Współczesny pęd do nowoczesności przyniósł motoryzacji, nie tylko nowe rozwiązania techniczne, technologiczne, ale również nowe zagrożenia – szczególnie dla naszego środowiska. Naturalną konsekwencją tych zjawisk jest rosnąca liczba pojazdów, co pociąga za sobą zwiększenie emisji spalin. Ograniczenie szkodliwości tej emisji jest obecnie zadaniem o dużym znaczeniu.

mgr inż. Edward Rymaszewski

Ogromną popularnością cieszą się dziś jednostki napędowe z silnikami wysokoprężnymi. Współczesne silniki Diesla charakteryzują się: małym zużyciem paliwa, niskim hałasem, zwiększoną mocą, oraz bardzo małą toksycznością spalin.
Mimo postępu technicznego aktualnie produkowane jednostki wysokoprężne nadal wydzielają niewielkie ilości dwutlenku węgla (CO2), tlenków węgla (CO), węglowodorów (HC), tlenków azotu (NOx) oraz cząstek stałych (PM), których charakterystyka została przedstawiona poniżej.

Charakterystyka zanieczyszczeń w spalinach silników wysokoprężnych

- Dwutlenek węgla (CO2) – nie jest gazem trującym, jest wynikiem bardzo efektywnego spalania. Jest jego podstawowym produktem. Emisja dużych ilości CO2 w skali globalnej zakłóca równowagę termodynamiczną atmosfery, powodując tzw. efekt cieplarniany

- Tlenek węgla (CO) – jest gazem trującym, bezbarwnym i bezwonnym, który powstaje głównie na skutek niedoboru tlenu. Jest jednym z toksycznych składników gazów spalinowych silników samochodowych. Wdychanie tlenku węgla powoduje zakłócenia procesu oddychania, bóle i zawroty głowy.

-Węglowodory (HC) – są to nie spalone lub częściowo spalone cząstki paliwa, szczególnie trujące, o bardzo negatywnym działaniu na organizm człowieka. Główną przyczyną emisji węglowodorów przez silnik jest chłodzące oddziaływanie ścianek komory (efekt szczelinowy). Węglowodory powstają również w reakcjach zubożałej mieszanki wskutek powolnego spalania. Najbardziej niebezpiecznymi związkami są wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne, które mają działanie rakotwórcze oraz uczestniczą w tworzeniu smogu komunikacyjnego.

-Tlenki azotu (NOx) – przyczyną ich powstania jest obecność cząstek tlenu (O2) i azotu (N2) w strefie spalania w cylindrze silnika, gdzie w wysokiej temperaturze następuje ich rozpad. Powstaje zatem tlenek azotu (NO) i dwutlenek azotu (NO2). W praktyce oba te związki oznacza się (NOx). Tlenki azotu zaliczane są do bardziej toksycznych składników gazów spalinowych.

-Cząstki stałe (PM) – (ang. Particulate Matter) zaliczamy do nich wszystkie substancje, które opuszczają rurę wydechową w stanie innym niż gazowym, czyli w stanie ciekłym lub stałym. Mogą to być cząstki nie spalonego do końca węgla (sadza) oraz związki azotu i siarki, a także różnego rodzaju węglowodory ciężkie. Sadza powstaje w procesie spalania w wyniku rozpadu cząstek paliwa w wysokich temperaturach, co powoduje tworzenie drobnych kryształków węgla. Powstanie sadzy prowadzi do zadymienia spalin.

W silnikach wysokoprężnych wydzielaniu się sadzy towarzyszy zwykle zwiększona emisja w/w składników tj. (CO2, CO, HC, NOx). Tak więc kontrola zadymienia spalin służy tylko pośrednio kontroli obecności wspomnianych substancji toksycznych.


Zadymienie spalin

Zadymienie spalin – jest wynikiem obecności w nich cząstek stałych (sadza) oraz innych składników. Przy zawartości sadzy 100-300 mg/m3 zadymienie spalin staje się widoczne. Czarny dym pojawia się przy stężeniu ok. 500 mg/m3.
Jedynym wymaganym w kraju pomiarem przy okresowych badaniach technicznych pojazdów z silnikami wysokoprężnymi jest zadymienie spalin. Przyrządy do pomiaru zadymienia spalin to dymomierze optyczne wykorzystujące w działaniu zjawisko pochłaniania promieniowania widzialnego (światła) w gazach. Do pomiarów roboczych wybrano metodę swobodnego przyśpieszenia obrotów silnika, podczas której przeprowadza się pomiar dymienia w opisany powyżej sposób. Stanowi to rozwiązanie kompromisowe, które umożliwia modelowanie pełnego obciążenia silnika. Metoda ta ma wprawdzie pewne wady, ponieważ spaliny zawierające rozpylone cząsteczki wody i nie spalonego oleju napędowego rozpraszają strumień światła, co wprowadza błąd pomiarowy. Ponadto nie jest to jednak pomiar obiektywny, gdyż wiele ze składników toksycznych jest „niewidocznych” dla dymomierza.
Jednak z możliwą do przyjęcia dokładnością można uzyskać wyniki pomiarów o wystarczającej powtarzalności. Obowiązujące normy w Polsce określają dopuszczalne zadymienie na poziomie do 2,5 m(-1) (silniki wolno ssące), a w przypadku silników z turbodoładowaniem do 3,0 m(-1).
W celu powiązania z poprzednią stosowaną generacją typu Hartride, dymienie można określić także w jednostkach „%”.
Przykład:
2,50 m(-1) --------- 66%
3,00 m(-1) --------- 73%

Więcej informacji znajdą Państwo w Auto Moto Serwisie nr 12/2007.