Składniki spalin i ich powstawanie

Skład spalin silnika ZI

Mieszanka o składzie stechiometrycznym (λ = 1) spala się teoretycznie według równania chemicznego:

Masa tlenu w takiej mieszance, jest dokładnie taka, jaka według powyższego równania jest konieczna do spalenia masy paliwa znajdującej się w mieszance, więc po procesie spalania powinny pozostać tylko dwutlenek węgla (CO2) i para wodna (H2O). W rzeczywistych warunkach procesu spalania, również mieszanki stechiometrycznej, spaliny emitowane przez silnik ZI mają skład przedstawiony na rys.2. Tylko ok. 1% ich objętości to składniki szkodliwe. Jednak z powodu ilości samochodów poruszających się po drogach i innych eksploatowanych silników, składniki szkodliwe spalin stwarzają istotne zagrożenia dla otoczenia naturalnego, w tym również nas, ludzi.

Jednostki zawartości składników spalin

W praktyce warsztatowej, udziały: dwutlenku węgla (CO2), tlenku węgla (CO) i tlenu (O2) w spalinach, są określane przez podanie ich udziału objętościowego UOBJ. Obliczamy go z wzoru:

gdzie:

UOBJ - udział objętościowy określonego składnika spalin [%]

VSSP - objętość określonego składnika spalin [m3];

VCSP - całkowita objętość spalin [m3];

Jest to stosunek objętości określonego składnika spalin VSSP, która znajduje się w spalinach, do  całkowitej objętości spalin VCSP. Jest on podawany w procentach i oznaczany [%vol] (vol to skrót od słowa volume, które znaczy objętość). Jest to więc informacja, jaki procent objętości spalin zajmuje określony ich składnik.

Zawartość w spalinach węglowodorów (HC) oraz tlenków azotu (NOX) jest określana też jako udział objętościowy, ale ze względu na ich małe zawartości, z wykorzystaniem jednostki [ppm]. Oznaczenie [ppm] to skrót z języka angielskiego, od słów parts per million, oznaczający jedno milionową część objętości, a więc 1ppm = 1 × 10-6

Przykładowo, jeśli zawartość węglowodorów (HC) wynosi 50ppm, to znaczy, że węglowodory wypełniają 50 milionowych części objętości spalin. Pomiędzy podawaniem udziału objętościowego w [ppm] i [%vol], istnieją następujące zależności:

100ppm = 0,01%vol

10000ppm = 1%vol

Tekst pochodzi z Dodatku  technicznego do WIADOMOŚCI Inter Cars SA nr 47/grudzień 2012  „Trójfunkcyjne konwertery katalityczne Kompendium praktycznej wiedzy”