В настоящее время тепловозные дизели проектируют из условия получения оптимальных технико-экономических и теплотехнических показателей для номинальных режимов работы. При этом углы фаз газораспределения, угол опережения подачи топлива, закон подачи топлива насосами в цилиндры постоянны и не зависят от частоты вращения коленчатого вала и снимаемой мощности. В то же время на этих режимах и близких к ним в условиях эксплуатации дизель работает 8-10% времени на 13, 14 и 15 позициях контроллера машиниста (только 0,5-1 % времени на номинальном режиме).
Остальное время падает на частичные нагрузки, переходные режимы и холостой ход. При этом число переключений контроллера за час работы для магистральных тепловозов составляет 100, л для маневровых-600-700. Анализ показывает, что, если указанные параметры сделать регулируемыми, экономичность дизеля повысится на 15-20%. Таким образом, весьма актуальным представляется разработка дизелей с расходной характеристикой qe(n), соответствующей режимам работы тепловозов в эксплуатации.
Большой эффект может дать отключение части цилиндров, регулирование степени сжатия, создание адиабатного дизеля, что требует специальных исследовательских и проектно-конструкторских разработок. Наряду с указанными, прорабатываются вопросы повышения эффективности использования топлива за счет изменения конструкции дизеля. Так, фирма СЕМТ (Франция) разработала серию тепловозных дизелей разной мощности с предкамерой переменной геометрии и повышенным давлением наддува.
Поршни дизеля имеют пальцы, которые входят в каналы, соединяющие предкамеру с цилиндром. За счет этого уменьшаются потери на турбулизацию газов в потоке и снижаются потери теплоты через стенки предкамеры. Наличие устройства позволяет снизить на 25-30% максимальное давление сгорания; достигнуть более высокой удельной мощности без снижения степени сжатия; применить более дешевое топливо, состоящее из 30% обычного дизельного топлива и 70% тяжелого повышенной вязкости; уменьшить до 50% содержание окислов азота по сравнению с дизелем с непосредственным впрыском при одинаковом с ним удельным расходом топлива:
Одной из ведущих тенденций развития отечественных дизелей для тепловозов является повышение их мощности. Это связано с такими факторами, как снижение расхода топлива на единицу работы, возрастание массы поездов, повышение скорости движения, уменьшение потребного парка локомотивов, расходов на ремонт и обслуживание.