Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика, 2016, № 5 (25-4)

ISSN 2308-8877

АКТУАЛЬНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ НАУЧНЫХ 

ИССЛЕДОВАНИЙ XXI ВЕКА: ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА

Сборник научных трудов по материалам международной заочной 

научно-практической конференции

2016 г. № 5 ч. 4 (25-4)

(Volume 4, issue 5, part 4)

Учредитель – Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего образования «Воронежский государственный 

лесотехнический университет имени Г. Ф. Морозова» (ВГЛТУ)

Главный редактор
М. В. Драпалюк
Заместитель главного редактора
И. М. Бартенев
Члены редакционной коллегии
Д. Н. Афоничев
Т. Л. Безрукова
В. М. Бугаков
В. К. Зольников
Н. Н. Матвеев
С. М. Матвеев
С. С. Морковина
А. Д. Платонов
А. И. Сиволапов
С. И. Сушков
О. В. Трегубов
М. П. Чернышов
Ответственный секретарь
И. И. Шанин
Компьютерная верстка
ИПЦ «Научная книга»

Сборник зарегистрирован Феде
ральной службой по надзору в сфере 
связи, информационных технологий и 
массовых коммуникаций.
Свидетельство о регистрации
ПИ № ФС 77 – 66379 от 14.07.2016 г.

Материалы настоящего сборни
ка могут быть воспроизведены только 
с письменного разрешения редакционной коллегии.

Сборник включен в Россий
ский индекс научного цитирования
(РИНЦ). Сборник реферируется в 
ВИНИТИ РАН. Включен в «Ulrich's
Periodicals directory».

ФГБОУ ВО «ВГЛТУ»
394087, г. Воронеж, ул. Тимирязева, 8.
телефон (473) 253-72-51,
факс (473) 253-76-51,
e-mail: conf_vglta@mail.ru
www.conf.vglta.vrn.ru
© ФГБОУ ВО «ВГЛТУ», 2016

ПРОБЛЕМЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ АВТОМОБИЛЬНОГО ТРАНСПОРТА И

ПУТИ ИХ РЕШЕНИЯ НА ОСНОВЕ СОВРЕМЕННЫХ ИНФОРМАЦИОННО
КОММУНИКАЦИОННЫХ И ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ

PROBLEMS USING ROAD TRANSPORT AND SOLUTIONS ON THE BASIS 
OF MODERN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES 

AND ENERGY SAVING

14-15 ноября 2016 года, Воронеж
November 14-15, 2016, Voronezh

В настоящий сборник включены материалы всероссийской научно-техни
ческой конференции «Проблемы эксплуатации автомобильного транспорта и 
пути их решения на основе современных информационно-коммуникационных и 
энергосберегающих технологий», освещающие актуальные вопросы о современных методах и средствах диагностики, энергосбережения, интеллектуальных технологиях разрабатываемых и используемых на современных автомобилях, а также о новейших информационно-коммуникационных системах для 
обеспечения дорожной безопасности автомобильного транспорта.

Сборник рассчитан на специалистов широкой области исследований, 

преподавателей, аспирантов, магистрантов и студентов.

ОГЛАВЛЕНИЕ

СЕКЦИЯ 3: «ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ

НА АВТОМОБИЛЬНОМ ТРАНСПОРТЕ»

Абдразаков Ф. К., Поваров А. В.
Природный газ – эффективное автомобильное топливо
7

Анисимов П. Ф.
Взаимодействие электрических полей с моторными топливами и их
результат 

10

Артёмов А. В., Прядкин В. И.
Обоснование выбора типа рулевого управления мобильного средства
17

Болотов Д. В., Махмутов М. М.
Устройство противоскольжения для колеса транспортного средства
26

Бородин Н. А., Князев А. В., Максименков А. И.
Конструктивные схемы размыкающихся предохранительных муфт
29

Бурцев А. Ю., Гриценко А. В.
Мероприятия по торможению ротора турбокомпрессора и 
исследование границ помпажа
32

Вамболь С. А., Кондратенко А. Н., Ачкасова М. А., Поликанова О. В.
Новый подход к критериальной комплексной эколого-экономической
оценке эффективности эксплуатации энергетических установок с 
поршневым ДВС
36

