Nové traktory jsou již nejen větší, těžší a rychlejší než dříve. Ačkoli to není na první pohled nápadné, těží z pokroku v oblasti senzorů, systémů řízení dat a řízení strojů. Díky tomu mohou podstatně citlivěji reagovat i na velmi proměnlivé podmínky provozu. Rozšířené možnosti nastavování důležitých celků přinášejí nejen využití mladým řidičům, ale především zvýšení účinnosti a přesnosti práce.
Jedním z důležitých znaků moderních traktorů je jejich inteligence. Stále dokonalejší elektronika je sice někdy také zdrojem problémů, ale citelně přispívá ke zvýšení pohodlí. Tak například hydraulický systém: dnes je možné již poměrně precizně ovládat četné funkce připojených strojů a zajišťovat jejich pohon nebo činnost ventilů automatizovat tím, že se nahrávají do systémů souvraťového managementu.
Malý systém s velkým přínosem
O posun technické úrovně traktorů vpřed se v mnohém zasloužili výrobci v USA. První elektronická kontrola celků traktoru a první palubní počítač byly sice montovány v jedné z továren na traktory ve Francii, ale rozsáhlá elektronická regulace hydrauliky či převodovek PowerShift přišla ze zámoří.
Totéž platí o satelitních navigacích. Tyto systémy se neustále zdokonalují a vlastně způsobily malou revoluci. Svými rozměry v porovnání s velikostí a hmotnostmi traktorů jsou zanedbatelné, avšak přínosem velké: dokáží značně prodloužit dobu nasazení stroje a zvýšit přesnost práce, což vede ke snížení nákladů. Traktor vybavený automatickou navigací pracuje efektivně i v noci, za mlhy, v oblacích prachu či přesně sleduje návazné jízdy tam, kde znamenáky nedokáží pracovat (hrubá struktura půdy).
Zlom ve vývoji
První plynulé převodovky před více než 15 lety se objevily sice nenápadně, zato však mnozí věděli, že v konstrukci traktorů se změnilo něco velmi důležitého. Vyspělým převodovkám s řazením pod zatížením a funkcemi automatického řazení vyrostl silný konkurent.
Ačkoli nyní v hojné míře využíván, byl princip plynulého pojezdu znám již dlouho. Až dnes jej úroveň techniky dovolila realizovat a efektivně využívat. Řidič si může zvolit určitou pojezdovou rychlost a traktor ji díky spolupráci převodovky a motoru udržuje. Čili pro často se měnící zatížení nebo do činností, vyžadujících opakované zastavování a rozjíždění, je plynulá převodovka ideální.
Přináší také nové nebo odlišné funkce. Například může být brzdový pedál kombinovaný se spojkovým, takže k zastavení traktoru stačí sešlápnout pouze brzdy. Dále někteří výrobci nabízejí automatické sepnutí parkovací brzdy poté, co obsluha opustí svou sedačku, vypne motor anebo stroj stojí na místě.
Plynulý pojezd v dopravě
Pokud je třeba zastavit v prudkém kopci a opět se rozjet i s nákladem, je to s plynulým pojezdem jednodušší a bezpečnější. Stojí-li traktor určitou dobu (několik desítek sekund) bez hnutí, automaticky se aktivuje elektronická parkovací brzda; pro deaktivaci postačuje šlápnout na spojkový pedál. Poté řidič stlačí multifunkční páku vpřed, šlápne na akcelerační pedál a traktor se plynule rozjede.
Také ovladače reverzace doznaly změn a oproti mechanickým převodovkám nabízejí další pozice. Například v agregaci s čelním nakladačem lze pracovat s plným výkonem traktoru při nulové pojezdové rychlosti.
Další, zatím stále ještě ověřovanou technologií, je dieselelektrický pohon pojezdu.
Začátek „elektrifikace“ traktorů?
Nároky na elektrickou soustavu traktoru všeobecně rostou. V důsledku rozvoje elektroniky stále stoupá množství elektricky ovládaných funkcí, elektronických senzorů a řídicích jednotek pro kontrolu různých celků, dálkově ovládaných závěsných strojů, monitorů v kabině, svítivost, a tím i příkon přídavných pracovních světlometů a dalších spotřebičů. A to ani nepočítáme CAN-Bus, síť datových sběrnic, která prochází celým traktorem a je aktivní po celou dobu jeho činnosti. Nedostatečné napájení i po krátkou dobu vede k výpadkům.
