Экологические свойства автомобильных эксплуатационных материалов

СИБИРСКИЙ ФВДЕРАЛЬНЫИ УНИВЕРСИТЕТ 
SIBERIflfl FEDERAL UfllVERSITY 

Приведены теоретические сведения по курсу 
«Эксплуатационные материалы». Рассмотрены вопросы 
анализа показателей традиционных и альтернативных 
топлив, смазочных материалов и технических жидкостей 
с точки зрения токсичности и экологических свойств, 
проявляющихся при их производстве и использовании. 
Описаны меры по предупреждению и устранению негативных последствий воздействия автомобильных эксплуатационных материалов на организм человека и окружающую среду. Проблемы изучены применительно к 
автомобильному транспорту как наиболее массовому 
потребителю горюче-смазочных материалов. 

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА 
АВТОМОБИЛЬНЫХ 
ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ 

Учебное 
пособие 

УМО 

ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ 

ТЕХНОЛОГИЯ ТРАНСПОРТНЫХ ПРОЦЕССОВ 

ЭКСПЛУАТАЦИЯ ТРАНСПОРТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ 
МАШИН И КОМПЛЕКСОВ 
л 

Введение 

1 

Министерство образования и науки Российской Федерации 

Сибирский федеральный университет 

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА 
АВТОМОБИЛЬНЫХ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ 
МАТЕРИАЛОВ 

Допущено УМО вузов РФ по образованию в области 
транспортных машин и транспортно-технологических 
комплексов в качестве учебного пособия для студентов вузов, 
обучающихся 
по 
направлениям 
подготовки 

бакалавров «Технология транспортных процессов» (профиль подготовки: «Организация перевозок и управление 
на автомобильном транспорте») и «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов» (профили 
подготовки: «Автомобили и автомобильное хозяйство», 
«Автомобильный сервис», «Сервис транспортных и транспортно-технологических машин и оборудования (Нефтепродуктообеспечение и газоснабжение)», «Сервис транспортных и транспортно-технологических машин и оборудования (Трубопроводный транспорт нефти и газа)») 
(рег. 101-У/15-рг109-01 от 28 июля 2015 г.) 

Красноярск 

СФУ 
2015 

Оглавление 

2 

УДК 621.89:629.3(07) 
ББК 39.33-082-326я73 
        Э40 

А в т о р ы: 

А. И. Грушевский, А. С. Кашура,  

И. М. Блянкинштейн, Е. С. Воеводин, А. М. Асхабов 

Р е ц е н з е н т ы : 
В. А. Корчагин, доктор технических наук, профессор, заслуженный 
деятель науки РФ, заведующий кафедрой «Управление автомобильным 
транспортом» Липецкого государственного технического университета; 
В. Ф. Полетайкин, доктор технических наук, профессор, лауреат Государственной премии, заслуженный изобретатель России, заведующий кафедрой «Технологии и машины природообустройства» ФГБОУ ВО «Сибирский государственный технологический университет» 

Э40 
    Экологические свойства автомобильных эксплуатационных 

материалов : учеб. пособие / А. И. Грушевский, А. С. Кашура, 
И. М. Блянкинштейн, Е. С. Воеводин, А. М. Асхабов. –  Красноярск : 
Сиб. федер. ун-т, 2015. – 220 с. 
ISBN 978-5-7638-3311-9 

Приведены теоретические сведения по курсу «Эксплуатационные материалы». 
Рассмотрены вопросы анализа показателей традиционных и альтернативных топлив, смазочных материалов и технических жидкостей с точки 
зрения токсичности и экологических свойств, проявляющихся при их производстве и использовании. Описаны меры по предупреждению и устранению 
негативных 
последствий 
воздействия 
автомобильных 
эксплуатационных 
материалов на организм человека и окружающую среду.  Проблемы изучены 
применительно к автомобильному транспорту как наиболее массовому 
потребителю горюче-смазочных материалов.
   Предназначено для студентов учреждений высшего профессионального 
образования направлений подготовки «Технология транспортных процессов» 
и «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов». Может 
быть полезно для работников автомобильного транспорта, а также владельцев 
индивидуальных автомобилей.

