A novemberi Agritechnica szakkiállítás kapcsán a szervezők a németországi Kasselben tartottak nemzetközi sajtótájékoztatót. Az iparági folyamatokat is megvizsgálták, jelen cikkünkben áttekintést nyújtunk a traktorfejlesztések legfontosabb trendjeiről.
A BELSŐÉGÉSŰ MOTOROK TOVÁBBFEJLESZTÉSE
Az elmúlt években a traktorfejlesztést nagymértékben befolyásolták a kipufogógázokra vonatkozó jogszabályok. Közös nyomócsöves befecskendezés, négyszelepes technológia, turbófeltöltők, intercooler és elektronikus motorvezérlés a motortechnológia alapkövei a jelenleg érvényes EU V-ös emissziós szintnek megfelelő dízelmotoroknál a teljesítmény, a fogyasztás és a károsanyag-kibocsátás követelményeinek teljesítése érdekében. Az 56-560 kW teljesítményosztályokban a kipufogógáz-utókezelő rendszerek, a dízel oxidációs katalizátor (DOC), a dízel részecskeszűrő (DPF) és a szelektív katalitikus redukció (SCR) szintén nélkülözhetetlenek, néhány esetben kipufogógáz-visszavezetéssel (EGR) kiegészítve. Sok gyártó mára engedélyezte az V. szintű kibocsátási egységeit a HVO (Hydrotreated Vegetable Oil) használatához. A hagyományos dízelmotorok azonban az elmúlt két évben némileg csendesebbek lettek.
A CO2-probléma miatt a figyelem középpontjába kerültek az alternatív üzemanyagokkal működő belsőégésű motorok. A Cummins volt az első gyártó, amely a „Fuel-Agnostic X15” (14,9 l lökettérfogatú) 6 hengeres motorral (14,9 l) 2022 elején bejelentette a több üzemanyagot (dízel/HVO, metán és hidrogén) használó motorplatformot. Ennek alapja egy szabványosított alapmotor, amely különböző hengerfejmodulokkal kombinálható. Az FPT hasonló utat követ az XC13 (6 henger, 12,9 l lökettérfogat) esetében, amelyet egy évvel ezelőtt mutattak be „több üzemanyaggal működő, egy alapmotor” néven. Az új Cursor-X koncepció szintén egy moduláris rendszert kíván bemutatni, amely a dízel/HVO, metán, hidrogén és más megújuló üzemanyagokhoz való hengerfejmodulokkal rendelkezik.
Az AGCO Power szintén új motorplatformot jelentett be a CORE-sorozattal. Az első képviselő a 6 hengeres, 7,5 literes lökettérfogatú CORE 75 volt, amelyet az új Fendt 700 Gen7 traktorszériában használnak, és HVO-val is üzemeltethető. A jövőben ezt a platformot továbbfejlesztik, hogy a piaci fejlemények függvényében más alternatív üzemanyagok használatát is lehetővé tegye. Az új Fendt 600 Vario sorozatba szánt CORE 50 motorral a következő motormodell már a startvonalban van. A 224 LE maximális teljesítményével (DynamicPowerrel együtt) ez a 4 hengeres, 5,0 literes lökettérfogatú motor először lépi át egyértelműen a 200 LE-s határt a traktoroknál – mindössze 1900-as névleges fordulatszám mellett. A Cummins és az FPT mellett olyan nem közúti hajtásláncgyártók dolgoznak H2 belsőégésű motorokon, mint a Deutz, a JCB és a Liebherr. Ez a megközelítés jelenleg a haszongépjármű-iparban is a leggazdaságosabb és legmegvalósíthatóbb megoldásnak számít a szénmentes hidrogénnel rövid és középtávon elérhető CO2-csökkentés érdekében. Ennek azonban mindig előfeltétele, hogy a hidrogén környezetbarát forrásokból származzon. A hidrogén – a metánhoz hasonlóan – gáznemű formában, nyomás alatt lévő tartályokban vagy folyékony formában, szigetelt tartályokban szállítható a járműveken. A két energiaforrás motortechnológiája is hasonló (Otto-eljárás vagy nagynyomású közvetlen befecskendezés (HPDI)).
A GÁZMOTOROK ÁTTÖRÉSE A MEZŐGAZDASÁGBAN AZ LNG-NEK KÖSZÖNHETŐEN?
