A belső égésű motorok kőolajból elállított hagyományos hajtóanyaga, a benzin és a gázolaj előbb-utóbb el fog fogyni. Ha a hagyományos motorhajtóanyag helyett környezetbarát alternatív anyagokat használunk, akkor a belső égésű motorok alkalmazása hosszú ideig fennmaradhat.
A közmegegyezés szerint a villamos hajtás megvalósítása lesz a jövő megoldása, de az elkövetkező 40 évben a belső égésű motorok átmeneti megoldásként továbbra is használatban lesznek. A közvélemény a belső égésű motorokat környezetszennyezőnek tartja, pedig nem a motor szennyez, hanem a benne elégetett hajtóanyag. Ha a hagyományos motorhajtóanyag helyett környezetbarát alternatív anyagokat használunk, akkor a belső égésű motorok alkalmazása hosszú ideig megmaradhat, elsősorban a nagy teljesítményigényű mezőgazdasági gépek esetében. Az elkövetkező fél évszázadban a mezőgazdasági gépek hajtásrendszere igen változatos lesz, mert mindegyik megoldásnak vannak előnyei és hátrányai.
A villamos-akkumulátoros hajtás a jelenlegi autótechnikában bevált rendszere például nem használható a nagy teljesítményű univerzális traktorokhoz, kombájnokhoz, terménybetakarító stb. gépekhez. Az optimális hajtásrendszer megválasztása a gép alkalmazási helyétől, a rendelkezésre álló energiaforrástól, a gép munkakörülményeitől, a kiszolgáló- és javítószemélyzet szaktudásától stb. függ. A belső égésű motorok fejlesztése folyamatosan folyik, és nem csak a nehéz, nagy teljesítményű mezőgazdasági gépekhez. Példaképpen ezekből mutatunk be néhányat.
Agnosztikus belső égésű motorok
Az elmúlt évben egy érdekes kifejezés jelent meg a belső égésű motorokat előállító iparban, a „hajtóanyag-agnosztikus” motor elnevezés. Az elnevezés, amelyet a Cummins Inc., a dízelmotor-iparág vezető vállalata is népszerűsít, a többüzemanyagú új motorok tervezési és gyártási eljárására használatos. Ennek az új eljárásnak lényege, hogy az alap dízelmotor viszonylag alacsony költséggel illeszthető számos különböző hajtóanyag használatához. A hajtóanyag-agnosztikus motorcsaládba tartozó rokon termékek a hengerfejtömítéstől lefelé azonos kialakításúak. Viszont a motor felső részei, beleértve a hengerfejet, a szívó- és kipufogórendszert, a hajtóanyag-ellátó rendszert, égésteret stb. az adott hajtóanyaghoz vannak kialakítva (1. kép).
(balról jobbra: földgáz-biogáz, hidrogén és dízel-HVO hajtóanyaghoz)
(forrás: cummins.com/news)
Cummins motorok több üzemanyagra tervezve
Az üzemanyag-agnosztikus motorkoncepció alkalmazásával az amerikai Cummins Inc. vállalat egy sor motorváltozatot mutatott be. A motorok, amelyek egy közös alapmotorból származnak, a hengerfejváltozatokkal más és más hajtóanyaggal működnek. A piacon leghamarabb megjelenő terméksorozatok az új B, L és X motorcsalád tagjai lesznek (2. kép).
(forrás: fleetowner.com/emissions-efficiency)
Ezeket a dízelmotorokat már úgy tervezték, hogy több hajtóanyaghoz illeszthetők legyenek. A kapható, jól ismert új B 6.7 motorszéria dízelgázolajjal, 100%-os HVO-val üzemeltethető, és először ezeket fogják benzinüzeműre átállítani, elsősorban közúti járművekhez. Ezt követné 2024-től folyamatosan a földgáz- (CNC, LNG), a biogáz-, a propán- (LPG) és a hidrogénkialakítású motorok gyártásának megkezdése.
Az L 9 motorszéria jelenleg dízelgázolajjal, 100%-os HVO-val működik, és rövidesen földgáz (CNC, LNG), illetve hidrogén hajtóanyaggal is üzemeltethető lesz. A belső égésű motorok fejlesztésére jellemző, hogy a Cummins Inc. megszünteti L9 és X12 motorjait, és helyettük várhatóan egy új X10-es, különféle hajtóanyagokkal üzemelni képes motort vezet be a piacra 2026-ban.
