Rodzaje silników w ciągnikach rolniczych

W świecie maszyn rolniczych silnik to serce traktora, a jego moc, trwałość i dostępność części decydują o efektywności pracy. Ciągniki rolnicze, przeznaczone głównie do prac rolnych, ogrodniczych lub do przemieszczania maszyn bez własnego napędu, muszą być wyposażone w solidne i wytrzymałe jednostki napędowe. W zależności od wieku, marki i przeznaczenia ciągnika, stosuje się różne typy silników.

Główne typy silników: Diesel kontra benzyna

Wybór silnika wpływa bezpośrednio na komfort pracy, koszty eksploatacji i wydajność maszyny. Rozróżnia się przede wszystkim silniki wysokoprężne (Diesla) i benzynowe, które różnią się budową oraz charakterystyką pracy.

Silniki wysokoprężne (Diesla)

Silniki Diesla to najczęściej solidne i wytrzymałe urządzenia, napędzane olejem napędowym. Są to jednostki wolnoobrotowe i ekonomiczne, które doskonale radzą sobie z dużymi obciążeniami podczas prac takich jak uprawa czy orka pola. Cechą charakterystyczną silników Diesla wykorzystywanych w ciągnikach jest także ich dłuższa żywotność w porównaniu do silników benzynowych.

Korzyści silników Diesla:

• Wyższy moment obrotowy: Idealne do prac wymagających dużej siły uciągu.
• Niższe zużycie paliwa: Przekłada się na niższe koszty przy długotrwałej pracy.
• Większa trwałość: Zazwyczaj bardziej wytrzymałe i wymagają rzadszych przeglądów.

Wady silników Diesla:

• Wyższe koszty początkowe: Silniki Diesla są zazwyczaj droższe w zakupie.
• Wyższy poziom hałasu: Może być uciążliwy, choć w pracach na dużych przestrzeniach nie zawsze stanowi problem.

Silniki benzynowe

Silniki benzynowe są lżejsze i cichsze w pracy. Cechuje je łatwy rozruch, także zimą. Są tańsze w zakupie, jednak zużywają więcej paliwa. Najlepiej sprawdzają się w zadaniach lekkich, na przykład podczas koszenia czy pielęgnacji zieleni.

Korzyści silników benzynowych:

• Niższe koszty zakupu i naprawy: Benzynowe jednostki są zazwyczaj tańsze w zakupie, a ewentualne naprawy mogą być mniej kosztowne.
• Lżejsza konstrukcja: Ułatwia manewrowanie, co jest zaletą w ciasnych przestrzeniach.
• Cichsza praca: Może mieć znaczenie, szczególnie w obszarach mieszkalnych.
• Łatwiejszy rozruch: W temperaturach ujemnych zdecydowanie łatwiejszy rozruch, brak ryzyka zamarznięcia benzyny.

Wady silników benzynowych:

• Wyższe zużycie paliwa: Są bardziej kosztowne przy intensywnym użytkowaniu.
• Krótsza żywotność: Mogą wymagać częstszych przeglądów i napraw.

Kiedy wybrać który typ silnika?

Silniki Diesla będą lepszym wyborem dla użytkowników profesjonalnych, firm komunalnych, samorządów oraz tych, którzy potrzebują maszyny do ciężkich prac i długotrwałego użytkowania. Początkowy koszt zakupu jest wyższy, ale oszczędności na paliwie i trwałość maszyny sprawiają, że inwestycja szybko się zwraca.

Dla mniejszych firm i prywatnych użytkowników, a także do lżejszych zadań lub sporadycznego użytku, bardziej odpowiednie mogą okazać się silniki benzynowe. Niższe koszty początkowe i łatwość obsługi mogą przeważyć nad wyższymi kosztami eksploatacyjnymi.

Liczba cylindrów w silnikach ciągnikowych

Liczba cylindrów to jeden z podstawowych parametrów konstrukcyjnych silnika, od którego zależy nie tylko moc maksymalna, ale również charakterystyka pracy silnika i walory użytkowe całego pojazdu.