Řešením může být integrovaný systém generování a distribuce vysokého elektrického výkonu (20 kW). V těchto traktorech je vedle konvenční palubní sítě ještě další přídavný napájecí okruh s vyšším napětím – 230 nebo 400 V (podle přání zákazníka). Ten je primárně určen k nezávislému pohonu větráku chlazení, kompresoru vzduchotlakového okruhu a klimatizace.
Na otáčkách motoru nezávislá regulace má přinést menší ztráty výkonu a větší jistotu funkce celé soustavy.
Na cestě k dieselelektrickému pohonu
Dieselelektrický pohon je dalším vývojovým stupněm. První pokusy oživit traktor s tímto systémem proběhly již v padesátých letech minulého století. Tehdy však elektromotory byly příliš velké, těžké a drahé a elektronika byla na nižší úrovni.
Dnes jsou elektromotory již kompaktnější a účinnější. Dieselelektrický pohon je i pro samojízdné zemědělské stroje zajímavý. Odpadla by nutnost komplikované převodovky, potřeba hřídelí a ložisek, která spotřebovávají výkon. Až ke kolům by vedlo jen několik kabelů a zvýšila by se účinnost. Dále by mohlo být poháněno elektricky i další příslušenství.
Dnes jsou již samojízdné stroje s elektropohonem na světě, i když zatím jen ve fázi prototypu. Jde o samojízdný postřikovač vybavený vznětovým motorem, generátorem a čtyřmi elektromotory v kolech. Testování v praxi ukázalo úporu paliva na úrovni 25 % v porovnání s „klasikou“, tedy se strojem vybaveným hydrostatickým pojezdem. A to ještě není konec, další potenciál skrývá například mechanický pohon čerpadel, který bude později rovněž řešen elektromotorem. Takový pohon se také nechá snadněji ovládat a ve spolupráci se senzory i automatizovat; získá se větší rozsah regulace a vyšší přesnost.
Další výhodou je plynulý pojezd i bez nákladné převodovky, spalovací motor může běžet jen v malém rozmezí otáček bez neustálých výkyvů. Elektropohon si zachovává vysokou účinnost i při vysoké rychlosti a jedním z hlavních přínosů je vyšší produktivita. Je třeba ještě dodat, že jak generátor, tak i elektromotory v kolech a dokonce i brzdy mají vlastní elektronické řízení.
Pásové traktory stále úspěšnější
Pásové traktory se prosazují stále více také díky vyšší technické úrovni a dokonaleji vyřešeným podvozkům s fungujícím odpružením. Ve spojení se secím strojem nebo při přípravě půdy mají výhodu v tom, že mělké stopy po širokých pásech se snadno urovnají a nedochází ke zhutňování. Ze stejného důvodu jejich služeb využívají také někteří pěstitelé brambor při přípravě půdy i pro sázení, protože se traktor neboří. Uplatnění nacházejí i při orbě otočnými pluhy, kde díky dokonalejšímu přenosu výkonu v porovnání s kolovými verzemi mohou zapřáhnout o jednu až dvě radlice více. Při shodném výkonu motoru odvedou více práce. Limitem bývá příliš vlhká půda, protože pásy mají omezené možnosti samočištění.
U pásových traktorů vzrostly výkony motorů až na 493 kW/ 670 k. Nové motory mají dvoustupňové přeplňování pro vyšší výkon a prodloužený servisní interval. Dlouhodobému namáhání má vyhovovat robustnější rám spolu se zesílenou převodovkou. Palivová nádrž pojme ještě více paliva, celých 1881 l, což dokazuje, že tyto traktory jsou stavěny na dlouhodobý provoz při vysokém zatížení. S rezervou je možné ve dvanáctihodinové směně vystačit na jedno natankování.
