Показана целесообразность реализации в тепловозных двигателях газодизельного цикла, в котором природный газ воспламеняется от запальной дозы нефтяного дизельного топлива. В таком цикле обеспечивается стабильное воспламенение топливовоздушной смеси в широком диапазоне режимов тепловозного газодизельного двигателя. Разработаны системы электронного управления СУДМ.03, СУДМ.04, СУДМ.05, в которых подача газа осуществляется клапанами, установленными возле впускных клапанов каждого цилиндра. Подача запального дизельного топлива осуществляется с использованием топливных насосов высокого давления с быстродействующими клапанами, установленными в линиях высокого давления топливных насосов. Экспериментальные исследования системы СУДМ.03 в составе двигателя типа Д50 показали, что на режимах, соответствующих 1-7 позициям контроллера машиниста, замещение дизельного топлива газом составило от 60,3 до 93,9 %, а на режиме, соответствующем 8-й позиции контроллера, - 94,1 %. Испытания системы СУДМ.04 в составе двигателя типа GE7FDL12EFI показали, что на режимах, соответствующих 2-7 позициям контроллера, замещение дизельного топлива газом составило от 67 до 35 %, а на 8-й позиции контроллера - 36 %. Разработана система электронной системы управления СУДМ.05 для перспективного газодизельного двигателя 16ГДГ. Эта система включает подсистему регулирования частоты вращения, подсистему управления подачей природного газа и дизельного топлива, подсистему управления пуском, подсистему диагностики и аварийной защиты двигателя.
В соответствии с программой мероприятий по реализации положений cоглашения № 75 от 17.06.2016 г. о сотрудничестве между ПАО «Газпром», ОАО «РЖД», АО Группа Синара, АО «Трансмашхолдинг» в качестве перспективного альтернативного топлива для тепловозных дизелей предложено использовать сжиженный природный газ. Несмотря на значительный мировой и отечественный опыт конвертации дизелей на работу по газодизельному циклу проблема обеспечения надежного воспламенения газового топлива в цилиндрах в полной мере не получила однозначного решения. Ключевыми барьерами, ограничивающими область надежного воспламенения газового топлива, являются нестабильная работа штатной топливной аппаратуры на режимах холостого хода и частичных нагрузок, а также существенное ухудшение теплового состояния ключевых составных частей двигателя при реализации газодизельного цикла, например, топливных форсунок. С одной стороны, такое положение обусловлено требованиями владельца инфраструктуры в лице ОАО «РЖД» об одновременном обеспечении высокой степени замещения дизельного топлива газовым и реализации полной мощности как в дизельном, так и в газодизельном цикле, что подразумевает работу на обозначенных режимах на штатной топливной аппаратуре, не предназначенной для эксплуатации на таких режимах. С другой стороны, при конвертации дизелей на работу по газодизельному циклу, как правило, значительное внимание уделяется обеспечению стабильной подачи запальной порции топлива без оценки теплового состояния форсунок, что приводит к повышению температуры носков распылителей форсунок, а следовательно, к увеличению темпа закоксовывания распыливающих отверстий, зависанию и в ряде случаев заеданию иглы. В настоящей статье проведено исследование закономерностей изменения температуры форсунки дизеля при реализации газодизельного цикла и установлено, что температура поверхности форсунок в газодизельном цикле работы двигателя увеличивается на 25…35 °С по сравнению с температурой в чисто дизельном цикле в зависимости от частоты вращения коленчатого вала и нагрузки на двигатель.