Вихлопні гази (або гази, що відпрацювали) - основне джерело токсичних речовин двигуна внутрішнього згоряння- це неоднорідна суміш різних газоподібних речовин з різноманітними хімічними та фізичними властивостями, що складається з продуктів повного та неповного згоряння палива, надлишкового повітря, аерозолів та різних мікродомішок (як газоподібних, так і у вигляді рідких і твердих частинок), що надходять з циліндрів двигунів до нього Випускну систему. У своєму складі вони містять близько 300 речовин, більшість із яких токсичні.
Основними нормованими токсичними компонентами вихлопних газівдвигунів є оксиди вуглецю, азоту та вуглеводню. Крім того, з вихлопними газами в атмосферу надходять граничні та ненасичені вуглеводні, альдегіди, канцерогенні речовини, сажа та інші компоненти. Орієнтовний склад.
| Компоненти вихлопного газу | Зміст за обсягом, % | Токсичність | |
|---|---|---|---|
| Двигун | |||
| бензин | дизель | ||
| Азот | 74,0 - 77,0 | 76,0 - 78,0 | ні |
| Кисень | 0,3 - 8,0 | 2,0 - 18,0 | ні |
| Пари води | 3,0 - 5,5 | 0,5 - 4,0 | ні |
| Діоксид вуглецю | 5,0 - 12,0 | 1,0 - 10,0 | ні |
| Оксид вуглецю | 0,1 - 10,0 | 0,01 - 5,0 | так |
| Вуглеводні неканцерогенні | 0,2 - 3,0 | 0,009 - 0,5 | так |
| Альдегіди | 0 - 0,2 | 0,001 - 0,009 | так |
| Оксид сірки | 0 - 0,002 | 0 - 0,03 | так |
| Сажа, г/м3 | 0 - 0,04 | 0,01 - 1,1 | так |
| Бензопірен, мг/м3 | 0,01 - 0,02 | до 0,01 | так |
При роботі двигуна на етильованому бензині у складі вихлопних газів є свинець, а у двигунів, що працюють на дизельному паливі - сажа.
Оксид вуглецю (CO - чадний газ)
Прозорий отрутний газ, що не має запаху, трохи легший за повітря, погано розчинний у воді. Оксид вуглецю є продуктом неповного згоряння палива, на повітрі горить синім полум'ям з утворенням діоксиду вуглецю (вуглекислого газу). У камері згоряння двигуна CO утворюється при незадовільному розпилюванні палива, в результаті холоднопламенних реакцій, при згорянні палива з нестачею кисню, а також внаслідок дисоціації діоксиду вуглецю при високих температурах. При наступному згорянні після займання (після верхньої мертвої точки, на такті розширення) можливе горіння оксиду вуглецю за наявності кисню з утворенням діоксиду. При цьому процес вигоряння CO продовжується і у випускному трубопроводі. Необхідно відзначити, що при експлуатації дизелів концентрація CO у вихлопних газах невелика (приблизно 0,1 - 0,2%), тому, як правило, концентрацію CO визначають для бензинових двигунів.
Оксиди азоту (NO, NO2, N2O, N2O3, N2O5, надалі NOx)
Оксиди азоту є одними з найбільш токсичних компонентів газів, що відпрацювали. За нормальних атмосферних умов азот є дуже інертним газом. При високих тисках і особливо температурах азот активно входить у реакцію з киснем. У вихлопних газах двигунів понад 90% всієї кількості NOx становить оксид азоту NO, який ще системи випуску, а потім і в атмосфері легко окислюється в діоксид (NO2). Оксиди азоту дратівливо впливають на слизові оболонки очей, носа, руйнують легкі людини, оскільки під час руху дихальним трактом вони взаємодіють із вологою верхніх дихальних шляхів, утворюючи азотну і азотисту кислоти. Як правило, отруєння організму людини NOx проявляється не відразу, а поступово, причому якихось нейтралізуючих засобів немає.
Закис азоту (N2O геміоксид, газ, що веселить) газ з приємним запахом, добре розчинний у воді. Має наркотичну дію.
NO2 (діоксид) блідо-жовта рідина, що бере участь у освіті смогу. Діоксид азоту використовується як окислювач у ракетному паливі. Вважається, що для організму людини оксиди азоту приблизно в 10 разів небезпечніші за CO, а при врахуванні вторинних перетворень у 40 разів. Оксиди азоту становлять небезпеку для листя рослин. Встановлено, що їхній безпосередній токсичний вплив на рослини проявляється при концентрації NOx у повітрі в межах 0,5 - 6,0 мг/м3. Азотна кислота викликає сильну корозію вуглецевих сталей. На величину викиду оксидів азоту значно впливає температура в камері згоряння. Так, у разі підвищення температури від 2500 до 2700 До швидкість реакції збільшується в 2,6 разу, а при зменшенні від 2500 до 2300 К - зменшується в 8 разів, тобто. що температура, то вище концентрація NOx. Раннє уприскування палива або високий тискСтиснення в камері згоряння також сприяють утворенню NOx. Чим вища концентрація кисню, тим вища концентрація оксидів азоту.
Вуглеводні (CnHm етан, метан, етилен, бензол, пропан, ацетилен та ін.)
Вуглеводні органічні сполуки, молекули яких побудовані лише з атомів вуглецю та водню, є токсичними речовинами. У вихлопних газах міститься більше 200 різних CH, які діляться на аліфатичні (з відкритим або закритим ланцюгом) і містять бензольне або ароматичне кільце. Ароматичні вуглеводні містять у молекулі один або кілька циклів із 6 атомів вуглецю, з'єднаних між собою простими або подвійними зв'язками (бензол, нафталін, антрацен та ін.). Мають приємний запах. Наявність CH у відпрацьованих газах двигунів пояснюється тим, що суміш у камері згоряння є неоднорідною, тому у стінок, у перезбагачених зонах, відбувається гасіння полум'я і обрив ланцюгових реакцій. хімічних сполук, мають неприємний запах. CH є причиною багатьох хронічних захворювань. Токсичні також пари бензину, які є вуглеводнями. Допустима середньодобова концентрація парів бензину становить 1,5 мг/м3. Зміст CH у вихлопних газах зростає при дроселюванні, під час роботи двигуна на режимах примусового холостого ходу (ПХХ, наприклад, при гальмуванні двигуном). При роботі двигуна на зазначених режимах погіршується процес сумішоутворення (перемішування паливоповітряного заряду), зменшується швидкість згоряння, погіршується займання і, як результат, виникають його часті пропуски. Виділення CH викликається неповним згорянням поблизу холодних стінок, якщо до кінця згоряння залишаються місця з сильним локальним недоліком повітря, недостатнім розпилюванням палива, при незадовільному завихренні повітряного заряду та низьких температурах (наприклад, режим холостого ходу). Вуглеводні утворюються в перезбагачених зонах, де обмежений доступ кисню, а також поблизу порівняно холодних стін камери згоряння. Вони відіграють активну роль в освіті біологічно активних речовин, що викликають роздратування очей, горла, носа та їх захворювання, і завдають шкоди рослинному та тваринному світу.
