Traktorių varikliams pastaraisiais metais didelę įtaką padarė deginių emisijos reglamentavimo teisės aktai. Vis dar tobulinami dyzeliniai varikliai, bet siūlomos ir alternatyvos. Dėmesys skiriamas ir kitiems mazgams, taip pat komforto elementams, plečiamos autonomiškumo funkcijos.

Varikliams, atitinkantiems Euro V deginių emisijos lygį, būdingas Common Rail degalų įpurškimas, keturių vožtuvų cilindrai, turbokompresorinio pripūtimo (vienu ar dviem nuosekliai sujungtais turbokompresoriais), tarpinio oro aušinimo technologijos ir elektroninis valdymas. Galios klasėse nuo 56 iki 560 kW taip pat būtinos deginių papildomo apdorojimo sistemos, sudarytos iš oksidacinio katalizatoriaus, kietųjų dalelių filtro ir selektyvios katalizinės redukcijos katalizatoriaus, kai kuriais atvejais papildytos deginių recirkuliacija. Daugelis gamintojų dabar savo Euro V emisijos lygio variklius aprobavo HVO (hidrinto augalinio aliejaus) biodegalų naudojimui. Be to, įprasti dyzeliniai varikliai per pastaruosius metus tapo kiek tylesni.

Tarp traktorių dyzelinių variklių gamintojų įsitvirtino nauja žaidėja – kompanija „Kohler“, siūlanti 3 ir 4 cilindrų ir atitinkamai 1,9 ir 2,5 l darbo tūrio ir 45 bei 55 kW galios variklius. Šiame galios diapazone ir kiti gamintojai pirmenybę teikia varikliams, kurių didžiausia galia neviršija 55 kW, siekiant išvengti nuo 56 kW galios privalomo NO_X mažinimo šuolio.

Dėl reikalavimų mažinti anglies dvideginio (CO₂) emisiją, variklių gamintojai daugiau dėmesio skiria alternatyvių degalų vidaus degimo varikliams. „Cummins“ buvo pirmoji gamintoja 2022 m. pradžioje paskelbusi apie kelių degalų variklių platformą Fuel-Agnostic X15 (dyzelinas ar HVO, metanas ir vandenilis). Jos pagrindas yra 6 cilindrų 14,9 l darbo tūrio variklis, kurį galima derinti su įvairiais cilindro galvutės moduliais. FPT eina panašiu keliu. Naujoji Cursor-X koncepcija taip pat siekia pademonstruoti modulinę sistemą su cilindrų galvutės moduliais, skirtais dyzelinui ar HVO, metanui, vandeniliui ir kitiems atsinaujinantiems degalams.

„AGCO Power“ su Core serija irgi pristatė naują variklių platformą. Pirmasis buvo 6 cilindrų ir 7,5 l darbo tūrio Core 75 variklis, naudojamas naujojoje Fendt 700 traktorių serijoje. Jis taip pat gali būti varomas HVO. Ateityje šią platformą numatoma plėtoti, kad, atsižvelgus į rinkos pokyčius, būtų galima naudoti kitus alternatyviuosius degalus.

Be „Cummins“ ir FPT, vandeniliu varomus vidaus degimo variklius bando „Deutz“, JCB ir „Liebherr“. Sprendimas naudoti anglies dioksido degimo metu neišsiskiriantį vandenilį šiuo metu laikomas vienu iš ekonomiškiausių ir lengviausiai įgyvendinamu sprendimu komercinių transporto priemonių pramonėje, siekiant sumažinti išmetamo CO₂ kiekį. Tačiau visada yra būtina sąlyga, kad vandenilis būtų gaunamas iš ekologiškų šaltinių. Vandenilis, kaip ir metanas, gali būti laikomas mašinose dujų pavidalu slėginėse talpyklose arba skystas izoliuotose (kriogeninėse) talpyklose. Šių dviejų energijos šaltinių variklių technologijos panašios (Oto procesas arba tiesioginis didelio slėgio įpurškimas).

