Technologie wykorzystywane w samochodach osobowych i ciężarówkach coraz częściej znajdują zastosowanie w maszynach rolniczych. Pomysł na zasilanie silników maszyn i ciągników rolniczych paliwem gazowym nie jest nowy. Już w Polsce wykonano kilka doświadczalnych adaptacji silników ciągników rolniczych, m.in. Ursusów 4512 - w jednym przypadku do pracy na CNG, w drugim na LPG. Dyskusja na temat montażu instalacji LPG w starych ciągnikach koncentruje się na korzyściach i potencjalnych problemach związanych z takim rozwiązaniem.
Zalety i korzyści z instalacji gazowej w ciągnikach rolniczych
Zastosowanie instalacji gazowej w silniku wysokoprężnym przynosi szereg korzyści. Producent, firma Car-Gaz, informuje, że w silniku wysokoprężnym z instalacją gazową zwiększa się moc silnika oraz moment obrotowy, a także wzrasta poziom czystości spalin dzięki obniżeniu emisji dwutlenku węgla oraz cząstek stałych do 85%. Dodatkowo, olej napędowy spala się lepiej w obecności gazu.
Oszczędności w kosztach paliwa
Diesel z dodatkową instalacją LPG pozwala obniżyć ogólne koszty paliwa. Zgodnie z informacjami zawartymi na stronach internetowych firm zajmujących się montażem instalacji gazowych do pojazdów, zazwyczaj do silnika trafia 70-80% ON i ok. 20-30% LPG. Jak wskazuje Piotr Chojnacki, właściciel warsztatu Automax i rolnik, w jego przypadku oszczędności sięgają około 20% na każdy hektar.
Dodatkowe korzyści ekonomiczne wynikają z faktu, że przy włączonej instalacji gazowej zużycie oleju napędowego może spaść, np. z 6 l/godz. do 3 l/godz., przy jednoczesnym zużyciu około 3,5 l LPG. Właściciele ciągników z instalacjami dwupaliwowymi wskazują, że dzięki nim można szybciej wykonać pracę, co przekłada się na realne oszczędności. Piotr Chojnacki wyjaśnia, że oszczędności generowane są dwojako: albo pojazd porusza się szybciej dzięki wzrostowi obrotów i mocy silnika, albo mając silniejszy traktor, można zmniejszyć wychylenie regulatora obrotów pompy wtryskowej, aby utrzymać zalecane obroty lub prędkość dla danej pracy.
Wzrost mocy i momentu obrotowego
Jedną z najważniejszych zalet zastosowania instalacji gazowej w ciągniku rolniczym jest wzrost parametrów silnika. Dzięki dodaniu paliwa gazowego zwiększa się moc i moment obrotowy silnika. Wzrost mocy następuje poprzez pełne spalenie mieszanki ON+LPG. Jak informują instalatorzy, z zamontowaną instalacją aż 98% dostarczonego paliwa ulega dopaleniu. Marek Rokiciński z Szumiłowa, użytkownik Zetora 7745 z instalacją LPG, potwierdza: „Od razu czuć, że wzrasta moc i poprawia się dynamika silnika”.
Wzrost mocy jest szczególnie istotny, ponieważ wiele ciągników kupowanych przez polskich rolników ma zbyt małą moc, co wynika z warunków dofinansowania oferowanych przez Agencję Restrukturyzacji i Modernizacji Rolnictwa. Wzrost mocy pomaga w pracach polowych, kiedy ciągnik pokonując różnego rodzaju opory ruchu musi charakteryzować się dużym zapasem siły uciągu. Przyrost mocy silnika jest znaczący; przykładowo, w ciągniku John Deere 6520 po montażu instalacji STAG DIESEL moc wzrosła aż o 46% do 190 KM.
Instalacja Stag Diesel w ciągniku - John Deere 6520, 130 kM
Obniżenie emisji i hałasu
Zastosowanie gazu w silnikach Diesla przyczynia się również do obniżenia zadymienia spalin oraz emisji hałasu. Marek Rokiciński zauważył, że „pracując w systemie diesel-LPG zmniejszyło się zadymienie spalin”. Gaz w układzie powoduje dopalanie sadzy powstałych przy spalaniu oleju napędowego, co w mniejszym stopniu tworzy nagar. Dodatkowo, praca takiej jednostki napędowej bardziej przypomina pracę silnika benzynowego, co sprawia, że jest ona cichsza. Właściciel Zetora Proxima 85 z instalacją LPG, Piotr Chojnacki, również podkreśla, że "silnik chodzi ciszej".