Вуглеводневі сполуки надають наркотичну дію на центральну нервову систему, можуть бути причиною хронічних захворювань, а деякі ароматичні CH мають отруйні властивості. Вуглеводні (олефіни) та оксиди азоту за певних метеорологічних умов активно сприяють утворенню смогу.
Зміг від вихлопних газів.
Зміг (Smog, від smoke дим і fog - туман) отруйний туман, що утворюється в нижньому шарі атмосфери, забрудненої шкідливими речовинами від промислових підприємств, вихлопними газами від автотранспорту та установок, що тепловиробляють при несприятливих погодних умовах. Він є аерозоль, що складається з диму, туману, пилу, частинок сажі, крапельок рідини (у вологій атмосфері). Виникає в атмосфері промислових міст за певних метеорологічних умов. Шкідливі гази, що надходять в атмосферу, вступають у реакцію між собою і утворюють нові, у тому числі і токсичні сполуки. У атмосфері у своїй відбуваються реакції фотосинтезу, окислення, відновлення, полімеризації, конденсації, каталізу тощо. Внаслідок складних фотохімічних процесів, що стимулюються ультрафіолетовою радіацією Сонця, з оксидів азоту, вуглеводнів, альдегідів та інших речовин утворюються фотооксиданти (окислювачі).
Низькі концентрації NO2 можуть створити велику кількість атомарного кисню, який у свою чергу утворює озон і знову реагує на речовини, що забруднюють атмосферне повітря. Наявність в атмосфері формальдегіду, вищих альдегідів та інших вуглеводневих сполук також сприяє разом із озоном утворенню нових перекисних сполук. Продукти дисоціації взаємодіють із олефінами, утворюючи токсичні гідроперекисні сполуки. При їх концентрації понад 0,2 мг/м3 настає конденсація водяної пари у вигляді дрібних крапель туману з токсичними властивостями. Їхня кількість залежить від сезону року, часу доби та інших факторів. У спекотну суху погоду зміг спостерігається у вигляді жовтої пелени (колір надає присутній у повітрі діоксид азоту NO2 крапельки жовтої рідини). Зміг викликає подразнення слизових оболонок, особливо очей, може спричинити головний біль, набряки, крововиливи, ускладнення захворювань дихальних шляхів. Погіршує видимість на дорогах, збільшуючи цим кількість дорожньо-транспортних пригод. Небезпека для життя людини велика. Так, наприклад, лондонський смог 1952 р. називають катастрофою, оскільки за 4 дні від смогу загинуло близько 4 тис. осіб. Наявність в атмосфері хлористих, азотних, сірчистих сполук і крапельок води сприяє утворенню сильних токсичних сполук і пар кислот, що згубно позначається на рослинах, а також спорудах, особливо на історичних пам'ятниках, складених з вапняку. Природа смогів різна. Наприклад, у Нью-Йорку утворенню смогу сприяють реакції фтористих та хлористих сполук з крапельками води; у Лондоні присутність парів сірчаної та сірчистої кислот; у Лос-Анджелесі (каліфорнійський чи фотохімічний смог) наявність в атмосфері оксидів азоту, вуглеводнів; в Японії - присутність в атмосфері частинок сажі та пилу.
дизельних двигунів, про.%
Діоксид сірки утворюється у відпрацьованих газах у тому випадку, коли сірка міститься у вихідному паливі (дизельне паливо). Аналіз даних, наведених у табл. 16, показує, що найбільшу токсичність має вихлоп карбюраторних ДВСза рахунок більшого викиду СО, NO x, C n H mта ін. Дизельні ДВС викидають у великих кількостях сажу, яка в чистому виглядінетоксична. Однак частинки сажі, володіючи високою адсорбційною здатністю, несуть на своїй поверхні частинки токсичних речовин, у тому числі канцерогенних. Сажа може тривалий час перебувати у зваженому стані у повітрі, збільшуючи тим самим час дії токсичних речовин на людину.
Застосування етилованого бензину, що має у своєму складі з'єднання свинцю, викликає забруднення атмосферного повітря токсичними сполуками свинцю. Близько 70% свинцю, доданого до бензину з етиловою рідиною, потрапляє в атмосферу з газами, що відпрацювали, з них 30% осідає на землі відразу за зрізом випускний трубиавтомобіля, 40% залишається в атмосфері. Один вантажний автомобіль середньої вантажопідйомності виділяє 2,5-3 кг свинцю на рік. Концентрація свинцю в повітрі залежить від вмісту його у бензині. Виключити надходження високотоксичних сполук свинцю в атмосферу можна заміною етилованого бензину на неетильований, що використовують у Російської Федераціїта ряді країн Західної Європи.
Склад відпрацьованих газів ДВЗ залежить від режиму роботи двигуна. У двигуна, що працює на бензині, при невстановлених режимах (розгін, гальмування) порушуються процеси сумішоутворення, що сприяє підвищеному виділенню токсичних продуктів. Залежність складу відпрацьованих газів ДВЗ від коефіцієнта надлишку повітря наведено на рис. 77, а. Перезбагачення паливної суміші до коефіцієнта надлишку повітря а = 0,6-0,95 на режимі розгону веде до збільшення викиду палива, що не згорів, і продуктів його неповного згоряння.
У дизельних двигунах зі зменшенням навантаження склад горючої суміші збіднюється, тому вміст токсичних компонентів у газах, що відпрацювали, при малому навантаженні зменшується (рис. 77, б).Зміст СО та С nН mзростає під час роботи на режимі максимального навантаження.
Кількість шкідливих речовин, що надходять в атмосферу у складі газів, що відпрацювали, залежить від загального технічного стану автомобілів і особливо від двигуна – джерела найбільшого забруднення. Так, при порушенні регулювання карбюратора викиди ЗІ збільшуються в 4-5 разів.
У процесі старіння двигуна його викиди збільшуються через погіршення всіх характеристик. При зносі поршневих кілецьзбільшується прорив крізь них. Витоку через вихлопний клапан можуть стати основним джерелом викидів вуглеводнів.
Характеристики режиму роботи та конструкції, що впливають на викиди в карбюраторних двигунах, включають такі параметри:
3) швидкість;
4) керування моментом;
5) утворення нагару у камері згоряння;
6) температура поверхні;
7) протитиск вихлопу;
8) перекриття клапанів;
9) тиск у впускному трубопроводі;
10) співвідношення між поверхнею та об'ємом;
11) робочий об'єм циліндра;
12) ступінь стиснення;
13) рециркуляція вихлопного газу;
14) конструкція камери згоряння;
15) співвідношення між ходом поршня та діаметром циліндра.
