Повышение экологичности и экономичности автомобильного транспорта за счет использования присадок к топливу на основе оксида пропилена и его производных

 
 
 
 
 
 
Д. В. Цыганков 
 
 
 
 
 
ПОВЫШЕНИЕ ЭКОЛОГИЧНОСТИ И ЭКОНОМИЧНОСТИ 
АВТОМОБИЛЬНОГО ТРАНСПОРТА  
ЗА СЧЕТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРИСАДОК К ТОПЛИВУ 
НА ОСНОВЕ ОКСИДА ПРОПИЛЕНА И ЕГО ПРОИЗВОДНЫХ 
 
 
Монография 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Москва    Вологда 
«Инфра-Инженерия» 
2025 

УДК 662.75 
ББК 31.353 
Ц94  
 
 
 
 
Рецензенты: 
д-р техн. наук, профессор, профессор Отделения химической инженерии 
ФГАОУ ВО НИ ТПУ Ивашкина Елена Николаевна; 
д-р техн. наук, доцент ГБОУВО РК КИПУ имени Февзи Якубова  
Аметов Винур Абдурафеевич  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Цыганков, Д. В.  
Ц94   
Повышение экологичности и экономичности автомобильного транспорта за счет использования присадок к топливу на основе оксида про- 
пилена и его производных : монография / Д. В. Цыганков. – Москва ;  
Вологда : Инфра-Инженерия, 2025. – 208 с. : ил., табл. 
ISBN 978-5-9729-2467-7 
 
Монография посвящена вопросам разработки премиальных автомобильных топлив 
с точки зрения химмотологического подхода. Рассматривается автомобильный бензин, 
дизельное топливо и спиртовое топливо с позиции улучшения их характеристик посредством введения в состав простого циклического эфира – оксида пропилена.  
Для специалистов, чья деятельность в той или иной мере затрагивает вопросы технологии жидкого моторного топлива для автомобильного транспорта, а также транспортной экологии. 
 
УДК 662.75 
ББК 31.353 
 
 
 
 
 
ISBN 978-5-9729-2467-7 
© Цыганков Д. В., 2025 
 
© Издательство «Инфра-Инженерия», 2025 
 
© Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2025 
 

Благодарности автора 
Автор выражает искреннею благодарность и признательность за многолетнею помощь в получении оксида пропилена и других соединений  
Кемеровскому предприятию ООО «Химпром» и лично его генеральному 
директору Казанцеву Игорю Юрьевичу и заместителю главного инженера 
по производству Белобородову Вячеславу Александровичу. 
Автор благодарит родной Кузбасский государственный технический 
университет имени Т. Ф. Горбачева за предоставленные возможности  
в проведении лабораторных, стендовых и ездовых испытаний различных 
присадок и добавок и лично заведующего кафедрой «Эксплуатация автомобилей» кандидата технических наук, доцента Кудреватых Андрея Валерьевича. 
Также автор выражает признательность и благодарность Кемеровскому государственному университету за проведение ряда исследований  
и научную поддержку и лично ректору, доктору технических наук, доктору 
биологических наук, профессору, члену-корреспонденту РАН, заслуженному работнику высшей школы Российской Федерации, лауреату премии 
Правительства РФ в области науки и техники, почетному работнику высшего профессионального образования Российской Федерации Просекову 
Александру Юрьевичу и проректору по научно-инновационной работе, 
доктору экономических наук, доценту Жидковой Елене Анатольевне. 
Отдельные слава благодарности доктору технических наук, профессору Кемеровского государственного университета, почетному химику 
СССР Мирошникову Александру Михайловичу за многолетнее сотрудничество и разнообразную помощь в проведении исследований и разработок. 
 
 