Грошевой А. В., Широкорад О. А.
Особенности применения машин на комбинированном дорожном ходу
на железнодорожном транспорте
43

Гулямов К. Х.
Имитационное моделирование обратимого преобразователя постоянного напряжения в составе силового электрооборудования электромобиля 
в режиме рекуперации
46

Ерохов В. И.
Особенности эксплуатации современных газобаллонных автомобилей 
на компримированном природном газе
51

Зеликов В. А., Попиков П. И., Меняйлов К. А.
К вопросу применения энергосберегающего гидропривода в
погрузочно-разгрузочном оборудовании специальных автомобилей
57

Кадырметов А. М., Снятков Е. В., Бухтояров В. Н., Пустовалов А. С.
К вопросу выбора оборудования для выполнения подготовительных
работ перед напылением
62

Куков С. С., Ватолина Е. В.
Обеспечение топливной экономичности бензиновых автомобилей путем
полного и частичного отключения цилиндров
66

Лавров А. С.
Анализ требований к оборудованию АГЗС
71

Неверов А. Н.
Ультразвуковая разборка резьбовых соединений
75

Новиков Е. П., Агеева Е. В., Осьминина А. С., Зубарев М. А.
Материальный баланс процесса электроэрозионного диспергирования 
лома алюминия в дистиллированной воде
81

Пилипюк Ю. Н., Широкорад О. А.
Возможность применения солнечных батарей на 
автомобилях – рефрижераторах
85

Пилюшина Г. А., Грибенников Д. Н.
Восстановление подшипников скольжения методом
газопламенного напыления
88

Плаксин А. М., Гриценко А. В., Бурцев А. Ю.
Обеспечение безотказности подшипников ротора турбокомпрессора
95

Платонов К. Ю., Хмелев Р. Н.
Расчетное исследование выбросов загрязняющих веществ автомобильным транспортом на примере г. Тулы
101

Попиков В. П.
Совершенствование технологического оборудования на базе
автогидроподъемников для обрезки крон деревьев в придорожных
лесных полосах
106

Попов В. М., Новиков А. П., Остроушко М. Н.
К созданию клеевых соединений с клеевыми прослойками
повышенной теплопроводности
111

Попов Д. А., Кадырметов А. М., Заикин В. В., Синельников А. Ю.
Аналитический расчет температуры на поверхности трения
с учетом экранирующего действия тонких граничных пленок
115

Родионов А. В., Цыпук А. М.
К оценке взаимодействия колесных лесных машин с почвой
121

Рябов И. М., Ширяев С. А., Юсупов Ю. Г.
Проблемы создания системы рекуперации энергии торможения
транспортных средств и пути их решения
127

Рябов И. М., Омарова З. К., Минатуллаев Ш. М., Юсупов Ю. Г.
Преимущества и недостатки внедрения на городском пассажирском
автомобильном транспорте систем рекуперации энергии торможения
132

Сахапов Р. Л., Махмутов М. М., Земдиханов М. М., Исмагилов А. Г.
Определение расхода топлива строительной машины и ее
экологическая оценка
136

Свистула И. А., Свистула А. Е.
Перспективы применения в агропромышленном комплексе альтернативного топлива на основе рапсового масла для автотракторных двигателей
140

Серебрянский А. И., Богатырева Ж. И., Шуваев А. Ю., Гайворонский И. С.
Регрессионный анализ статических нагрузок в подшипнике скольжения
с антифрикционным пластиком эстеран – 29
145

Спиридонов В. Д., Милюкова А. В., Сиваков В. В.
Пеллеты как топливо для автомобиля
152

Сторчеус Ю. В., Доценко Д. М., Антоненко Н. А.
Повышение эффективности работы автомобильных дизелей с
волновыми обменниками давления на нерасчетных режимах
157

Тарасов А. С., Новиков И. А.
Перспективы развития численного моделирования в процессе
аэродинамического проектирования магистральных автопоездов
163

Фадеев И. В., Смолина И. Н.
Определение рациональной концентрации синтетических моющих

средств в растворах для мойки деталей, узлов и агрегатов
169

Четверикова И. В., Попиков П. И.
Повышение эффективности применения автолесовозов с 
гидроманипуляторами при комбинированном способе доставки 
древесины в условиях северо-запада РФ
173