Ewolucja i podział

Obecnie dominującymi silnikami w ciągnikach są konstrukcje rzędowe. Przez długi czas popularny był podział, zgodnie z którym w ciągnikach o mocach do około 100 KM najczęściej spotykało się silniki 3-cylindrowe, przy mocach powyżej 100 KM - 4-cylindrowe, a najmocniejsze ciągniki były wyposażone w motory 6-cylindrowe. Jednak rozwój technologii, w tym elektroniczne sterowanie, sprawił, że granica mocy, przy której można spotkać silniki 4-cylindrowe, uległa przesunięciu. Dziś silniki 4-cylindrowe mogą osiągać porównywalne, a nawet wyższe moce niż silniki 6-cylindrowe, podobnie jak 3-cylindrowe dorównują mniejszym 4-cylindrowym.

Charakterystyka silników o różnej liczbie cylindrów

Silniki o małej liczbie cylindrów (np. 3 lub 4):

• Mniej skomplikowana konstrukcja: Posiadają mniej elementów ruchomych.
• Mniejsze wymiary: Pozytywnie wpływa to na zapotrzebowanie na materiały eksploatacyjne (mniejsza ilość oleju i cieczy chłodzącej) oraz na wymiary całego ciągnika (przede wszystkim długość, a w efekcie zwrotność).
• Wady: Mogą wykazywać mniej równomierną pracę, zwłaszcza jednostki 3-cylindrowe, które generują większe drgania (przy niskiej prędkości obrotowej) i wymagają lepszego wyrównoważenia niż jednostki 4-cylindrowe.

Silniki o większej liczbie cylindrów (np. 6):

• Bardzo równomierna praca: Wynika to z faktu, że suwy w poszczególnych cylindrach "nakładają się" na siebie, co zapewnia płynność działania.

Praktyczne porównania i wybór

W grupie ciągników o mocach z zakresu 150-200 KM producenci często oferują możliwość wyboru między silnikiem 4-cylindrowym a 6-cylindrowym. Wybór nie powinien opierać się jedynie na mocy maksymalnej, ale także na charakterystyce silnika, ze szczególnym uwzględnieniem wartości i przebiegu momentu obrotowego. Z reguły ciągnik z silnikiem 6-cylindrowym będzie droższy.

Przykłady porównań:

• W ciągnikach Claas, w seriach Arion 510-660, dostępny jest wybór między jednostką 4- a 6-cylindrową. Przykładowo, model Arion 550 z silnikiem 4-cylindrowym (4,5 l, 165 KM) ma moment obrotowy 697 Nm, natomiast Arion 630 z silnikiem 6-cylindrowym (6,8 l, 165 KM) oferuje 703 Nm. Różnice mogą dotyczyć sposobu doładowania (np. turbina o zmiennej geometrii w 6-cylindrowym vs. turbodoładowanie rzędowe w 4-cylindrowym) oraz wymiarów (modele 6-cylindrowe są dłuższe o ok. 25 cm, co wpływa na zwrotność) i masy własnej.
• W ciągnikach New Holland, modele T6.175 (4-cylindrowy) i T6.180 (6-cylindrowy) oferują identyczną moc maksymalną 175 KM, ale 6-cylindrowy motor dysponuje wyższym momentem obrotowym (740 Nm vs. 700 Nm). Modele 4-cylindrowe są również lżejsze o około 120 kg.
• W ciągnikach o mniejszych mocach (70-120 KM) dostępny jest wybór między jednostkami 3-cylindrowymi a 4-cylindrowymi. Dla gospodarstw nastawionych na produkcję zwierzęcą, gdzie ważna jest kompaktowa budowa i zwrotność w obrębie zabudowań, silniki 3-cylindrowe mogą okazać się korzystniejsze. Przykładowo, w Valtra Serii A, ciągniki z silnikami 3-cylindrowymi mają rozstaw osi krótszy o 180 mm niż te z silnikiem 4-cylindrowym.
• W Claas serii Atos 220-350 również występują silniki 3- lub 4-cylindrowe. Model Atos 230 z silnikiem 3-cylindrowym jest o ponad 150 mm krótszy niż jego 4-cylindrowy odpowiednik, przy tych samych maksymalnych parametrach mocy i momentu obrotowego.

