Жидкое топливо, применяемое на тепловозах, является дорогостоящим горючим. Поэтому экономное его расходование имеет большое народнохозяйственное значение и является одной из важнейших задач в обеспечении рентабельной работы как отдельного тепловозного депо, так и дороги в целом
Экономно расходовать топливо можно только на вполне исправном тепловозе при хорошем знании профиля пути, умелом использовании кинетической энергии поезда и расчётливом управлении тормозами. Соблюдая эти требования, машинисты-тяжеловесники, как правило, добиваются лучших результатов в экономии топлива.
Известно, что на одном и том же профиле пути отдельные машинисты по- разному добиваются экономии топлива, применяя различные режимы ведения поезда
Изучение режимов ведения поезда, впервые организованное инженерами депо Чарджоу Ашхабадской дороги в 1950 г., показало, что одни машинисты достигают лучших результатов на одном участке профиля, другие — на другом; тогда были разработаны методы обобщения работы машинистов. Вскоре эти методы получили распространение по всем дорогам, где работают тепловозы, в результате чего в каждом депо были разработаны и изданы дорогами инструкции (паспорта) по вождению поездов для каждого тягового плеча.
В инструкциях на основе обобщения опыта передовых машинистов помещались инструктивные графики режима ведения поезда с приведением профиля участка.
Работа по составлению таких инструкций должна начинаться с опытных поездок по каждому тяговому плечу с машинистами, добивающимися наибольшей экономии топлива и обеспечивающими ведение поездов по графику.
Опытные поездки необходимо производить с поездами различного веса, а также с порожними и длинносоставными, для каждого из которых должен составляться свой график ведения поезда.
Во время опытных поездок в специальных журналах фиксируется время отправления, прибытия, проследования станций, время и место переключения позиций контроллера и торможения.
Рассмотрение результатов необходимо производить с учётом показаний ленты скоростемера.
После обработки полученных опытных данных на сокращённый профиль пути наносят режимы ведения поезда, дающие наибольшую экономию топлива. Для правильной оценки и выбора лучших из них при анализе желательно пользоваться методом тяговых расчётов с построением кривых расхода топлива на каждом перегоне, используя имеющиеся в паспортах тепловозов зависимости полного расхода топлива в час от скорости движения при различных положениях рукоятки контроллера.
Результаты опытов и анализа и проекты графиков режимов вождения поездов обсуждаются с машинистами и после корректировки и одобрения принимаются для руководства. Через известный срок по мере накопления опыта это мероприятие должно проводиться вновь.
В борьбе за экономию топлива большое значение имеет вождение тяжеловесных поездов. Экономия топлива при этом достигается за счёт более полного использования кинетической энергии поезда, уменьшения удельного сопротивления движению, а также сокращения расхода топлива на служебные нужды тепловоза.
Вождение тяжеловесных поездов требует от машинистов более внимательного отношения к тепловозу, так как в этом случае увеличивается нагрузка на тяговые электродвигатели и дизель-генераторную установку.
Особенно внимательно нужно наблюдать за температурным режимом электрических машин. Перегрев обмоток выше 145° может привести к повреждению изоляции, поэтому необходимо своевременно проверять давление подаваемого в тяговые электродвигатели воздуха, состояние брезентовых патрубков и натяжение ремней вентиляторов.
Регулировка дизель-геператорной установки производится при определённой температуре обмоток возбуждения главного генератора (примерно 70оС), которая соответствует нагреву обмоток при поездной работе в летнее время. Опытами установлено, что, например, на Оренбургской дороге в зимнее время нагрев обмоток возбуждения, особенно в начале работы, колеблется в пределах 25—40°С.
Сопротивление обмоток с понижением их температуры уменьшается, отчего ток возбуждения увеличивается и вызывает повышение мощности главного генератора. Это нарушает первоначальную настройку мощности дизеля и генератора.
При полной нагрузке дизеля в этих условиях генератор реализует мощность, большую, чем может дать дизель, что вызывает снижение числа его оборотов. Практически такое несоответствие в зимнее время вызывает перегрузку дизеля.
