В газете «Весть» № 304 - 305 от 20 августа 2010 года упоминалось, что одной из перспективных инновационных разработок, которые проводит ЗАО «Экон», является создание российского лямбда-зонда - датчика контроля кислорода в отработанных газах двигателей внутреннего сгорания. Мне хотелось бы подробнее рассказать об этом проекте.
В последние годы Калужская область вносит значительный вклад в развитие автомобильной отрасли России. Построено и введено в эксплуатацию совместно с иностранными партнерами несколько заводов по производству автомобилей разных марок. Российский автопром в целом благодаря значительной финансовой поддержке правительства проводит серьезную модернизацию заводов с целью улучшить качество отечественных автомобилей. Вместе с тем возрастание количества транспортных средств приводит к значительному увеличению экологически вредных выбросов в атмосферу.
При сгорании топлива в двигателе происходят физико-химические процессы, в ходе которых углеводородное топливо взаимодействует с кислородом воздуха. Возникающие при этом соединения на 99 процентов безвредны (азот, углекислый газ, водяной пар), но оставшийся процент содержит вредные элементы, такие как угарный газ, несгораемые углеводороды, окислы азота, сажа, окислы свинца и др. (В настоящее время Евросоюз рассматривает вопрос о принятии стандартов и на выбросы углекислого газа.)
В связи с этим одной из основных целей развития автомобильных технологий является устранение этих компонентов эмиссии в максимально возможной степени. В США регулирование эмиссии вредных веществ осуществляется агентством по защите окружающей среды и некоторыми другими государственными учреждениями.
Евросоюз разработал свои стандарты эмиссии для транспортных средств. Определены нормы выбросов для бензиновых и дизельных двигателей, начиная с ограничений по «Евро-2», действующих в России и странах азиатско-тихо-океанского бассейна. В Европе с 2005 г. действуют нормы «Евро-4» и разрабатываются проекты стандартов «Евро-5» и «Евро-6».
Стандарты эмиссии оказывают значительное влияние на мировую рыночную ситуацию. Все автопроизводители предпринимают значительные усилия в поиске конкурентоспособных решений, предусматривающих усовершенствование существующих и разработку новых концепций двигателей, топлива, инновационных средств контроля эмиссии, рециркуляции и очистки выхлопных газов, систем управления двигателем, где одной из важнейших составных частей является датчик кислорода (лямбда-зонд). Датчик кислорода отслеживает содержание кислорода в отработанных газах, которое зависит от соотношения топлива и воздуха в смеси, подаваемой в цилиндры двигателя. Эта информация используется системой управления двигателем для корректировки подаваемого топлива (для полного сгорания одного килограмма топлива необходимо 14,7 кг воздуха). Такой состав топливной смеси обеспечивает наименьшее содержание токсичных веществ в отработанных газах и, соответственно, эффективное их «дожигание» в катализаторе.
В связи с серьезным ужесточением норм эмиссии основные ведущие компании по производству автокомпонентов Германии, Японии, США, Франции, Испании, Китая ставят в основу будущего развития производство более совершенных конструкций датчиков кислорода, являющихся основой систем диагностики и управления процессом сжигания топлива в двигателях внутреннего сгорания.
Так, разработанные компанией FAE (Испания) датчики стали результатом семилетних исследований и потребовали значительных капитальных вложений. Компанией было построено специальное производство площадью 400 кв.м, где первый уровень предназначен для сборки датчиков, второй - для производства шликерных паст, а третий - для изготовления сертифицированных исходных порошковых материалов.
Фирма «Делфи» (США), один из лидеров производства комплектующих как на рынке первичной комплектации, так и на рынке запчастей, разработала и внедрила датчики кислорода с электрохимической ячейкой «планарного» (плоского) типа. Фирма специализируется в этой области с 1978 г. и в настоящее время поставила автопроизводителям примерно 96 процентов всех используемых ими лямбда-зондов.
Компания «Бош» (Германия) - мировой технологический лидер в производстве датчиков кислорода. Выпуск продукции начался в 1976 году, в 1982 году «Бош» впервые представил датчик кислорода с подогревом, а в 1997 г. - датчик с «планарным» чувствительным элементом. В настоящее время фирмой выпущено 400 млн. таких устройств.
Компания NGK (Япония) имеет четыре филиала в разных станах, один из них находится в Европе. Компания производит и поставляет на автозаводы практически все автомобильные компоненты, в том числе и серию датчиков кислорода различного назначения модели NTK. Годовой оборот компании составляет 2 млрд. евро.
Аналогичные производства построены во Франции, в Англии, Китае и других странах.
В России подобных производств нет. Наши автомобили, выпускаемые и проектируемые к выпуску, пока полностью комплектуются импортными системами. Так, завод в г. Тольятти для комплектации своих автомобилей использует несколько модификаций датчиков кислорода и контроллеров фирмы «БОШ». Для «Волг» и «Газелей» датчики поставляет фирма «Сименс» (Германия) совместно с контроллерами модификации «Микос».