Staré srdce s by-passem
Motory traktorů jsou delší dobu středem pozornosti. Přechodem na novou normu Tier 4 se zpřísnily požadavky na složení spalin pro zemědělské stroje s výkonem od 130 až do 559 kW (177 až 760 k). Jde o doposud nejvýznamnější krok směrem k omezení produkce škodlivých emisí a platí nejen pro traktory, ale i pro samojízdné sklizňové stroje či samojízdné postřikovače.
Oproti předchozímu stavu se sníží produkce oxidů dusíku o 50 % a obsah částic dokonce o 90 %. Výkonové třídy mezi 75 až 129 kW (tj. 102 až 177 k) se tato norma dotkne od 1. ledna 2012. Téměř na nulu by se produkce těchto emisí měla dostat od roku 2014, kdy vstoupí v platnost norma Final Tier IV.
Nové modelové řady traktorů tak přicházejí s novými motory vybavenými technologií SCR. Novinkou tohoto roku je motor s technologií SCR vybavený ještě navíc i dieselovým oxidačním katalyzátorem. Výhodou této kombinace je zachování nízké spotřeby nafty jako u motorů normy Tier IIIA, nízká spotřeba přípravku AdBlue, ale za cenu složitějšího motoru a vyšší ceny, která se promítne i do pořizovacích nákladů traktoru.
Naproti tomu výrobci motorů v zámoří zvolili cestu částicového filtru a dieselového oxidačního katalyzátoru, který odstraňuje uhlovodíky tak, že je nechá dohořet. Částicový filtr zachycuje pevné částice, takže jejich obsah ve výfukových plynech se výrazně sníží. Tyto systémy by mohly být instalovány i na stávající pohonné jednotky. Jejich výhodou je jednoduchá obsluha traktoru (tankuje se pouze nafta).
EGR spotřebu paliva nezvyšuje
Optimalizaci složení spalin dále pomáhají ještě systém externí recirkulace spalin EGR a turbodmychadlo s variabilní geometrií. EGR snižuje maximální teplotu spalování a tím i obsah dusíku tak, že kontrolovaně přivádí část výfukových plynů do sacího potrubí, kde se mísí s čistým vzduchem. Ovládán je elektronickou řídicí jednotkou přes EGR ventil a většinou vyžaduje integrovaný přídavný chladič výfukových plynů. Tento systém spotřebu paliva nezvyšuje, naopak se na této veličině projevuje příznivě.
U kompaktních traktorů se využívá také systém interní recirkulace. Vačkový hřídel je osazen vačkou, která dovoluje motoru v cyklu sání nasávat malé množství výfukových zplodin. Ty však nejsou ochlazené, takže motor má o něco zvýšenou spotřebu paliva.
Chladicí systémy s regulací výkonu
Souhrou výše uvedených prvků výbavy došlo k tomu, že nároky na kapacitu chladicího systému stouply. Chladiče jsou větší, jejich uspořádání je rovněž změněno a vše je chytře ukryto pod designově originální kapotou. Její rozměry však dávají tušit, jaké množství vzduchu musí projít velkými nasávacími otvory k chladičům a následně opět vycestovat do prostředí.
Také ventilátory musejí mít větší výkon, a tím stoupá i příkon. Protože požadavky na chlazení jsou velmi proměnlivé, jsou jejich otáčky regulovány, aby se snížily ztráty výkonu motoru na minimum. Klasikou je teplotně řízená viscospojka, dále je možný i převod pomocí variátoru (do pohonu větráku je vsazen variátor řízený elektronicky) či zcela nezávislý elektrický pohon. Nejen u traktorů, ale i u sklizňových strojů je ventilátor chlazení s nezávislým pohonem hitem, protože je schopen plynulé regulace výkonu v celém rozsahu otáček.
Rychle naplnit, rychle vyprázdnit
Rostoucí oblibě se těší motory s více než dvěma ventily ve válci, čímž se dosahuje rychlejší výměny plynů a rychlejšího naplnění spalovacího prostoru. Tříventilový rozvod znamená dvojici ventilů v nasávacím a jeden ve výfukovém kanálu, nicméně nejčastější je čtyřventilový rozvod (vždy po dvou ventilech u sání i u výfuku). Injektor se nachází ve středu hlavy válce, což zlepšuje rovnoměrnost rozdělení paliva. Též tvar pístu má vliv na účinnost spalování a na tvorbu homogenní směsi, takže právě sem se soustředila optimalizace.
