Рассмотрена проблема преобразования энергии дизеля в механическую энергию тяги с помощью электрической передачи. Исследованы статические и переходные характеристики тепловозных дизелей, а также их приспособляемость к эксплуатационным режимам работы на рельсовом транспорте. Освещены вопросы, касающиеся выбора критериев оптимизации характеристик высокофорсированных дизелей, законов управления частотой вращения коленчатого вала и нагрузкой дизель-генератора. Представлены методики расчета показателей работы энергетической системы тепловозов в нестационарных режимах работы. Приведены образцы численного моделирования процессов в дизель-генераторе и электропередаче, выбора конструкции и настройки агрегатов, а также примеры микропроцессорных систем автоматического регулирования энергетических систем тепловозов.

Описано и исследовано редкое явление для генераторов постоянного тока - появление подшипниковых токов в валопроводе тепловозного дизельгенератора. Определены причины возникновения подшипниковых токов, их величина и критерии допустимой величины электродвижущей силы, не приводящей к эрозионному разрушению подшипников.

Створено асинхронний регульований мотор-вентилятор із широким діапазоном робочого ковзання для охолоджуючого пристрою дизеля тепловозу для зниження витрат енергії на привід вентиляторів охолоджуючого пристрою та підвищення надійності дизеля тепловоза. Існуючі системи плавного регулювання повітря: з поворотними лопатями, частотне регулювання мотор-вентиляторів, а також двошвидкісний електропривід вентиляторів не відповідають вимогам надійності, технологічності, вартісним показникам. Запропоновано плавний фазовий спосіб регулювання, який у 3,7 рази економічніший, ніж серійний релейний спосіб. Частота обертання мотор-вентилятора регулюється зміною напруги на обмотці статора фазовим способом за допомогою тиристорного перетворювача напруги. Встановлено, що обмотка ротора складається з мідних стрижнів і феромагнітних короткозамкнених кілець.

Дисертацію присвячено вирішенню науково-технічної задачі інтенсифікації впорскування малих (8-13% від номінальної) циклових порцій палива в циліндр тепловозного дизеля на режимі холостого ходу, що дозволяє значно підвищити експлуатаційну економічність тепловозів. Запропоновано ввести в серійну паливну систему (ПС) новий конструктивний елемент - модулятор імпульсів тиску впорскування палива (МІТ). Показано високу ефективність використання МІТ для ПС тепловозних дизелів різних типів. Приведено результати експлуатаційних випробувань маневрових тепловозів ЧМЭ-3 в ході яких встановлено, що установка МІТ і зниження частоти обертів колінчастого валу на холостому ході дозволяє понизити середьо-експлуатаційну витрату палива на 7-10%.

Науково обгрунтовано доцільність подальшого розвитку робіт щодо покращання експлуатаційних показників локомотивної енергетичної установки (ЛЕУ) типу Д80 за рахунок модернізації механізму газорозподілу. Сформульовано та формалізовано задачу оптимізаційного проектування кулачкового механізму газорозподілу ЛЕУ (з чотиритактними дизелями) у запису задачі багатомірної оптимізації з обмеженнями. Розроблено комплексну математичну модель для оптимізаційного проектування кулачкового механізму газорозподілу ЛЕУ, яка базується на принципово новій методиці одержання профілів кулачків і найсучасніших методиках моделювання динамічних процесів і контролю міцності деталей клапанного приводу. Винайдено математичні залежності, що описують необхідний закон руху штовхача, використання якого забезпечує досягнення найбільших граничних значень часу-перерізу клапанів під час виконання заданих умов та обмежень на проектування. Удосконалено експериментально-розрахунковий метод визначення пружно-дисипативних параметрів стосовно деталей механізму газорозподілу ЛЕУ Д80.

Досліджено питання удосконалення регулювання потужності тепловозних дизель-генераторів. Проаналізовано залежність режимів енергосилової установки тепловозів від роботи регуляторів частоти обертання (РО). Формалізовано задачу визначення зміни характеристик дизеля залежно від настройки РЧО. Науково обгрунтовано можливість прогнозування стабільності характеристик РЧО. Запропоновано нові характеристики настройки існуючих РЧО та впроваджуваних електронних систем керування з урахуванням індивідуального характеру навантаження. Одержано експлуатаційні параметри сумісної роботи РЧО та дизеля. Створено прогресивні технології контролю та діагностування РЧО за умов проведення реостатних випробувань.

Запропоновано метод використання енергії електродинамічного гальмування тепловоза для активації робочих середовищ, що дозволить підвищити його енергетичну ефективність. Одержано емпіричні залежності зміни фізикс-кінетичних властивостей дизельного палива (густини, в'язкості, "умовної" енергії активації передполум'яних реакцій) в результаті озонування від концентрації озону, що подається у паливо, і часу його зберігання для визначення економічних та екологічних характеристик роботи силової енергетичної установки тепловоза. Встановлено межі допустимих значень концентрації озону, що подається у паливо, і часу його зберігання відповідно до рівня економічних та екологічних параметрів роботи енергетичної установки, шляхом врахування залежності зміни "умовної" енергії активації передполум'яних реакцій дизельного палива під час озонування в математичній моделі робочого процесу енергетичної установки тепловоза. Одержала подальший розвиток математична модель електродинамічного гальмування тепловоза, що базується на взаємозв'язку енергетичного балансу тягового електродвигуна й умов руху поїзда з опором озонатора, що дозволяє встановити резерв використання енергії гальмування для активації робочих середовищ.

Наведено результати досліджень технічних характеристик дизелів спеціального самохідного рухомого складу залізниць. Встановлено, що додавання природного графіту з ніобієм до моторного масла дизелів дозволяє знизити механічні втрати на 10 - 17 % а інтенсивність зносу трибосистем до 40 %. В цьому випадку заміну масла можна проводити на 150 мото-год пізніше. Витрати масла на угар та прориву газів у картер дизелів залежно від напрацювання за додавання до моторного масла природного графіту з ніобієм вказують на можливість подовження ресурсу до капітального ремонту, напрацювання за якого, у середньому, можна подовжити на 1000 мото-год.

Розроблено імітаційну модель тепловоза ЧМЕ3, що складається з дизеля з регулятором кількості обертів колінчастого валу, тягового генератора постійного струму незалежного збудження та тягового електричного приводу. Проведене тестування роботи імітаційної моделі на профілі ділянки шляху Харків - Мерефа, при цьому основними обмеженнями є час руху, який для даного перегону не повинен перевищувати 45 хв., а також максимальна допустима швидкість, яка для вантажних потягів складає 80 км/год. Одержана тривимірна поверхня, що показує залежність витрат палива локомотива від режиму ведення потяга машиністом при виконанні однакової роботи, тобто однакового часу руху по перегону.