A New Holland már hasznosította testvérvállalata, az Iveco/FPT sokéves tapasztalatát, és 2022-ben elsőként dobott piacra sorozatgyártású traktort gázmotorral, a T6.180 Methane Power-t. A metán itt gáznemű formában, CNG (Compressed Natural Gas) formájában, nyomástartó tartályokban kerül szállításra. Mivel a CNG energiasűrűsége a tartály térfogatának literjére vetítve csak egyötöde a gázolajénak, az ilyen járművek üzemideje általában korlátozott. A kriogén folyékony LNG esetében ez az arány sokkal jobb, ezért használják évek óta a távolsági teherautó-szállításban. A vontatókban az LNG eddig alig volt kérdéses, mert a szokásos hengeres, vákuumszigetelt tartályok nehezen illeszthetők a szűk beépítési térbe, és mert a hosszabb élettartam miatt nagyobb mennyiségű kiforrósodott gáz keletkezhet.
A T7.270 Methane Power LNG-vel a New Holland most egy olyan, LNG-tartályokkal ellátott, gázzal hajtott traktort mutat be, amelyet úgy terveztek, hogy elkerülje ezeket a problémákat. A speciális duplafalú technológiának köszönhetően a vákuumszigetelt LNG-tartályoknak már nem kell hengeres alakúnak lenniük, és így – a dízelüzemű tartályokhoz hasonlóan – jobban alkalmazkodnak a traktorra jellemző térviszonyokhoz. A T7.270 LNG így 200 kg metán szállítására képes, ami körülbelül hétszer több, mint a T6.180 Methane Power (integrált CNG-tartályokon alapuló) körülbelül 30 kg-os mennyisége. A New Holland a felforrósodó gáz problémáját egy „kriohűtővel” küszöböli ki, amely a metánt folyamatosan mínusz 162 °C alatt, tehát folyékony állapotban tartja. Az elektromos meghajtású hűtőhöz szükséges energia minimális, és egy akkumulátorról származik, amely külső áramforráson vagy a beépített IC-generátoron keresztül tölthető. Ez azt jelenti, hogy az LNG-gázmotor-koncepciók mostantól a mezőgazdaságban is érvényes meghajtási lehetőséggé válhatnak, a saját biogáz (bio-LNG) CO2-semleges rendszerekben járműüzemanyagként történő felhasználásának lehetőségével kombinálva.
AZ AKKUMULÁTOROS ELEKTROMOS RENDSZEREK LASSAN, DE BIZTOSAN TERET NYERNEK
Az akkumulátortechnológia folyamatosan fejlődik, és az elmúlt években mind a gravimetrikus, mind a térfogati energiasűrűség (Wh/kg vagy Wh/l) folyamatosan nőtt. Mai szemmel nézve azonban az akkumulátorok valószínűleg mindig is viszonylag nagyok és nehezek maradnak, ezért a velük felszerelt járművek elsősorban könnyű és közepesen nehéz alkalmazásokhoz vagy időszakosan ismétlődő munkákhoz alkalmasak, ahol van elég idő az időközi töltésre. A mezőgazdaságban ilyen feltételek többek között a kisebb traktorok esetében állnak fenn, amelyek mostanában fokozatosan kerülnek piacra.
A Rigitrac az idei évtől kezdve kis sorozatban gyártja az SKE 40 Electric kompakt traktort (folyamatos/csúcsteljesítményű vontatóhajtás 40/64 kW, akkumulátor kapacitása 50 kWh). A Fendt e107 V Vario keskeny nyomtávú traktort (folyamatos/csúcsteljesítmény 55/66 kW, akkumulátor kapacitás 100 kWh) és a New Holland T4 Electric Power-t (folyamatos/csúcsteljesítmény 55/89 kW, akkumulátor kapacitás 110 kWh) 2024-re jelentették be. A töltési teljesítmény váltakozó árammal (AC) mindhárom modell esetében 22 kW, egyenárammal (DC) pedig 80 és 100 kW között van.