Nové motory se chlubí také například novými chladicími kapalinami, které si zachovávají stabilitu i za vyšších teplot, stejně tak jako olejem s intervalem výměny i 600 provozních hodin.
Jak pracuje VGT turbo
U turbodmychadla s proměnlivou geometrií lopatek se ve skříni turbíny nacházejí přestavitelné vodicí lopatky. Má-li motor nižší otáčky, zploští se proud spalin na turbínu. Tím se docílí toho, že turbodmychadlo zvýší své otáčky a zároveň se zvětší objem dopravovaného vzduchu. Pokud motor pracuje při vyšších otáčkách, vodicí lopatky se přestaví tak, aby proud spalin byl příkřejší. V důsledku toho sníží kompresor otáčky, takže množství stlačeného vzduchu není nadměrné a je adekvátní skutečné potřebě v motoru. Zatím se tzv. VGT turbo (Variable Geometry Turbocharger) využívá u traktorů vyšší výkonové třídy, i když u osobních automobilů je téměř běžné.
Komprimovaný vzduch se zahřívá, takže běžnou součástí přeplňovaných motorů je chladič stlačeného vzduchu. Ochlazením se zvýší měrná hmotnost vzduchu při zachování tlaku i objemu. To zvýší účinnost spalování a zároveň klesne obsah sazí ve výfukovém potrubí.
Hospodárný a zároveň efektivní
Mnozí velcí výrobci traktorů v Evropě i v USA společně hlásají zavedení technologie pro zvýšení účinnosti svých traktorů. Soubor opatření ke zvýšení hospodárnosti a efektivnosti dostal dokonce i obchodní označení, jemuž je společné slovo „efficiency“.
Základem pokroku v této oblasti jsou zmiňované motory nové generace naladěné a zdokonalené tak, aby měly nižší spotřebu paliva. Dále se dosáhlo zlepšení i v oblasti převodovek, jejichž elektronické řízení a ovládání je chytřejší a přesnější. Může volit rychlosti tak, aby bylo požadované tahové síly dosaženo při optimálních otáčkách motoru.
Snížení měrné spotřeby lze dosáhnout i prostým trikem, zabudováním čtyřválcového motoru do podvozku původně pro šestiválcový typ. Zlepšení bylo dosaženo i detailními úpravami v konstrukční oblasti a v softwaru, které často provází up-date modelové řady s nastávajícím dalším rokem výroby.
Další potenciál se skrývá v hydraulickém systému; například účinný systém load-sensing dokáže ušetřit palivo. Hydraulické systémy byly zdokonaleny a zjednodušeny, mají menší počet dílů a kratší vedení, případně mohou být plně integrovány do sítě CAN-Bus. Díky značné kapacitě pak pro četné hydraulicky ovládané úkony na připojeném nářadí postačují nízké otáčky motoru, což opět šetří naftu. Barevně rozlišené přepínače se snadno rozpoznají, sníží se riziko přehmatu a dobře se ovládají během jízdy.
Svou roli hraje i ochota obsluhy traktoru provádět adekvátní nastavení pro příslušné nářadí a podmínky práce.
Automatické řízení výkonu
U moderních traktorů jsou velmi přínosné systémy řízení výkonu. Jejich úkolem je přizpůsobit otáčky motoru a převodový poměr požadavkům na výkon, takže traktor odvede maximum práce, ale spotřebuje jen nezbytně nutné množství paliva. Ačkoli začínaly již v roce 1998 v jedné továrně na traktory v Rakousku, dnes jsou již velmi sofistikované. Od traktorů vyšší výkonové třídy se postupně rozšířily i na střední výkonovou třídu a nyní dokonce i do kompaktních či speciálních traktorů.
