Всички ли разграничават разликата между номиналната и максималната мощност на трактора? Или как трябва да изглежда идеалната крива на въртящия момент? Какво знаете за изпитанието на гориво от шест точки? Целта на тази статия е поне малко да изясним някои важни технически характеристики на двигателя – съществени при избора на машината
Инж. Алекс Петров
Различия между максимална и номинална мощност
Тълкуването на максимална и номинална мощност не е сложно, но често е объркващо, защото са много режимите, в които се провеждат измерванията.
Номиналнамощност е мощността, измерена на коляновия вал при максимален въртящ момент и максимална номинална честота (най-високата, предписана от завода производител).
Максимална мощност е най-високата достижима мощност при всяка скорост на двигателя (об/мин). Теоретично, тя може да съвпадне с номиналната, но обикновено при тракторите нейната честота е от 100 – 300 об/мин по-ниска от номиналната.
Първа стъпка при избора на трактор
Изборът започва с подбора – кой е най-подходящият трактор за извършване на определена работа според конкретните условия на експлоатация.
Фиг. 1. Характер на изменението приведените разходи Сп и производителността W при увеличаване мощността на трактора.
За извършване на разнообразните селскостопански дейности при специфичните полеви условия се изисква трактор с определена мощност, при която приведените разходите Сп да бъдат минимални (Сп – индекс на сравнителната икономическа ефективност на собствения капитал, използван при избора на най-добрия вариант за решаване на технически и икономически аграрни задачи). (Фиг. 1). Производителността на трактора W сувеличаване на мощността расте и достига максималната си стойност. Първото значение на мощността N1 в този интервали се отнася до минималното значение на приведените разходи Сп, а втората N2 е на стойност, съответстваща на обобщените специфични производствени изисквания. В зоната на минимално приведените разходи (ΔСп = Сп2 – Сп1), темпът на растеж на производителността (ΔW = N2 – N1) е в пъти по-висок, което дава възможност, за сметка на малки отстъпки в разходите (около 5%), да се получи увеличение на производителността до 30 – 40%. По този начин препоръчителната мощност на трактор за изпълнение на полева работа е в границата между (N2 и N1). Данните се взимат от паспорта на возилото. При избора на вида и марка на трактора с оглед на препоръчителния диапазон на мощност трябва да се отчитат: състоянието на обработваната земя, селскостопанските практики, сроковете за извършване на дейностите и характерът на извършваната работа.
Какво означава Boost или нарастване на мощността
За свръхнарастване на мощността на трактор в критични работни точки са програмирани две (или повече) криви на въртящия момент и мощността в компютъра на двигателя. На диаграмите за улеснение са показани само по една от кривите на допълнителен въртящ момент и допълнителна максимална мощност Boost (тласък–в превод от английски)в зависимост от оборотите. Нарастването ще бъде на разположение само при определени условия като по-високоскоростна транспортна работа, в условия на тежък терен, при включване в действие на прикрепения към двигателя силоотводен вал, отдаващ енергия към прикачни машини и съоръжения.
Двигателите с електронно инжектиране на горивото имат една много полезна функция, която освобождава допълнителна мощност при някои работни операции. Опцията, наричана от производителите Engine Power Management или Intelligent Power Management, използва сензори, за да открие автоматично кога е необходимо двигателят да превключи на различна консумация на горивото с увеличени мощност и въртящ момент. Защо? Запасът от енергия върху стандартната крива на въртящия момент се проектира от конструкторите на двигатели с цел да се предпазят в дългосрочен план най-слабите звена в задвижването Добър пример е култивирането на земеделска земя с ниско скоростни операции. По принцип тласъкът (boost) позволява на операторите да използват за кратко време в критични ситуации по-голяма мощност и въртящ момент, форсирайки двигателя, но не повече от неговите максимални възможности и само там, където е безопасно да го направи. Опцията е налична в широка гама модели трактори с различни размери. В общия случай тя осигурява 10 на сто увеличаване на мощността, но при някои машини достига до цели 20 на сто. СистематаBoost е изгодна, ако нарастването на мощността на двигателя е толкова значително, че за постигането на същите резултати без тази система би се наложило закупуването на по-мощен трактор от друг клас. В обратния случай – може просто да се инвестира в по-мощен трактор от същия клас, който би осигурил достатъчна резерв от мощност за всички извършвани дейности.
