Непрерывное увеличение мощности тепловозных дизелей — одно из важнейших
направлений развития тепловозостроения как в нашей стране, так й за
рубежом. Однако решение этой задачи значительно осложняется тем, что
тепловоз является транспортной машиной, размеры которой ограничены
габаритом подвижного состава, а вес — нагрузками на рельсы. Увеличение
размеров цилиндра или их числа повышает вес дизеля. Поэтому осуществлять
дальнейший рост мощности тепловозных дизелей только за счет этого
нельзя. Практика по-, казывает, что для V-образных дизелей число
цилиндров должно быть не более 20.
Как же увеличить мощность дизеля при тех же габаритных ограничениях?
Одним из путей является применение двухтактного дизеля, у которого
рабочий цикл, как указывалось выше, осуществляется за один оборот
коленчатого вала. Иными словами, в двухтактном двигателе при тех же
размерах и той же быстроходности совершается в единицу времени в два
раза больше рабочих циклов, чем в четырехтактном. Казалось бы, что при
одинаковом рабочем объеме и той же частоте вращения вала мощность
двухтактного дизеля должна быть в 2 раза больше мощности четырехтактного
дизеля. Однако практически она возрастает только в 1,5—
1,7 раза, так как часть мощности приходится расходовать на привод
нагнетателя воздуха, необходимого для пуска и продувки цилиндров; кроме
того, часть хода поршня, при котором совершается расширение газа,
приходится на период, когда открываются выпускные окна (клапаны) и газы
в это время почти не совершают полезной работы.
Другой путь повышения мощности — увеличение частоты вращения вала
дизеля. Чем быстрее будет вращаться коленчатый вал, тем большее число
рабочих циклов в единицу времени будет выполнено и тем большая работа
будет произведена в единицу времени. Однако возможность увеличения
частоты вращения вала дизеля ограничивается прочностью отдельных деталей
его и интенсивностью их износа, который возрастает с ростом скорости
движения деталей. Скорость же деталей шатунно-кривошипного
механизма зависит не только от частоты вращения
вала, но и от величины хода поршня, поэтому принято при определении
быстроходности двигателя исходить из средней скорости поршня, которая у
современных дизелей достигает 10—12 м/с.
Третий путь предусматривает повышение мощности дизеля увеличением
работы, выполняемой в цилиндрах двигателя в течение каждого рабочего
цикла. А чтобы увеличить эту работу, надо сжечь в цилиндрах больше
топлива. Но для этого потребуется больше воздуха. Весовое количество
воздуха, которое может уместиться в цилиндре, возрастает с увеличением
давления и понижением температуры воздуха. Повысить давление воздуха
перед поступлением в цилиндры двигателя внутреннего сгорания можно с
помощью наддува.