Шабалин К. О., Шаповал Д. В.
Совершенствование оперативного планирования централизованных
перевозок металлопроката ОАО «ОМСКМЕТАЛЛООПТТОРГ»
в городе Омске
179

Швеёв И. А., Швеёва Е. И.
Восстановительно-упрочняющая обработка цементованных деталей,
как один из видов энергосберегающих технологий на автомобильном
транспорте 
185

СЕКЦИЯ 4: «СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ ДИАГНОСТИКИ

АВТОМОБИЛЬНОГО ТРАНСПОРТА»

Богатырева Ж. И., Серебрянский А. И., Воробьев А. Б., Попов А. Ю.
Методика определения износостойкости манжетных уплотнений
валов автомобильного транспорта

192

Бредихин С. В., Попова И. М., Черный И. В., Данилов И. К.
Критерии оценки качества предоставляемых автосервисом услуг
198

Бурмистров В. А., Тимохов Р. С., Бурмистров Д. В.
Исследование эксплуатационной надежности лесовозных автопоездов
203

Бурмистров В. А., Тимохов Р. С., Бурмистров Д. В.
Влияние условий эксплуатации на надежность 
лесотранспортных машин
208

Бурмистрова О. Н., Сушков С. И.
Особенности работы земляного полотна лесовозных автомобильных
дорог в слабых грунтах
212

Ветроган А. А., Соустова Л. И., Романов А. С.
Повышение динамических характеристик двигателя 
внутреннего сгорания
216

Гончаренко С. В., Прядкин В. И.
Тягово-сцепные качества цельнометаллокордных шин грузовых 
автомобилей
221

Гончаренко С. В., Прядкин В. И.
Оценка упругих характеристик цельнометаллокордных шин грузовых
автомобилей
226

Гребенников А. С., Гребенников С. А., Никитин А. В.
Повышение точности электронных регуляторов частоты вращения дизеля 
233

Гриценко А. В., Власов Д. Б., Плаксин А. М.
Комплексное диагностирование электрического бензонасоса
системы топливоподачи
239

Ермолов Ю. В., Сушков С. И.
Моделирование сложных транспортных систем в лесном комплексе
243

Заморщиков А. С., Усов Д. Ю.
Информационная поддержка процесса разработки эксплуатационной
документации изделий транспортных средств
250

Заяц Ю. А., Заяц Т. М.
Концептуальная модель управления технической готовностью 
транспортных средств с использованием современных 
информационно-коммуникационных технологий
255

Кошелев Н. Е., Гриценко А. В.
Эксплуатационный контроль сопротивления выпускного тракта
автомобилей 
259

Куков С. С., Гриценко А. В., Пеньков М. В.
Диагностирование генераторов легковых автомобилей методом
осциллографирования 
263

Мальцев Д. В.
Анализ причин малой наработки на отказ турбокомпрессоров
при эксплуатации в условиях карьеров
267

Марусин Александр В., Данилов И. К., Марусин Алексей В., Попова И. М.
Анализ неисправностей топливной аппаратуры дизелей и устройство
диагностирования автотракторных дизелей
272

Моторыгин Ю. Д., Косенко Д. В., Власова Я. А.
Моделирование аварийных режимов в электросети автомобиля, 
приводящих к возникновению пожара
277

Повтарев В. В.
Современные методы диагностики тормозной системы автомобиля
282

Пузаков А. В.
Исследование эксплуатационной надежности электроусилителей
рулевого управления автомобилей Ваз
286

Пузаков А. В.
Исследование работы многофункциональных регуляторов напряжения
автомобильных генераторов
290

Рабинович Э. Х., Буравцев М. Х.
Проверка привода и шасси автомобиля по разгону на реальной дороге
296

Сушков С. И., Хатунцев А. А.
К вопросу разработки методики измерений контролируемых параметров автомобильных дорог
303

Чепикова Т. П., Максименкова Л. А.
Современные особенности российского автосервиса
308

Чолак Р. В., Чекалин В. Л.
Современное диагностическое оборудование для автомобилей
312

