Причини утворення вуглеводнів, вплив на людину та довкілля

У відпрацьованих газах двигунів внутрішнього згоряння містить­ся декілька сотень різновидів вуглеводневих сполук. Переважно це газоподібні частинки палива, що не згоріло. Складаються вони з

ароматичних СпН2пв

парафінових СпН2п+2, нафтенових СпН2п, СпН2п+72 та інших вуглеводнів.

Окрім того, у відпрацьованих газах містяться органічні пєроксиди і альдегіди (недоокиснені вуглеводні), що виникають у результаті взаємодії активних радикалів, які утворились під час передполум'я-них реакцій з молекулами кисню. Цю групу вуглеводнів прийнято позначати загальною формулою ЯСНО. Основними речовинами, що входять до цієї групи, є альдегіди - формальдегід Н2С=О та акролеїн СН2=СН-~СНО.

В період основного процесу згоряння палива за умови високих температур і тисків та нестачі кисню від деяких проміжних видів вуглеводневих сполук відокремлюються атоми водню. Вуглеводні, які утворилися у такий спосіб, є нестійкими, і вони можуть поєдну­ватися між собою у складні структури, так звані поліциклічні арома­тичні вуглеводні (ПАВ). Серед цих вуглеводнів основним за кількістю утворення та токсичністю є бенз(а)пірен С^Н^, що має канцеро­генні властивості (спричиняє ракові захворювання).

Суттєвий вплив на концентрацію вуглеводнів у ВГ двигунів внут­рішнього згоряння чинить склад паливної суміші. Характер зміни вмісту вуглеводнів у відпрацьованих газах бензинового двигуна та дизеля від коефіцієнту надміру повітря в паливоповітряній суміші та навантаження показано на рис. 4.7.

У разі живлення бензинового двигуна збагаченими сумішами (а<1) через нестачу кисню в продуктах згоряння палива міститься більша кількість вуглеводневих сполук, які не згоріли і з відпрацьо­ваними газами надходять у атмосферне повітря.

Із збідненням паливоповітряної суміші (а>1) концентрація вуг­леводнів у ВГ значно зменшується і сягає свого мінімуму при а «1,05-1,15. Пояснюється це найбільш повним згоранням пали­воповітряної суміші завдяки оптимальному її складу. Наявність вуг­леводневих сполук у разі живлення двигуна збідненими сумішами спричинена неоднорідністю паливоповітряної суміші і гасінням по­лум'я у прошарку поблизу стінок камери згоряння. Між фронтом полум'я і стінками камери згоряння існує зона ламінарного руху за-ряду, де і відбувається гасіння полум'я через значне зменшення температури в цій зоні. Окрім паливоповітряної суміші, в цій зоні містяться і продукти згоряння палива від попередніх робочих циклів. Товщина цього прошарку може сягати 0,4 мм. Концентрація вугле­воднів у пристінковій зоні значно більша, ніж у самих відпрацьова­них газах.

Різке збільшення концентрації СтНп у ВГ із подальшим збіднен­ням суміші - а >1,3-1,4 пояснюється тим, що в окремих циліндрах, через надмірне збіднення суміші, згоряння не відбувається, тобто мають місце пропуски займання. І паливо, що не приймало участі у згорянні, надходить у атмосферу.

Механізм утворення продуктів неповного згоряння палива для дизелів такий же, як і для бензинових двигунів. Процес згоряння палива у дизеля відбувається завжди при а >1, тобто завжди має місце достатня кількість кисню в циліндрах. Тому концентрація про-

дуктів неповного згоряння палива СО і СтНп у відпрацьованих газах дизелів не перевищує десятих або сотих частинок відсотка.

Зміна вмісту вуглеводнів для дизелів залежно від а має анало­гічний характер перебігу залежності СО від а. Підвищений вміст вуг­леводнів на великих навантаженнях (при низьких) а пов'язаний із перезбагаченням паливоповітряної суміші в окремих частинах ка­мери згоряння, а збільшення СтНп в режимах малих навантажень, пов'язано з поганою якістю розпилювання палива і невисокою тем­пературою в циліндрі двигуна.

У відпрацьованих газах міститься кілька десятків різних вуглеводнів, які різняться за токсичністю. Джерелом вуглевод­невих сполук є шари паливної суміші, прилеглі до стінок камери зго­ряння, де відбувається гасіння полум'я, частини камери згоряння, в яких через нерівномірний розподіл суміші виникає нестача кисню, а також циліндри, що працюють з пропусками запалювання та згоряння.

Вуглеводневі сполуки, які потрапляють в атмосферу, є також од­нією з складових, що утворює смоги у великих містах. Особливу небез­пеку становить наявність у складі вуглецю канцерогенних речовин, які викликають захворювання на рак (наприклад, бензапірен) }