ОГЛАВЛЕНИЕ 
 
ВВЕДЕНИЕ ...................................................................................................... 8 
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР ...................................................................... 10 
1.1. Отрицательные последствия автомобилизации  
и методы их снижения ................................................................................. 10 
1.2. Европейские экологические стандарты ............................................... 14 
1.3. Экологические проблемы городов с развитой  
химической промышленностью .................................................................. 16 
1.4. Влияние продуктов сгорания автомобильных  
двигателей на окружающую среду ............................................................. 17 
1.5. Способы улучшения эксплуатационных свойств  
моторных топлив .......................................................................................... 19 
1.6. Антиоксиданты ...................................................................................... 21 
1.6.1. Назначение антиоксидантов ........................................................... 21 
1.6.2. Принцип действия антиоксидантов ............................................... 23 
1.6.3. Показатели эффективности антиоксидантов ................................ 24 
1.6.4. Ассортимент антиоксидантов ........................................................ 24 
1.6.5. Применение антиоксидантов и его перспективы ......................... 25 
1.7. Моющие и многофункциональные присадки ..................................... 26 
1.8. Антидетонационные присадки ............................................................. 28 
1.9. Антидымные присадки ......................................................................... 32 
1.9.1. Назначение антидымных присадок ............................................... 32 
1.9.2. Принцип действия антидымных присадок .................................... 33 
1.9.3. Показатели эффективности антидымных присадок ..................... 34 
1.9.4. Ассортимент антидымных присадок ............................................. 35 
1.9.5. Ограничения и недостатки антидымных присадок ...................... 37 
1.9.6. Применение антидымных присадок и его перспективы .............. 38 
1.10. Кислородосодержащие добавки (оксигенаты) ................................. 39 
1.10.1. Назначение оксигенатных добавок .............................................. 39 
1.10.2. Механизм действия оксигенатных добавок ................................ 40 
1.10.3. Показатели эффективности оксигенатных добавок ................... 42 
1.10.4. Ассортимент оксигенатных добавок ........................................... 42 
1.10.5. Смесевые добавки ......................................................................... 51 
1.10.6. Ограничения и недостатки применения оксигенатов ................ 52 
1.10.7. Токсичность и пожароопасные свойства .................................... 53 
1.10.8. Применение оксигенатных добавок и его перспективы ............ 54 
1.11. Возможности использования оксида пропилена  
в качестве присадки для автомобильных топлив ...................................... 55 
1.12. Этиловый спирт как альтернативное моторное топливо ................. 56 
1.13. Добавление воды к топливу ............................................................... 61 

1.14. Аналитическое исследование механизма  
действия оксигенатных добавок и присадок ............................................. 63 
Заключение по разделу ................................................................................ 69 
2. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ  
ТОПЛИВ С ОКСИДОМ ПРОПИЛЕНА ................................................... 72 
2.1. Исследование растворимости оксида пропилена ............................... 73 
2.1.1. Методики исследования растворимости оксида пропилена ........ 73 
2.1.2. Результаты исследования растворимости оксида пропилена ...... 76 
2.2. Температура вспышки дизельного топлива в закрытом тигле .......... 82 
2.3. Исследование влияния оксида пропилена  
на смазывающую способность дизельного топлива ................................. 83 
2.4. Исследование показателей испаряемости автомобильного  
бензина и дизельного топлива в присутствии оксида пропилена ............ 84 
2.4.1. Определение испаряемости автомобильного бензина  
в присутствии оксида пропилена ............................................................. 84 
2.4.2. Определение испаряемости дизельного топлива ......................... 86 
2.5. Исследование детонационной стойкости автомобильного  
бензина с оксидом пропилена ..................................................................... 93 
2.5.1. Измерение октановых чисел автомобильного бензина  
с оксидом пропилена экспресс-методами ............................................... 93 
2.5.2. Определение октановых чисел бензина в присутствии  
оксида пропилена на одноцилиндровой моторной установке .............. 94 
2.6. Оценка самовоспламеняемости дизельного топлива  
с оксидом пропилена .................................................................................... 95 
2.6.1. Измерение цетановых чисел дизельного топлива  
с оксидом пропилена экспресс-методами ............................................... 96 
2.6.2. Определение цетанового числа дизельного  
топлива в присутствии оксида пропилена  
на стандартизованном двигателе ............................................................. 97 
2.7. Исследование химической стабильности бензина 
и дизельного топлива в присутствии оксида пропилена .......................... 98 
2.7.1. Химическая стабилизация прямогонного бензина оксидом 
пропилена ................................................................................................... 99 
2.7.2. Химическая стабилизация дизельного топлива  
оксидом пропилена ................................................................................. 101 
2.8. Исследование влияния оксида пропилена  
на коррозионную активность бензина ...................................................... 103 
2.9. Исследование влияния оксида пропилена  
на спиртовое топливо ................................................................................. 105 
2.9.1. Изучение фазовой стабильности этилового спирта  
в присутствии оксида пропилена ........................................................... 105 