Ciekawostką jest również zmniejszenie temperatury spalin silnika zasilanego z wykorzystaniem instalacji gazodiesla. Różnica w stosunku do zasilania wyłącznie olejem napędowym wynosi około 20-30°C (np. zasilanie wyłącznie ON - 250 stopni, ON+LPG - 220 stopni). To obniżenie temperatury ma pozytywny wpływ na trwałość silnika, zapobiegając wypalaniu zaworów.
Typy instalacji i zasada działania
Instalacje LPG kojarzone są przede wszystkim z autami osobowymi napędzanymi silnikami benzynowymi. Od kilku lat takie rozwiązanie jest również z powodzeniem stosowane w silnikach Diesla, przede wszystkim samochodów ciężarowych i autobusów. Jednak w przypadku jednostek wysokoprężnych zasada działania instalacji LPG jest inna niż w silnikach z zapłonem iskrowym. O ile silnik benzynowy może pracować wyłącznie na LPG, to w Dieslach gaz LPG nie ulega samozapłonowi na skutek wysokiego ciśnienia. Dlatego instalacje montowane w samochodach ciężarowych i ciągnikach są tzw. dwupaliwowymi, pracującymi jednocześnie na ON i LPG.
W dużym skrócie, do powietrza w kolektorze ssącym jest dodawana niewielka ilość LPG. Dokładnie wymieszany z powietrzem gaz dostaje się do cylindra i tam wraz z dawką oleju napędowego tworzy niemal jednorodny ładunek mieszanki paliwowo-powietrznej. W efekcie spalanie w takim silniku jest dokładniejsze, czyli zwiększa się sprawność silnika, a tym samym jego moc i moment obrotowy. Dodatkowo dopalane są cząstki stałe (sadza), co ogranicza efekt dymienia z rury wydechowej.
Budowa instalacji dwupaliwowej
Montaż instalacji ogranicza się do zainstalowania zbiornika, jednostki sterującej i podzespołów układów zasilania pod maską. Zaletą gazo-Diesla jest to, że nie ma konieczności wykonywania zaawansowanej modyfikacji silnika; jest to system mało inwazyjny. Ogranicza się jedynie do montażu reduktora (takiego samego, jak w instalacjach IV generacji do jednostek benzynowych), wtryskiwacza lub wtryskiwaczy gazu, filtra, czujnika MAP (czujnik podciśnienia - z ang. Manifold Absolute Pressure) oraz sondy EGT (czujnik temperatury spalin). W instalacjach LPG IV generacji, stosowanych do gazo-Diesli, zawsze znajduje się czujnik temperatury spalin. Jeśli z jakichkolwiek powodów temperatura spalin przekroczy bezpieczną wartość, dawka gazu jest ograniczana albo wyłączana, co chroni silnik przed uszkodzeniem.
W instalacji STAG DIESEL konieczny jest montaż i pobieranie danych z sondy lambda, czujnika temperatury spalin oraz czujnika spalania stukowego. Elementy te pomagają kontrolować pracę systemu, a w razie nieprawidłowej pracy chronią silnik przed uszkodzeniem, wyłączając instalację.
Przykładowy montaż w Zetorze Proxima 85
Piotr Chojnacki w swoim Zetorze Proxima 85 zamontował instalację LPG z sekwencyjnym wtryskiem, tzw. czwartej generacji, produkowaną przez firmę Stag z Białegostoku. Zbiornik na gaz o pojemności 50 l umieścił z przodu, tuż pod ramą między obciążnikami a osią napędową. Reduktor (identyczny jak w silniku benzynowym) został zamontowany z prawej strony silnika. Do reduktora są doprowadzone przewody z układu chłodzenia, co ma na celu jego ogrzanie. Dalej z reduktora wychodzi przewód gazowy na drugą stronę silnika do dwóch wtryskiwaczy, wchodzących do kolektora ssącego. Tuż za turbosprężarką zainstalowana jest sonda EGT, której zadaniem jest kontrolowanie temperatury spalin i dawkowanie gazu do układu. Dodatkowo zamontowany jest czujnik mierzący podciśnienie w kolektorze ssącym i ciśnienie doładowania turbiny. Na podstawie tych pomiarów sterownik dobiera dawkę gazu.
W Zetorze 7745 Marka Rokicińskiego, instalacja o nazwie Dual Fuel DEGAmix została zamontowana przez firmę Elpigaz. Najtrudniejszym zadaniem okazało się znalezienie odpowiedniego miejsca na butlę z gazem o pojemności 52 litrów. Najważniejszym elementem jest elektroniczny moduł sterujący umieszczony w kabinie ciągnika. Oblicza on i ustala ilość potrzebnego gazu, kierując się wskazaniami prędkości obrotowej silnika (mierzonej na alternatorze) oraz położeniem pedału gazu (odczytywanym z czujnika TPS - Throttle Position Sensor). Monitorowana jest również temperatura płynu chłodzącego w reduktorze oraz temperatura spalin mierzona czujnikiem zamontowanym na rurze wydechowej. Wartość graniczna temperatury spalin w tym Zetorze to 650°C; przekroczenie tej wartości powoduje automatyczne odcięcie dawki gazu i przejście silnika na pracę na oleju napędowym.