Зменшення кількості забруднюючих речовин, що викидаються, досягається в сучасних автомобілях за рахунок використання оптимальних конструкторських рішень, точного регулювання всіх елементів двигуна, вибором оптимальних режимів руху, використанням палива. високої якості. Керування режимами руху автомобіля може здійснюватися за допомогою комп'ютера, що встановлюється у салоні автомобіля.
Експлуатаційні та конструкторські параметри, що впливають на викиди двигунів, у яких запалення суміші відбувається за рахунок стиснення, включають такі характеристики:
1) коефіцієнт надлишку повітря;
2) випередження упорскування;
3) температура вхідного повітря;
4) склад палива (включаючи присадки);
5) турбонаддув;
6) завихрення повітря;
7) конструкція камери згоряння;
8) характеристики форсунки та струменя;
9) рециркуляція вихлопного газу;
10) система вентиляції картера.
Турбонаддув підвищує температуру циклу і, таким чином, посилює окисні реакції. Ці фактори призводять до скорочення викидів вуглеводнів. Щоб зменшити температуру циклу та таким чином скоротити викид оксидів азоту, спільно з турбонаддувом може бути використане проміжне охолодження.
Однією з найбільш перспективних напрямів зниження викидів токсичних речовин карбюраторних двигунів використання методів зовнішнього придушення викидів, тобто. після того, як вони вийдуть із камери згоряння. До таких пристроїв відносяться термічні та каталітичні реактори.
Мета використання термічних реакторів полягає в тому, щоб доокислити вуглеводні та оксид вуглецю за допомогою некаталітичних гомогенних газових реакцій. Ці пристрої призначені для окислення, тому не призводять до видалення оксидів азоту. Такі реактори підтримують підвищену температуру вихлопних газів (до 900°С) протягом періоду доокислення (в середньому до 100 мс), так що окислювальні реакції продовжуються у вихлопних газах і після того, як вони залишать циліндр.
Каталітичні реактори встановлюються в вихлопної системи, яка часто дещо віддалена від двигуна і, залежно від конструкції, використовується для видалення не тільки вуглеводнів та СО, але, крім того, і оксидів азоту. Для автомобільних транспортних засобіввикористовуються такі каталізатори, як платина та паладій, для окислення вуглеводнів та СО. Для зменшення вмісту оксидів азоту як каталізатор використовується родій. Як правило, використовується лише 2–4 г благородних металів. Основні металеві каталізатори можуть бути ефективними при використанні спиртових палив, але їхня каталітична активність швидко падає при використанні традиційних вуглеводневих палив. Застосовуються два види носіїв каталізаторів: таблетки (γ-оксид алюмінію) або моноліти (кордіорит або корозійностійка сталь). Кордієрит при застосуванні його як носій покривають γ-оксидом алюмінію перед нанесенням каталітичного металу.
Каталітичні нейтралізатори конструктивно складаються з вхідного та вихідного пристроїв, службовців для підведення та виведення нейтралізованого газу, корпусу та укладеного в нього реактора, що представляє собою активну зону, де і протікають каталітичні реакції. Реактор-нейтралізатор працює за умов великих температурних перепадів, вібраційних навантажень, агресивного середовища. Забезпечуючи ефективне очищення відпрацьованих газів, нейтралізатор за надійністю не повинен поступатися основним вузлам та агрегатам двигуна.
Нейтралізатор для дизельного двигуна показано на рис. 78. Конструкція нейтралізатора осесиметрична і має вигляд труби в трубі. Реактор складається із зовнішньої та внутрішньої перфорованих решіток, між якими розміщений шар гранульованого платинового каталізатора.
Призначення нейтралізатора полягає в глибокому (не менше
90 про %) окисленні ЗІ та вуглеводнів у широкому інтервалі температур (250…800°С) у присутності вологи, сполук сірки та свинцю. Каталізатори цього типу характеризуються низькими температурами початку ефективної роботи, високою термостійкістю, довговічністю та здатністю стійко працювати при високих швидкостях газового потоку. Основним недоліком цього типу нейтралізатора є висока вартість.
Для того щоб каталітичне окислення відбувалося нормально, каталізатори, що окислюють, вимагають деякої кількості кисню, а каталізатори, що відновлюють, - деякої кількості СО, C nН mабо Н 2 . Типові системи та реакції каталітичного окислення-відновлення наведено на рис. 79. Залежно від селективності каталізатора в процесі відновлення оксидів азоту може утворитися деяка кількість аміаку, який потім знову окислюється NO, що призводить до зниження ефективності руйнування NO x.
Вкрай небажаним проміжним продуктом може бути сірчана кислота. Для майже стехіометричної суміші співіснують як окислюються, так і складові, що відновлюються у вихлопних газах.
Ефективність каталізаторів може бути знижена в присутності сполук металів, які можуть надходити у вихлопні гази з палива, добавок змащувальних матеріалів, а також внаслідок зношування металів. Це явище відоме під назвою отруєння каталізатора. Особливо значно знижують активність каталізатора антидетонаційні добавки тетраетилсвинцю.
Крім каталітичних та термічних нейтралізаторів відпрацьованих газів двигунів використовуються і рідинні нейтралізатори. Принцип дії рідинних нейтралізаторів заснований на розчиненні або хімічній взаємодії токсичних компонентів газів при пропусканні їх через рідину певного складу: вода, водний розчинсульфіту натрію, водний розчин бікарбонату натрію. Внаслідок пропускання відпрацьованих газів дизельного двигуна знижується викид альдегідів приблизно на 50%, сажі – на 60–80%, відбувається деяке зниження вмісту бенз(а)пірену. Головні недоліки рідинних нейтралізаторів - це великі габарити і недостатньо високий ступінь очищення більшості компонентів вихлопних газів.
Підвищення економічності автобусів та вантажних автомобілівдосягається насамперед застосуванням дизельних ДВЗ. Вони мають екологічні переваги порівняно з бензиновими ДВС, оскільки мають меншу на 25–30% питому витрату палива; крім того, склад відпрацьованих газів у дизельного ДВЗменш токсичний.
Для оцінки забруднення атмосферного повітря викидами автотранспорту встановлено питомі значення газових викидів. Є методики, що дозволяють за питомими викидами та кількістю автомобілів розрахувати кількість викидів автотранспорту в атмосферу для різних ситуацій.
