3.1. Оксид углерода

Длительно допустимая концентрация монооксида углерода, ещё практически не оказывающая отрицательного воз­действия на организм человека, составляет 1 мг/м³ воздуха. Об­разование оксида углерода происходит главным образом при го­рении обогащённых смесей,, то есть в условиях недостатка кис­лорода: чем выше коэффициент избытка воздуха, тем меньше СО в продуктах сгорания. Улучшение свойств топлив, влияющих на процесс их испарения и качество смесеобразования, повышает полноту сгорания и снижает содержание оксида углерода в отра­ботавших газах.

3.2. Оксиды азота

Токсичность диоксида азота NO₂ в 10 раз выше токсичности оксида углерода. Образование оксидов азота непосредственно с реакциями горения топлива не связано, а происходит в основном за счёт цепных реакций атомов и ради­калов – продуктов диссоциации молекул O₂ и N₂ в условиях высоких температур в пламени. Оксиды азота могут также об­разовываться при сгорании азотистых соединений, содержа­щихся в топливах и маслах. Эти вещества могут быть природ­ного происхождения или находиться в составе присадок, вво­димых в топлива для улучшения тех или иных эксплуатацион­ных свойств.

Содержание оксидов азота в продуктах сгорания зависит от максимальных температур рабочего цикла двигателя, наличия местных точечных перегревов, обусловленных неоднородностью состава смеси, а также от скоростей сгорания топливовоздушных смесей. Например, концентрация оксидов азота снижается почти в 2 раза при сжигании пропана и бутана вместо бензина, содер­жащего нафтены и особенно – ароматические углеводороды. Те­оретические температуры сгорания (в ⁰C) углеводородов в стехиометрических смесях с воздухом при начальной температуре 0 ⁰C и постоянном давлении зависят от молекулярной массы и хими­ческого строения и повышаются от пропана к бензолу в следующем ряду:

пропан 2110

бутан 2118

октан 2128

циклогексан 2140

циклопентан 2153

пентан 2189

толуол 2211

ксилол 2206

бензол 2258

Понижение содержания оксидов азота в отработавших газах при использовании вместо сжиженного газа бензина при прочих равных условиях происходит не только вследствие более низких температур сгорания, но и за счёт лучшей гомогенности и мень­шей скорости сгорания бензовоздушных смесей. Наиболее значи­тельно снижается концентрация оксидов азота в отработавших газах при использовании спиртов — в чистом виде, либо в смеси с углеводородами. Спирты имеют высокую теплоту испарения и понижают начальную температуру смеси, тем самым они умень­шают максимальные температуры рабочего цикла двигателя. Возможность снижения содержания оксидов азота в продуктах сгорания является важным преимуществом спиртов и спиртосо­держащих топлив.

3.3. Сажа (технический углерод)

Сажа образуется в ка­мерах сгорания в результате пиролиза и окислительного крекин­га углеводородов и неуглеводородных соединений в тех зонах, где недостаточно кислорода. Образование частиц сажи зависит главным образом от организации процесса сгорания, качества распыливания топлива и однородности состава смеси. Состав топлива так­же влияет на дымность отработавших газов. Присутствие в топ­ливе высококипящих углеводородов, тяжёлых и смолистых ве­ществ, олефинов и аренов повышает дымность отработавших га­зов. Связано это с тем, что прочность связи между атомами уг­лерода уменьшается с увеличением длины молекулы. Кроме того, чем выше отношение С : H в топливе, тем больше концентрация сажи в отработавших газах.

Присутствие твёрдых частичек сажи (дыма) в отработавших газах ведёт к загрязнению атмосферы, уменьшению прозрачнос­ти воздуха, повышению концентрации канцерогенных веществ в воздухе.