СЕКЦИЯ 3: «ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ

НА АВТОМОБИЛЬНОМ ТРАНСПОРТЕ»

УДК 662.75
Абдразаков Ф. К.
д.т.н., проф., заведующий кафедрой 
строительства, теплогазоснабжения и 
энергообеспечения Саратовского государственного аграрного университета 
имени Н. И. Вавилова, РФ

Abdrazakov F. K.

dr. sci. sciences, professor, 

head of construction of heat and 

power supply of the Saratov state agrari
an university named after NI Vavilov,

Russian Federation

Поваров А. В.
к.т.н., доцент кафедры строительства, 
теплогазоснабжения и энергообеспечения Саратовского государственного
аграрного университета имени Н. И. 
Вавилова, РФ

Povarov A. V.

Ph. D. , assistant professor 

of construction of heat and power 

supply of the Saratov state agrarian 
university named after NI Vavilov, 

Russian Federation

ПРИРОДНЫЙ ГАЗ – ЭФФЕКТИВНОЕ 

АВТОМОБИЛЬНОЕ ТОПЛИВО

NATURAL GAS – EFFECTIVE

AUTOMOTIVE FUEL

Ключевые слова: автомобильный транспорт, водород, энергетическая стратегия, метан.
Аннотация: современные условия показывают необходимость создания и примене
ния альтернативного топлива для автотранспорта России. Природный газ метан может стать 
самым доступным и эффективным автомобильным топливом, позволяющим сократить эксплуатационные затраты и снизить выбросы загрязняющих веществ в атмосферу.

Keywords: road transport, hydrogen, energy strategy, methane.
Summary: modern conditions show the need for the creation and use of alternative fuel for 

Russian vehicles. Natural gas, methane can be the most affordable and effective automobile fuel, 
reduces operating costs and reduce emissions of pollutants into the atmosphere.

Основной движущей силой автомобильного транспорта до сих пор явля
ется двигатель внутреннего сгорания, на долю которого приходится до 40 % 
всех выбросов в атмосферу загрязняющих веществ.

С каждым годом все актуальнее встает вопрос решения энергетической и 

экологической проблемы автомобильного транспорта путем создания и применения альтернативного топлива, удовлетворяющего очень многим серьезным требованиям [1]. Эти требования обусловлены необходимостью в значительных запасах 
сырьевых ресурсов для производства топлива при их низкой стоимости, сохранением высокого КПД двигателя при минимальных выбросах вредных веществ, сочетанием с традиционной системой снабжения топливом автотранспорта [2, 6].

Применение альтернативного топлива неизбежно приведет к сокращению 

объемов потребления нефти. Прогнозы специалистов EIA однозначно дают понять, что к 2020 г. потребление составит 2,92 млрд. т. н. э. (в 2000 г. было пере

работано 3,7 млрд. т. н. э.) [5].

Зарубежные научно-исследовательские центры крупных автопроизводи
телей уже давно проводят дорогостоящие исследования, направленные на экономию традиционного топлива и его замену новыми альтернативными видами.
В рамках европейского проекта CUTE (Clean Urban Transport for Europe) ряд 
компаний уже осуществляют мероприятия по созданию авторанспорта, работающего на водороде: DaimlerChrysler выпускает автобусы; BMW испытала 
грузовой фургон; General Motors получила лицензию на продажу автомобилей;
General Motors и BMW, имея поддержку правительства Германии, планируют 
построить до 10 тыс. водородных автозаправочных станций.

В свою очередь, правительство Японии до 2020 г. выделило более $4 

млрд. на разработку водородных энергетических установок. Автогигант Toyota
уже выпускает серийную модель гибридного автомобиля, использующего в качестве топлива бензин и водород. 

Очень активный интерес к использованию водорода в качестве альтернатив
ного топлива проявляют такие страны как Канада, Австралия, Индия и Китай [7].

Таким образом, можно сделать вывод, что именно водород, как источник 

энергии считается наиболее экологически чистым и перспективным в странах 
Европы и Азии. Но является ли водород лучшим автомобильным топливом из 
всех альтернативных, как кажется на первый взгляд?