Электронный вариант издания см.:

http://catalog.sfu-kras.ru

УДК 621.89:629.3(07)
ББК 39.33-082-326я73

ISBN 978-5-7638-3311-9
 © Сибирский федеральный 

университет, 2015 

Введение 

3 

ОГЛАВЛЕНИЕ

ПРЕДИСЛОВИЕ .................................................................................................................................................... 5 

ВВЕДЕНИЕ ............................................................................................................................................................ 6 

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ .................................................................................................................................... 7 

1. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА .................................................................................................................. 10

1.1. Общие положения ................................................................................................................................... 10 
1.2. Некоторые характеристики токсичности химических веществ ......................................................... 11 
1.3. Определения ............................................................................................................................................ 15 

2. ПРИРОДНЫЕ ИСТОЧНИКИ УГЛЕВОДОРОДОВ И ПРОДУКТЫ ИХ ПЕРЕРАБОТКИ ....................... 18

2.1. Природный и попутные нефтяные газы ................................................................................................ 18 
2.2. Нефть и продукты ее переработки ........................................................................................................ 21 
2.3. Каменный уголь и его переработка ....................................................................................................... 25 
2.4. Горючие сланцы и сланцехимия ............................................................................................................ 28 
2.5. Экологические проблемы, связанные с переработкой природного сырья ........................................ 29 

3. АВТОМОБИЛЬНЫЕ БЕНЗИНЫ .................................................................................................................... 32
3.1. Экологические свойства автомобильных бензинов ............................................................................ 32 
3.2. Требования к автомобильным бензинам по назначению и их характеристики ............................... 38 
3.3. Классификация автомобильных бензинов по экологическим требованиям ..................................... 45 

4. ДИЗЕЛЬНОЕ ТОПЛИВО ................................................................................................................................ 49
4.1. Экологические свойства дизельных топлив ........................................................................................ 49 
4.2. Требования к дизельным топливам по назначению и их характеристики ........................................ 53 
4.3. Классификация дизельных топлив по экологическим требованиям ................................................. 57 

5. АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ВИДЫ АВТОМОБИЛЬНЫХ ТОПЛИВ ................................................................... 61

5.1. Виды и свойства альтернативных топлив ............................................................................................ 61 
5.2. Природный и нефтяной газы ................................................................................................................. 65 
5.3. Экологические проблемы применения природного и нефтяного газов ............................................ 76 
5.4. Спиртовые автомобильные топлива ..................................................................................................... 79 
5.5. Экологические проблемы применения спиртовых топлив ................................................................. 87 
5.6. Биодизельное топливо ........................................................................................................................... 93 
5.7. Экологические проблемы применения биодизельного топлива ........................................................ 96 
5.8. Диметиловый эфир ............................................................................................................................... 100 
5.9. Проблемы экологической безопасности использования диметилового эфира............................... 105 
5.10. Водородное и азотоводородное топливо .......................................................................................... 107 
5.11. Экологические проблемы применения водородного и азотоводородного топлива ..................... 117 
5.12. Синтетические топлива ...................................................................................................................... 122 

6. СВОЙСТВА СПЕЦИАЛЬНЫХ ЖИДКОСТЕЙ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ,
ОКАЗЫВАЮЩИХ ВРЕДНОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ И ЧЕЛОВЕКА ............ 126 
6.1. Моторные масла ................................................................................................................................... 126 
6.1.1. Характеристика и классификация моторных масел .............................................................. 126 
6.1.2. Базовые минеральные масла .................................................................................................... 136 
6.1.3. Базовые синтетические масла.................................................................................................. 143 
6.1.4. Товарные базовые масла .......................................................................................................... 147 
6.1.5. Присадки к моторным маслам ................................................................................................. 152 
6.1.6. Экологические проблемы применения моторных масел ...................................................... 155 
6.2. Трансмиссионные масла ...................................................................................................................... 165 
6.2.1. Характеристика и классификация трансмиссионных масел................................................. 165 
6.2.2. Присадки к трансмиссионным маслам ................................................................................... 170 
6.2.3. Экологические проблемы применения трансмиссионных масел......................................... 174 

Оглавление 

4 

6.3. Пластичные смазки .............................................................................................................................. 177 
6.3.1. Характеристика и классификация пластичных смазок ......................................................... 177 
6.3.2. Присадки и наполнители пластичных смазок ........................................................................ 186 
6.3.3. Экологические проблемы применения пластичных смазок ................................................. 187 

7. СОСТАВ И ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СПЕЦИАЛЬНЫХ ЖИДКОСТЕЙ .................................. 190
7.1. Охлаждающие жидкости ..................................................................................................................... 190 
7.2. Экологические проблемы применения охлаждающих жидкостей .................................................. 196 
7.3. Тормозные жидкости ........................................................................................................................... 198 
7.4. Экологические проблемы применения тормозных жидкостей ........................................................ 200 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ .................................................................................................................................................. 204 

