8.1. Характеристика выбросов двигателей внутреннего сгорания

Основными загрязнителями транспортных средств являются углеводороды, оксид углерода и оксиды азота.

Углеводороды – это широкий класс совершенно произвольных смесей углеводородных соединений. Они происходят из бензина, дизельного топлива и продуктов их сгорания. В состав этих топлив входят сотни углеводородных соединений. Для упрощения обычно из углеводородов выделяют какое-то определенное соединение и оперируют в дальнейшем с ним, предполагая, что остальные эквивалентны ему. В качестве такого соединения выбирают обычно метан (СН₄), пропан (С₃Н₈) или гексан (С₆Н₁₄).

В инженерной терминологии для неизвестной смеси оксидов азота принято обозначение NO_x. Как правило, в выбросах оксидов азота доминирует оксид азота (NO) с небольшой примесью (<10 %) диоксида азота (NO₂). В атмосферных условиях NO превращается в NO₂.

Выбросы двигателей внутреннего сгорания (ДВС) делятся на выбросы от карбюраторных и дизельных двигателей. Такое разделение связано с тем, что карбюраторные двигатели (КД) работают с однородными топливно-воздушными смесями, в то время как дизельные двигатели (ДД) – с гетерогенными смесями.

Выбросы загрязнений от двигателей внутреннего сгорания карбюраторного типа включают углеводороды, оксиды углерода, оксиды азота и нерегулярные выбросы. Загрязнения возникают вследствие реакций и в процессе горения в объеме и на поверхностях. Прорыв газов через поршневые кольца и выхлоп из цилиндров являются менее интенсивным источником выбросов загрязнений.

В 1980 г. 4 % выпускаемых в мире легковых и грузовых автомобилей было оснащено дизелями, а к концу 80-х годов этот показатель возрос до 25 %. Основные выбросы загрязнений дизельных двигателей те же самые, что и карбюраторных двигателей (углеводороды, оксид углерода, оксиды азота, нерегулярные выбросы), но к ним добавляются частицы углерода (сажевый аэрозоль).

Содержание вредных веществ в выбросах автомобилей колеблется в широких пределах и зависит от многих факторов, например, при скорости 70 км/ч в выхлопе автомобиля содержится 0,2…0,3% СО, при скорости более 100 км/ч и при работе двигателя на холостом ходу содержание этого опасного газа достигает 12 %.

Легковой автомобиль выбрасывает оксида углерода СО до 3 м³/ч, грузовой — до 6 м³/ч (3…6 кг/ч).

О составе выхлопных газов автомобилей с различными типами двигателей можно судить по данным, приведенным в табл. 8.1.

Таблица 8.1.