Osnovna karakteristika motora sa unutrašnjim sagorevanjem je sagorevanje u njegovim cilindrima. Pri tome, sagorevanju je izložena smeša goriva, koju čine ugljovodonici i kiseonik iz atmosferskog vazduha, uz oslobađanje mehaničke energije, što je i osnovna svrha postojanja motora sa unutrašnjim sagorevanjem.
U idealnim uslovima, produkte sagorevanja trebalo bi da čine ugljen-dioksid (CO2) i vodena para (H2O).
Međutim, u realnim uslovima, pored navedenih sastojaka, izduvni gasovi sadrže i višak kiseonika (O2) i azot (N2), a i nepoželjne sastojke kao što su ugljen-monoksid (CO), nesagoreli ugljo-vodonici (HC), oksidi azota (NOx) i čvrste cestice (PM).
Ugljen-monoksid nastaje pri nepotpunom sagorevanju ugljenika iz ugljovodonika u gorivu. Teorijski, pri prisustvu viška kiseonika, odnosno u „siromašnoj smaši“, ne bi trebalo da bude ugljen-monoksida u produktima sagorevanja, već isključivo neotrovnog ugljen-dioksida.
Merenja su ipak pokazala koncentraciju ugljen-monoksida od 1posto i pri stehiometrijskoj smeši, koja teorijski ima dovoljno kiseonika za potpuno sagorevanje, a u maloj meri i pri siromašnoj smeši, kada postoji višak vazduha za potpuno sagorevanje. Pri visokim temperaturama, javlja se disocijacija CO2 u CO, pa se tokom takta ekspanzije uspostvlja ravnoteža ta dva jedinjenja.
Ugljen-monoksid ima veoma izraženo otrovno dejstvo na čoveka, tako da u koncentraciji od samo 0,3 procenta za 30 minuta izaziva smrt.
Veliki deo nesagorelih ugljo-vodonika (HC), koje automobil izbacuje u atmosferu, je prisutan zbog nepotpunog sagorevanja tokom procesa sagorevanja, a javlja se i pri prisustvu dovoljne količine kiseonika za potpuno sagorevanje.
Smatra se da uzrok tome može biti gašenje plamena u dodiru sa hladnim zidovima cilindra, zbog velike razređenosti gorive smeše zaostalim gasovima prethodnog ciklusa ili niska temperatura aktuelnog ciklusa.
Izvor nesagorelih ugljo-vodonika može biti smeša u uskim procepima, kao što je prostor između vatrene zone klipa i cilindra, dokle plamen ne može da stigne. Deo ugljo-vodonika oksidiše tokom ekspanzije i izduvavanja.
Dozvoljena koncentracija ugljo-vodonika je veoma niska zbog njihovog uticaja na pojavu kancerogenih oboljenja. Najveći deo atmosferskog vazduha predstavlja mešavina azota i kiseonika, koji su hemijski vrlo stabilni pri normalnim uslovima. Međutim, pri temperaturama od više stotina stepeni delimično dolazi do oksidacije azota u azot-monoksid (NO).
Intenzitet te reakcije zavisi od visine temperature i pritiska u cilindru, sastava smeše i raspoloživog vremen da se ona obavi. Na temperaturu okoline rashlađeni azot-monoksid, brzo oksidira u atmosferi u azot-dioksid (NO2). Niske temperature i vrlo veliko razređenje vazduhom omogućuje dugi vek azotnih oksida u atmosferi. Azotni oksidi su jedni od najodgovornijih jedinjenja za uništavanje šuma kiselim kišama.
Čvrste čestice javljaju se pretežno kod dizela, dok je kod konvencionalnih OTO motora pojavljivanje čvrstih čestica zanemarljivo malo.
Prilikom nepotpunog sagorevanja, čvrste materije javljaju se u obliku čestica. One se sastoje, zavisno od procesa sagorevanja i stanja rada motora, uglavnom od povezanog lanca ugljovodičkih zrnaca, odnosno čađi sa veoma velikom specifičnom površinom. Na čađ se talože nesagoreli ili delimično sagoreli ugljovodonici, među kojima i aldehidi karakterističnog mirisa.
Za čađ se vezuju aerosoli goriva i maziva, kao i sulfati. Ove čvrste čestice se takođe dovode u vezu sa pojavom kancerogenih oboljenja.
Poznavanje mehanizma nastanka štetnih sastojaka izduvne emisije ukazuje na metode ne samo njihovog eliminisanja nego i mogućnosti da se oni uopšte i pojave.
Dipl. Inž. Milan Popović