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ............................................................................................................... 206 

ПРИЛОЖЕНИЯ.................................................................................................................................................. 211 

Приложение 1 .............................................................................................................................................. 211 
Приложение 2 .............................................................................................................................................. 214 
Приложение 3 .............................................................................................................................................. 215 
Приложение 4 .............................................................................................................................................. 216 

1.3. Определения 

5 

ПРЕДИСЛОВИЕ

Экологические свойства автомобильных эксплуатационных материалов целесообразно сравнивать с экологическими последствиями курения 
табачных изделий, о вреде здоровью которых всерьез заговорили только в 
конце 
прошлого 
столетия. 
Подобным 
образом 
обстоит 
дело 
и с автомобильными эксплуатационными материалами, чьи экологические 
и, в частности, токсические свойства обсуждаются вскользь как побочное 
воздействие на окружающую среду. Однако большинство компонентов, 
входящих в состав топлив, смазывающих материалов и специальных жидкостей, некоторые их которых являются базовыми веществами при изготовлении продукции, полномасштабно исследованы, дана конкретная оценка 
их токсических и санитарно-гигиенических свойств. 
Специалисты по экологии всего мира бьют тревогу по поводу экологических проблем автомобильного транспорта. На сегодняшний день отсутствует комплексный подход к решению этой проблемы, рассматривающий 
экологические вопросы по всем направлениям, начиная с процессов изготовления транспортных средств, получения эксплуатационных материалов, 
необходимых для нормальной работы автомобилей, транспортирования, 
хранения, а также результаты их применения. 

Довольно основательная и обширная информация имеется о токсич
ности отработавших газов двигателей внутреннего сгорания. В современной технической и учебной литературе расписаны эксплуатационные 
свойства топлив по требованиям рабочих параметров двигателей и других 
агрегатов транспортных средств, тем не менее экологические свойства 
представлены недостаточно, а в некоторых случаях они и вовсе отсутствуют. 

ВВЕДЕНИЕ

Увеличивающийся за последние годы парк автомобилей в нашей 

стране постоянно напоминает каждому, особенно в крупных населенных 
пунктах, что автотранспорт является одним из наиболее значимых загрязнителей окружающей среды. В России такая ситуация сложилась из-за отсутствия единой государственной политики, направленной на стимулирование разработки и внедрения передовых технологий, позволяющих снизить 
токсичность двигателей, моторных топлив и других материалов, предназначенных для эксплуатации автомобилей.  

Из всего комплекса проблем, связанных с загрязнением окружающей 

среды автотранспортом, основной является топливная. При этом следует отметить, что в ряде стран – крупных производителей топлива, Россия – единственная, выпускающая в больших объемах бензин с низкими экологическими свойствами. Кроме того, производимое в России дизельное топливо 
не подвергается глубокому обессериванию, что значительно повышает дымность и эмиссию оксидов азота. 

Экологические проблемы, обусловленные конструкционными харак
теристиками двигателей и используемым топливом, усугубляются существующими условиями эксплуатации, слабо развитой сетью пунктов диагностики токсичности и регулирования двигателей для достижения оптимального режима. К тому же состояние дорог и организация дорожного 
движения не позволяют выдерживать режимы эксплуатации двигателей 
с минимальной токсичностью. 

Решение экологических проблем – это комплекс мероприятий, 
направленных на снижение токсичности автотранспорта. Реализация многих 
из них в некоторых странах значительно улучшила экологическую 
обстановку. В связи с этим в настоящей работе представлены данные 
отечественных и зарубежных исследований о загрязнении окружающей среды 
вредными выбросами автотранспорта, сделан акцент на влияние компонентов, составляющих отработавшие газы, на здоровье человека. Приведены 
как нормативы выбросов вредных веществ, так и методы и средства их 
контроля. Рассмотрены альтернативные виды топлив для автомобилей, 
которые 
позволят 
значительно 
улучшить 
экологическую 
обстановку 
на автомобильном транспорте. Дан компонентный состав традиционных 
и альтернативных видов топлив, а также эксплуатационных материалов, 
приведены токсические свойства отдельных компонентов и их экологическая 
опасность в целом. 

Работа может представлять интерес для широкого круга читателей 
и специалистов, интересующихся и занимающихся экологическими 
проблемами, в том числе создаваемыми автотранспортом. 