Ar SGD padės prasiveržti dujiniams varikliams?

„New Holland“ jau pasinaudojo ilgamete savo antrinės kompanijos „Iveco/ FPT“ patirtimi ir 2022 m. buvo pirmoji gamintoja, pristačiusi masinės gamybos traktorių su dujiniu varikliu T6.180 Methane Power. Metanas čia saugomas dujiniu pavidalu (kaip ir suslėgtos gamtinės dujos) slėginiuose induose. Kadangi suslėgtų dujų energijos tankis vienam litrui bako tūrio sudaro tik apie penktadalį dyzelino energijos tankio, tokių mašinų darbo laikas ribotas. Šis santykis yra daug geresnis naudojant suskystintas gamtines dujas (SGD, angliškai LNG – Liquefied natural gas), todėl jos jau daugelį metų naudojamos tolimojo susisiekimo sunkvežimiams. Traktoriuose SGD panaudojimas iki šiol nebuvo svarstomas, nes įprastus cilindrinius vakuumu izoliuotus rezervuarus sunku integruoti į ankštą montavimo erdvę, be to, dėl ilgesnio darbo laiko susidaro didesnis išgarintų dujų kiekis.

Kompanija „New Holland“ šias problemas išsprendė kurdama SGD bakus naujam T7.270 Methane Power LNG dujomis varomam traktoriui. Dėl specialios dvigubų sienelių technologijos vakuume izoliuotiems SGD bakams nereikia cilindro formos, todėl juos galima geriau pritaikyti traktoriui būdingoms ertmėms, gaminant panašios į dyzelino bakus formos. Todėl T7.270 Methane Power LNG gali gabenti 200 kg metano, o tai maždaug 7 kartus daugiau nei telpa į T6.180 Methane Power suslėgtų dujų integruotas talpyklas (maždaug 30 kg). Išgarinamų dujų problema sprendžiama naudojant kriogeninį aušintuvą, kuris nuolat palaiko metaną žemiau -162 °C ir todėl jis lieka suskystintas. Elektra varomam aušintuvui reikalinga minimali energija, gaunama iš akumuliatoriaus, kurį galima įkrauti išoriniu maitinimo šaltiniu arba integruoto vidaus degimo variklio, veikiančio išgarintomis dujomis, generatoriumi. Vadinasi, SGD dujomis varomų variklių koncepcija dabar taip pat galėtų tapti tinkama žemės ūkiui, kartu su galimybe naudoti savo biodujas (suskystintas biodujas) kaip degalus CO₂ neišskiriančiose sistemose.

Lėtai, bet užtikrintai populiarėja elektros pavaros

Tobulinant baterijų technologijas, buvo padidintas energijos tankis tiek skaičiuojant baterijos masės vienetui, tiek ir tūrio vienetui (Wh/kg arba Wh/l). Tačiau, žvelgiant iš šiandienos perspektyvos, akumuliatorių baterijos tikriausiai visada išliks palyginti didelės ir sunkios, todėl elektrinės mašinos pirmiausia tinka lengviems ir vidutiniškai sunkiems arba periodiškai pasikartojantiems darbams, kai yra pakankamai laiko tarpiniam įkrovimui. Žemės ūkyje šias sąlygas, greta kitų mašinų, atitinka mažesnieji traktoriai, kurie dabar pamažu ateina į rinką.

Nuo praėjusių metų „Rigitrac“ mažomis serijomis gamina kompaktišką traktorių SKE 40 Electric (nuolatinė galia 40 kW, didžiausia galia 64 kW, akumuliatoriaus talpa 50 kWh). Paskelbta apie 2024 m. numatomą pradėti traktorių Fendt e107 V Vario (nuolatinė galia 55 kW, didžiausia galia 66 kW, akumuliatoriaus talpa 100 kWh) gamybą. Įkrovimo galia kintamąja srove yra 22 kW visiems trims modeliams, o nuolatine srove – nuo 80 iki 100 kW.