2.9.2. Изучение пусковых свойств этилового спирта  
в присутствии оксида пропилена ........................................................... 107 
2.9.3. Влияние оксида пропилена на химическую  
стабильность и коррозионную активность спиртового топлива ......... 109 
Заключение по разделу .............................................................................. 109 
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ  
И ЭКСПЛУТАЦИОННОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ  
ОКСИДА ПРОПИЛЕНА НА МОТОРНЫХ  
НАГРУЗОЧНЫХ СТЕНДАХ .................................................................... 111 
3.1. Методы и средства испытания автомобильных двигателей ............ 111 
3.1.1. Режимы и условия испытаний ..................................................... 111 
3.1.2. Определение мощности двигателя .............................................. 112 
3.1.3. Определение расхода топлива ...................................................... 121 
3.2. Исследование отдельных спиртов и эфиров  
на предмет пригодности для топливных композиций  
по энергетической составляющей ............................................................. 122 
3.2.1. Методика исследования отдельных спиртов  
и эфиров на предмет пригодности для топливных  
композиций по энергетической составляющей .................................... 122 
3.2.2. Результаты исследования отдельных спиртов  
и эфиров на предмет пригодности для топливных  
композиций по энергетической составляющей .................................... 124 
3.3. Исследование влияния оксида пропилена  
на бензиновый двигатель ........................................................................... 127 
3.3.1. Исследование влияния оксида пропилена  
на мощностные и экономические показатели  
бензинового двигателя ЗМЗ-4062.10 ..................................................... 127 
3.3.2. Исследование влияния оксида пропилена  
на экологические показатели бензинового двигателя ЗМЗ-4062.10 ... 131 
3.4. Исследование влияния оксида пропилена на дизель Д-37М ........... 134 
3.4.1. Цель и задачи исследования ......................................................... 134 
3.4.2. Приборы и оборудование ............................................................. 134 
3.4.3. Подготовка к испытаниям ............................................................ 137 
3.4.4. Методика стендовых испытаний дизеля Д-37М ......................... 137 
3.4.5. Скоростные характеристики ........................................................ 139 
3.4.6. Акустические параметры дизеля при снятии  
внешней скоростной характеристики .................................................... 143 
3.4.7. Определение дымности отработавших газов дизеля ................. 144 
 
 

3.5. Изучение скоростных характеристик спортивного  
автомобиля на базе ВАЗ-2108 на спиртовом топливе  
в присутствии оксида пропилена .............................................................. 145 
Заключение по разделу .............................................................................. 146 
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ  
И ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ  
ОКСИДА ПРОПИЛЕНА ПРИ ПОМОЩИ ЕЗДОВЫХ  
НАТУРНЫХ ИСПЫТАНИЙ .................................................................... 148 
4.1. Исследование влияния оксида пропилена на автомобили  
с дизелями ................................................................................................... 148 
4.1.1. Исследование влияния оксида пропилена  
на дымность отработавших газов дизелей ............................................ 148 
4.1.2. Исследование влияния оксида пропилена  
на экономические показатели дизелей .................................................. 153 
4.2. Исследование влияния оксида пропилена  
на оксигенатные топливные композиции  
для бензиновых автомобилей .................................................................... 155 
Заключение по разделу .............................................................................. 162 
5. ИССЛЕДОВАНИЕ ОРГАНИЗАЦИОННЫХ  
МЕХАНИЗМОВ КРУПНОТОННАЖНОГО  
ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ  
УЛУЧШЕННОГО МОТОРНОГО ТОПЛИВА ...................................... 163 
5.1. Системный подход к снижению вредных  
выбросов автомобильного транспорта города Кемерово ....................... 163 
5.2. Модель жизненного цикла оксигенатного  
автомобильного бензина и дизельного топлива  
для города Кемерово .................................................................................. 171 
Заключение по разделу .............................................................................. 178 
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ........................................................................................... 179 
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ......................................................................... 181 
 
 
 

