчиков после этих слов на меня смотрели как на дурачка и говорили что таких не бывает. Оставался последний вариант — рынок) И тут меня ждала победа, грамотный продавец попался, спросил для чего он мне и посоветовал вот это

Он безопасен для лямбда зонда! А самое интересное что он продается в ЛЮБОМ магазине, только кто бы посоветовал правильно))

Пока я ездил, отец разобрал всё и перед нами предстала печальная картина

Герметик отшкребали ножом и вычищали растворителем

ПРОКЛАДКИ НА ВЫБОР

ПРОКЛАДКИ НА ВЫБОР

Бывает, порвал при разборке агрегата прокладку — и попробуй найти на рынке новую! Особенно для раритетной машины. К счастью, химия полимеров выручает мастера в самых, казалось бы, безвыходных ситуациях. В продаже полно всевозможных герметиков, жидких прокладок — ими можно уплотнить самый замысловатый стык.

ЗАБЕЖИМ В МАГАЗИН.

Чего тут только нет! Начнем с анаэробных герметиков (на основе сложных эфиров диметилакрилата). То, что они полимеризуются только в отсутствие кислорода, во многих случаях служит важным преимуществом. Можно спокойно нанести герметик на одну из стыкуемых поверхностей и не спеша, очень точно выставить по ней вторую. Когда зазоры будут меньше 0,5 мм, герметик начнет полимеризоваться. Иначе говоря, он ведет себя «как надо» — удобен в применении. Правда, не без оговорок. Чтобы реакция хорошо шла на стекле или цветных металлах, поверхность, на которую наносят герметик, желательно обработать активатором.

Соединение на основе анаэробных герметиков очень прочное, химически стойкое.

Следующая группа материалов — герметики-клеи на полимерной основе (фото 1). Основное их назначение — дополнительная герметизация жестких прокладок, а также вклейка стекол. (Это применение мы сегодня не рассматриваем.)

Самая большая группа материалов — силиконовые герметики (на основе кремнийорганических каучуков). Они полимеризуются за счет влаги, содержащейся в воздухе. При влажности воздуха не меньше 50% и температуре 20°С скорость полимеризации достигает 2–4 мм в сутки. Наносить эти составы в мороз не рекомендуется — нормальной реакции не получается. Кстати, чтобы реакция хорошо пошла, нанесенный состав нужно выдержать на воздухе 10–20 минут и только после этого соединять детали.

Существуют и составы, полимеризующиеся при ультрафиолетовом излучении. Такие прежде всего нужны в промышленности, где важна скорость отвердения.

Важные достоинства силиконовых герметиков — высокая адгезия чуть ли не к любым материалам, после полимеризации — отличная прочность и химическая стойкость, простота применения и нетребовательность к геометрии стыка. Некоторые составы легко уплотняют зазоры до 6 мм. Полученные прокладки исключительно эластичны, выдерживают даже 10-кратное удлинение.

Некоторые фирмы выпускают специальные составы на основе эластомеров — для формирования съемных (многоразовых) уплотнений. Пример — Right Stuff фирмы Permatex. Этот материал выдавливают из тубы в специальную форму, где он полимеризуется за несколько минут. Полученные уплотнения по рабочим характеристикам часто превосходят традиционные, высеченные из листа.

Подобные уплотнения (фото 2) незаменимы там, где применение жидких герметиков недопустимо — из-за риска засорения каналов, сверлений и т. п. Например, в автоматических коробках передач.

Большинство производителей автогерметиков работает в США. Это фирмы Abro, Done Deal, Lion, Loktite, Permatex, Sega, Valco, Verdachem, Qulco и другие.

И УМЕЛЫЙ ИНОГДА ОШИБАЕТСЯ.