Рассмотрим известные недостатки данного вида топлива. 
При сгорании водорода выделяющиеся водяные пары смешиваются с возду
хом, состоящим на 78 % из азота, что приводит к образованию вредного вещества –
окисла азота NO, при этом его концентрация получается даже больше, чем при сгорании обычного бензина [3, 4, 10]. Мероприятия по снижению уровня выбросов 
приведут к значительному снижению КПД автомобильного двигателя.

Хранить водород можно в газообразном и сжиженном состоянии. Однако в

газообразном состоянии его требуется закачать в баллоны давлением не менее 350 
атм., а этого хватит всего лишь на 200 км поездки. Для хранения водорода в сжиженном состоянии  потребуются емкости, которые будут держать температуру в –
250 °С. 

Применение в автомобильных двигателях водорода увеличивает риск воз
никновения калильного зажигания по причине его легкой воспламеняемости.

Следует отметить тот факт, что до настоящего времени разработка и исполь
зование экологически более чистых видов автомобильного топлива в России остается на недостаточно высоком уровне, хотя российские ученые занимаются созданием способов получения водорода как в стационарных условиях и на борту автомобиля, с учетом имеющихся авиационных и космических технологий [8, 9]. 

Энергетическая стратегия России на период до 2030 г., утвержденная

распоряжением Правительства Российской Федерации от 13 ноября 2009 г. №
1715-р, дает понять, что основные приоритеты должны быть направлены на 
увеличение использования газа в качестве автомобильного (моторного) топлива, уменьшение объемов выбросов загрязняющих веществ в атмосферу, а также 
на повышение экономического эффекта от использования альтернативного вида топлива. Энергетическая стратегия имеет важное социально-экономическое 

значение для всех отраслей производства.

По нашему мнению, именно природный газ метан является самым до
ступным и эффективным альтернативным видом автомобильного топлива, позволяющего сократить эксплуатационные затраты и снизить выбросы вредных 
(загрязняющих) веществ в атмосферу [11].

Существующая программа «Развитие рынка газового моторного топлива 

в Саратовской области» включает целый комплекс мер по реализации Энергетической стратегии России на период до 2030 г.

В Саратовской области в качестве газомоторного топлива уже достаточно 

давно используется компримированный газ (КПГ), который реализуется на автомобильных газонаполнительных компрессорных станциях (АГНКС). Еще в 
далеком 1942 г. по предложению ученых саратовского автодорожного института природным газом под давлением 36 атм. был заправлен первый в стране автомобиль ЗИС-5 [2].

Применяя опыт ООО «Газпром трансгаз Саратов» г. Саратов в использо
вании метана в качестве автомобильного (моторного) топлива,  была сформулирована концепция и создана система газоавтомобильной инфраструктуры. 
Специалисты одобрили и признали концепцию и существующие технические 
разработки по данной научной тематике, свидетельством чему являются дипломы и призы региональных, а также международных выставок.

Согласно данной концепции в Саратовской области к 2020 г. использова
ние метана в качестве моторного топлива на общественном транспорте и 
транспорте дорожно-коммунальных служб необходимо довести до 30 % от общего количества единиц техники [11]. Реализация концепции связана с необходимостью комплексного подхода по модернизации автотранспортных средств и 
созданию сети АГНКС, учитывающего интересы поставщиков газа, собственников АГНКС и потребителей газа [1, 2]. 

В настоящее время в области существуют и успешно работают 7 АГНКС, 

принадлежащих ООО «Газпром трансгаз Саратов», из которых 3 АГНКС находятся в г. Саратове. В районных центрах, таких как г. Петровск и Балашов
установлено по одной АГНКС, в селе Александров Гай и п. Екатериновка по 
одной АГНКС. Доля пассажирского автомобильного транспорта области, работающего на газе, составляет 947 ед. или 29 % от общего количества в 3300 единиц, что является очень хорошим показателем. 

Таким образом, в условиях меняющейся инфраструктуры топливно
энергетического комплекса страны применение метана в качестве моторного топлива на автомобильном пассажирском и грузовом транспорте позволит существенно сократить потребление топлива на основе углеводородного сырья и уменьшить 
вредные выбросы от автомобильного транспорта в окружающую природную среду.