Systém využívá vzájemné spolupráce až trojice řídicích jednotek a ovladačů v kabině k tomu, aby motor, převodovka a vývodový hřídel byly vzájemně optimálně sladěny. Na základě dat o aktuální pojezdové rychlosti, otáčkách a zatížení motoru mění převodové stupně a nastavuje otáčky motoru. Řidič má do systému přístup přes páku ručního plynu a pedál akcelerátoru – zadá jen požadovanou rychlost jízdy a přepínačem zvolí provozní režim. Systém poté udržuje zvolenou rychlost tak, aby otáčky motoru byly pokud možno nízké a zařazená rychlost co možná nejvyšší. Nezáleží na tom, zda traktor táhne návěs po silnici v kopcovité krajině anebo dlátový kypřič na nehomogenních půdách, řídicí jednotka neustále provádí drobné změny nastavení tak, aby traktor pracoval co nejefektivněji.
Power-Boost je již běžný
Jedním z trendů moderních traktorů je přídavné navýšení výkonu označované Power-Boost. Existuje již jen malá skupinka výrobců, kteří jej doposud nenabízejí.
Na konci devadesátých let ohlásil jako první finský Valmet (dnes Valtra) systém Sigma-Power u traktoru 8750. Motor přešel díky svému elektronickému řízení na jinou výkonovou křivku a vstřikovací čerpadlo dodávalo do válců o pětinu více nafty. To vše za předpokladu, že byl aktivní vývodový hřídel a odebíraný výkon překračoval 35 kW; poté motor zvýšil výkon o 22 kW/30 koní.
Traktor s hmotností 5,3 t mohl při práci s PTO poskytnout výkon 140 kW/190 k, což bylo příznivé, protože stejně výkonní konkurenti byli o mnoho těžší a také dražší. Tato přednost současným traktorům s Power-Boostem zůstává, ovšem řízení motoru je mnohem chytřejší, takže může poskytovat libovolný počet výkonových křivek podle potřeby a navýšení výkonu zůstává aktivní i při výraznějším poklesu otáček. Navíc se aktivuje i v dopravě nebo tehdy, je-li v činnosti hydraulický systém.
Význam přídavného navýšení výkonu
A k čemu je vlastně Power-Boost, když vznětový motor s konstantním výkonem má převýšení točivého momentu a určitý nadvýkon? Pokud se například při práci s rotačními bránami za jízdy do kopce vyčerpají všechny zálohy výkonu, musí konvenční traktor zpomalit. Když ale motor přidá dalších 19 kW, může být pojezdová rychlost udržena na stejné úrovni jako při práci na rovině.
A stejný princip funguje i v dopravě, kde Power-Boost zaručuje relativně konstantní nebo jen mírně nižší rychlost jízdy i ve stoupání. Aktivní je až od určitého zařazeného rychlostního stupně (či od určité minimální pojezdové rychlosti při práci s PTO), aby nedošlo k přetížení převodovky a koncových převodů nadměrným točivým momentem. Některé systémy zvyšují výkon stupňovitě podle předem uložených křivek, další jej naopak modulují plynule na základě aktuálních požadavků.
Při zpáteční jízdě bez nákladu umožňují moderní plynulé i mechanické převodovky pojíždět rychlostí 40 km/h při snížených otáčkách kolem 1450/min, což omezuje hlučnost a především spotřebu paliva. Tím se poněkud vyrovnává jediný nedostatek systémů Power-Boost, a to je vyšší spotřeba paliva za jízdy s navýšením. Přínosem je naopak více flexibility ve využívání traktoru a vyšší výkonnost v agregaci s energeticky náročnějším nářadím nebo v obtížných podmínkách.
Vzdálená lokalizace a diagnóza
Někteří výrobci traktorů již nabízejí telematické funkce a systémy pro dálkovou diagnózu založené na internetové platformě. Provozovatel traktoru tak může dálkově sledovat práci stroje, jeho výkon a rozhodovat za účelem zvýšení efektivity. Systém umožní i dálkovou diagnózu v případě výskytu poruchy, lokalizaci stroje a rychlé odstranění problému.
Klíčové informace
– Jedním z důležitých znaků moderních traktorů je jejich inteligence.
– Satelitní navigace způsobily malou revoluci, svými rozměry jsou zanedbatelné, avšak přínosem velké.
– Mnozí velcí výrobci traktorů hlásají zavedení technologie pro zvýšení účinnosti svých traktorů, jimž je společné slovo „efficiency“.
– Někteří výrobci traktorů již nabízejí telematické funkce a funkce pro dálkovou diagnózu založené na internetové platformě.
Ing. Petr Beneš