Elektrinėms pavaroms priskiriamos ir pavaros su degalų elementais. Tačiau čia elektros energija gaunama ne iš tinklo, o pirmiausia gaminama naudojant vandenilį. Kadangi degalų elementai negali greitai reaguoti į apkrovos pokyčius, o optimalus efektyvumas yra vidutinės apkrovos diapazone, jie visada derinami su buferinėmis akumuliatorių baterijomis mašinų pavarose. Daugeliu atvejų degalų elementas yra pagrindinis energijos šaltinis, o akumuliatorius – papildomas elementas, padedantis įveikti didžiausias apkrovas ir galintis kaupti stabdymo energiją. Taigi, degalų elementai taip pat gali būti naudojami elektrinių baterijomis varomų mašinų diapazonui išplėsti.

Vienas iš tokių prototipų yra Fendt Helios vandeniliu ir elektra varomų traktorių sistema, sukurta vykdant „H2Agrar“ mokslinių tyrimų projektą. Joje naudojami 100 kW degalų elementai ir 25 kWh buferinė akumuliatorių baterija. Penki didelio slėgio rezervuarai, sumontuoti virš kabinos stogo, gali gabenti iš viso 21 kg vandenilio, suslėgto iki 700 barų. Gebėjimas sutalpinti pakankamai energijos reikiamam veikimo laikui apskritai yra didelis iššūkis degalų elementais varomoms mašinoms.

„Fendt“ atlieka ir mobilaus degalų elemento, kuris gali gaminti elektrą iš žaliojo metanolio, kad nuolat įkrautų Fendt e107 V Vario bateriją, tyrimus. Skystas metanolis laikomas 60 l degalų bake ir jo nereikia slėgti ar aušinti. Degalų elemento galia yra 15 kW ir jis gali generuoti apie 100 kWh elektros energijos iš 60 l metanolio. Tai leidžia padvigubinti elektrinio baterijomis varomo traktoriaus e107 V Vario darbo laiką, esant mažoms ar vidutinėms apkrovoms. Degalų elemento modulis tvirtinamas prie priekinio arba galinio keltuvo.

JAV startuolis „Amogy“ pritaikė 100 kW degalų elementų pavarą John Deere traktoriui. Ši demonstracinė mašina varoma ne vandeniliu (H₂), o amoniaku (NH₃). Amoniakas yra skysto pavidalo esant 1 baro slėgiui ir -33 °C temperatūrai arba 9 barų slėgiui ir 20 °C temperatūrai, todėl turi didesnį tūrinį energijos tankį. Nors kaip degalai naudojamas amoniakas, tačiau degalų elementai, kaip įprasta, veikia vandeniliu. Todėl papildomai naudojamas reaktorius, kuris skaidydamas amoniaką gamina vandenilį.

Vidutinės ir didesnės galios traktoriams tinkamesnis sprendimas šiuo metu gali būti hibridizacija. CNH koncernas sukūrė modulinės hibridinės bepakopės transmisijos koncepciją Steyr Hybrid CVT. Prototipo pagrindas yra serijinės gamybos modelis su 6 cilindrų varikliu (galia 180 AG, ratų bazė < 2,8 m), tačiau čia naudojamas didesnės galios (260 AG) dyzelinis variklis. Hidrostatinė-mechaninė bepakopė transmisija be pakeitimų perimta iš originalo.

Tačiau visiškai naujos sandaros yra priekinė ašis su spyruokline nepriklausoma pakaba ir dviem integruotais elektros varikliais. Generatorių suka dyzelinis variklis, o generuojama elektros energija (iki 75 kW) perduodama elektros varikliui per galios elektroniką. Elektros energija paverčiama atgal į mechaninę energiją, kuri per dviejų pakopų pavarą perduodama priekinės ašies diferencialo vainikiniam krumpliaračiui. Tačiau priekinė ašis gali būti varoma ir mechaniškai per klasikinę daugiaplokštelinę sankabą. Be to, elektrinėje dalyje yra SuperCaps (superkondensatoriai – elektrostatiniai energijos kaupimo įtaisai, kurie per trumpą laiką gali paimti ir atiduoti didelę galią, tačiau saugoti gali tik nedidelį energijos kiekį), stabdymo rezistorius ir aukštos įtampos lizdai priekyje ir gale.

