A mezőgazdasági traktorok négyütemű dízelmotorjai többhengeresek. A dízelmotorok leggyakoribb hengerelrendezése a 4 hengeres soros és a 6 hengeres soros kialakítás. A kérdés az, hogy melyik a jobb megoldás?
A 4 vagy 6 hengeres négyütemű, soros elrendezésű traktormotorok megítélése a hengerszám alapján nem egyszerű feladat. A kérdést, hogy melyik a jobb, könnyű feltenni, de a választ egyértelműen nehéz megfogalmazni. A válaszadáshoz a 4 és a 6 hengeres négyütemű soros dízelmotorok alapvető tulajdonságainak ismeretében is csak bizonyos jellemzők figyelembevételével lehet közelíteni.
4 hengeres, négyütemű, soros elrendezésű motor forgattyús hajtóműve (forrás: Varga Vilmos SZIE Járműtechnika Tanszék)
4 hengeres, négyütemű, soros motor másodrendű tömegerők kiegyenlítése a főtengely fordulatszámával szembe forgó segédtengelyekkel (forrás: Varga Vilmos SZIE Járműtechnika Tanszék)
6 hengeres, négyütemű, soros elrendezésű motor forgattyús hajtóműve (forrás: Varga Vilmos SZIE Járműtechnika Tanszék) Massey Ferguson traktorok (forrás: www.masseyferguson.com)
4 hengeres, soros motorok felépítése
Tömegkiegyenlítés szempontjából a 4 hengeres, négyütemű, soros motor hajtóművénél a két szélső, illetve a két középső dugattyú együtt mozog (1. kép). A lendkeréktől sorba számozva a hengerek működési sorrendje 1-4-3-2 (vagy 1-4-2-3). A 4 hengeres négyütemű motor minden egyes fordulatára egy munkaütem jut, tehát nincs átfedés a hengerek munkavégzésében, a főtengely ebből eredő szöggyorsulás-ingadozásának mérséklésére megfelelő méretű lendítőket alkalmaznak. A forgó tömegerők és nyomatékuk, valamint a főtengely alakja miatt az elsőrendű tömegerők és nyomatékuk is kiegyenlíthető, a főtengelyen elhelyezett ellensúlyokkal.
A forgattyúcsapok egymáshoz képest 180°-ban helyezkednek el, ezért az egyes hengerek másodrendű tömegerői összeadódnak. A másodrendű tömegerőket csak a főtengely fordulatszámával szembe forgó segédtengelyekkel lehet kiegyenlíteni (2. kép). A csapágyazott és fogaskerekekkel hajtott segédtengelyeket rendszerint a motorház alsó részén, a főtengely alatt helyezik el. A segédtengelyeket a mezőgazdasági 4 hengeres dízelmotoroknál a gyártási költségek és a súrlódási veszteségek mérséklése érdekében általában elhagyják. Így viszont a 4 hengeres soros dízelmotorok rázzák a traktorvezetőt.
A V-alakban, térben 2-2 dugattyús elrendezés nem szokásos a 4 hengeres mezőgazdasági motoroknál, elsősorban a költségesebb előállítás, a főtengely és csapágyazásának nagyobb terhelése, valamint a nehezebb javíthatóság, karbantartás végzés miatt.
Traktormotorok effektív középnyomásának változása a névleges motorteljesítmény függvényében (forrás: https://publikationsserver.tu-braunschweig.de)
6 hengeres, soros motorok felépítése
A 6 hengeres mezőgazdasági motorok soros elrendezésben, egy vonalban 6 dugattyút tartalmaznak. A motorok főtengelyén a forgattyúcsapok 120°-onként, térben helyezkednek el (3. kép). A jellegzetes működési sorrend, 1-5-3-6-2-4 a lendkeréktől számozva a hengereket. A 6 hengeres négyütemű motorok esetében minden egyes főtengely körül fordulásra, a vonatkozó hengerek munkavégzése 33%-os átfedést szolgáltat. Ezért a főtengely szöggyorsulás-ingadozása – a 4 hengeres motorhoz képest – kisebb lendítőkerék alkalmazásával is megoldható. A szimmetrikus főtengely-elrendezés eredményeként a 6 hengeres, négyütemű, soros motorok igen sima járásúak, mert a forgó tömegerők és nyomatékuk, valamint az első-, a másod-, és a negyedrendű alternáló tömegerők és nyomatékaik is kiegyenlítődnek. A főtengelyen elhelyezett tömegek (sonkák) a belső nyomatékok által okozott tengely- és csapágyterhelések mérséklésére szolgálnak.
