1. Продукты неполного сгорания

Преимущественно оксид (монооксид) углерода образуется при «плохих» условиях горения углеводородных топлив, например при недостатке кислорода (воздуха) или при низкой температуре процесса. Кроме того, при высоких температурах (обычно при Т> 2000 К) происходит диссоциация диоксида углерода С02 с образованием СО.

При последующем горении, а также в процессе охлаждения продуктов сгорания при наличии в смеси кислорода возможно догорание СОдо диоксида углерода СO₂.

Также в отработавших газах присутствуют углеводороды (C_nH_m), характеризующиеся относительно повышенной термодинамической устойчивостью – прежде всего ароматические и непредельные соединения. Такие соединения образуются из-за прекращения реакций окисления углеводородов в относительно холодной зоне камеры сгорания двигателя – в газовой пленке между стенками камеры и зоной горения. Другие причины неполного сгорания углеводородов – неоднородность смеси топлива с воздухом, сбои в зажигании и т.п.

При сгорании газообразной смеси топлива с воздухом протекает множество реакций, одной из которых я ваяется образование сажи (C) в процессе объемного пиролиза–термическогоразложения углеводородов в газовой или паровой фазе при сильном недостатке окислителя.

2. Оксиды азота

Оксиды азота являются одним из основных газообразных продуктов сгорания топлива, выбрасываемых в атмосферу, где они существуют в виде нескольких модификаций (N₂O, NO, N₂O₃, NO₂, N₂O₄, N₂O₅), переходящих друг в друга в определенных соотношениях в зависимости от температуры среды, присутствия молекул кислорода и некоторых иных условий. Поэтому выброс всех оксидов азота от какого-либо источника принято оценивать суммарно, обозначая как NO_X или давать в пересчете на наиболее распространенное в атмосфере соединение – диоксид азота NO₂.

В зависимости от обстоятельств, приведших к образованию оксидов азота в процессе сгорания топлива, различают три вида оксидов азота: «топливные»; «термические» (или «горячие»); «быстрые».

Топливные NO – результат окисления кислородом азотсодержащих соединений, присутствующих в исходном составе топлива.

Термические NO – результат окисления свободным кислородом атмосферного азота при горении (взрыве). Эти оксиды азота образуются в зоне продуктов сгорания.

Быстрые NO – результат взаимодействия молекул азота с радикалами СН’ и СН₂'. Эти оксиды азота образуются непосредственно в зоне горения углеводородных топлив при наличии пульсаций температуры.

Окисление NO до NO₂ происходит при снижении температуры, которое имеет место в атмосфере после выхода отработанных газов.

3. Прочие вещества

Содержание в газообразных продуктах сгорания топлива соединений серы, преимущественно оксидов серы (SO₂ и SO₃) является следствием наличия серы в исходном топливе.

В последние годы для экологической оценки двигателей введено определение выброса твердых частиц (часто используют термин «частица»). Под твердыми частицами понимают все частицы (твердые и жидкие), которые уловлены на бумажном фильтре при пропускании через него охлажденных (t< 51,7 °С) отработавших газов. В число твердых частиц, прежде всего, входят:

• сажа – в среднем 31 ... 46% массы твердых частиц;

• зола топлива и масел – минеральные (не горючие) примеси, попавшие в состав топлива и масел при их образовании в природе;

• механические примеси – металлы и их соединения, попавшие в топливо при производстве из нефтяного сырья и его доставке (так, современные отечественные фильтры при заливке в баки воздушных судов 1 т топлива пропускают до 2г механических примесей);

• продукты коррозии и износа трущихся металлических частей двигателей;

• мелкие осколки и волокна керамики.

Однако в соответствии с приведенным выше определением твердых частиц в их число также попадают:

• жидкие (сконденсировавшиеся) продукты недожига топлив и масел;

• сульфаты;

• вода в виде кристаллогидратов (так, одна молекула сульфата может связать до 6 ... 7 молекул воды).

Одна из гипотез, в противоположность парниковому эффекту, объясняет эффект «остывания» атмосферы присутствием в ней твердых частиц.