Šie komponentai ir nuosekli-lygiagreti hibridinė konstrukcija sudaro sąlygas realizuoti daug traktoriams naujų funkcijų, tokių kaip kintama, aktyviai valdoma priekinės ašies eiga (e. vairavimas), elektrinės galios padidinimas greitam įsibėgėjimui transporto darbų metu (e-boost), didžiausių apkrovų kompensavimas (e. sukimo momento papildymas), visiškai dyzelinis- elektrinis važiavimas lengvo darbo metu ir greitas krypties keitimas esant mažiems variklio sūkiams (E-CVT režimas arba E-shuttle), taip pat 20 kW nuolatinės galios stabdys lėtintuvas (e. stabdymas). Kitos funkcijos apima kintamą sukimo momento pasiskirstymą tarp ašių ir iki 75 kW galios tiekimą padargams.

CNH hibridinė koncepcija atitinka holistinės pavaros koncepcijų tendenciją, kuri pranoksta ankstesnes pavarų dėžių sistemas ir suteikia naujų funkcijų. Ankstesni pavyzdžiai yra Fendt VarioDrive pavarų dėžė (visų varančiųjų ratų koncepcija) ir John Deere eAutoPowr pavarų dėžė su elektromechaniniu galios padalijimu ir galimybe tiekti elektros srovę padargams. VarioDrive kompanija „Fendt“ pirmą kartą pristatė 2015 m. 1 000 serijai ir nuo to laiko nuosekliai perkelia šią koncepciją į mažesnės galios klasės traktorius. Po 900 ir 700 serijų be įtempių veikianti visų varančiųjų ratų pavara, nuolat įjungta iki 25 km/val., dabar galima ir naujoje 4 cilindrų 600 Vario serijoje. „John Deere“ nuo 2022 m. eAutoPowr montuoja į 8R410 modelį, kuriam anksčiau nebuvo galimybės pasirinkti bepakopės transmisijos.

Pavarų dėžės ir važiuoklės

Naujų pakopinių ir bepakopių pavarų dėžių nepristatyta, tačiau buvo įdomių pokyčių. Naujiems 12-tos serijos Xerion modeliams (maksimali galia iki 653 AG) „Claas“ naudoja ZF bepakopę pavarų dėžę Eccom 5.5, kuri kartu su nauja siurblio pavaros dėže buvo pristatyta ankstesnės Xerion serijos (4200/4500/5000) 2023 metų modeliams. Tačiau dėl didelio 15,6 l darbo tūrio 6 cilindrų variklio ir Mercedes-Benz turbokompaundo sukimo momento į siurblio pavarų dėžę integruota „aukštos pavaros pakopa“. Tai leidžia sumažinti pavarų dėžės įvesties sukimo momentus ir perduoti variklio galią esant didesniems sūkiams.

Claas Arion 500 ir 600 traktorių modeliams su savo bepakopėmis pavarų dėžėmis (EQ200/EQ220) pristatė naują priekinio krautuvo darbo režimą. Jis leidžia valdyti sukimo momentą / trauką akceleratoriaus pedalu, kai važiuojama į birių medžiagų ar mėšlo krūvas, kaip tai yra ratinių krautuvų ar teleskopinių krautuvų su hidrodinaminiais sukimo momento keitikliais atveju. Tai turėtų palengvinti ir padaryti patogesnį priekinio krautuvo padargų užpildymą.