Зараз, завдяки ЗМІ, під пильною увагою громадськості знаходиться Планети, а саме її насичення та забруднення вихлопними газами автомобілів. Особливо уважно люди відстежують та обговорюють такий розтиражований у пресі побічний результат повсюдної автомобілізації як «парниковий ефект» та шкоду вихлопних газів дизельних автомобілів.
Однак, як відомо вихлопні гази, вихлопним газам - ворожнеча, незважаючи на те, що всі вони небезпечні для організму людини та інших форм життя на Землі. То що робить їх небезпечними? І що відрізняє їх одне від одного? Подивимося під мікроскопом з чого складається сизий зміг, що вилітає з вихлопної труби. Вуглекислий газ, кіптява, оксид азоту та деякі інші не менш небезпечні елементи.
Вчені відзначають, що екологічна обстановка в багатьох промислово розвинених країнах, що розвиваються, значною покращилася за останні 25 років. В основному це пов'язано з поступовим, але неминучим жорсткістю екологічних норм, а також перенесенням виробництв на інші континенти та інші країни, в тому числі в Східну Азію. У Росії, Україні та інших країнах СНД велика кількість підприємств була закрита через політичні та економічні потрясіння, що з одного боку створило надзвичайно складну соціально-економічну обстановку, але значною мірою покращило екологічні показники цих країн.
Проте, за даними вчених-дослідників, найбільшу небезпеку для нашої зеленої планети мають саме автомобілі. Навіть при поетапному посиленні норм викидів шкідливих речовин в атмосферу, через зростання кількості автомобілів, результати цієї роботи, на жаль, нівелюються.
Якщо сегментувати загальну масу різноманітних транспортних засобів присутніх зараз на планеті, найбільш брудні залишаються, особливо небезпечні автомобілі з цим типом палива перевищенням оксиду азоту. Незважаючи на десятиліття розробок та запевнення автовиробників про те, що вони зможуть зробити дизелі чистішими, оксид азоту та дрібні частинки сажі, як і раніше, залишаються головними ворогами дизеля.
Саме у зв'язку з даними проблемами, пов'язаними з використанням дизельних двигунів, такі великі німецькі міста, як Штутгарт і Мюнхен, нині обговорюють заборону на використання автомобілів, що працюють на важкому паливі.
Ось вичерпний список шкідливих речовин, що входять у вихлопні гази і шкоду, що завдається здоров'ю людини при їхньому вдиханні
Вихлопні гази
Відхідні гази - це газоподібні відходи, що виникають у процесі перетворення рідкого вуглеводневого палива в енергію, на якій працює ДВС шляхом згоряння.
Бензол
Бензол міститься у невеликих кількостях у бензині. Безбарвна, прозора, легко рухлива рідина.
Як тільки ви заповнюєте бак свого автомобіля бензином, перша з першою небезпечною для здоров'я речовиною, з якою ви контактуватимете, - це саме бензол, що випаровується з бака. Але найнебезпечніший бензол при згорянні палива.
Бензол є одним із тих речовин, які можуть викликати рак у людини. Проте, вирішальне скорочення повітря небезпечного бензолу було досягнуто багато років тому з допомогою триходового каталізатора.
Дрібний пил (тверді частки)
Цей забруднювач повітря є невизначеною речовиною. Краще сказати, що це комплексна суміш речовин, яка може відрізнятися за походженням, формою та своїм хімічним складом.
У автомобілях наддрібний абразив присутній у будь-яких формах експлуатації, скажімо, при зносі шин та гальмівних дисків. Але найбільшу небезпеку становить сажа. Раніше цим неприємним моментом в експлуатації страждали виключно дизельні двигуни. Завдяки встановленню фільтрів твердих частинок ситуація значно покращилася.
Тепер схожа проблема виникла і бензинових моделей, оскільки вони все частіше використовують системи прямого упорскування палива, що призводить до побічного виробництва ще дрібніших твердих частинок, ніж у дизельних двигунів.
Однак, за даними вчених, що досліджують природу проблеми, всього 15% дрібного пилу, що тримає в облозі в легенях, виробляють автомобілі, джерелом небезпечного явища може бути будь-яка діяльність людини, від сільського господарства, до лазерних принтерів, камінів і звичайно ж сигарет.
Здоров'я мешканців мегаполісів
Фактичне навантаження на організм людини від вихлопних газів залежить від обсягу трафіку та погодних умов. Той, хто живе на жвавій вулиці, піддається впливу оксидів азоту або дрібного пилу значно сильнішим.
Вихлопні гази не однаково небезпечні всім жителям. Здорові люди практично ніяк не відчують «газову атаку», хоча інтенсивність навантаження від цього не знизиться, а стан здоров'я астматика або людини з серцево-судинними захворюваннями може значно погіршитися через наявність вихлопних газів.
Вуглекислий газ (CO2)
Шкідливий для всього клімату планети газ неминуче виникає при спалюванні копалин видів палива, таких як дизельне паливо або бензин. З точки зору CO2 дизельні двигуни трохи "чистіше", ніж бензинові, тому що вони в основному споживають менше палива.
Для людини CO2 нешкідливий, але не є таким для природи. Парниковий газ CO2 відповідає за більшу частину глобального потепління. За даними Федерального Міністерства навколишнього середовища Німеччини, 2015 року частка вуглекислого газу в загальному обсязі викидів парникових газів склала 87,8 відсотка.
З 1990 року викиди вуглекислого газу майже безперервно скорочуються, загалом зменшившись на 24,3 відсотка. Однак, незважаючи на виробництво все більше економічних двигунів, зростання автомобілізації та збільшення вантажного руху нівелює спроби вчених та інженерів зменшити шкоду. Через що викиди вуглекислого газу залишаються на високому рівні.
До речі: весь автотранспорт, скажімо, Німеччини несе відповідальність лише за 18 відсотків викидів CO2. Більш ніж удвічі більше, 37 відсотків, йде на викиди енергетики. У США картина протилежна, там найбільш серйозну шкоду природі завдають саме автомобілі.
Окис вуглецю (Co, чадний газ)
Дуже небезпечний побічний продукт горіння. Монооксид вуглецю є безбарвним газом без смаку і запаху. З'єднання вуглецю і кисню виникає при неповному спалюванні вуглецевмісних речовин і є вкрай небезпечною отрутою. Тому якісна вентиляція в гаражах та підземних паркінгахмає важливе значеннядля життя їхніх користувачів.
Навіть невелика кількість окису вуглецю призводить до пошкодження організму, кілька хвилин проведених у погано провітрюваному гаражі з працюючим автомобілем може вбити людину. Будьте дуже обережні! Не прогрівайте у закритих боксах та приміщеннях без вентиляції!
Але наскільки небезпечним є оксид вуглецю на відкритому повітрі? Проведений у Баварії експеримент показав, що в 2016 році середні значення, показані вимірювальними станціями, опинилися між 0,9-2,4 мг/м 3 , виявилися значно нижчими від граничних показників.