A 6 hengeres, V-elrendezés is előfordul (lásd a 11. képet), de az utóbbi időben ezek alkalmazása a költségesebb előállítás, valamint nehézkesebb karbantartásuk, javíthatóságuk miatt háttérbe szorul. A mobil mezőgazdasági gépek néhány típusánál kerülnek esetleg beépítésre a V6-os motorok, a rövidebb hosszuk és a tömörebb kialakításuk miatt. A traktormotorok összehasonlítása elsődlegesen a teljesítmény, a gazdaságosság, a károsanyag-emisszió, a karbantartás megítélése alapján történhet.
Teljesítmény
Az 1. diagram az európai piacon jelenlévő prémium traktormárkák (CLAAS, Fendt, John Deere, New Holland, SDF és Valtra 2014. évi) dízelmotorjait tünteti fel a hengerszám, a névleges teljesítmény, valamint az ehhez tartozó effektív középnyomás függvényében. A mai új generációs traktorok esetében is hasonlóak a viszonyok, csak megnövekedett a motorok teljesítménye és az effektív középnyomása. A 3 hengeres motorral rendelkező típusok száma is szaporodott. A dízelmotor hengerében lejátszódó munkafolyamat (a hajtóanyag elégésének folyamata) a henger méretével (a furat és löket nagyságával is) optimalizálható. Az adott gyártmányú motorhoz meghatározott henger-furatnagyság és dugattyúlökethossz tartozik. Az így adódó, egy hengerre eső lökettérfogaton nem igen változtatnak a gyártók, a jó gazdasági hatásfok és az alacsony hajtóanyag-fogyasztás biztosítása miatt. Ebből következik, hogy a kisebb teljesítményű motorok 4 hengeresek (vagy 3 hengeresek), míg a nagyobb teljesítményűek 6 hengeresek.
A 6 hengeres motorok alkalmazása túlsúlyban van, mert ezek nagyobb teljesítményűek, nagyobb az effektív középnyomásuk is (nagyobb a nyomatékuk), erősebbek. A lökettérfogatra vonatkoztatott tartós teljesítményünk magasabb lehet, a 6 hengeres motor jobban leterhelhető. Az alacsony főtengely-fordulatszámon túlterhelt 6 hengeres motor jobban gyorsul, mint a 4 hengeres.
A 120 kW alatti teljesítmény tartományt viszont a 4 hengeres motorok uralják. Az utóbbi időkben viszont a 65 kW-nál kisebb teljesítményű mezőgazdasági traktormotorokat előszeretettel 3 hengeres kivitelben készítik.
JCB 430 Dieselmax típus jelzésű,4 hengeres, 3 literes motor (forrás: www.jcb.com/en-gb/request-brochure)
Deutz TCD 3.6 L4 típus jelzésű, 4 hengeres, 3,62 literes motor (forrás: www.deutz.com/en/products/engines)
AGCO Power 4.4 L HD típus jelzésű, 4 hengeres, 4,4 literes motor (forrás: www.agcopower.com)
Liebherr D964 típus jelzésű, 4 hengeres, 9 literes motor (forrás: www.liebherr.com/en/int/products/)
Gazdaságosság
Az azonos teljesítményű motorok esetén a kevesebb alkatrészből álló 4 hengeres, soros motor ára kisebb, mint a 6 hengeresé. A 4 hengeres motor fajlagos hajtóanyag-fogyasztása alacsonyabb, de ha a másodrendű tömegerőket kiegyenlítő szerelvényeket is tartalmazza a motor, akkor ez nem jelentős mértékű. A 6 hengeres motor belső veszteségei nagyobbak, 2 dugattyú, 2 főtengely-, 2 hajtókarcsapágy, 8 szelepszár, 4 szelepmozgató szerkezet stb. súrlódása miatt. A 6 hengeres motor kiegészítő szerelvényei is (pl. a szűrők, az önindító motor, az akkumulátor stb.) nagyobbak, drágábbak. A gazdaságosság szempontjából a 80-120 kW teljesítménytartományban, ahol mindkét motor előfordul, a 4 hengeres motorok jobbak.
