Состав твердых частиц

Сажа является механическим загрязнителем дыхательных путей и легких. Для человека опасна ее способность накапливать канцерогенные вещества и переносить их.

Кроме сажи в состав твердых частиц входят компоненты, которые образуются из серы топлива, масла и несгоревшего топлива, а также продукты износа деталей.

Оксиды азота (N0^.) образуются при температуре в цилиндре выше 2000 К и при наличии кислорода. В двигателях внутреннего сгорания в основном образуется оксид азота NO. В двигателе с искровым зажиганием это происходит за фронтом пламени в зоне продуктов сгорания, а в дизеле — в зонах, где топливо сгорает первым и температура выше 2200 К. В атмосфере NO окисляется до N02, токсичность которого значительно выше. Он отрицательно воздействует на слизистую оболочку глаза и носа, а также на нервную систему.

В отработавших газах содержится также группа ненормируемьгх токсичных веществ.

Свинец, при вводе его соединений в бензин для повышения антидетонационной стойкости, на 50...70 % выбрасывается вместе с отработавшими газами в виде частиц, которые попадают в организм человека вместе с воздухом и через кожу, накапливаются и воздействуют на центральную нервную систему, вызывая нервные расстройства.

Сера содержится в дизельном топливе и выбрасывается в ат-   · мосферу в виде диоксида S02, который воздействует на дыхательные пути и глаза. Он также вреден для растений.

Наличие в отработавших газах соединений свинца и серы выводит из строя нейтрализаторы двигателя.

Концентрацию токсичных компонентов в сухих отработавших газах оценивают в объемных процентах (%), миллионных долях по объему (1 млн-1 = 0,0001 %) и реже в миллиграммах на 1 л отработавших газов. Состав отработавших газов дизелей и двигателей с искровым зажиганием представлен в табл. 6.1.

Компоненты отработавших газов могут вызывать изменения в атмосфере. При интенсивном ультрафиолетовом излучении Солнца и наличии в атмосфере углеводородов, оксидов азота и оксида углерода образуется озон 03, являющийся мощным окислителем, ухудшающим при определенной концентрации самочувствие людей.

В малоподвижной и влажной атмосфере при высоком содержании N02, 03 и СН возникает туман коричневатого цвета, называемый «смогом», который раздражает слизистые оболочки глаз и носа, ухудшает видимость на дорогах.

В атмосфере при взаимодействии водяного пара, диоксида серы и оксидов азота образуются кислоты, которые выпадают на землю в виде кислотных дождей, принося вред растениям, зданиям, ускоряя коррозию металлов.

Накапливаясь в верхних слоях атмосферы, С02 способствует усилению парникового эффекта Земли, повышая ее среднюю температуру.

Основные пути снижения токсичности и дымности отработавших газов. Снижение токсичности отработавших газов до пределов, определяемых законодательно, является сложной научно-технической задачей. Ее решение предполагает комплексную увязку противоречивых требований по токсичности, энергетике, экономике, предъявляемых к ДВС. Исторически сложились основные пути снижения токсичности отработавших газов двигателей:

совершенствование процессов смесеобразования и сгорания при одновременной оптимизации управления двигателем;

нейтрализация отработавших газов (СО, СН и NO.,.) в системе выпуска;

ограничение содержания в топливе свинца, серы и ароматических углеводородов;

снижение расхода углеводородного топлива, переход на альтернативные топлива, например водород.

Эффективное решение данной проблемы предполагает комплексную работу по всем указанным направлениям.