Озон
Для обивателя озон не є якимось небезпечним чи токсичним газом. Проте, насправді це не так.
Під впливом сонячного світла вуглеводні та окис азоту перетворюється на озон. Через дихальні шляхи озон потрапляє до організму і призводить до пошкодження клітин. Наслідки, впливи озону: місцеве запалення дихальних шляхів, кашель та задишка. При невеликих обсягах озону жодних проблем із подальшим відновленням клітин організму не виникне, але при великих концентраціях цей нешкідливий на вигляд газ може спокійно вбити здорову людину. Не дарма у Росії цей газ віднесено до найвищого класу небезпеки.
Зі зміною клімату підвищується ризик появи високих концентрацій озону. Вчені вважають, що до 2050 року озонове навантаження має різко зрости. Для вирішення проблеми оксиди азоту, що викидаються транспортом, повинні бути значно скорочені. Крім того, факторів впливу на поширення озону досить багато, наприклад, розчинники у фарбах та лаках також активно сприяють виникненню проблеми.
Двоокис сірки (SO2)
Ця забруднююча речовина виникає під час спалювання в паливі сірки. Вона відноситься до класичних атмосферних забруднювачів, що виникають при процесі горіння, на електростанціях та в промисловості. SO2 є одним із найголовніших «інгредієнтів» забруднюючих речовин, що утворюють смог, також званий “Лондон смог”.
В атмосфері діоксид сірки піддається ряду процесів перетворення, внаслідок чого можуть виникнути сірчана кислота, сульфіти та сульфати. SO2 діє в першу чергу на слизові оболонки ока та верхніх дихальних шляхів. Що стосується навколишнього середовища, діоксид сірки може пошкоджувати рослини та викликати окислення ґрунту.
Оксиди Азоту (NOx)
Оксиди азоту утворюються, головним чином, у процесі згоряння двигунах внутрішнього згоряння. Дизельні автомобілівважаються основним джерелом. Введення каталізаторів і фільтрів сажі продовжує збільшуватися, так що викиди будуть помітно знижуватися, але відбудеться це тільки в майбутньому.
Основними джерелами викидів автомобіля є двигун внутрішнього згоряння, випаровування палива через систему вентиляції. паливного бака, а також ходова частина: в результаті тертя шин дорожнє покриття, зносу гальмівних колодокта корозії металевих деталей незалежно від викидів двигуна утворюються частинки дрібнодисперсного пилу. При ерозії каталізатора виділяються платина, паладій і родій, а при зносі накладок зчеплення також виділяються токсичні речовини, такі як свинець, мідь та сурма. Для цих вторинних викидів автомобілів також мають бути встановлені граничні значення.
Шкідливі речовини
Мал. Склад вихлопних газів
Склад відпрацьованих (вихлопних) газів автомобіля включає множину речовин або груп речовин. Переважною частиною компонентів ОГ є неотруйні гази, що містяться в звичайному повітрі. Як показано на малюнку, лише невелика частина ОГ є шкідливою для довкілля та здоров'я людей. Незважаючи на це, потрібне подальше зниження концентрації токсичних компонентів ОГ. Хоча сучасні автомобілі сьогодні дають дуже чистий вихлоп (у автомобілів Євро-5 він у деяких аспектах навіть чистіше всмоктуваного повітря), величезна кількість експлуатованих автомобілів, яких тільки в Німеччині налічується близько 56 млн одиниць, викидає значну кількість отруйних та шкідливих для здоров'я речовин. Виправити ситуацію покликані нові технології та запровадження більш жорстких вимог до екологічності ОГ.
Оксид вуглецю (СО)
Оксид вуглецю(чадний газ) СО - газ без кольору та запаху. Це отрута для дихальної системи, що порушує функцію центральної нервової та серцево-судинної систем. У людському організмі він пов'язує червоні кров'яні тільця та викликає кисневе голодування, яке за короткий час призводить до смерті від ядухи. Вже при концентрації повітря 0,3% за обсягом чадний газ у дуже короткий час вбиває людину. Дія залежить від концентрації ЗІ в повітрі, від тривалості та глибини вдихання. Лише серед з нульової концентрацією СО може бути виведено з організму через легкі.
Оксид вуглецю завжди виникає при нестачі кисню та при неповному згорянні.
Вуглеводні (СН)
Вуглеводні викидаються в атмосферу у вигляді незгорілого палива. Вони мають подразнюючу дію на слизові оболонки та органи дихання людини. Подальша оптимізація робочого процесу двигуна можлива лише шляхом удосконалення виробничих технологій та поглиблення знань про процеси згоряння.
Вуглеводневі сполуки виникають у вигляді парафінів, олефінів, ароматів, альдегідів (особливо формальдегідів) та поліциклічних сполук. Експериментально доведено канцерогенні та мутагенні властивості понад 20 поліциклічних ароматичних вуглеводнів, які в силу свого малого розміру здатні проникати до легеневих бульбашок. Найнебезпечнішими вуглеводневими сполукамивважаються бензол (С6Н6), толуол (метилбензол) та ксилол (диметилбензол, загальна формула С6Н4 (СН3)2). Наприклад, бензол може викликати в людини зміни картини крові та призвести до виникнення раку крові (лейкемії).
Причиною викиду вуглеводнів в атмосферу завжди є неповне згоряння палива, нестача кисню, а при дуже збідненій суміші - надто повільне згоряння палива.
Окиси азоту (NOх)
При високій температурі згоряння (більше 1100°С) реакційно інертний азот, що міститься в повітрі, активується і вступає в реакції з вільним киснем в камері згоряння, утворюючи оксиди. Вони дуже шкідливі для довкілля: стають причинами утворення смогу, загибелі лісів, випадання кислотних дощів; також оксиди азоту є перехідними речовинами для утворення озону. Вони – отрута для крові, викликають рак. У процесі згоряння виникають різні оксиди азоту - NO, NO2, N2O, N2O5 - мають загальне позначення NOx. При з'єднанні з водою виникають азотна (HNO3) і азотиста (HNO2) кислоти. Діоксид азоту (NO2) - червоно-коричневий отруйний газ з їдким запахом, що подразнює органи дихання та утворює сполуки з гемоглобіном крові.
Це найбільш проблематичний з усіх оксидів азоту і в перспективі для нього діятимуть окремі норми допустимої концентрації. Частка NO2 у загальних викидах оксидів азоту у майбутньому повинна становити менше 20%. У директиві 1999/30/EG з 2010 року гранично допустима концентрація N02 встановлена на рівні 40 мкг/м. Дотримання цієї граничної концентрації висуває особливі вимоги щодо захисту від шкідливих викидів.