Doświadczenia użytkowników
Użytkownicy ciągników z instalacjami gazowymi dzielą się pozytywnymi doświadczeniami. Mirosław Chojnacki, użytkujący Ursusa 1224 z instalacją LPG drugiej generacji od marca 2012 r., zauważa, że ciągnik "nabrał" mocy, przy czym nie spala więcej. Z 3-metrowym agregatem uprawowo-siewnym jeździ teraz o jeden bieg wyżej, a z pługiem 5x40 również nie ma problemów. Paweł Majda z Zawady, właściciel Ursusa C-360 z podobną instalacją, potwierdza, że ciągnik jest silniejszy i silnik pracuje ciszej.
Właściciel Zetora 7745, Marek Rokiciński, odnotowuje, że średnio w czasie pracy proporcja gazu do oleju napędowego wynosi 30% do 70%. Wcześniej ciągnik spalał średnio około 10 litrów oleju napędowego na motogodzinę, a po zamontowaniu instalacji to zużycie spadło. Najlepsze efekty w spalaniu uzyskuje się podczas jednostajnej pracy w polu, z dużym obciążeniem silnika. Wtedy dawkowanie gazu może osiągnąć poziom 50% zużycia ON, czyli obydwa paliwa są spalane w stosunku 1:1.
| Czynność | Paliwo | Zużycie (l/godz.) | Uwagi |
|---|---|---|---|
| Praca w polu (stałe obciążenie) | ON | 6 | Przed adaptacją |
| Praca w polu (stałe obciążenie) | ON + LPG | 3 ON + 4 LPG | Po adaptacji |
| Zadania transportowe (przyspieszanie/hamowanie) | ON + LPG | 4,5 ON + 2 LPG | Po adaptacji |
Wyzwania i regulacje prawne
Mimo wielu korzyści, montaż instalacji LPG w ciągnikach rolniczych napotyka na pewne wyzwania, głównie związane z brakiem odpowiednich regulacji prawnych. Piotr Chojnacki wskazuje: „Polskie prawo nie przewiduje możliwości instalacji gazu w ciągniku”. Wynika to z faktu, że obowiązujące rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 24 grudnia 2003 r. w sprawie homologacji sposobu montażu instalacji gazowych odnosi się do pojazdów kategorii M1, M2, M3, N1, N2, N3, natomiast nie obejmuje swoim zakresem kategorii T, tj. ciągników rolniczych. Brak jest przedmiotowych regulacji na szczeblu międzynarodowym i unijnym.
Ustawa, która weszła w życie w lipcu tego roku, wraz z przepisami wykonawczymi we wrześniu, zezwala na montaż instalacji gazowej w pojazdach typu C i T (ciągniki gąsienicowe i kołowe). Jednak, jak donosi gazeo.pl, nie da się uzyskać świadectwa homologacji sposobu montażu instalacji gazowych, mimo że zezwalają na to przepisy. Brakuje odpowiednich procedur badawczych, którymi mogłyby posłużyć się służby techniczne przy wykonywaniu badań homologacyjnych. Ministerstwo Transportu, Budownictwa i Gospodarki Morskiej (MTBiGM) informuje, że prace nad odpowiednimi przepisami trwają, ale nie podaje konkretnych terminów.
Koszt i zwrot inwestycji
Ceny montażu instalacji gazowej w ciągniku zaczynają się od 3,5 do 6 tys. zł (Automax Chojnacki). Piotr Chojnacki szacuje, że oszczędność z tytułu użytkowania takiej instalacji w ciągniku wynosi około 15%. Zwrot kosztów poniesionych na zakup i montaż instalacji LPG najszybciej następuje w ciągnikach większej mocy, intensywnie wykorzystywanych.
Inne aspekty użytkowania
Sporym problemem dla wielu użytkowników tego typu układów może być tankowanie gazu, które może odbywać się wyłącznie na stacji, niekoniecznie znajdującej się w pobliżu gospodarstwa. Rolnicy nie mogą liczyć na zwrot akcyzy zakupionego gazu LPG, choć przy intensywnej pracy maszynami przyznawany limit zwrotu akcyzy na ON i tak jest często zbyt niski.
Instalacje gazowe do Diesla są jednak przyszłościowym rozwiązaniem, a firmy takie jak Pronar Narew już testują je na większą skalę, wprowadzając prototypowo jako wyposażenie opcjonalne.
tags: #ciagnik #rolniczy #z #instalacja #gazowa