Попытки создания у нас таких систем предпринимались неоднократно. Работы проводились в Уральском институте высокотемпературной электрохимии (г. Екатеринбург), в НАМИ (г. Москва), в Физико-энергетическом институте (г. Обнинск) и других учреждениях. Электронные блоки (контроллеры) были созданы одним из предприятий г. Калуги. В России разработаны и производятся вовсе не плохие катализаторы - дожигатели выхлопных газов на Уральском электрохимическом комбинате (г. Екатеринбург), в Институте катализа им. Борескова (г. Новосибирск). Не хватает только лямбда-зондов для создания российской системы (лямбда-зонд - котроллер - катализатор) управления оптимальной работой автомобилей отечественного производства. Известные политические события и как следствие недостаточное финансирование, а точнее, его отсутствие, а также низкие требования к экологичности российских автомобилей не позволили довести эти работы до завершения.
В настоящее время, на наш взгляд, в Калужской области сложились благоприятные условия для решения этой проблемы:
- сформирован полноценный автомобильный кластер. На территории индустриальных парков «Грабцево», «Калуга - Юг», «Росва» уже выпускается более 100 тыс. в год различных автомобилей;
- администрацией области поставлена задача создания предприятий (в том числе и на этих территориях) по производству автокомплектующих желательно российского производства;
- в области есть несколько предприятий, выпускающих автокомпоненты и хорошо зарекомендовавших себя в российском автопроме и на вторичном рынке;
- несколько предприятий нашего региона уже длительное время занимается разработкой керамических материалов и изделий различного назначения из них, в том числе и оксидной керамики с электролитическими свойствами, которая используется для изготовления чувствительных элементов датчиков кислорода различного назначения.
В течение 15 лет в ЗАО «Экон» успешно решаются задачи создания высокотемпературных газоаналитических приборов на твердых электролитных сенсорах. Разработаны, изготовлены, внедрены и успешно работают на объектах энергетики, предприятиях стекольной промышленности, нефтегазоперерабатывающих заводах и других предприятиях сотни созданных нами систем. Основные конструктивные узлы и технологии защищены патентами. В 2003 г. мы изготовили небольшую партию датчиков кислорода и провели испытания их в лаборатории ВАЗа. Были получены как положительные, так и отрицательные результаты, причины которых изучены.
В настоящее время у нас на предприятии разработаны технологии изготовления основных узлов этих приборов:
- технология изготовления оксидциркониевых сенсоров для датчиков кислорода различных конструкций и назначения;
- технология изготовления миниатюрных нагревателей для подогреваемых лямбда-зондов;
- технология создания электродов на электролитах и резистивных покрытий на нагревателях.
Всего вышеперечисленного, на наш взгляд, достаточно в научном и производственном плане для организации специализированного предприятия по производству таких систем в нашем регионе.
Наши предложения для успешной реализации предлагаемого проекта состоят в следующем:
- необходимо создать специализированное научно-производственное предприятие (по образцу стран - основных производителей таких датчиков) для серийного производства указанных систем в России;
- в качестве участников (соучредителей) такого предприятия могут быть:
а) венчурный областной фонд, любой банк, заинтересованный таким проектом, частные инвесторы, которые обеспечивали бы финансирование на стадии организации производства, контроль и управление финансами;
б) калужские предприятия, выпускающие автокомпоненты для российского автопрома, - для обеспечения связи с автозаводами и ведения технической политики;
в) ЗАО «Экон» могло бы взять на себя научно-техническое сопровождение проекта;
г) высшие учебные заведения - для обеспечения кадрами создаваемого предприятия.
При согласии и поддержке администрации области соответствующих министерств такое производство, на наш взгляд, можно создать за 2-4 года. На предприятии в первой период будут работать примерно 100-120 человек.
Необходимо найти и привлечь к этому проекту сотрудников бывшего предприятия «Азурит», которые работают в Калуге или других городах. Может быть, удастся найти и восстановить хотя бы часть уникального оборудования этого предприятия, которое в свое время уже серийно выпускало пленку из твердоэлектролитной керамики.
Необходимо сделать качественное и подробное технико-экономическое обоснование этого сложного, но очень перспективного проекта. В нашей области много грамотных и авторитетных экономистов, с помощью которых это можно сделать.
Для справки необходимо заметить, что в настоящее время на первичном и вторичном рынках России стоимость датчиков кислорода в зависимости от конструкции и назначения составляет от 1200 до 3000 рублей за штуку. При выпуске 100 тыс. штук в год нетрудно оценить примерный денежный оборот будущего предприятия.
Одна из основных целей этой статьи - узнать мнение руководителей заинтересованных предприятий по данному вопросу. Возможно, в дискуссии примут участие представители администрации области и муниципальных учреждений, сотрудники министерств, банков, венчурного фонда и др. По итогам этой дискуссии можно было бы собрать совещание в г. Калуге или Обнинске, на котором принять решение по реализации проекта на региональном уровне и, если оно будет положительным, создать профессиональную команду, наметить планы и интенсивно начать работу.
И тогда все получится!