Список литературы

1 Абдразаков, Ф. К. Энергосбережение – эффективное направление сохранения при
родных ресурсов [Текст] / Проблемы и перспективы инновационного развития мирового 
сельского хозяйства : Материалы 2-ой международной научно-практической конференции. 

Под ред. И. Л. Воротникова // Ф. К. Абдразаков, А. В. Поваров. – Саратов : Издательство 
«КУБиК», 2011. – С. 8-12.

2 Абдразаков, Ф. К. Альтернативное автомобильное топливо: плюсы и минусы [Текст]

/ Проблемы экономичности и эксплуатации автотракторной техники : Материалы Международного научно-технического семинара имени В. В. Михайлова // Ф. К. Абдразаков, А. В. 
Поваров – Саратов : Издательство «КУБиК», 2012. – С. 3-5.

3 Бондаренко, Е. В. Оценка использования некоторых видов моторного топлива по 

критериям экологической безопасности [Текст] / Е. В. Бондаренко, А. А. Филиппов // АвтоГазоЗаправочный Комплекс+Альтернативное топливо, 2004. – № 3 – С. 60-63.

4 Гайле, А. А. Альтернативные негидрогенизационные методы повышения качества ди
зельного топлива [Текст] / А. А. Гайле, Б. М. Сайфидинов. – Санкт-Петербург : С-Пб. ГТУ. – 2009. 

5 Емельянов, В. Е. Все о топливе. Автомобильный бензин : свойства, ассортимент, 

применение [Текст] / В. Е. Емельянов. – М. : ООО «Издательство Астрель», ООО «Издательство АСТ», 2003. – 79 с.

6 Кульчицкий, А. Р. Токсичность автомобильных и тракторных двигателей [Текст] / 

А. Р. Кульчицкий : Учеб. пособие – Владимир : ВГУ, 2000. – 256 с.

7 Манусаджянц, О. И. Автомобильные эксплуатационные материалы [Текст] / О. И. 

Манусаджянц, Ф. В. Смаль – М. : Транспорт, 2007. – 271 с.

8 Обельницкий, А. М. Топливо, смазочные материалы и охлаждающие жидкости

[Текст] / А. М. Обельницкий, Е. А. Егорушкин, Ю. Н. Чернявский. – М. : ИПО "Полигран", 
1995. – 272 с.

9 Школьников, В. М. Топлива, смазочные материалы, технические жидкости. Ассор
тимент и применение [Текст] / В. М. Школьников : Справочник. Изд. 2-е перераб. и доп. –
М.: Издательский центр "Техинформ", 1999.

10 Зарубежные масла, смазки и специальные жидкости. Международный справочник. 

Вып. 2. – М. : Издательский центр "Техинформ" МАИ, 2008. – 128 с.

11 Abdrazakov, F. K. The study of the process of face milling cutter work by performing 

service and repair works at irrigations canals [Text] / F. K. Abdrazakov, A. V. Povarov, D. A. 
Solov'yov, Yu. Ye. Trushin, A. A.Khalmetov // ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences. 
VOL. 11, NO. 16, AUGUST 2016. s. 9613-9621 (Scopus database).

© Абдразаков Ф. К., Поваров А. В., 2016

УДК 629.3
Анисимов П. Ф.
научный сотрудник Института проблем транспорта имени Н. С. Соломенко Российской академии наук, РФ

Anisimov Р. V.

research associate of Institute of problems 

transport of N. S. Solomenko Russian acad
emy of sciences, Russian Federation

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ С МОТОРНЫМИ

ТОПЛИВАМИ И ИХ РЕЗУЛЬТАТ

INTERACTION OF ELECTRIC FIELDS WITH 

MOTOR FUELS AND THEIR RESULT

Ключевые слова: углеводородное топливо, электрические поля, повышение энер
гоэффективности.

Аннотация: в статье рассмотрены вопросы взаимодействия электрических полей с 

молекулами углеводородного топлива, приводятся расчетные зависимости, связывающие ос

новные характеристики электрического поля с физическими характеристиками углеводородного топлива и геометрией устройств модификации топлива. Так же приводятся результаты 
стендовых испытаний ДВС с модификаторами топлива.