ВВЕДЕНИЕ 
В настоящее время в мире насчитывается около 1 миллиарда 400 миллионов автомобилей, и с каждым годом эта цифра увеличивается. Наряду  
с положительными моментами автомобилизации существуют и большие 
проблемы, связанные прежде всего с загрязнением окружающей среды, 
главным образом вредными выбросами с отработавшими газами автомобилей. Специфика этой проблемы заключается в том, что, в отличие от промышленных выбросов, автомобильные выбросы осуществляются на небольшой высоте, практически в зоне вдыхаемого людьми воздуха. Отдельно взятый автомобиль имеет ничтожно малый выброс вредных веществ 
по сравнению с промышленным предприятием, однако, когда имеется 
большое скопление автомобильного транспорта, ситуация меняется, и общий выброс весьма ощутим. Для крупных городов как России, так и всего 
мира характерно, что даже в промышленно развитых регионах на автомобильный транспорт приходится более 50 % вредных выбросов, и все они 
происходят непосредственно в зоне дыхания людей. 
За последнее время в мире многое сделано для уменьшения вредных 
выбросов от автомобильного транспорта: например, последовательно были 
приняты стандарты ЕВРО, существенно ужесточившие требования как  
к транспортным средствам, так и к автомобильным топливам. В частности, 
в конструкции автомобилей появились каталитические нейтрализаторы отработавших газов, а в отношении топлива были в разы ужесточены требования по содержанию серы и веществ, образующих канцерогены. Однако 
проблема полностью не решена, и она особенно актуальна в местах большого скопления автомобильного транспорта, будь то крупные мегаполисы 
или разрезы и карьеры. 
Для двигателей бензиновых автомобилей в плане улучшения топлива 
наметилась тенденция снижения вредных выбросов за счет использования 
многофункциональных присадок, главным образом оксигенатов – кислородосодержащих веществ, включающих спирты, эфиры, альдегиды и другие 
соединения. В США и Европейском союзе после проведения многочисленных исследований и испытаний приняты законы, согласно которым в бензине должно быть обязательное содержание оксигенатов в количестве не 
менее 2 % массовых долей в пересчете на кислород, а также используемые 
бензины должны удовлетворять требованиям стандартов ЕВРО-5. Для дизельного топлива такой перспективы на сегодняшний день нет, что связано 
главным образом с плохим растворением оксигенатов в дизельном топливе. 
В России за последнее время существенно возросло число публикаций 
и патентов по композиционным топливам с использованием отходов химической и спиртовой промышленности. В частности, в работах А. М. Данилова, П. В. Чулкова, Г. Ф. Большакова и других рассматривается связь окси- 

генатного бензина и состава отработавших газов автомобилей, однако механизм действия оксигенатов до сих пор не установлен. В декабре 2002 года 
принят Российский ГОСТ Р 51866-2002 «Бензин неэтилированный», соответствующий европейской нормали ЕН 228-99, который впервые предусматривает 2,7%-ю в пересчете на кислород добавку оксигенатов ограниченного перечня, но с возможностью введения «других оксигенатов».  
В 2009 году принят «Технический регламент», который полностью повторил требования ГОСТ Р 51866-2002, за исключением использования метанола. То, что предусмотрели использование «других оксигенатов», придает 
особую значимость раскрытию механизма действия оксигенатных добавок 
и созданию новых эффективных композиций на основе оксигенатов не 
только для автомобильного бензина, но и для дизельного топлива. 
Кроме того, «Технический регламент» определил экологическую политику по автомобильному транспорту на годы вперед. Он впервые в России предусмотрел экологические классы по топливу и последовательное их 
введение по годам. В результате сегодня большая часть автомобильного 
топлива на российском рынке соответствует высокому пятому экологическому классу. 
 
 

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 
1.1. Отрицательные последствия 
автомобилизации и методы их снижения 
Во всех экономически развитых странах мира автомобильный транспорт по объему перевозок занимает ведущее место; в большинстве стран он 
также лидирует по транспортной работе. Автомобильный парк мира непрерывно увеличивается и к настоящему времени составляет примерно 1 миллиард 400 миллионов единиц. Однако значительное увеличение масштабов 
и рост темпов автомобилизации вызывает ряд серьезных проблем, связанных с вредными для окружающей среды и общества последствиями, которые сопровождают этот процесс. 
Многогранность автомобилизации как сложной социально-техникоэкономической системы определяет многосторонность ее взаимных связей 
с окружающей средой. Подход современной науки к общим проблемам отношений человека и природы позволил классифицировать эти связи на три 
основных направления: потребление ресурсов, загрязнение окружающей 
среды и негативные социальные последствия [211]. Основные фрагменты 
данной классификации показаны на рисунке 1.1 [61]. 
 
 
 
Рисунок 1.1 – Классификация отрицательных последствий автомобилизации 
 
Транспортное средство является источником повышенной опасности 
для здоровья и жизни людей из-за возможного вовлечения в дорожнотранспортные происшествия (ДТП), загрязнения окружающей среды вредными выбросами, транспортного дискомфорта, потребления природных ресурсов, но вместе с тем несет положительные социально-экономические  
и морально-психологические эффекты [80, 81].