Найсприятливіші умови для утворення оксидів азоту висока температуразгоряння збідненої паливоповітряної суміші. Системи рециркуляції ОГ дозволяють знизити частку оксидів азоту у вихлопі автомобілів.
Оксиди сірки (SOx)
Оксиди сірки утворюються з сірки, що міститься в паливі. У процесі згоряння сірка реагує з киснем та водою, утворюючи оксиди сірки, сірчану (H2SO4) та сірчисту (H2SO3) кислоти. Оксид сірки – основна складова кислотних дощів та причина загибелі лісів. Це водорозчинний їдкий газ, вплив якого на організм людини проявляється у почервонінні, опуханні та посиленні секреції вологих слизових оболонок очей та верхніх дихальних шляхів. Діоксид сірки впливає на слизові носоглотки, бронхів та очей. Найчастіше місцем «атаки» діоксиду сірки є бронхи. Сильне подразнення на дихальні шляхи пояснюється утворенням сірчистої кислоти у вологому середовищі. Вглиб дихальних шляхів потрапляють зважений у дрібнодисперсному пилу діоксид сірки SO2 та аерозоль сірчаної кислоти. Найбільш чутливо реагують на зростаючу концентрацію діоксиду сірки у повітрі астматики та маленькі діти. Високий вміст сірки у паливі скорочує термін служби каталізаторів бензинових зельних двигунів.
Зниження викидів діоксиду сірки реалізується шляхом обмеження вмісту сірки у паливі. Ціль - паливо, що не містить сірки.
Сірководень (H2S)
Наслідки впливу цього газу на органічне життя поки що не зовсім зрозумілі науці, проте відомо, що людина здатна викликати важкі отруєння. У важких випадках виникає загроза ядухи, втрата свідомості та параліч центральної нервової системи. При хронічному отруєнні відзначається подразнення слизових оболонок очей та дихальних шляхів. Запах сірководню відчувається вже за концентрації їх у повітрі у кількості 0,025 мл/м3.
Сірководень у вихлопних газах виникає за певних умов, причому, незважаючи навіть на наявність каталізатора, залежить від вмісту сірки в паливі.
Аміак (NH3)
Вдихання аміаку призводить до подразнення дихальних шляхів, кашлю, задишки та задухою. Також аміак викликає запалення почервоніння на шкірі. Пряме отруєння аміаком трапляється рідко, оскільки навіть його великі кількості швидко перетворюються на сечовину. При прямому вдиханні великої кількості аміаку функції легень часто порушуються довгі роки. Особливо небезпечний цей газ для очей. При сильному впливі аміаку на очі можуть настати помутніння рогівки та сліпота.
За певних умов аміак може утворитися навіть каталізаторі. У той же час аміак виявляється корисним як відновник для каталізаторів SCR.
Сажа та частки
Сажа- це чистий вуглець та небажаний продукт неповного згоряння вуглеводнів. Причиною утворення сажі є нестача кисню при згорянні або передчасне охолодження газів, що спалюються. Частинки сажі часто зв'язуються з залишками палива і моторного масла, що не згоріли, а також води, продуктів зносу деталей двигуна, сульфатів і попелу. Частинки сильно відрізняються одна від одної за формою та розміром.
Таблиця. Класифікація частинок
У таблиці показано класифікацію та розміри частинок. Найбільш часто при роботі двигуна утворюються частинки діаметром близько 100 нанометрів (0,0000001 м-код або 0,1 мкм); такі частинки здатні природним шляхом потрапляти у легені людини. При аглютинації (склеювання) частинок сажі один з одним та іншими компонентами маса, кількість та розподіл частинок у повітрі можуть значно змінюватися. Основні компоненти частинок представлені малюнку.
Мал. Основні компоненти частинок
Завдяки своїй губчастій структурі частинки сажі можуть захоплювати як органічні, так і неорганічні речовини, що утворюються при згорянні палива у циліндрах двигуна. В результаті маса частинок сажі може зрости втричі. Це вже не окремі частинки вуглецю, а правильної форми агломерати, що утворюються внаслідок молекулярного тяжіння. Розмір таких агломератів може досягати 1 мкм. Викиди сажі та інших часток особливо активно відбуваються при згорянні дизельного палива. Ці викиди вважаються канцерогенними. Небезпечні наночастки становлять кількісно велику частку частинок, але за масою становлять лише невеликий відсоток. З цієї причини пропонується обмежувати вміст часток в ОГ не за масою, а за кількістю та розподілом. У перспективі передбачено диференціювання між розміром частинок та їх розподілом.
Мал. Склад частинок
Викиди частинок при роботі бензинових двигунів на два-три порядки нижчі, ніж під час роботи дизельних двигунів. Тим не менш, дані частинки виявляються навіть у вихлопі бензинових двигунів з безпосереднім упорскуваннямпалива. Тому є пропозиції щодо обмеження граничного вмісту частинок у відпрацьованих газах автомобілів. Сублімація - безпосередній перехід речовини з твердого стану до газоподібного, і навпаки. Субліматом називають твердий осад газу при його охолодженні.
Дрібний пил
Працюючи двигунів внутрішнього згоряння утворюються також особливо дрібні частки - пил. Вона складається головним чином з частинок поліциклічних вуглеводнів, важких металівта з'єднань сірки. Частина фракцій пилу здатна проникати у легені, інші фракції у легені не проникають. Фракції розміром понад 7 мкм менш небезпечні, оскільки фільтруються власною системою фільтрації людського організму.
Різний відсоток дрібніших фракцій (менше 7 мкм) проникають у бронхи та легеневі бульбашки (альвеоли), викликаючи локальне подразнення. У ділянці легеневих бульбашок розчинні компоненти потрапляють у кров. Власна система фільтрації організму справляється не з усіма фракціями дрібного пилу. Атмосферні пилові забруднення називають також аерозолями. Вони можуть бути в твердому або рідкому стані і в залежності від розмірів можуть мати різний період існування. При русі найдрібніші частинки можуть з'єднуватися в більші з відносно стабільним періодом існування в атмосфері. Такими властивостями переважно мають частинки діаметром від 0,1 мкм до 1 мкм.
При оцінці утворення дрібного пилу в результаті роботи автомобільного двигуна слід відрізняти цей пил від пилу, що утворюється природним шляхом: пилку рослин, дорожнього пилу, піску та багатьох інших речовин. Не можна недооцінювати й такі джерела дрібного пилу у містах, як знос гальмівних колодок та шин. Так що вихлопи дизельних двигунів - не єдине «джерело» пилу в атмосфері.
