Některé věci jsou, řečeno cizím slovem, inherentní. To znamená vnitřně spjaté, patřící, neoddělitelné. Každá akce vyvolá reakci: když se vaří voda, vzniká pára. Stejně tak pokud nastartuji motor, pustím do ovzduší nějaký ten plyn. To k tomu prostě patří. Při dokonalém spalování vznikne pouze oxid uhličitý a voda. Ale spalování dokonalé není.
Vydáno: 30.5.2008
Téma produkce emisí je už hodně obehraná písnička, která se zpívá každou chvíli. A to v tisících variacích od trochu nesmyslných verzí ekologických aktivistů až po vážnější téma globálního oteplování a podobně. Doprava jako taková je v porovnání s průmyslem menší neřád. Její produkce emisí není až tak významná a mnohem více škodí lokálně v určitých oblastech.
Negativní vliv silničních vozidel mají na svědomí nejen produkty nedokonalého spalování, ale i plyny, které vznikají pokud se vše odehraje tak jak má. Hlavních složek je několik, více či méně škodlivých, každopádně nežádoucích.
Oxid uhelnatý
Tento oxid je asi největší „darebák“. Dobře se maskuje a pro lidský organismus je jedovatý. Drží se při zemi a nemůžete ho ani vidět, ani cítit. Situace není tak dramatická, protože jeho podíl z celkového objemu výfukových plynů je zanedbatelný. Nebezpečí však číhá v garážích a nevětraných prostorách.
Pokud se ho nadýcháte, začnete ztrácet vědomí. Oxid uhelnatý totiž omezí přenos kyslíku z plic do krevního oběhu. Všechny orgány tak začnou trpět jeho nedostatkem. Nedostanete-li se včas pryč ze zmiňovaných prostor, je zle.
Vznik tohoto plynu je důsledkem spalování s nedostatkem kyslíku, tedy bohatá směs. Vznětový motor není v tomto směru tak škodlivý. Neustále pracuje s přebytkem kyslíku. V porovnání se zážehovým agregátem je jeho produkce desetinová.
Oxid uhličitý
Narozdíl od prvně jmenovaného vzniká CO2 jako výsledek dokonalé oxidace a jeho přítomnost ve spalinách je důkazem kvalitního spalování. S výjimkou některých státu USA není jeho množství regulováno. Je to plyn, který je bezbarvý, bez zápachu, málo reaktivní a velmi stabilní.
Problémy začíná dělat až v momentě, kdy je jeho koncentrace tak veliká, že začne ve vdechovaném vzduchu vytěsňovat kyslík. Další činností CO2 je tvorba skleníkového efektu. Spolu s ostatními skleníkovými plyny má na svědomí průběžné změny klimatu naší planety. U spalovacích motorů ale nepředstavuje tak závažný problém. Ty produkují přibližně 10% z celkového množství emisí, které lidstvo vyrobí.
NOx – oxidy dusíku
V zásadě máme dva hlavní protagonisty této skupiny. Oxid dusnatý a oxid dusičitý. V prvním případě se nejedná o nějaký extrémně škodlivý prvek. Jeho problém je v tom, že během dalšího pobytu v atmosféře k sobě přibere další dva kyslíky a vznikne oxid dusičitý, který je škodlivější.
Stačí velmi málo a na stěnách sliznice se díky němu vytvoří kyselina dusičná. Dojde k reakci jako při začínajícím hoření. Tedy přivření přístupu vzduchu. Výsledkem je pocit dušení a nucení ke kašli. Oxidy dusíku se také významně podílejí na tvorbě letního smogu a kyselých dešťů.
Jejich množství ve spalinách závisí především na teplotě hoření. Čím vyšší teplota, tím větší produkce těchto oxidů. Během spalování se dosahuje nejvyšších teplot u mírně bohatých směsí s dostatkem kyslíku (lambda = 1,05 –1,1). U vznětových motorů je produkce, z důvodu velkého obsahu kyslíku, opět nižší.
HC – nespálené uhlovodíky
Za nespálené uhlovodíky považujeme prvky, které do procesu spalování vstoupily jako palivo a v důsledku mnoha okolností nedošlo k jejich spálení. V takovém případě je jejich škodlivost velice nízká. Mnohem větší problémy působí uhlovodíky, které během spalování zoxidovaly jen z části (např. v důsledku ochlazení v blízkosti stěn válců). Vznikají tak další meziprodukty jejichž škodlivost může být až extrémní. Některé jsou rakovinotvorné a jejich účinnost navíc stoupá ve spojení s dalšími spalinami.
Nejnebezpečnější jsou v této skupině polycyklické aromatické uhlovodíky (např. benzpyren 3,4). Obecně nespálené uhlovodíky způsobují charakteristický zápach. Ty nebezpečnější působí škodlivě na sliznice, vedou k poruchám podmíněných reflexů a poškozují dýchací cesty.
Ke vzniku uhlovodíků dochází v důsledku předčasně zastavených reakcích nebo vynecháním či poruch spalování. Stejně jako u oxidů dusíků, i zde hraje velkou roli obsah kyslíku a teplota spalování. Optimální směšovací poměr je v oblasti chudé směsi při přebytku vzduchu lambda = 1,1 – 1,2. Jakýkoli jiný poměr vede ke zvyšování koncentrace těchto emisí.
PM – pevné částice
Pevné částice neboli particulate matter najdeme pouze u vznětových motorů. Obsahují z velké části (až 75%) primární uhlík. Zbytek pak tvoří sulfáty, dusík, voda a neidentifikovatelné složky. Konkrétní složení a množství jednotlivých částí dost závisí na typu motoru a samozřejmě jeho technickém stavu a stáří. Jádro těchto částic tvoří uhlík a popel. Zbylé částice se na jádro „nabalí“ během cesty z válce přes výfuk do ovzduší.
Základ PM vzniká při spalování neodpařených kapek paliva v prostředí s extrémně nízkým obsahem kyslíku a za vysokých teplot. Z toho vyplývá, že jeho obsah ve výfukových plynech je podmíněn kvalitou rozprášení paliva během vstřiku do válce a obsahu kyslíku. Proto vidíme u dieslových motorů tmavý kouř. V momentě, kdy řidič dá plný plyn, dojde k obohacení směsy, nedostává se kyslíku a výsledkem je velká produkce PM.
Pevné částice nejsou přímo nebezpečné. U moderních vznětových motorů se už tak často s kouřem nesetkáme. Problémem je opět dlouhodobější pobyt v prostředí s vysokým obsahem PM. Krátká expozice vyvolá podráždění očí, jícnu, průdušek, vyvolá dýchací potíže nebo nutnost ke zvracení. Dlouhodobá expozice může způsobit rakovinotvorný efekt.
Všichni jmenovaní tvoří dohromady výfukové plyny. S rostoucí intenzitou dopravy jich začíná být v ovzduší až moc a proto přichází ke slovu různá omezení, normy a opatření. Ale o tom až někdy příště.
Text: Lukáš Dittrich
Foto: autor, internet