A Cummins a 2023. évi CONEXPO kiállításon mutatta be az agnosztikus motorkoncepció alkalmazásával készülő 15 literes, hathengeres, soros hengerelrendezésű új X15 motorszéria három tagját (1. kép). Az új fejlesztésű X15 motor dízelgázolaj-HVO hajtóanyaggal üzemelő változatát (hengerfeje 1. kép jobb oldalán látható) széles, 330–478 kW (450 és 650 LE) közötti teljesítménnyel és lenyűgöző 3200 Nm csúcsnyomatékkal kínálják, többfajta alkalmazáshoz.
Az X15N földgázzal (CNC, LNG) és megújuló biogázzal működő motor (hengerfeje 1. kép bal oldalán látható) 295–375 kW (400–510 LE) közötti teljesítményt és 2500 Nm csúcsnyomatékot szolgáltat.
Az X15H hidrogénmotor 295–390 kW (400–530 LE) közötti teljesítménnyel és 2600 Nm csúcsnyomatékkal lesz elérhető 2027-től (1. kép, középső motor). Úgy tervezik, hogy ezt a motort a mezőgazdasági gépekbe is integrálják.
A Deutz TCD 3.9 dízelmotor világpremierje
A német DEUTZ vállalat az új TCD 3.9 dízelmotorját a CONEXPO kiállításon 2023. március 14–18. között, Las Vegasban mutatta be (3. kép).
(forrás: deutz.com/en/media)
A motor a DEUTZ és a John Deere Power Systems 2020 decemberében kezdődött együttműködésének a produktuma. A két vállalat úgy gondolja, hogy a mezőgazdaságnak és az építőiparnak továbbra is szüksége lesz új, hatékony, kis teljesítményű belső égésű motorokra a villamos hajtásrendszerre történő átállás időszakában.
A Deutz TCD 3.9 új dízelmotor 3,94 literes, 4 hengeres, álló, soros hengerelrendezésű, négyütemű, folyadékhűtésű, turbófeltöltésű, intercooler visszahűtésű, Common Rail közvetlen hajtóanyag-befecskendezésű. A motor névleges teljesítménye a 75–130 kW (102–177 LE) tartományban választható 2300 1/min fordulatszám mellett, a nyomatéka pedig a 642–700 Nm közötti érték lehet 1300–16001/min fordulatszám-tartományban. A motor hossza 660 mm, szélessége 735 mm, magassága 810 mm. A dízelgázolajjal üzemelő motor a DOC-DPF-SCR kipufogógáz-utókezelési rendszerrel teljesíti az EU Stage V előírást. Az agnosztikus tervezési elképzelésekkel továbbfejlesztettDeutz TCD 3.9 motorcsalád 2025től földgáz és hidrogén hajtóanyaggal is üzemeltethető lesz (4. kép).
Az FPT Industrial új, többüzemanyagú XCursor 13 motorjaAz olaszországi székhelyű FPT Industrial a 2022. évi IAA Transportation kiállításon mutatta be az XCursor 13 jelzésű új dízelmotorját, amely a többüzemanyagú, moduláris felépítésű és többalkalmazású széria első tagja (5. kép).
(forrás: fptindustrial.com/en/engines)
Az XCursor 13 az FPT Industrial agnosztikus többüzemanyagú motorszériája dízelgázolajjal, HVOval, földgázzal, metánnal, biometánnal, hidrogénnel és megújuló alternatív hajtóanyagokkal is üzemeltethető lesz.
Az XCursor 13 dízelmotor 12,9 literes, 135 mm furatú és 150 mm löketű, 6 hengeres, álló, soros hengerelrendezésű, hengerenként 4 szelepes, folyadékhűtésű, VGT turbófeltöltésű, intercooler visszahűtésű, Common Rail közvetlen hajtóanyag-befecskendezésű. A dízelgázolajjal üzemelő motor a DOC-DPF-SCR kipufogógáz-utókezelési rendszerrel, EGR nélkül teljesíti az EU Stage V előírást. A motor hossza 1365 mm, szélessége 1079 mm, magassága 1185 mm, száraz tömege 1185 kg.
A dízelváltozat legnagyobb teljesítménye 447 kW (600 LE), nyomatéka pedig 2850 Nm, ami 5%-kal nagyobb teljesítményt és 14%-kal nagyobb nyomatékot eredményez a jelenlegi Cursor 13 motorhoz képest. A földgázüzemű változat akár 382 kW (520 LE) teljesítményt és 2500 Nm nyomatékot szolgáltat, ami 13%-kal több teljesítményt, 25%-kal nagyobb nyomatékot jelent, mint a mostani Cursor 13 Natural Gas motor. A szén-dioxid-kibocsátás csökkenése a dízelmotor esetében 9, a metánmodell esetében 10%-os, de biometán hajtóanyaggal nettó nulla CO2-kibocsátás is elérhető.
Dr. Varga Vilmos
ny. okl. gépész- és villamosmérnök