Синій та білий дим
Синій димвиникає під час роботи дизельного двигуна при температурі нижче 180°С через дрібні краплі масла, що конденсуються. При температурі вище 180 ° С ці крапельки випаровуються. Вуглеводневі компоненти палива, що не згоріли, беруть участь в освіті. синього димута при температурах від 70°С до 100°С. Велика кількість синього диму вказує на велике зношування циліндропоршневої групи, стрижнів і направляючих втулок клапанів. Занадто пізно виставлений початок подачі палива також може бути причиною утворення синього диму.
Білий дим складається з водяної пари, що виникає під час згоряння палива і стає помітним при температурі нижче 70°С. Особливо характерна поява білого димуу форкамерних та вихрокамерних дизелів після холодного запуску. Причиною білого диму є незгорілі вуглеводневі компоненти і конденсати.
Вуглекислий газ (СO2)
Вуглекислий газ- це безбарвний, негорючий, кислуватий на смак газ. Іноді його помилково називають вугільною кислотою. Щільність СO2 приблизно в 1,5 рази вище за щільність повітря. Вуглекислий газ є складовоюповітря, що видихається людиною (3-4%) При вдиханні повітря, що містить 4-6% СO2, у людини виникають головні болі, шум у вухах і почастішання серцебиття, а при більш високих концентраціях СO2 (8-10%) наступають напади задухи, втрата свідомості та зупинка дихання. При концентрації понад 12% настає смерть від кисневого голодування. Наприклад, свічка, що горить, тухне при концентрації СO2 8-10% за обсягом. Хоча вуглекислий газ і відноситься до задушливих речовин, але як компонент вихлопу двигуна не вважається отруйним. Проблема у цьому, що вуглекислий газ, як показано малюнку, значно сприяє глобальному парниковому ефекту.
Мал. Частка газів у парниковому ефекті
Разом з ним розвитку парникового ефекту сприяють метан, закис азоту (звеселяючий газ, оксид діазоту), фторвуглеводні та гексафторид сірки. Вуглекислий газ, водяна пара та мікрогази впливають на радіаційний баланс Землі. Гази пропускають видиме світло, але поглинають тепло, що відбивається від земної поверхні. Без цієї теплозатримуючої здатності середня температура поверхні Землі була близько -15°С.
Це називається природним парниковим ефектом. При збільшенні концентрації мікрогазів в атмосфері зростає частка теплового випромінювання, що поглинається, і виникає додатковий парниковий ефект. За оцінками експертів, до 2050 року середня температура Землі зросте на +4°С. Це може призвести до підвищення рівня моря більш ніж на 30 см, внаслідок чого почнуть танути гірські льодовики та полярні крижані «шапки», зміниться напрямок морських течій (у тому числі Гольфстріму), зміняться повітряні потоки, а моря затоплять величезні простори суші. Ось чого може призвести парникові гази, що утворюються при діяльності людей.
Сумарні антропогенні викиди СO2 становлять 27,5 млрд. т на рік. При цьому Німеччина належить до найбільших джерел С2 у світі. Енергетично обумовлені викиди СO2 становлять у середньому близько мільярда тонн на рік. Це близько 5% всього виробленого у світі СО2. Середня сім'я з трьох осіб у Німеччині виробляє на рік 32,1 т СO2. Викиди СO2 можна зменшити лише шляхом зниження витрати енергії та палива. Поки енергія видобувається шляхом спалювання викопних носіїв, проблема утворення надмірної кількості вуглекислого газу буде зберігатися. Тому терміново потрібний пошук альтернативних джерел енергії. Автопромисловість інтенсивно працює над вирішенням цієї проблеми. Однак боротися з парниковим ефектом можна лише у глобальному масштабі. Навіть якщо в межах ЄС буде досягнуто великого прогресу у зниженні викидів вуглекислого газу, в інших країнах найближчими роками може, навпаки, відбутися значне зростання кількості викидів. США з великим відривом лідирують у виробництві парникових газів, як у абсолютному вираженні, і у перерахунку душу населення. Маючи частку населення Землі лише 4,6%, вони виробляють 24% світових викидів вуглекислого газу. Це приблизно вдвічі більше, ніж у Китаї, частка якого у населення Землі становить 20,6%. 130 мільйонів автомобілів у США (це менше 20% від загальної кількості автомобілів на планеті) виробляють стільки ж вуглекислого газу, скільки вся промисловість Японії - четвертої країни у світі з викидів СО2.
Без додаткових заходів щодо захисту клімату глобальні викиди СО2 зростуть до 2020 року на 39% (щодо 2004 р.) і становитимуть 32,4 млрд т на рік. Викиди вуглекислого газу в США в найближчі 15 років збільшаться на 13% і перевищать 6 млрд т. У Китаї слід очікувати збільшення викидів СO2 на 58%, до 5,99 млрд т, а в Індії - на 107%, до 2,29 млрд т. У країнах ЄС, навпаки, приріст становитиме лише близько одного відсотка.
По суті бензин складається з молекул вуглецю та кисню. При згорянні бензину в циліндрах двигуна вуглець з'єднується з киснем, що у повітрі, у результаті утворюється двоокис вуглецю (вуглекислий газ СО2), водень з'єднується з киснем, утворюючи воду (Н2О).
З 1 л бензину виходить приблизно 0,9 л води, яка зазвичай не видно, так як вона виходить із системи випуску відпрацьованих газів у вигляді пари, на який перетворюється під впливом високої температури. Тільки при холодному двигуні, особливо в холодну пору року, видно білі хмари газів, що відпрацювали, утворені сконденсованою водою.
Ці продукти горіння утворюються, коли повітря та паливо змішуються в оптимальній пропорції (14,7:1). Але, на жаль, це співвідношення не завжди витримується, тому й присутні шкідливі речовиниу відпрацьованих газах.
Автомобіль Fiesta обладнаний керованим трикомпонентним каталітичним нейтралізатором, дизельний двигун - окисним каталітичним нейтралізатором
Всі без винятку автомобілі обладнані керованим 3-компонентним каталітичним нейтралізатором, автомобілі з дизельними двигунами Endura-DE - окисним каталітичним нейтралізатором. Керований каталітичний нейтралізаторзменшує вміст оксидів вуглецю приблизно на 85%, вуглеводнів – на 80%, оксидів азоту – на 70%.
Окисні каталітичні нейтралізатори не впливають на концентрацію оксидів азоту. Зі збільшенням пробігу ефективність каталітичного нейтралізатора знижується. Позначення «керований» говорить про те, що при роботі двигуна склад газів, що відпрацювали, постійно контролюється за допомогою датчика концентрації кисню і вміст шкідливих речовин у газах зменшується до прописаних законодавством норм.
Функція датчика концентрації кисню (лямбда-зонд)
Датчик концентрації кисню (HO2S) на автомобілі Fiesta встановлений перед каталітичним нейтралізатором у передній вихлопної труби (рис. 11.4) та діє за принципом гальванічного елемента з твердим електролітом у вигляді керамічного матеріалу, виготовленого з діоксиду цирконію та оксиду ітрію. Керамічний матеріал датчика піддається зовні впливу газів, що відпрацювали. внутрішня поверхняз'єднана з навколишнім повітрям.