Список сокращений

7

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

В настоящем учебном пособии приняты следующие сокращения:

АГНКС – автомобильные газовые наполнительные компрессорные 

станции.

АТС – автотранспортное средство.
АТФ – аденозинтрифосфорная кислота.
ГОСТ – государственный стандарт (применительно к настоящему по
собию).

ГОСТ Р – государственный стандарт России (применительно к насто
ящему пособию).

ГПЗ – газоперерабатывающий завод.
ГСМ – горюче-смазочные материалы.
ДВС – двигатель внутреннего сгорания.
ДМЭ – диметиловый эфир (диметилэфир).
ДНК – дезоксирибонуклеиновая кислота.
ДНП – давление насыщенных паров.
ЕС – Европейский союз.
КМТ – криогенное метановое топливо.
КПГ – компримированный природный газ.
КПД – коэффициент полезного действия.
КЭУ – комбинированная энергетическая установка.
НАМИ – Научно-автомоторный институт (в настоящее время Цен
тральный научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт).

НИР – научно-исследовательская работа.
НПО – научно-производственное объединение.
ОГ – отработавшие газы.
ОЖ – охлаждающая жидкость.
ОКР – опытно-конструкторские работы.
ПА – пропан автомобильный.
ПАВ – поверхностно-активные вещества.
ПАГЗ – передвижные автогазозаправщики.
ПАО – полиальфаолефины.
ПАУ – полициклические ароматические углеводороды.
ПБА – пропан-бутан автомобильный.
ПГ – природный газ.
ПДК – предельно допустимая концентрация.

Список сокращений

8

ПХБ – полихлорбифенил (полихлорированный бифенил). 
ПХДД – полихлордибензодиоксин (полихлорированный дибензоди
оксин).

ПХДФ – полихлордибензофуран (полихлорированный дибен
зофуран).

СНГ – сжиженный нефтяной газ.
СПГ – сжиженный природный газ.
СПИД – синдром приобретённого иммунного дефицита.
США – Соединенные Штаты Америки.
ТЖ – тормозная жидкость.
ТР ТС – технический регламент Таможенного союза.
ТУ – технические условия.
ТЭ – топливный элемент.
ТЭС – тетраэтилсвинец.
ШФЛУ – широкая фракция легких углеводородов.
АСЕА – ассоциация европейских изготовителей автомобилей.
API – Американский институт нефти.
ASTM – Американская ассоциация испытаний и материалов.
АТС – технический комитет изготовителей присадок к нефтепродук
там в Европе.

ATIEL – техническая ассоциация европейских производителей сма
зочных материалов.

CARB – комитет по воздушным ресурсам Калифорнии (США).
CEC – Европейский координационный Совет по разработке методов 

испытаний смазочных материалов и топлив для двигателей.

СН – углеводороды.
CVS – отбор проб постоянного объема.
DIN – немецкие промышленные нормы.
DOT – Министерство транспорта (США).
EELQMS – европейская система контроля качества моторных масел.
EMKOR – метиловый эфир рапсового масла.
EN – европейская нормаль (европейский стандарт).
ЕР – противозадирные присадки.
Hb – гемоглобин крови.
IP – Институт нефти (Англия).
ISO – Международная организация по стандартизации.
IUPAC – Международный союз теоретической и прикладной химии.
MSDS – паспорт безопасности химической продукции.
NLGI – Национальный институт пластичных смазок (США).
OR – рапсовое масло.
OS – соевое масло.

Список сокращений

9

OSPAR – Международное Соглашение Осло-Париж (по вопросам эко
логии, 1992 г.).

PG – полигликолевое масло (по стандарту DIN 51502).
pH – водородный показатель.
PM – твердые частицы.
ppm – единица измерения концентрации; миллионная доля (частей на 

миллион).

R – углеводородный радикал.
SAE – общество инженеров-автомобилистов (США).
ULEV – транспортное средство со сверхнизкой токсичностью выхлоп
ных газов.

VI – индекс вязкости.
WWA – см. ПАУ.

Химические элементы (номер в периодической системе):

Н – водород (1);
С – углерод (6);
N – азот (7);

О – кислород (8);
Al – алюминий (13);
S – сера (16);

Cl – хлор (17);
Cr – хром (24);
Mn – марганец (25);

Fe – железо (26);
Сu – медь (29);
Мо – молибден (42);

W – вольфрам (74);
Pb – свинец (82).