Г. К. Хлебников считал, что тяговый тепловозный двигатель должен иметь камеру сжатия переменного объема, что обеспечит горение топлива при различных оборотах и любом тепловом состоянии двигателя. Для подтверждения этого соображения Хлебников в 1937— 1940 гг. в Научно-исследовательском институте НКПС провел эксперименты над двухцилиндровым двухтактным двигателем, снабженным спроектированной им переменной камерой сжатия, запальным устройством и верхним наддувом. Изучение работы этого двигателя со снятием большого количества диаграмм, замерами температур, давлений и пр. позволило сделать ряд выводов. Отметим некоторые наиболее интересные из них.

Воспламенение топлива в тяговом двигателе в момент трогания поезда и в периоды работы на малых скоростях при разгоне возможно только от специального запальною устройства (искусственное зажигание). Однако искусственное зажигание при высоком давлении сжатия приводит к чрезмерному давлению вспышек (120—150 тп), снизить которое можно путем уменьшения давления сжатия. Но в этом случае падает экономичность двигателя, из-за чего допускать работу с пониженным давлением сжатия можно только кратковременно, т. е. в период трогания и разгона. Остальное же время двигатель должен работать по принципу высокого сжатия.

Г. К. Хлебников предложил и в экспериментах над опытным двигателем проверил три способа понижения давления вспышки при трогании с места.

1. Полное удаление из цилиндра воздуха, поступившего в него в период всасывания или продувки, и питание тягового двигателя воздухом высокого давления, приготовленным компрессором, приводимым в действие от отдельного двигателя или из баллонов. Начиная с момента трогания и во время разгона, в цилиндры тягового двигателя впускается воздух с одновременной подачей и сжиганием в нем топлива.

2. Частичное удаление из цилиндров воздуха, поступившего в период всасывания или продувки, и питание двигателя воздухом высокого давления, приготовленным тем же способом.

3. Увеличение объема камеры сжатия до размеров, обеспечивающих давление сжатия, при котором давление вспышки не превосходит нормально установленной для тягового двигателя. Увеличение воздушного заряда цилиндра нижним или верхним наддувом для получения необходимого среднего индикаторного давления.

Воспламенение топлива в потоке воздуха, подаваемого в цилиндр, возможно от раскаленного тела, нагретого от постороннего источника тепла. Перед началом работы двигателя или перед троганием в камере сжатия должно быть создано тепловое напряжение, обеспечивающее зажигание топлива.

Проверка всех трех способов на экспериментальном тяговом двигателе показала, что создание теплового напряжения в камере в период работы двигателя при трогании и разгоне лучше обеспечивается при третьем способа. Снятые диаграммы показали, что при работе с увеличенной камерой сжатия горение топлива начинается со второго оборота вала и более не прекращается, а при работе с частичным выталкиванием первая вспышка происходит на четвертом обороте, потом прекращается и дальше появляются случайные вспышки, которые с течением времени возникают реже и прекращаются совсем.