Rys. 6.10. Przykładowe wykresy zmiany zawartości składników oraz sadzy w spalinach w funkcji współczynnika nadmiaru powietrza: a) dla silnika Zł, b) dla silnika ZS

Tlenek węgla powstaje w wyniku niezupełnego spalania węgla, a wiec w obszarach komory o niedostatecznej ilości tlenu, zwykle przy A<1. Ponadto powstawaniu CO sprzyja niedostateczne rozpylenie i odparowanie paliwa, niedostateczne wymieszanie (zawirowanie) powietrza z paliwem oraz stosun­kowo niska temperatura procesu spalania. W silnikach o zapłonie samoczynnym wydzielanie tlenku węgla przebiega zwykle równolegle do tworzenia się sadzy. Zapobiega się jego powstawaniu w sposób podobny jak tworzeniu sadzy, głównie przez doprowadzenie dostatecznej ilości tlenu potrzebnej do procesu spalania i przez utrzymanie właściwych parametrów tego procesu.

Węglowodory znajdujące się w spalinach pochodzą z dwóch źródeł, a mianowicie:

• z niecałkowitego lub częściowego spalania paliwa, które w postaci par wchodzi w skład spalin,

• z częściowego rozpadu w reakcjach łańcuchowych w procesie spalania frakcji węglowodorów występujących w paliwie.

W spalinach istnieje znaczna liczba różnych związków węglowodorowych, oce­niana obecnie na ok. 1000, z których wiele do obecnej chwili nie zostało zbadanych.

Niedomiar tlenu prowadzi najczęściej do emisji węglowodorów wówczas, gdy lokalnie występuje zbyt niska temperatura utrudniająca powstawanie sadzy (bezpośrednie sąsiedztwo ścianek komory spalania i tulei cylindrowej)¹'.

Zmniejszenie emisji tlenków azotu uzyskuje się przez ograniczenie szyb­kości wydzielania ciepła, spalanie mieszanin bogatych w paliwo (o małym A), intensywne wewnętrzne chłodzenie komory spalania oraz recyrkulację spalin.

Tlenki siarki powstają w wyniku spalania siarki zawartej w paliwie. Zmniejszenie emisji tego składnika wiąże się bezpośrednio ze stosowaniem paliw o małej zawartości siarki.

Cząstki stałe, jak już zaznaczono, są to przede wszystkim związki węglowodorów osadzone na cząsteczkach sadzy.

Dwutlenek węgla, choć nie jest bezpośrednim toksycznym skład­nikiem spalin, powoduje zmiany w składzie atmosfery, zakłócając pewną równowagę, i przede wszystkim jest przyczyną powstawania efektu cieplar­nianego oraz zmusza także do szybszego oddychania.

Zanieczyszczenie naturalnego środowiska człowieka wymienionymi skład­nikami, spowodowane eksploatacją silników spalinowych, pochodzi nie tylko ze spalania paliwa w silniku. Układ wylotowy silnika emituje bowiem tylko ok. 60% węglowodorów, ok. 98% tlenku węgla oraz 100% tlenków azotu i sadzy.

Drugim poważnym źródłem emisji węglowodorów jest skrzynia korbowa, skąd pochodzi 20 + 50% węglowodorów ze spalin przedostających się do niej przez nieszczelne pierścienie oraz w postaci par oleju.

Wreszcie układ paliwowy, szczególnie przy wszelkich jego nieszczelnościach może powodować odparowanie stosunkowo dużych ilości węglowodorów.

Związki ołowiu występują wyłącznie w spalinach silników o zapłonie iskrowym zasilanych benzyną etylizowaną. Czteroetylek ołowiu Pb(C₂H₅)₄ dodawany do benzyn miał na celu powiększenie ich liczby oktanowej.

W celu ograniczenia szkodliwych dla otoczenia skutków eksploatacji silników spalinowych wprowadzono przepisy ustalające dopuszczalne zawartości szkodliwych składników w spalinach oraz procedury badań samochodów lub silników w celu ujednolicenia i możliwości porównywania wyników.

Na rysunkach 6.11, 6.12, 6.13, 6.14 przedstawiono dopuszczalne zawartości toksycznych składników w spalinach w określonych latach dla różnych za­stosowań silników, a w tabl. 6.5 limity emisji związków toksycznych w g/(kWh) dla silników okrętowych ZS.

Ponieważ zagadnienie toksyczności spalin jest obszerne, zainteresowany Czytelnik powinien sięgnąć do literatury specjalistycznej [12], [73].

Tlenki azotu powstają w obszarach komory spalania o wysokiej temperaturze oraz o dużym nadmiarze powietrza. Spośród wielu związków tlenu i azotu największą rolę w toksyczności spalin odgrywa tlenek azotu NO. Ilość powstającego tlenku azotu zależy przede wszystkim od ilości wolnego tlenu, przyrostu temperatury oraz najwyższej temperatury w procesie spalania. Największe ilości tlenków azotu występują w spalinach przy współczynniku nadmiaru powietrza, dla którego sprawność spalania osiąga największe wartości.

---