3.4. Оксиды серы

Все соединения серы, содержащиеся в нефтяных топливах, сгорают с образованием экологически опасных окси­дов SO₂ и SO₃. Растворение оксидов в капельках воды приводит к образованию сильных кислот (сернистой Н₂SО₃ и серной Н₂SО₄ соответ­ственно), вызывающих ускоренный коррозионный износ двига­телей.

Наиболее радикальное решение проблемы снижения содержа­ния серы в отработавших газах – гидроочистка топлив из сер­нистых нефтей на нефтеперерабатывающем заводе (НПЗ). Нормы по содержанию серы в требова­ниях к качеству нефтяных топлив непрерывно ужесточаются.

3.5. Прочие продукты окисления

В период протекания предпламенных реакций в двигателях образуются промежуточные про­дукты окисления и неполного сгорания. В первую очередь, это акролеин^* и формальдегид*, обладающие резким запахом и раздра­жающим действием. Появление в отработавших газах таких про­дуктов возможно в результате охлаждения части смеси в пред-пламенный период при соприкосновении с "холодной" стенкой или резкого обеднения смеси в конце процесса сгорания, а так­же других нарушений процесса смесеобразования. Токсичность продуктов окисления и неполного сгорания, присутствующих в отработавших газах, различна. Токсичность, например, формаль­дегида в 70 раз выше токсичности оксида углерода.

Некоторые из токсичных компонентов, выбрасывае­мых двигателями в атмосферу, могут под действием солнечной энергии участвовать в фотохимических реакциях с образовани­ем ядовитого тумана – "смога" в атмос­фере над городом, загрязняя воздух и нарушая нормальную жизнедеятельность.

Одним из эффективных средств борьбы со многими токсич­ными компонентами отработавших газов автомобилей является установка каталитических нейтрализаторов, с помощью которых удаётся доокислять оксид углерода до диоксида (СО → СО₂). Наиболее эффективные катализаторы содержат платину, постепенно теряющую актив­ность при взаимодействии оксидов или некоторых металлов ("отравление" катализатора).

3.6. Углеводороды

Углеводороды, содержащиеся в продуктах сгорания, можно разделить на две группы:

1. Несгоревшие углеводороды с различной токсичностью (в среднем в 1,5 раза ниже токсичности СО). Они попадают в от­работавшие газы из пристеночных, относительно холодных слоёв топливовоздушной смеси. Состав их непостоянен и зависит как от химического состава топлива, так и от глубины термической деструкции тяжёлых, трудноиспаряющихся углеводородов; среди этих соединений содержатся более токсичные (арены и олефины) и менее токсичные (алканы и нафтены).

2. Полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), об-вдающие канцерогенными свойствами; таких соединений обнаружено более 20, в том числе наиболее токсичное — бенз-α-пирен (C₂₀H₁₂) в концентрации до 0,5 мг/м³.

ПАУ могут образовываться в результате термического разло­жения (пиролиза) тяжелых фракций топлива и смазочного масла в условиях недостатка кислорода. Участие моторных масел в образовании ПАУ подтверждается тем, что с увеличением износа деталей цилиндро-поршневой группы двигателя и повышением расхода масла содержание таких соединений в отработавших газаx увеличивается в десятки раз. Вероятно, ПАУ не только образуются в процессах термической деструкции в камерах сгорания, но и переходят в отработавшие газы из топлива и моторного масла как в жидкой, так и в паровой фазах.

ПАУ способны адсорбироваться на частицах сажи, которые выбрасываются из камер сгорания с дымом. Концентрация ПАУ в отработавших газах невелика, но, попадая в легкие человека вместе с дымом, они накапливаются в организме, способствуя возникновению злокачественных опухолей.

Концентрации вредных веществ соединений в отработав­ших газах бензиновых и дизельных двигателей различны (табл. 3).

Таблица 3

СОДЕРЖАНИЕ (% мас.) ТОКСИЧНЫХ ПРОДУКТОВ В ОТРАБОТАВШИХ ГАЗАХ БЕНЗИНОВЫХ И ДИЗЕЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Вещество	Тип двигателя
	бензиновые	дизельные
СО	30–40	8–10
NхОу (на NО2)	22–24	32–34
SОх (на S)	1–3	5–7
Углеводороды	32–36	18–22
Альдегиды, кислоты	1,3–1,5	5–7
Твёрдые частицы (сажа)	1–3	15–17

В составе отработавших газов преобладают: бензиновых дви­гателей — СО, оксиды азота, углеводороды; дизелей — оксиды азота, серы, сажа, углеводороды (в том числе — канцерогенные). Борьба с дымностью и токсичностью отработавших газов двига­телей внутреннего сгорания представляет собой важную пробле­му, решаемую как за счет повышения качества топлив и смазоч­ных материалов, так и за счет совершенствования конструкции двигателей.