AZ ÜZEMANYAGCELLÁS HAJTÁSOK MÉG GYEREKCIPŐBEN JÁRNAK
Az üzemanyagcellás meghajtások is elektromos rendszereknek számítanak. Itt azonban az áram nem a konnektorból származik, hanem először a járműben lévő hidrogénből állítják elő. Mivel az üzemanyagcellák nem tudnak gyorsan reagálni a terhelésváltozásokra, és az optimális hatásfok a közepes terhelési tartományban van, a járműhajtásokban mindig puffer akkumulátorokkal kombinálják őket. A legtöbb esetben az üzemanyagcella a fő, az akkumulátor pedig a kiegészítő elem, amely a csúcsterhelést fedezi, és fékezési energiát képes tárolni. Az üzemanyagcella azonban az elektromos akkumulátoros járművek hatótávolságának növelésére is használható.
Jelenlegi prototípusok/tanulmányok többek között a Fendttől állnak rendelkezésre. A H2Agrar kutatási projekt részeként kifejlesztett HELIOS (hidrogén-elektromos üzemű traktorrendszer) 100 kW-os üzemanyagcellával és 25 kWh-s puffer akkumulátorral működik. Ez azt jelenti, hogy az „üzemanyagcella mint fő hajtás” koncepcióhoz sorolható. A fülke teteje fölé szerelt öt nagynyomású tartály összesen 21 kg hidrogént (700 bar) képes szállítani. Az üzemanyagcellás járművek számára általában is nagy kihívást jelent, hogy elegendő energiát tudjanak szállítani a szükséges üzemidőre/üzemtartományra.
A DLG „AgriFuture Concept Winner 2023” című versenyén a Fendt is benyújtott egy tanulmányt egy olyan mobil üzemanyagcelláról, amely zöld metanolból képes áramot termelni a Fendt e107 V Vario akkumulátorának folyamatos feltöltéséhez. A folyékony metanolt egy 60 literes üzemanyagtartályban szállítják, és nem kell nyomás alá helyezni vagy hűteni. Az üzemanyagcella teljesítménye 15 kW, és 60 liter metanolból mintegy 100 kWh elektromos energiát képes előállítani. Ez lehetővé teszi az e107 V Vario elektromos akkumulátoros traktor üzemidejének megduplázását alacsony/közepes munkaterhelés esetén. Az üzemanyagcella-modul az első vagy a hátsó emelőre van felszerelve, az elektromos csatlakozás pedig egy AEF-dugóval történik. Ez a megoldás megfelel az „üzemanyagcella mint hatótávnövelő” koncepciónak.
HIBRIDIZÁCIÓ: MEGOLDÁS A KÖZEPES ÉS NAGYOBB TRAKTOROK SZÁMÁRA?
A CNH bemutatja a Steyr Hybrid CVT-t, egy moduláris hibridkoncepciót a közepes és nagyméretű szabványos traktorok számára. A bemutatott prototípus a 6 hengeres belépő kategóriájú (180 LE teljesítmény, tengelytáv < 2,8 m) sorozatgyártású modellen alapul, de az itt használt dízelmotor 260 LE teljesítményű. Az ismert hidrosztatikus-mechanikus fokozatmentes sebességváltót 1:1 arányban vették át az eredetiből. Teljesen új viszont az első tengely rugós független felfüggesztéssel és két integrált villanymotorral. A generátort a dízelmotor hajtja meg egy sebességváltó fokozaton keresztül, és a megtermelt elektromos teljesítményt (legfeljebb 75 kW) a teljesítményelektronikán keresztül továbbítja az e-motornak. Ez az elektromos energiát visszaalakítja mechanikai energiává, amely egy kétfokozatú hajtóműegységen keresztül az első tengely differenciálművének gyűrűs fogaskerekéhez jut. Az első tengely azonban továbbra is mechanikusan, egy klasszikus, többtárcsás tengelykapcsolón keresztül működtethető. Az elektromos ágon SuperCapek (elektrosztatikus energiatárolók, amelyek rövid idő alatt nagy mennyiségű energiát képesek felvenni és leadni, de csak kis mennyiségű energiát képesek tárolni), fékellenállás és AEF nagyfeszültségű aljzat is található elöl és hátul.