Didėjant didelių traktorių galiai ir svoriui, vis svarbesnė yra važiuoklės konstrukcija. Todėl „Claas“ 12 serijos Xerion sukūrė ir patys gamina naują pavarą su trikampiais vikšrais. Ši konstrukcija buvo būtina, nes naujuose modeliuose panaudota Ackermann vairavimo sistema, o ne šioje klasėje įprasta lankstinio rėmo vairavimo sistema. Didelis vikšrinių pavarų varomasis ratas kartu su dviem kreipiančiaisiais ritinėliais sumontuotas ant pagrindinio rėmo, kuris gali svyruoti +/-10°. Dviejų tarpinių ritinėlių pakaba yra integruota į atskirą pasukamąją svirtį, kurios judesys slopinamas guminiais elementais.

Kompanija „Case IH“, didelių traktorių 4 vikšrų važiuoklės ir trikampių vikšrų pradininkė, taip pat suaktyvino savo pastangas. Siekiant išnaudoti didžiausią 778 AG naujojo Quadtrac 715 (6 cilindrų 15,9 l darbo tūrio variklis su 2 pakopų turbokompresoriniu pripūtimu) galią, vikšrinės pavaros buvo pailgintos 10 cm, o varančiojo rato skersmuo padidintas iki daugiau kaip 100 cm. Dabar juos galima užsisakyti ir su PowerFlex važiuoklės pakaba, kuri ne tik suteikia daugiau komforto, bet ir geresnį dirvos paviršiaus sekimą. Spyruoklinės trikampės vikšrinės pavaros anksčiau buvo skirtos tik dideliems kombainams, bet ne sunkiasvoriams traktoriams.

Traktorių gamintojai vis dažniau jau iš gamyklos siūlo padangų slėgio reguliavimo sistemas (centrinė padangų pripūtimo sistema). Tai apima tiek integruotus sprendimus, tiek tuos, kuriuose oro linijos montuojamos išorėje.

Dėmesys komfortui

Daug gamintojų savo traktorių serijoms pristatė naujas, o kai kuriais atvejais ir didesnes kabinas su skaitmeninėmis valdymo ir atvaizdavimo sistemomis (pavyzdžiai: FendtONE valdymo koncepcija arba Massey Ferguson 8S kabina), tačiau kabinų ir valdymo sistemų srityje revoliucinių sprendimų nebuvo.

„Case IH“ nauja Adaptive 360° Work Lighting apšvietimo sistema užtikrina vienodą apšvietimą aplink traktorių, nedidinant priekinių žibintų skaičiaus. Svarbūs elementai yra atlenkiami laikikliai kabinos priekyje viduryje. Ant jų sumontuotus priekinius, o kartu ir galinių sparnų žibintus galima sureguliuoti (ir nustatymus išsaugoti) esant kabinoje. Išsaugotus padargų nustatymus galima iškviesti traktoriaus valdymo pulte apšvietimo meniu pasirinkus „automatinio padargo“ režimą. ISOBUS padargų atveju tai atliekama automatiškai, kai jie prikabinami ar užkabinami. Todėl nereikia rinktis tarp nuolatinio darbo žibintų reguliavimo ir vienkartinio kompromisinio nustatymo įvairiems įrenginiams.

Ankstesnės pastovaus greičio palaikymo sistemos dažniausiai yra valdomos pagal ratų greitį, taigi ir pagal teorinį važiavimo greitį. Paprastai neatsižvelgiama į slydimą (teigiamą arba neigiamą), kurį sukelia pasipriešinimas traukai arba įkalnės ir (arba) nuokalnės. Dabar „Fendt“ funkciją Real Speed Cruise Control grindžia efektyviu važiavimo greičiu, užfiksuotu per GPS arba radaro jutikliu, taip pagerindama atitiktį nustatytam (SET) greičiui. Tai, be kita ko, naudinga tręšimo ir augalų apsaugos priemonių išpurškimo darbuose.

Fendt ErgoSteer sistemoje papildomo vairavimo galimybę suteikia kairiajame porankyje įdiegta vairasvirtė (joystick). Ji gali būti naudojama važiavimo krypčiai pakeisti ir juostos sekimui suaktyvinti. Savaiminis centravimas sudaro sąlygas visada tiksliai važiuoti tiesiai į priekį, o vairavimo jautrumą traktoriaus valdymo pulte galima nustatyti individualiai. Įdomus aspektas yra tai, kad ErgoSteer gali būti montuojamas visuose traktoriuose su FendtONE sistema.