Zaawansowane technologie w silnikach ciągnikowych

Współczesne silniki ciągnikowe wykorzystują szereg innowacyjnych technologii mających na celu zwiększenie wydajności, redukcję emisji spalin i poprawę komfortu pracy.

System SCR (Selective Catalytic Reduction)

Firma Valtra była pierwszym producentem, który wprowadził system SCR w ciągnikach rolniczych. SCR to bardzo wydajny układ oczyszczania spalin, w którym roztwór mocznika i wody jest łączony ze spalinami.
Korzyści z technologii SCR:

• Eliminacja emisji szkodliwego tlenku azotu.
• Umożliwia bardziej efektywne spalanie paliwa w silniku dzięki technologii czterozaworowej i większemu ciśnieniu wtrysku.
• Mniejsze zużycie paliwa - nawet do 10% w porównaniu z poprzednimi silnikami.
• Silniki Valtra z technologią SCR używają tylko czystego powietrza, co wydłuża ich okres eksploatacji.
• Używanie płynu AdBlue jest ekonomiczne dzięki oszczędniejszemu zużyciu paliwa.

Technologia Common Rail (CRDI)

Układ wtrysku common-rail (CRDI - Common Rail Direct Injection) to technologia, która rewolucjonizuje bezpośredni wtrysk paliwa do cylindrów silnika wysokoprężnego.

Zastosowanie w silnikach Valtra:

• Silniki AGCO Power w ciągnikach EcoPower: Wykorzystują solidną konstrukcję i wysoki moment obrotowy przy niskiej prędkości obrotowej, zmniejszonej o 400 obr./min. Charakteryzują się prędkością znamionową 1800 obr./min, maksymalnym momentem obrotowym przy 1100/1200 obr./min i niskim zużyciem paliwa.
• Funkcja dolnej prędkości obrotowej biegu jałowego: W modelach z common-rail, po zatrzymaniu ciągnika i włączeniu hamulca postojowego, prędkość silnika jest automatycznie obniżana do zaledwie 650 obr./min, co zmniejsza zużycie paliwa i hałas.
• Silnik AWF AGCO Power 8,4 l (Seria S): Spełnia wymagania normy emisji spalin Tier 4 Final/Stage 4, zapewniając niezawodność bez wzrostu kosztów eksploatacji.
• Silniki Serii T: Posiadają układ wtrysku common-rail z prędkością obrotową na biegu jałowym tylko 650 obr./min (w porównywalnych silnikach to 850 obr./min), co znacząco zmniejsza zużycie paliwa i hałas.
• Silniki Serii N (większe modele): Wyposażone są w precyzyjny, wielostopniowy układ wtrysku paliwa pod wysokim ciśnieniem (1600/1800 barów), co gwarantuje wydajne i czyste spalanie. Chłodnica i intercooler znajdują się obok siebie, zapewniając czystsze powietrze, a tym samym czystszą emisję i niższe zużycie paliwa.
• 3-cylindrowe silniki AGCO Power 33CTA (modele HiTech Serii A): Z wtryskiem common-rail, sterowane elektronicznym układem SisuTronic EEM3, który kontroluje wtrysk paliwa do pięciu razy na cykl spalania. To ciche silniki oferujące dużą moc i moment obrotowy.

Zastosowanie w silnikach LS Tractor:

• Silnik CRDI (Common Rail Direct Injection) w Serii MT7: 4-cylindrowy, chłodzony cieczą. Wyróżnia się bezpośrednim wtryskiem paliwa do cylindrów za pośrednictwem jednej, wspólnej linii (Common Rail) połączonej ze wszystkimi wtryskiwaczami. Tego typu silniki są dynamiczne, umożliwiają płynne przyspieszanie i charakteryzują się wysoką kulturą pracy.