Ezek az alkatrészek és a soros-párhuzamos hibrid szerkezet számos, a traktoroknál újdonságnak számító funkciót tesznek lehetővé. Ezek közé tartozik az első tengely változó, aktívan vezérelt előremeneti mozgása (E-kormányzás), az elektromos boost funkció a dinamikus gyorsításhoz szállítás közben (E-boost), a csúcsterhelések kompenzálása (E-torque filling), a tisztán dízel-elektromos hajtás könnyű munka közben és a gyors irányváltások alacsony motorfordulatszámon minden esetben (E-CVT üzemmód/E-shuttle), valamint a 20 kW folyamatos teljesítményű fékretarder (E-fékezés). További funkciók közé tartozik a tengelyek közötti változó nyomatékelosztás (E-torque vectoring) és a legfeljebb 75 kW elektromos teljesítmény leadása a munkagépeknek (E-implement).
A SEBESSÉGVÁLTÓK EVOLÚCIÓS TOVÁBBFEJLESZTÉSE
A CNH hibridkoncepciója illeszkedik a holisztikus hajtáskoncepciók felé mutató trendbe, amely a korábbi, dízelmotoros sebességváltó-rendszereken túlmutatva új funkciókat tesz lehetővé. Korábbi példák közé tartozik a Fendt VarioDrive sebességváltó/kerékhajtás koncepciója és a John Deere eAutoPowr sebességváltója elektromechanikus teljesítményelosztással és a munkagépek áramkibocsátásának lehetőségével. A Fendt 2015-ben vezette be először a VarioDrive-ot az 1000-es sorozatnál, és azóta ezt a koncepciót egymás után vitte lefelé az alacsonyabb teljesítményosztályokba. A 900-as és 700-as sorozat után most az új 4 hengeres, 600-as Vario sorozatban is bevezették a 25 km/h sebességig állandóan bekapcsolt, feszültségmentes összkerékhajtást. A John Deere 2022 óta szereli be az eAutoPowrt a 8R410 csúcsmodellbe, amelyhez korábban nem volt fokozatmentes váltóopció.
Az elmúlt két évben nem jelentettek be új lépcsős és fokozatmentes sebességváltókat, de voltak érdekes továbbfejlesztések. A CLAAS a ZF Eccom 5.5 fokozatmentes sebességváltóját, amelyet a korábbi XERION sorozat (4200/4500/5000) új szivattyús váltóművével együtt a 2023-as modellévre vezettek be, a 12-es sorozat új XERION modelljeiben (maximális teljesítmény 653 LE-ig) is alkalmazza. A 15,6 literes, hathengeres, Mercedes-Benz turbófeltöltővel rendelkező egység nagy nyomatékai miatt azonban a szivattyú sebességváltójába egy „nagy hajtású fokozat” van beépítve. Ez lehetővé teszi a sebességváltó bemeneti nyomatékainak csökkentését és a motor teljesítményének magasabb fordulatszámon történő átvitelét. Az Agritechnica kiállításon a CLAAS egy új homlokrakodó üzemmódot is bemutat az Arion 500 és 600 traktor modellekhez, amelyek saját fokozatmentes sebességváltóval (EQ200/EQ220) rendelkeznek. Ez lehetővé teszi a nyomaték/tolóerő szabályozást a gázpedálon keresztül, amikor ömlesztett anyagba vagy trágyakupacokba hajtunk, ahogyan az a hidrodinamikus nyomatékváltóval ellátott kerekes rakodók vagy teleszkópos rakodók esetében is történik. Ez megkönnyíti és kényelmesebbé teszi a homlokrakodó-munkagépek feltöltését.
A FUTÓMŰ-TECHNOLÓGIÁT ADAPTÁLJÁK
A nagy traktorok teljesítményének és tömegének növekedésével egyre fontosabbá válik az alváztechnológia. A CLAAS ezért a 12-es XERION sorozathoz új, saját gyártású, háromszög alakú gumihevederes hajtásokat fejlesztett ki. Erre a kialakításra azért volt szükség, mert az új zászlóshajók is Ackermann-kormányzással vannak felszerelve, nem pedig az ebben a teljesítményosztályban megszokott csuklókormányzással. A gumihevederes hajtások nagy hajtókereke a két terelőgörgővel együtt egy +/- 10°-ban oszcillálni képes főkeretre van szerelve. A két köztes görgő boogie felfüggesztése egy külön lengőkarba van beépítve, amely gumielemekkel van csillapítva. Európában a 12-es sorozatú modelleket kizárólag a TERRATRAC néven is emlegetett, gumihevederes megoldásokkal kínálják. A kevésbé szigorú szélességi követelményekkel rendelkező piacok számára a traktorok kerekes futóművekkel is kaphatók. Ide 800/70R42 méretű, tehát 2,15 m külső átmérőjű ikerabroncsok szerelhetők, amit a „csuklós versenytársak” még nem kínálnak.