Šiuolaikiniuose traktoriuose traukos jėga paprastai valdoma per apatines traukles. Pakėlus ar nuleidus 3 taškų jungtį, padargų padėtis dažnai nebėra lygiagreti žemei, o tai gali turėti neigiamos įtakos darbų kokybei. Siekdama tai optimizuoti, „Claas“ į daugiamatį 3 taškų valdymą įtraukia ir hidraulinę viršutinę trauklę. Padėčiai nustatyti ant padargo priekyje ir gale sumontuoti aukščio matavimo jutikliai, kurie perduoda signalus traktoriaus valdymo elektronikai. Papildomas hidraulinės sistemos valdymo blokas šiuos signalus panaudoja viršutinės trauklės ilgiui nustatyti, taip automatiškai sureguliuojamas padargo išilginis pasvirimas.

Autonomija kelia naujų iššūkių

Automatinės vairavimo sistemos ir programavimo galimybės pasikartojančioms darbo sekoms, pvz., galulaukėje, jau daugelį metų yra naudojamos traktoriuose. Kitas žingsnis – bandyti „autonomizuoti“ traktoriaus ir padargo junginį. Atsižvelgiant į autonomijos lygį, operatoriui tektų tik stebėti darbo procesus; kai kuriais atvejais jo visai nereikėtų. Todėl keli gamintojai pristato visiškai autonominių mašinų transportavimo iš kiemo į lauką arba darbo kokybės stebėjimo sistemas. Vienas iš pavyzdžių – „Krone“ ir „Lemken“ autonominių mašinų transportavimo sistema VTS. Vilkimo sija leidžia transporto priemonę ir jos padargus perkelti į lauką „įprastu“ traktoriumi. Vairavimo strategija adaptuojasi prie greičio taip, kad mašina būtų stabili važiuojant dideliu greičiu ir tiksli posūkiuose. Autonominės mašinos, kuri kelyje tampa velkamąja transporto priemone, kai naudojama nauja VTS sistema, darbinis stabdys įjungiamas naudojant standartinę 2 linijų oro stabdžių sistemą.

„New Holland“ laikosi kiek kitokio požiūrio T4 Electric Power baterijomis varomam traktoriui įdiegusi įdomias autonomijos ir saugos funkcijas, kurios jau artimiausiu metu gali būti praktiškai panaudojamos. Kamerų sistemos, sumontuotos ant kabinos stogo ir priekyje ant variklio dangčio, leidžia gauti, pavyzdžiui, 360° visapusišką traktoriaus vaizdą, kuris gali būti perduotas į valdymo skydelį kabinoje. Panaudodama šį vaizdą, valdymo sistema gali atpažinti gale pakabinamus padargus, kad būtų paprasčiau juos užkabinti, ar automatiškai išjungti galios tiekimo veleną, jei žmonės per daug priartėja prie jo. Be to, yra maršruto režimo (traktorius atkartoja nustatytą maršrutą, pavyzdžiui, soduose), nematomo kaušo (patobulinta apžvalga dirbant su priekiniu krautuvu, „redaguojant“ padargus kabinos valdymo skydelyje) ir sek mane funkcijos.

Režimas sek mane turėtų būti ypač naudingas, kai operatoriui tenka nuolat lipti aukštyn ir žemyn, kad mašina pajudėtų kelis metrus į priekį, kaip tai daroma, pavyzdžiui, rankiniu būdu nuimant daržoves ar tveriant tvoras. Norėdamas tai padaryti, operatorius turi įjungti režimą traktoriaus valdymo skydelyje ir tada eiti į traktoriaus priekinę aptikimo zoną, kad būtų identifikuotas. Tada traktorius seka tik šį asmenį. Be to, yra gestų valdymo sistema, leidžianti traktoriui gauti vairavimo instrukcijas rankų signalais.