Образование токсичных веществ Нормирующие токсичные вещества

Оксид углерода (СО) образуется во время сгорания при недостатке кислорода, в ходе холоднопламенных реакций в дизелях или при диссоциации СО₂ (главным образом в двигателях с искровым зажиганием).

В ДсИЗ основное влияние на образование СО оказывает состав смеси: чем она богаче, тем выше концентрация СО. В дизелях образовавшийся СО окисляется затем до СО₂, поэтому концентрация СО в отработавших газах невелика и зависит в основном от качества процесса смесеобразования: чем оно лучше, тем меньше образуется СО.

Углеводороды (СН) состоят из исходных или распавшихся молекул топлива, которые не принимали участия в сгорании. Углеводороды появляются в ОГ вследствие гашения пламени вблизи относительно холодных стенок камеры сгорания, в «защемленных» объемах, находящихся в вытеснителях и в зазоре между поршнем и цилиндром над верхним компрессионным кольцом.

В дизелях углеводороды образуются в переобогащенных зонах, где происходит пиролиз молекул топлива. Если в процессе расширения в эти зоны не поступит достаточное количество кислорода, то СН окажется в составе ОГ. Углеводороды могут выбрасываться в атмосферу вследствие пропусков воспламенения, негерметичности выпускного клапана или системы вентиляции картера, а также из-за испарения бензина в топливном баке и карбюраторе.

Особое значение имеют выбросы бензола, толуола, полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) и в первую очередь бензапирена (С20Н₁₂). Эта группа высокотоксичных веществ образуется в результате пиролиза легких и средних фракций топлива при температуре 600...700 К. Такие условия возникают во время рабочего хода в цилиндре вблизи его холодных поверхностей при наличии там недостатка кислорода.

Сажа и твердые частицы. Сажа представляет собой твердый продукт, состоящий в основном из углерода. Кроме углерода в саже содержится 1...3% (масс.) водорода.

Сажа образуется при температуре выше 1500 К в результате объемного процесса термического разложения (пиролиза) при сильном недостатке кислорода.

Сажа представляет собой механический загрязнитель носоглотки и легких. Однако большая опасность связана со свойством сажи накапливать на поверхности своих частиц канцерогенные вещества и служить их переносчиком.

Оксиды азота (NO_X). Если температура в цилиндре превышает 2000 К, то азот и кислород воздуха вступают в химическое взаимодействие по цепному механизму:

N₂ + О NO + N - 316 кДж/(К• моль),

N + О₂ NO + О +136 кДж/(К • моль).

Определяющей является верхняя реакция, скорость которой зависит от концентрации атомарного кислорода. При сгорании в цилиндрах ДВС образуется главным образом оксид азота NO (свыше 95% от количества всех оксидов азота). В двигателе с искровым зажиганием окисление азота и образование NO происходят за фронтом пламени в зоне продуктов сгорания, где достигаются наивысшие температуры. Образование N0 сильно увеличивается с ростом температуры газов и концентрации кислорода.

Ненормируемые токсичные вещества

Свинец и сера.

Примерно 50...70% свинца, находящегося в бензине, выходит вместе с ОГ в атмосферу в форме свинцовых солей, т. е. в виде частиц диаметром меньше 1 мкм. Эти частицы проникают в организм человека вместе с воздухом и через кожу. Соединения свинца очень ядовиты и не выводятся из организма, накапливаясь в нем. Они негативно воздействуют на центральную нервную систему, вызывая нервные и психические расстройства.

Сера, содержащаяся главным образом в дизельном топливе, выбрасывается в атмосферу в форме диоксида SO₂, который очень вреден для растений и неблагоприятно воздействует на дыхательные пути, а также вызывает раздражение глаз и носоглотки.

Присутствие в ОГ соединений свинца и серы делает невозможным использование нейтрализаторов .