Kipufogógáz-kezelés
A dízelmotorral való társadalmi szembeállás a környezet levegőszennyezése miatt jelentős. Ezért a kipufogógáz károsanyag-emissziójának mérséklésére jelentős erőfeszítést tesznek a motorgyártók. Az azonos lökettérfogatú, 4 hengeres dízelmotorok kezeletlen kipufogógázának összetétele valamivel kedvezőbb, mint a 6 hengeresé. Mivel csak utókezelésnek alávetett kipufogógáz kerülhet a szabadba, ez a különbség a 4 és a 6 hengeres motor között környezetszennyezés szempontjából nem jelentkezik. Sokkal nagyobb az egyes motoroknál alkalmazott különböző kipufogógáz-utókezelő rendszerek által okozott eltérések mértéke.
Karbantartás
A 4 hengeres motort könnyebb karbantartani, kevesebb alkatrészből áll. A szokásos rendszeres karbantartás (pl. a befecskendező porlasztók karbantartása, szelephézag-állítás stb.) könnyebben elvégezhető a 4 hengeres motoron, mint a 6 hengeresen. A 6 hengeres motorok hajtóanyag-, kenőanyag-ellátó rendszerének karbantartása is többet követel meg.
Kényelem
A 6 hengeres, négyütemű, soros motorok nagy előnye, hogy igen sima járásúak. A motor nem hoz létre káros rezgéseket, mert a forgattyús mechanizmus felépítéséből következik, hogy kiegyenlítődnek a forgó tömegerők, valamint az első-, a másod- és a negyedrendű alternáló tömegerők is.
A 6 hengeres motor hangja kellemesebb, és a kipufogógáz zajtompítása is eredményesebben megoldható. A rövidebb, 4 hengeres motor traktorba építése esetén a vezetőfülkéből viszont a kilátás előre, a traktoros számára kedvezőbb lehet.
Az igen széles, 4 és 6 hengeres mezőgazdasági dízelmotor-választékból most bemutatunk néhányat, röviden..
JCB 430 DIESELMAX STAGE V
Az új motor családból a JCB 430 Dieselmax Stage V típus jelzésű (4. kép)4 hengeres, 2 978 cm3 lökettérfogatú, 92 mm furatú, 112 mm löketű, turbófelöltős négyütemű dízelmotor maximális teljesítménye 55 kW (74 LE) 2 200 1/min főtengely fordulatszámon és a legnagyobb nyomatéka 440 Nm 1 150 1/min fordulatszám mellett. A motor hossza 752 mm, szélessége 597 mm, magassága 875 mm. Ez a motor dízeloxidációs katalizátor (DOC) és dízelrészecske-szűrő (DPF) alkalmazásával teljesíti az EU Stage V levegőemissziós előírásokat.
DEUTZ TCD 3.6 L4 dízelmotor
A Deutz TCD 3.6 L4 típusjelölésű (5. kép) dízelmotor 4 hengeres, 3,62 liter lökettérfogatú, 98 mm furatú, 120 mm löketű, turbófeltöltős, amelynek maximális teljesítménye 100 kW (136 LE) 2 200 1/min fordulaton és maximális nyomatéka 500 Nm 1 600 1/min főtengely fordulatszámon. A motor hossza 680 mm, szélessége 647 mm, magassága 1 066 mm, száraz tömege 477 kg. A motor Stage V előírást hűtött EGR, DOC, DPF és AdBlue-SCR rendszerrel teljesíti.
Cummins B 6.7 típus jelzésű, 6 hengeres, 6,7 literes motor (forrás: www.cummins.com/engines…)
MTU 6R 1500 típus jelzésű, 6 hengeres, 15,6 literes motor (forrás: www.mtu-solutions.com/eu/en/products/..)
John Deere 18.0L típus jelzésű, 6 hengeres, 18 literes motor (forrás: www.JohnDeere.com)
Deutz TCD 12,0 V6 típus jelzésű, 6 hengeres, 11,9 literes motor (forrás: www.deutz.com/en/products/engines )
AGCO POWER 4.4 L HD
Az amerikai AGCO Corporation tulajdonába került Fin motorgyár 2004 óta először AGCO Sisu Power, majd AGCO Power névvel gyárt kiváló minőségű mezőgazdasági dízelmotorokat.
Az AGCO Power 4.4 L HD típus jelzésű, új, négyütemű, 4 hengeres, soros elrendezésű, 4,4 literes, 108 mm furatú, 120 mm löketű dízelmotor teljesítménye 115 kW (156 LE) 1 900 1/min fordulatszámon és legnagyobb nyomatéka 680 Nm 1 500 1/min fordulatszámon (6. kép). Ezek a motorok közkedveltek a mezőgazdaságban. A turbófelöltős motor teljesíti a Stage V emissziós előírásokat, a DOC, a DPF és AdBlue-SCR kipufogógáz utókezelési berendezéssel. A motor hossza 895 mm, szélessége 656 mm, magassága 1 100 mm.