Освен това с увеличаването на мощността на трактора трябва да се запазват и пропорциите на относителната маса. Достъпната мощност трябва също да е в хармония с такива фактори като подемната сила, максималните натоварвания на осите, наличните работни органи и системата за охлаждане.
Как да измерваме разхода на гориво
Потреблението на гориво е трудно да се предвиди, особено за тракторите. Всеки фермер използва машината си по различен начин. Много са променливите в уравнението за разхода на гориво, като в пресмятането включим специфичната работа, времето, оборудването и натоварването на трактора. За да се получи достоверен резултат, най-добре е да се изработят комбинациите от дейности, които вероятно ще се предприемат. Ето пример за облекчаване на фермерите в Германия: Независимата изпитателна станция DLG осигурява статистически данни за разхода на гориво за повечето трактори при различни скорости и натоварвания. Показанията се изчисляват в g/kWh (грамове гориво за производство на 1 kW час). Това позволява да се сравнят трактори от различни категории, като изпитанията се провеждат на маховика на двигателя, силоотводния вал или теглича в зависимост от вида на изследването.
Изпитание на консумация от шест точки
Обикновено разходът на гориво се измерва от шест избрани точки от моментната диаграма при стационарно състояние (стабилни обороти на двигателя). Като правило измерванията се избират на общи работни скорости по средата на съответните диапазони на оборотите, които са стабилна основа за работа. Производителите на двигатели определят точките от кривата на въртящия момент, където вероятността за работа на машината е най-голяма. Тук операторите ще получат най-добрата комбинация от разход на гориво и мощност.
Четири- или шестцилиндрови?
Решението за избор между четири- и шестцилиндровите двигатели е от особено значение. Производителите на трактори се стремят да проектират четирицилиндрови двигатели, които да осигурят равностойни динамични характеристики сравними с еднаквите по обем шестцилиндрови. Предимствата на двигателя с 4 цилиндъра: той е компактен и мобилен, с по-малко собствено тегло, има много добри качества, особено при дейности с частично натоварване, може да работи много икономично. Най-големият недостатък при избора на четирицилиндров двигател е намаленият въртящ момент във важния начален етап при ниските обороти на машината. На ниски обороти не се осигурява оптимално изгаряне на горивото, причинено от по-голямо отместване във времето на циклите от идеалното им положение. Производителите могат частично да компенсират по-ниския въртящ момент, като настроят регулаторите да предотвратяват големите натоварвания със светкавична реакция за задействане на турбокомпресора. Той повишава оптималното налягане и количеството горивна смес при впръскване на всички обороти и появили се претоварвания.?
Четирите цилиндъра имат по-малко запас за увеличение на въртящия момент – главно поради по-ниския си пиков въртящ момент. И въпреки че статистическите данни за мощността изглеждат подобни, кривите на въртящия момент са много различни.
Фактор на натоварване
Дълголетието на двигателя зависи от фактора на натоварване, който определя средното използване на въртящия момент по време на неговия живот. При тракторите той е около 50%.
Средният коефициент на натоварване се увеличава при по-малките двигатели – това трябва да се има предвид и при избор на четири- или шестцилиндров двигател.
.
Какво е бъдещето на дизела?
Дизеловата мощност ще се използва и занапред, въпреки че конструкторите трябва да се съобразяват с ограничението на емисиите, подобряването на разхода на гориво или намаляването на продажната цена. В дългосрочен план двигателите вероятно ще станат по-малки, по-леки, по-ефикасни и с по-дълги интервали на сервиз, особено ако производителите могат да се вместят в нарастващите екологически изисквания. Ще помогне и внедряването на пилотни проекти от автомобилната индустрия в аграрния сектор. Така например в болидите на Формула1 се използват керамични материали в буталата, а това означава, че тези двигатели могат да работят при много по-големи натоварвания. Разбира се, нововъведенията ще струват по-евтино, ако се внедрят и в селското стопанство.
Производителите са вложили също много време и средства за проучване на възобновяеми енергийни източници. Хибридните дизелови / електрически уредби използват батерии като основен източник на енергия при по-малките двигатели. Пълната електрификация е по-малко вероятна. Големите батерии са прекалено скъпи и не разполагат с капацитет да се поберат в трактори, които работят в продължение на 17 часа на ден. Към това се прибавя и недостигът на инфраструктура, необходима за добро снабдяване на фермите с електроенергия за бързо зареждане.