Полная нагрузка дизеля при пониженных оборотах вызывает нарушение нормального теплового режима, что отрицательно отражается на состоянии поршневой группы.
С 1951 г. в депо введена перерегулировка дизель-генераторных установок на зимний режим при комиссионном осмотре.
Но перерегулировка может быть произведена только на какой-то определённый режим, поэтому в последнее время на тепловозах ТЭ1 и ТЭ2 устанавливают регуляторы мощности системы Т. Н. Хохлова и В. Е. Платонова.
Эти регуляторы мощности обеспечивают постоянное соответствие мощностей дизеля и главного генератора независимо от температуры обмоток возбуждения.
Введение регуляторов мощности — одно из мероприятии, которое сокращает удельный расход топлива и предотвращает ненормальный износ деталей цилиндре-поршневой группы дизеля.
В зимнее время имеется возможность брать более тяжёлые составы поездов, чем летом, а значит и достигать большей экономии топлива.
Пониженные температуры окружающего воздуха более благоприятны для соблюдения режима работы дизеля, так как быстрее охлаждается масло, в цилиндры поступает больший заряд воздуха, что приводит к более полному сгоранию топлива.
Большое значение имеет правильная установка утла опережения подачи топлива. Для дизелей Д50 этот угол составляет от 27,5 до 30,5°. Отклонение угла на 5° от наивыгоднейшего увеличивает расход топлива на 2—4% и более.
Изменение угла опережения может произойти вследствие ослабления затяжки контргаек толкателя и по другим причинам.
При уменьшении угла опережения происходит запаздывание вспышки, т. с топливо воспламеняется тогда, когда поршень уже пройдёт свою верхнюю мёртвую точку. В этом случае процесс сгорания захватывает значительную величину рабочего хода поршня, что вызывает: во-первых, повышение температуры в цилиндре, а следовательно, перегрев дизеля; во-вторых, потерю топлива с выхлопными газами, так как часть их не успевает сгореть, и, в-третьих, уменьшение давления на поршень, что понижает мощность двигателя и увеличивает расход топлива. Повышение температуры в цилиндре двигателя влечёт за собой прогар рабочих клапанов, интенсивный износ цилиндровых втулок и поршневых колец, а также нарушает нормальную смазку цилиндров.
Раннее впрыскивание топлива в цилиндр, т. е. увеличение угла опережения подачи топлива, создаёт большое противодавление на поршень, так как вспышка происходит ещё до того, как поршень достигнет верхней мёртвой точки. В этом случае появляются стуки в двигателе, мощность резко падает и увеличивается расход топлива.
Поэтому для контроля нормальной величины угла опережения подачи топлива необходимо производить проверку его при периодических ремонтах.
Экономное расходование топлива зависит также от соблюдения нормальных зазоров рабочих клапанов двигателя. Зазор между бойком ударника и колпачком шпинделя должен быть строго в установленных пределах (на холодном дизеле 0,5 ± 0,05 мм и на горячем 0,4-0,05 мм). Изменение зазоров вызывает нарушение моментов открытия впускных и выпускных клапанов.
Малые зазоры приводят к увеличению фазы впуска и выпуска, вследствие чего клапаны неплотно прилегают к посадочным местам. Это вызывает ненормальное сжигание топлива в цилиндрах дизеля, прорыв газов через клапаны, нарушение притирочной поверхности клапанов и, как следствие, падение мощности дизеля, т. е. увеличенный расход топлива.
Большие зазоры приводят к повышению ударной нагрузки на детали привода клапанов, быстрому их износу и уменьшению фазы выпуска и впуска, что также нарушает тепловой режим дизеля, а следовательно, и вызывает перерасход топлива.
С целью поддержания нормальных зазоров рабочих клапанов необходимо производить проверку и регулировку их при каждом контрольно-техническом осмотре тепловоза.