Для зменшення часу приведення датчика до нормального робочого режиму його обладнають електричним підігрівом. Внаслідок різниці у вмісті кисню у газах, що відпрацювали, і навколишньому повітрі в датчику виникає різниця потенціалів, яка при певному залишковому вмісті кисню у відпрацьованих газах сильно збільшується.
Цей стрибок напруги відбувається точно при співвідношенні палива та повітря l=1. При нестачі кисню (l<1), т.е. при богатой топливовоздушной смеси, напряжение составляет 0,9–1,1 В. При бедной смеси (l>1) напруга зменшується до 0,1 Ст.
Сигнал датчика концентрації кисню передається блоку управління системою упорскування палива. Блок збагачує або збіднює паливоповітряну суміш, щоб підтримувати співвідношення палива та повітря якомога ближче до оптимального l=1.
Робоча область каталітичного нейтралізатора
Ступінь ефективності каталітичного нейтралізатора є функцією робочої температури. Нейтралізатор починає працювати при температурі приблизно 300 ° С, яка досягається через 25-30 з руху. Робоча температурау діапазоні 400–800 °С забезпечує оптимальні умови для отримання максимальної ефективності та великого терміну служби нейтралізатора.
Керамічний каталітичний нейтралізатор сприйнятливий до надвисокої температури. Якщо температура перевищує 900 °С, починається процес інтенсивного старіння, а при температурах понад 1200 °С його працездатність повністю порушується.
Активний шар складається з металів, чутливих до вмісту свинцю в паливі, при відкладенні активність каталітичного шару швидко зменшується. Тому двигуни з каталітичними нейтралізаторами слід експлуатувати лише на неетильованому бензині.
Каталітичний нейтралізатор має пористу керамічну основу, покриту дорогоцінними металами - платиною та родієм та укладену в оболонку з нержавіючої сталі. Розташована на дротяній сітці керамічна основа пронизана великою кількістю паралельно розташованих каналів. На стінках каналів нанесений проміжний шар збільшення активної поверхні каталітичного нейтралізатора ( рис. 11.5).
Каталітичний нейтралізатор містить 2-3 г дорогоцінних металів, причому платина сприяє окисленню, а родій - відновленню оксидів азоту.
Каталітичний нейтралізатор нейтралізує такі шкідливі речовини, як чадний газ, вуглеводень та оксиди азоту (тому він називається трикомпонентний каталітичний нейтралізатор).
ПРАКТИЧНА РАДА
Експлуатація автомобілів з каталітичним нейтралізатором
Якщо двигун автомобіля Fiestaне пускається через розрядку акумуляторної батареї, не намагайтеся пустити двигун, штовхаючи або буксуючи автомобіль. У каталітичний нейтралізатор потрапить дуже багато незгорілого палива, яке згодом приведе його в непридатність.
При перебоях у запаленні або перепустках запалення необхідно відразу ж перевірити систему запалення і при подальшому русі уникати високої частоти обертання колінчастого валу двигуна.
Перед нанесенням захисної мастики на дно кузова ретельно закрийте каталітичний нейтралізатор, інакше можливе загоряння.
Під час кожного підйому автомобіля обов'язково перевіряйте теплозахисні пластини.
Негерметичність системи випуску газів, що відпрацювали (прогоріла прокладка, тріщина від високої температури і т.д.) перед датчиком концентрації кисню призводить до неправильних результатів вимірювання (висока частка вмісту кисню). Тому електронний блок управління двигуном збагачуватиме суміш, що призведе до збільшення витрати палива та передчасного зносукаталітичного нейтралізатора.
ТЕХНІЧНИЙ СЛОВНИК
Склад відпрацьованих газів
Оксид вуглецю (чадний газ – СО).
Чим багатша паливоповітряна суміш, тим більше утворюється чадного газу. Точне керування кількістю палива, що впорскується, правильно встановлений момент запалювання і рівномірний розподіл суміші в камері згоряння зменшують вміст чадного газу в відпрацьованих газах.
Ніколи не вимірюйте вміст оксиду вуглецю в закритих приміщеннях, оскільки чадний газ отруйний і навіть невелика його концентрація в закритих приміщеннях може бути смертельною. У повітрі чадний газ відносно швидко з'єднується з киснем і утворює вуглекислий газ. Незважаючи на те, що вуглекислий газ не отруйний, він бере участь в утворенні «парникового» ефекту.
Вуглеводні (СН).
Сполуки вуглеводнів об'єднані в одну групу. Зміст СН залежить від конструкції двигуна (незмінна величина). Занадто багата або занадто бідна паливоповітряна суміш також збільшує частку вмісту СН у газах, що відпрацювали. Деякі їх безпечні, інші можуть викликати ракові захворювання. Всі сполуки вуглеводнів спільно з оксидами азоту (NOx) утворюють смог (важко розчинні туманні хмари газів, що відпрацювали).
Оксиди азоту (NOx або NO)
утворюються, насамперед, через наявність азоту повітря, що надходить у камеру згоряння (понад 3/4). Їхня концентрація особливо висока в конструкціях двигунів з низькою витратоюпалива та малим вмістом ЗІ та СН у відпрацьованих газах. Для цих двигунів характерні висока температура згоряння та бідна паливоповітряна суміш. При сильній концентрації оксиди азоту можуть пошкодити органи дихання. При поєднанні з водою утворюються кислотні дощі.
Вуглекислий газ (СО2).
Утворюється при згорянні палива, що містить вуглець при з'єднанні з киснем повітря. Вуглекислий газ зменшує корисну дію озонового шару Землі, що захищає від шкідливого ультрафіолетового випромінювання Сонця.
Отруйні речовини, які у відпрацьованих газах дизельних двигунів.
При роботі дизельного двигуна утворюється незначна кількість СО та СН. Через більш високу компресію дизельний двигун викидає менше оксидів азоту. Але для дизельного двигуна характерні інші шкідливі речовини у продуктах згоряння. Наприклад, сажа - типова складова частинавідпрацьованих газів дизеля. Сажа складається з незгорілих вуглеців і золи.
Частинки сажі при потраплянні до органів дихання стають збудниками раку. Двоокис сірки (SO2) також утворюється за наявності сірки, насамперед у дизельному паливі. Сприяє появі сірчаної чи сірчистої кислоти у дощі (кислотні дощі). Автомобілі з дизельними двигунами спричиняють 3% кислотних опадів.
Вуглекислий газ утворюється при згорянні дизельного палива лише за більш високих концентраціях.