LIEBHERR D964
A svájci Liebherr D964 típus jelzésű, négyütemű mezőgazdasági dízelmotor (7. kép) 4 hengeres, soros, 9 literes, 135 mmfuratú, 157 mm löketű, turbófeltöltős, amelynek maximális teljesítménye 300 kW (407 LE), 1 900 1/min fordulatszámon és maximális nyomatéka 1 700 Nm, 1 400 1/min fordulatszám mellett. A motor hossza 1 015 mm, szélessége 838 mm, magassága 1 116 mm, száraz tömege 735 kg. A motor StageV előírást az egy egységbe integrált Liebherr SCR Filter rendszerrel teljesíti. A 4 hengeres, soros Liebherr D964 dízelmotor egyedülálló sajátossága, hogy a forgattyús mechanizmusa a másodrendű tömegerők kiegyenlítésére két szembe forgó segédtengelyt tartalmaz, ezért a motor igen nyugodt járású.
CUMMINS B 6.7
A Cummins B 6.7 típus jelzésű, több célú dízelmotor mezőgazdaságban is népszerű lesz (8. kép). Ez a 6 hengeres soros, 6,7 literes, 106,9 mm furatú, 123,9 mm löketű turbós dízelmotor, a beállítástól függően 116-243 kW (155-326 LE) teljesítményű 2 200 1/minfordulatszámon és maximális nyomatéka 881-1 375 Nm 1 500 1/min fordulaton, száraz tömege 507 kg.
A motor új típusú turbótöltője rotációs turbó vezérlésű (RTC). A kipufogógáz-utókezelő berendezés kétfázisú SCR-AdBlue rendszerrel és integrált Cummins Single Module (DOC+DPF) berendezéssel rendelkezik. Mindezzel a motor teljesíti a Stage V előírást.
A Caterpillar C2.2 négyhengeres dízelmotor
MTU 6R 1500
A németországi MTU megbízható, nagy teljesítményű dízelmotorokat készít a mezőgazdaság számára is. Az MTU 6R 1500 típusjelzésű széria 6 hengeres, soros hengerelrendezésű, 15,6 liter lökettérfogatú, 139 mm furatú, 171 mm löketű, turbófeltöltős és turbocompound rendszerű dízelmotor (9. kép). A motor beállítástól függően 400-460 kW (544-625 LE) névleges teljesítményt szolgáltat 1 700 1/min fordulatszámon, a maximális nyomaték értéke 2 600-2 900 Nm 1 300 1/min fordulatszámon. A motor hossza 1425 mm, szélessége 1 005 mm, magassága1 290 mm, száraz tömege 1 235 kg. A Stage V előírást EGR és AdBlue-SRC kipufogógáz-utókezelő rendszerrel teljesíti a motor.
JOHN DEERE 18.0L
A John Deere 18.0L jelzésű motor a „2021-es Év Dízelmotorja” cím tulajdonosa (10. kép). Ez az új mezőgazdasági négyütemű, turbós dízelmotor, 6 hengeres, soros elrendezésű, 18 literes, 148 mm furatú, 174 mm löketű, amelynek teljesítménye 522-650 kW (700-907 LE) (a beszabályozástól függően) 1 900 1/min fordulaton és maximális nyomatéka 4 250 Nm 1 400 1/min fordulat mellett. A motor hossza 1 750 mm, szélessége 920 mm, magassága 1 507 mm, száraz tömege 2 119 kg.
A motor Stage V előírást hűtött EGR, DOC, AdBlue-SCR és DPF komplex kipufogógáz-utókezelő rendszerrel teljesíti. A John Deere 18.0L motor sorozatgyártása 2022-ben kezdődik el.
DEUTZ TCD 12,0 V6
A Deutz TCD 12,0 V6 típus jelzésű (12. kép) 6 hengeres, V 900 hengerelrendezésű, 11,9 literes, 132 mm furatú, 145 mm löketű, turbófeltöltős, négyütemű mezőgazdasági dízelmotor teljesítménye 390 kW (530 LE) 2 100 1/min fordulaton és maximális nyomatéka 2 130 Nm 1 400 1/min fordulatszám esetén. A motor hossza 980 mm, szélessége 945 mm, magassága 1 170 mm, száraz tömege 995 kg.
Dr. Varga Vilmos, ny. egyetemi docens