Расход топлива в значительной степени определяется состоянием и содержанием поршневой группы, основными серьёзными неисправностями которой являются увеличенные зазоры в деталях и пригорание поршневых колец.
При износе цилиндровой втулки появляется увеличенный зазор между ней и поршнем, что приводит к пробою газов в картер и пригоранию поршневых колец. Кроме того, пригорание колец вызывается холостой работой двигателя.
На малых оборотах топливная аппаратура даёт плохой распыл, поэтому топливо не успевает полностью сгореть и под действием образующегося в цилиндрах кокса происходит пригорание поршневых колец в ручьях. При этом нарушается компрессия в цилиндрах, мощность двигателя падает и расход топлива увеличивается.
Для предотвращения этого необходимо:
а) при низких температурах наружного воздуха во время стоянок работу тепловоза ТЭ2 производить на пятой позиции контроллера с поддержанием температуры воды и масла не ниже 40—45°, а ТЭ3 на восьмой позиции или включать систему обогрева;
б) прогрев холодного дизеля осуществлять также на пятой и восьмой позициях контроллера. Непрогретый двигатель имеет увеличенные зазоры между поршнями и цилиндровыми втулками. При трогании с места, когда развивается наибольшая мощность, может произойти пробой газов в картер;
в) нагрузку двигателя при трогании с места увеличивать постепенно.
На работу поршневой группы оказывает большое влияние состояние воздушных фильтров турбовоздуходувки.
Загрязнённость фильтров создаёт разрежение в воздушной полости турбовоздуходувки, происходит усиленный отсос паров масла из картера дизеля и нагнетание их в цилиндры, где масло сгорает, образуя кокс, вызывающий пригорание колец. Кроме того, уменьшается количество нагнетаемого воздуха в цилиндры, вследствие чего происходит неполное сгорание топлива, т. е. увеличивается его расход.
Для содержания фильтров турбовоздуходувки в чистоте и исправности их промывают в летнее время через каждые 250—500 км пробега тепловоза, для чего их сдают в депо, где необходимо иметь запасные фильтры. Брезентовые рукава очищаются от пыли и загрязнений. Кассеты устанавливаются в корпус на войлочных прокладках.
Экономичная и надёжная работа тепловозного дизеля в значительной степени зависит от исправного состояния и нормальной работы распылителей форсунок, секций топливного насоса, топливных и масляных фильтров, секций холодильника, щёток и щёткодержателей электрических машин и др.
Неисправная работа топливной аппаратуры вызывает пригорание поршневых колец, неравномерное распределение нагрузки по цилиндрам и, как следствие, потерю мощности и снижение экономичности дизеля.
Увеличенные подъём иглы форсунки и диаметр отверстий распылителя ухудшают распыливание топлива и вызывают его пережог
Неисправный распылитель нс обеспечивает полного сгорания топлива. Загрязнённые секции холодильника не обеспечивают достаточного охлаждения воды и масла, что вызывает ненормальную работу дизеля.
Нормальное нажатие щёток, отсутствие отколов, а также установка щёток одних марок на электрических машинах повышают мощность последних, сокращают расход топлива и обеспечивают надёжную работу тепловоза.
Проводя мероприятия по экономии топлива, необходимо уделить особое внимание качеству отпускаемого на тепловозы топлива.
Всевозможные примеси в топливе ухудшают работу дизеля и ведут к увеличенному расходу горючего.
Например, механические примеси способствуют интенсивной разработке сопловых отверстий распылителя форсунки, что в свою очередь ухудшает распыл и сгорание топлива. Кроме того, может произойти зависание плунжера и иглы распылителя.
Увеличенное содержание кокса в топливе способствует образованию нагара на поршнях и пригоранию поршневых колец.
Качество распыла топлива в цилиндрах двигателя зависит от вязкости его. Поэтому для обеспечения надлежащего распыла топлива, особенно в зимний период, следует производить подогрев его при помощи топливоподогревателя, что ведёт к экономии топлива. Особое внимание должно уделяться соблюдению правил приёма, хранения и отпуска топлива на тепловозы.