A Case IH szintén fokozta erőfeszítéseit ezen a téren. Ahhoz, hogy az új zászlóshajó, a Quadtrac 715 (6 hengeres motor 15,9 literes lökettérfogattal és 2 fokozatú turbófeltöltéssel) 778 LE maximális teljesítményét a talajra lehessen juttatni, a gumihevederes hajtásokat 10 cm-rel meghosszabbították, a hajtókerék átmérőjét pedig 100 cm fölé növelték. Ezek mostantól a PowerFlex futóműfelfüggesztéssel is rendelhetők, amely nemcsak nagyobb kényelmet, hanem jobb talajkövetést is biztosít. A rugós háromszöglánchajtás korábban csak a nagy kombájnokhoz volt elérhető, a nehéz traktorokhoz nem.
Az abroncsnyomás-beállító rendszereket (Central Tire Inflation System – CTIS) egyre gyakrabban kínálják a gyárból a traktorgyártók. Ide tartoznak mind az integrált megoldások, mind a külső vezetékekkel rendelkezők. A tengelycsonkok világszerte növekvő jelentősége miatt a Fendt a tengerentúlon bevált „VarioFlex Duals” rendszert egy 3 m-es tengelycsonkkal és egy duplakerekes kerékaggyal adaptálta, Európában <2,55 m engedélyezhető külső szélességre. Továbbra is lehetséges a keréksúlyok és az integrált VarioGrip gumiabroncsnyomás-szabályozó rendszer használata.
A KÉNYELMI FUNKCIÓK FOLYAMATOS FEJLESZTÉSE
Az elmúlt években számos gyártó új, esetenként nagyobb, digitális kezelő- és kijelzőrendszerrel ellátott fülkéket vezetett be traktorszériáihoz (példák: FendtONE kezelési koncepció vagy Massey Ferguson 8S fülke). A közelmúltban azonban a fülkék és kezelőrendszerek fejlesztése inkább az ergonómia területén történt.
A Case IH bemutatja az „Adaptive 360° Work Lighting” világítási rendszert, amely homogén megvilágítást biztosít a traktor körül anélkül, hogy növelné a fényszórók számát. Fontos elemet jelentenek a kihajtható tartók elöl, a fülke felénél. Az ezekre szerelt fényszórók beállításai a hátsó szárnyakra szerelt fényszórókkal együtt a fülkéből végezhetők el, majd a pozíciók elmenthetők. A tárolt munkagépek/munkaszélességek a traktor kezelőpanelének világítási menüjében az „automatikus munkagép” üzemmódon keresztül hívhatók elő. Az ISOBUS munkagépek esetében ez automatikusan megtörténik a felcsatlakozáskor. Így nem kell többé választani a munkalámpák állandó újbóli beállítása és a különböző eszközök egyszeri kompromisszumos beállítása között.
A korábbi sebességtartó automatikák többnyire a kerékfordulatszámok és így az elméleti haladási sebesség alapján szabályoznak. A tapadási ellenállás vagy az emelkedők/lejtők okozta (pozitív vagy negatív) csúszást általában nem veszik figyelembe. A Fendt most a „Real Speed Cruise Control” funkciót a GPS- vagy radarérzékelőkkel rögzített tényleges haladási sebességre alapozza, ezáltal javítva a SET sebességnek való megfelelést. Ez többek között műtrágya és növényvédő szerek kijuttatásakor előnyös.
Az ErgoSteerrel a Fendt – a kormánykerék mellett – a bal kartámaszban elhelyezett joystick-kormányzást is bevezeti. Ezzel a haladási irányt is lehet változtatni és a sávvezetést aktiválni. Az önközpontosítás lehetővé teszi, hogy mindig pontosan egyenesen haladjon, a kormányzás érzékenysége pedig a traktor kezelőpaneljén egyedileg állítható. Érdekes szempont itt is van: az ErgoSteer utólagosan felszerelhető minden FendtONE-t tartalmazó traktorra.