Keywords: hydrocarbon fuel, an electric field, increasing energy efficiency.
Summary: in the article the questions of interaction of electric fields with the molecules of 

hydrocarbon fuel are calculated dependences between the main characteristics of the electric field 
with the physical characteristics of the hydrocarbon fuel and the geometry of the device modifications of the fuel. Also the results of bench tests of the engine with modifiers in fuel.

В научной литературе, монографиях и патентах предпринято достаточно 

много попыток объяснить характер взаимодействия различных физических полей с углеводородами для выработки предложений о повышении эффективности использования моторных топлив [1-6]. Однако до сих пор теория такого 
взаимодействия не сформулирована, так же как до недавнего времени не были 
созданы технические устройства, обеспечивающие более качественное сгорание углеводородного топлива с целью повышения экономических, экологических и ресурсных характеристик двигателей внутреннего сгорания.

Исследования характера взаимодействия слабых электрических полей с 

углеводородами выполняются и в Институте проблем транспорта им. Н. С. Соломенко Российской академии наук. Эти исследования позволили выяснить механизм взаимодействия слабых электрических полей с молекулами углеводородов и разработать основы теории молекулярной модификации углеводородного 
топлива. В результате специалистами ООО «ЭКО-СИСТЕМЫ» были созданы 
устройства молекулярной модификации топлива (МТ) для энергетических 
установок, работающих на легком и тяжелом топливе. 

В качестве предметов исследования были использованы бензины БР-2,

Аи-80 (ГОСТ 2084-77) и дизельное топливо по ГОСТ 305-82. При исследованиях изменений в структуре молекулярного состава этих бензинов под воздействием переменного электрического поля сравнивалась структура молекулярного состава базовой пробы необработанного топлива  и пробы, обработанной 
слабым переменным электрическим полем. 

Для выполнения лабораторных исследований была изготовлена экспери
ментальная камера для обработки топлива переменным электрическим полем и 
генератор поля в отдельном блоке. Объем камеры по топливу составлял 1 см3.

Бензин БР-2. Исследования выполнялись хроматомасс-спектрометрическим 

методом на хроматомассспектрографе QP-2010 (Shimadzu). Идентификация компонентов полулетучей органической фракции проводилась с использованием электронных библиотек масс-спектров NIST'02 и NIST'05. 

Результаты исследований бензина БР-2 представлены на рисунке 1. Ис
следование кинетики деструкции компонентов бензина БР-2 показывает, что 
после воздействия на алканы (в бензине БР-2 представлены деканом) слабого 
переменного электрического поля, их концентрация уменьшается практически 
вдвое, а через сутки после воздействия поля – еще почти вдвое. Это означает, 
что деструкция молекул декана происходит не только под непосредственным 
влиянием переменного электрического поля. 

Рисунок 1 – Кинетика изменения молекулярного состава бензина БР-2

Аналогичные результаты были получены и при воздействии такого же поля 

на бензин Аи-80 и дизельное топливо. Исследование физических характеристик 
бензина и дизельного топлива после модификации переменным электрическим полем, выполненные в течение суток после обработки показали, что при незначительном уменьшении плотности существенно уменьшаются кинематическая вязкость, 
коэффициент поверхностного натяжения и температура вспышки этих топлив.

Таким образом, было установлено, что воздействие слабого переменного 

электрического поля на бензин и дизельное топливо приводит к изменению его 
группового и фракционного состава. Эти изменения возникают в результате деструкции молекул углеводородов.

При этом важно отметить, что новая химическая структура, приобретае
мая жидким углеводородным топливом, происходит как под воздействием переменного электрического поля, так и после его воздействия. 

Известно, что процесс сжигания углеводородного топлива является 

сложной цепной химической реакцией последовательного окисления атомов в 
молекулах, входящих в состав топлива. Подготовительный этап расщепления 
жидких углеводородных систем на отдельные атомы может заключаться либо в 
подогреве этой системы, либо воздействии электрических полей, направленных 
на получение дополнительной энергии каждым из связанных атомов углеводородной системы, что приводит к уменьшению энергии связи атомов в молекуле.

Известно, что энергия диссоциации С – С связи молекулы углеводорода 

составляет 3,6 эВ, а диссоциации С – Н связи – 4,5 эВ.

