Pojazdy napędzane silnikami o zapłonie samoczynnym generują trzy setne procenta globalnego zapylenia atmosfery

W skład cząstek stałych zawartych w spalinach silnika o zapłonie samoczynnym wchodzą drobiny sadzy (niespalonego węgla) pochodzące z procesu spalania. W tego typu silniku rozpylone krople paliwa są wtryskiwane do wnętrza komory wypełnionej gorącym, sprężonym do wysokiego ciśnienia powietrzem. Zapłon zostaje zainicjowany wtryskiem pilotującym, po czym następuje wtrysk dyfuzyjny, w którym rozpylone paliwo wtryskiwane jest do trwającego procesu spalania. Odpowiedzialna za tworzenie sadzy reakcja chemiczna zachodzi w wyniku powstawania cięższych węglowodorów w lokalnych strefach zbyt bogatej mieszanki. Nadmiar paliwa w stosunku do ilości powietrza w tych miejscach wyraża się współczynnikiem nadmiaru powietrza lambda, który przybiera wartość pomiędzy 0,25 a 0,5 (lambda = 1 odpowiada idealnemu, stechiometrycznemu składowi mieszanki).

Powstałe w ten sposób węglowodory ulegają kondensacji, tworząc ziarna, na których osadzają się cząsteczki sadzy. Z kolej na sadzy kondensują się niespalone węglowodory i inne związki, zwiększając ogólną masę powstających cząstek stałych. Ziarna rozrastają się do form kulistych (o średnicy 30 nanometrów), które z kolei mogą łączyć się w skupiska lub łańcuchy, grupujące nawet po 1000 sztuk. W ten sposób powstają cząstki o zróżnicowanej wielkości.

Cząsteczki sadzy ulegają jednak utlenieniu w procesie spalania w cylindrze silnika. Nowoczesne jednostki napędowe, wyposażone w nowoczesne rozwiązania usprawniające proces spalania i wysokociśnieniowe układy wtryskowe, mają wysoką sprawność i emitują bardzo niewielką ilość zanieczyszczeń stałych. Większość silników o zapłonie samoczynnym spełnia obowiązujące obecnie wymagania prawne (a także niektóre silniki przewidywane na rok 2006) bez konieczności instalowania filtra cząstek stałych. Ponadto reaktory katalityczne, które dokładnie tak, jak ma to miejsce w przypadku silnika o zapłonie iskrowym, utleniają tlenek węgla, a także węglowodory, w znacznej części przekształcają je w bardziej lotne związki. Niewielka ilość sadzy wydostaje się z jednak układu wydechowego.

Stopień zagrożenia dla zdrowia ludzkiego uzależniony jest od wielkości emisji, lokalnego zapylenia oraz od obecności węglowodorów wielopierścieniowych i cząstek o wymiarach poniżej 2,5 ľm.

Niżej podane wartości określają procentowo wielkości emitowanych przez samochody napędzane silnikami o zapłonie samoczynnym zanieczyszczeń, do jakich zostały ograniczone w roku 2005, w stosunku do wartości przyjętych w roku bazowym, w którym zaczęło obowiązywać dane ograniczenie na terenie UE.

ˇ       CO (tlenek węgla) 1971-2005, 1% początkowego poziomu

ˇ       HC (węglowodory) 1971-2005, 4% początkowego poziomu

ˇ       NOx (tlenki azotu) 1975-2005, 5% początkowego poziomu

ˇ       PM (cząstki stałe) 1992-2005, 10% początkowego poziomu

W przypadku cząstek stałych, 10% stanu z roku 1992 tworzy pole do działań dla przemysłu motoryzacyjnego. Ale jakie jest ogólne znaczenie tego faktu?

Produkty wietrzenia skał, wyziewy wulkaniczne, emisje wynikłe z naturalnych pożarów biomasy oraz sól morska tworzą 75% ogólnej ilości pyłów w atmosferze ziemskiej. Działalność ludzka składa się na pozostałe 25%. Są to głównie budownictwo, kamieniołomy, spalanie paliw kopalnych i pochodzących z biomasy, procesy przemysłowe, przy niewielkim udziale takich dziedzin gospodarki, jak transport morski i kolejowy, rolnictwo oraz leśnictwo.

Czyżby osobowy i ciężarowy transport drogowy nie był największym Ÿródłem zapylenia?

W skali ogólnoświatowej transport drogowy generuje jedynie 0,15% emisji cząstek stałych! Zaś udział samochodów z silnikiem o zapłonie samoczynnym w tym nikłym procencie nie przekracza jednej piątej. Innymi słowy silniki tych samochodów są odpowiedzialne za mniej niż 0,03% zanieczyszczenia atmosfery cząstkami stałymi. Zapylenie pochodzące od ruchu drogowego to również wszelkiego rodzaju pyły powstające na skutek ścierania nawierzchni drogi, ogumienia i okładzin hamulcowych.

Jednak mimo wielu innych Ÿródeł zanieczyszczeń, publiczna uwaga skierowana jest przede wszystkim na samochody. Jan-Erling Rydquist, kierownik projektów technicznych i ekspert od silników o zapłonie samoczynnym tak to komentuje: „Wygląda to trochę tak, jak ten człowiek, który czegoś, co zgubił w ciemnym miejscu szuka pod latarnią uliczną, ponieważ tam jest jasno….”

„Nie jest to jednak żadna wymówka, by nie podejmować żadnych działań.” – podkreśla. „Przemysł samochodowy musi kontynuować starania w kierunku minimalizacji zanieczyszczeń emitowanych przez silnik o zapłonie samoczynnym. Powinniśmy mieć jednak świadomość, że zbliżamy się do sytuacji, w której wielkimi nakładami kosztów uzyskiwane są nieistotne w skali globalnej efekty.”