A mai traktorokban a vonóerőt általában az alsó függesztőkarokon keresztül szabályozzák. A 3 pontos felfüggesztés emelése vagy süllyesztése gyakran azt eredményezi, hogy a talajművelő eszközök helyzete már nem párhuzamos a talajjal, ami negatívan befolyásolhatja a munka minőségét. Ennek optimalizálása érdekében a CLAAS immár a hidraulikus felső függesztőkart is használja a többdimenziós 3 pontos vezérlésben. A helyzet meghatározásához a munkaeszközre elöl és hátul magasságmérő szenzorok vannak felszerelve, amelyek azután továbbítják a jeleket a traktor vezérlőelektronikájához. Ezeket a jeleket egy kiegészítő hidraulikus vezérlőegység a felső függesztőkar hosszának szabályozási beállításává alakítja, ami a munkaeszköz hosszirányú dőlésszögének automatikus beállítását eredményezi.
AZ AUTONÓMIA ÚJ KIHÍVÁSOKAT JELENT
A traktorokon már évek óta rendelkezésre állnak automatikus kormányrendszerek és programozási lehetőségek az ismétlődő műveletsorozatokhoz, pl. a táblavégeken. A következő lépés most az, hogy megpróbáljuk „autonómmá” tenni a traktor–munkagép-egységeket. Az autonómia szintjétől függően a gépkezelőnek csak a munkafolyamatokat kellene felügyelnie, szélsőséges esetben pedig egyáltalán nem lenne rá szükség. Több gyártó ezért a teljesen autonóm járművek átadására vagy a munka minőségének ellenőrzésére szolgáló rendszereket mutat be. Ilyen például a Krone/Lemken járműszállító rendszer (VTS) az autonóm folyamatmérnöki egységhez (VTE). Egy vonóhorog lehetővé teszi, hogy a járművet és a munkagépeket egy „normál” traktorral szállítsák a szántóföldre. A kormányzási stratégia a sebességhez van igazítva, így nagy sebességnél is stabil, és kanyarokban/bejáratokban szorosan követi a járművet. Az autonóm vontatójármű üzemi fékje, amely az új VTS-rendszer használatakor vontatott járműnek minősül a közúton, egy szabványos, kétvezetékes légfékrendszerrel működik.
A New Holland a T4 Electric Power akkumulátoros traktorral kissé más megközelítést alkalmaz, és olyan érdekes autonómia- és biztonsági funkciókat vezet be hozzá, amelyek már a közeljövőben előnyösek lehetnek a gyakorlati használatban. A fülke tetejére és a motorháztető elejére szerelt kamerarendszerek lehetővé teszik például a traktor 360°-os körpanorámáját, amely a fülke kezelőpaneljére továbbítható, a hátul felszerelt munkagépek felismerését az egyszerűbb csatlakoztatás érdekében, valamint a mellékhajtás automatikus kikapcsolását, ha az emberek túl közel kerülnek a kardántengelyhez. Ezen kívül a „Route Mode” (a traktor egy meghatározott haladási sorrendet követ, például gyümölcsösökben), a „InvisibleBucket” (jobb áttekinthetőség a homlokrakodó munkák során a munkagépek „kiszerkesztésével” a fülke kezelőpanelén) és a „Follow Me” (kövess engem!) funkciók is rendelkezésre állnak. A „FollowMe” üzemmód különösen érdekes lehet olyan munkáknál, amelyeknél a vezetőnek folyamatosan fel-le kell másznia, hogy a járművet néhány méterrel előrevigye, mint például a zöldség kézi betakarításakor vagy a kerítések felállításakor. Ehhez a vezetőnek a traktor kezelőpanelén aktiválnia kell az üzemmódot, majd a traktor elülső érzékelési területére kell mennie az „azonosításhoz”. A traktor ezután csak ezt a személyt követi. Ezenkívül van egy gesztusvezérlő rendszer, amely lehetővé teszi, hogy a traktor kézjelekkel fogadjon vezetési utasításokat.
Szerző: Dipl.-Ing. agr., Dipl.-Ing. Wirtsch., Executive MBA Roger J. Stirnimann, Mezőgazdasági, Erdészeti és Élelmiszertudományi Iskola, Zollikofen, Svájc
Fordította: Fodor Mihály