А неумелый — как правило. Вот типичные ошибки: к неочищенной (от грязи, масла, рабочих жидкостей) поверхности герметик не клеится, а впоследствии может выдавиться из стыка; характеристики герметика не соответствуют условиям работы (по температуре и т. д.); слой герметика слишком толстый: он выдавливается и может нарушить работу агрегата, забив масляные каналы, другие сверления, жиклеры и т. п.; то же — из-за чрезмерного стягивания стыка; герметик нанесен на обе стыкуемые поверхности, что затруднит последующую разборку.

«Универсальный инструмент» многих умельцев — палец! Небольшие поверхности нетрудно намазать ровным слоем герметика. Но если нужно уплотнить большой стык, побережем палец для чего-нибудь другого и, свинтив с тюбика крышечку, навернем дозатор. Отрежем его кончик так, чтобы получилось отверстие нужного размера. Теперь можно выдавливать герметик на поверхность стыка ровной полоской.

Кстати, следы прежнего герметика необязательно соскабливать, есть для этого специальные средства — например, Gasket Remover.

Выбирая герметик, внимательно читаем инструкции! Многие составы применимы с определенными ограничениями. Некоторые, например, не выдерживают длительного контакта с бензином, водой. Другие предназначены для совершенно конкретных задач. Так, Permatex-Water Pump&Thermostat применяют преимущественно в системах охлаждения.

С точки зрения химика, силиконовые герметики делятся на две группы — кислотные и нейтральные. Первые при полимеризации выделяют уксусную кислоту (ее выдает характерный запах), вторые — спирт или кетоксим (запаха почти нет).

Уксусная кислота агрессивна по отношению к цветным металлам. На современных иномарках это учли — и применяют только нейтральные герметики. Таковы составы Grey серого цвета, медьсодержащие Cooper, герметики серии Ultra (Low Odor) фирмы Permatex. К нейтральным отнесем российские «Гермесил», «Полисил», «Авто», ВВF, но по своим характеристикам они не годятся для высоконагруженных стыков.

Для двигателей с нейтрализаторами в выпускной системе подойдут только те герметики, которые не выделяют веществ, загрязняющих кислородные датчики, например, с обозначениями Safe for sensor, Sensor safe (фото 3).

Важный показатель — максимально допустимая рабочая температура. По этому критерию герметики можно разделить примерно на следующие пять групп: до 200°С — в основном, отечественные; до 260–315°С — Blue, Black (голубой, черный — в зависимости от производителя); до 345°С — Grеy, Red (серый, красный); до 380°С — Cooper (с медью) (фото 4).

В розничной торговле импортные герметики обычно расфасованы в металлические тюбики емкостью по 85 мл. В комплект входит наконечник-дозатор.

Ремонтники-профессионалы могут приобретать герметики и в пластиковых тубах большего объема. Для работы с ними удобен шприц-пистолет (фото 5). Поставляются составы и в аэрозольных упаковках.

С ценами на герметики все логично: чем лучше — тем дороже. Кислотные герметики стоят 60–90 руб. за тюбик 85 мл, примерно столько же все отечественные. Нейтральные — от 100 до 140 руб. Один из самых дорогих — высококачественный серый герметик по 175 руб.

Как мы уже не раз отмечали, не все торговые фирмы сопровождают товар инструкциями на русском языке. Встречаются в текстах и явные ляпы. Например, в английском тексте на упаковке ABRO RED указана максимальная температура применения 260°С, а в русском — 343°С. Перевод утверждает, что герметик безопасен для датчика кислорода, а в первоисточнике об этом — ни слова (фото 6).

Закончим на грустной ноте: в продаже немало подделок как отечественных герметиков (например, «Гермесила»), так и импортных. Будьте внимательнее.

1. Анаэробный герметик Anaerobic Gasket Maket и клей-герметик Super High Tack.

2. Уплотнения из герметиков Black и Grey Right Stuff фирмы Permatex.

3. Герметики для систем с нейтрализатором (Safe for sensor или Sensor safe).

4. Эти препараты рассчитаны на различные рабочие температуры.