В основном состоянии обобщенные электроны атомов углерода находят
ся в «потенциальной яме» глубиной – 3,6 эВ. Как известно, энергетические 
уровни в «потенциальной яме» квантуются. Для того чтобы молекула диссоциировала под действием электрического поля, оно должно внести в нее энергию 
возбуждения, превышающую энергию возбуждения электронных уровней. При 
этом наиболее эффективным средством для деструкции молекул должно являться переменное электрическое поле, поскольку его энергия непрерывно меняется 
от минимума до максимума, проходя все значения, включая энергию резонанс

ного возбуждения различных уровней молекул. По мере взаимодействия с молекулами энергия поля уменьшается, ее становится недостаточно для деструкции 
молекул, но еще вполне достаточно для возбуждения колебательных уровней. 
Молекулы с возбужденными колебательными уровнями сохраняют высокую реакционную активность в течение длительного времени, измеряемого часами. 

Выполненный анализ позволяет сделать качественные выводы о характере 

взаимодействия слабого переменного электрического поля с углеводородными 
молекулами. Эти выводы заключаются в следующем:

1 Воздействие переменного электрического поля на молекулы углево
дородов приводит к деструкции и возбуждению части молекул топлива. 

В результате деструкции молекул возникают химические радикалы (ак
тивные частицы цепных химических реакций), обладающие большой реакционной способностью. Радикалы, взаимодействуя с молекулами, находящимися 
в основном состоянии, подвергают их деструкции, усиливая действие переменного электрического поля. 

Таким образом, для деструкции молекул топлива уже не требуется уча
стия электрического поля, поскольку она обеспечивается цепными химическими реакциями молекул топлива с активными частицами (радикалами). 

2 Возбуждение у молекул маятниковых и валентных колебаний перево
дит их в длительное метастабильное состояние. В этом состоянии молекулы так 
же становятся активными частицами цепных химических реакций окисления с 
разветвлением цепей. При сгорании топлива энергия, затрачиваемая на дезинтеграцию возбужденных и подвергшихся деструкции молекул меньше энергии, 
затрачиваемой на дезинтеграцию молекул в основном состоянии. Поэтому доля 
тепловой энергии реакции окисления топлива, превращенной в полезную работу, увеличивается. Таким образом, теплота сгорания топлива повышается.

Анализ работы [7] показывает, что эффективная частота электрического 

поля, необходимая для разрушения молекулярных комплексов углеводородов, 
зависит от молекулярной концентрации жидкости. Концентрация молекул в веществе зависит от их размеров, т. е. от их молекулярной массы. Чем выше концентрация молекул в веществе, тем больше энергии расходуется электрическим
полем на их возбуждение и деструкцию. 

На рисунке 2 показан рассчитанный график зависимости частоты электри
ческого поля, необходимой для разрушения молекулярных комплексов в различных углеводородных жидкостях от концентрации молекул в этих жидкостях.

Выполненные исследования позволили получить основное уравнение мо
лекулярной модификации топлива электрическими полями, связывающее между собой основные параметры электрического поля с физическими характеристиками топлива и геометрией камеры обработки топлива [8]:

эф = NАвЕ* · Gρℓn(Rн / Rвн) / МU2πεаSℓ2,

где эф – эффективная частота поля,  – требуемая глубина модификации – отношение числа возбужденных молекул и радикалов, генерируемых модифика

тором в единицу времени, к общему числу молекул, прошедших через камеру 
модификатора в единицу времени, NАв – число Авогадро, Е* – энергия возбуждения молекул, G – объемный расход топлива, Rн, Rвн – наружный и внутренний радиусы электродов камеры, М – молярная масса топлива, U – напряжение 
на электродах камеры модификатора, εа – абсолютная диэлектрическая проницаемость топлива, S – площадь проходного сечения камеры модификатора, ℓ –
длина электродов камеры модификатора.

Рисунок 2 – Зависимость частоты поля от концентрации молекул

Полученное уравнение позволило рассчитать и сконструировать различ
ные варианты модификаторов топлива для различных энергетических установок, одна из которых показана на рисунке 3.

Рисунок 3 – Устройство МТ-Д для двигателей внутреннего 

сгорания мощностью до 330 кВт