Moc mocy nierówna

Najważniejszym kryterium przy doborze ciągnika dla gospodarstwa jest moc. To prawda, ale dane o mocy są przedstawiane w różny sposób. Jak więc odnaleźć się w gąszczu norm i przepisów?

Moc mocy nierówna

Najważniejszym kryterium przy doborze ciągnika dla gospodarstwa jest moc. To prawda, ale dane o mocy są przedstawiane w różny sposób. Jak więc odnaleźć się w gąszczu norm i przepisów?

Moc silnika w ciągnikach i maszynach zbierających nie jest podawana przez producentów według jednej określonej normy. Na rynku roi się od takich pojęć, jak moc znamionowa, moc maksymalna, moc przeciążeniowa itd., oraz od ta­kich norm, jak ISO TR14396, ECE R24, ECE R120 czy 2000/25 EG. Jeszcze przed paroma laty informacja o mocy silnika była jasna i jednoznacz­na. Każdy dokładnie wiedział, co oznacza podana wartość w kW lub KM. Moc była podawana w Europie według normy DIN, a najwyższy punkt na krzywej mocy odpowiadał jednocześnie definicji „mocy znamionowej". Obecnie w pros­pektach producentów spotkać można mniej więcej dziesięć różnych norm mo­cy. Oprócz tego znacząco zmieniła się charakterystyka silnika, przez co moc znamionowa nie jest już najwyższym punktem na krzywej mocy. Dlatego moż­liwe jest dzisiaj, że jeden i ten sam ciągnik przez jednego sprzedawcę sprze­da­­wany jest z maksymalną mocą 125 kW (wg ISO) z funkcją „power boost", a przez innego sprzedaw­cę jest sprzedawany z mocą znamionową 100 kW (wg ECE). Jeśli klient przy zakupie tego ciągnika przeliczy cenę na moc, wówczas wyniknie dla niego różnica cenowa 25%, która będzie jednakże stanowić tyl­ko pozorną różnicę ceno­wą. W przypadku dyskusji na temat mocy ciągników i maszyn zbierających nieod­zowna jest dokładna definicja mocy, tak aby wszyscy uczestnicy dyskusji mieli to samo na myśli. Podawanie mocy według zróżnicowanych kryteriów ma najróżniejsze przyczy­ny. ISO TR14396, według której podawana jest moc brutto, to przykładowo o­bowią­zu­jąca na całym świecie norma w zakresie pomiaru emisji spalin i mocy silnika. W ten sposób producenci nie muszą w prospektach uwzględniać re­gio­nal­nych różnic. Jednakże z punktu widzenia producentów znacznie ważniej­sze jest to, że wysoka moc brutto w stosunku do zmierzonych wartości emisyjnych ozna­cza pod względem kalkulacyjnym mniejszą emisję szkodliwych gazów. W ten sposób bez nakładów technicznych można łatwiej osiągać coraz niższe war­­tości w zakresie emisji spalin. Oprócz tego podawanie wyższej mocy sta­nowi dla strategów w działach marketingowych pożądany argument handlowy.

Pożeracze mocy

Na przekór wszystkim argumentom trzeba powiedzieć, że moc brutto nie ma nic wspólnego z praktyką. Jeśli klient pracujący w jego gospodar­stwie ciągnik o mocy 100 kW (wg DIN) zastąpi ciągnikiem o mocy 110 kW (wg I­SO), to ten nowy ciągnik nie będzie szybciej pracował z narzędziami. Ponieważ dodatko­wa moc jest zapisana tylko na papierze, a nie na kołach napędowych! Fakt ten jeszcze bardziej uwidacznia się, gdy ciągnik wyposażony jest w komponenty, które powodują zmniej­sze­nie mocy (klimatyzacja ok. 3 kW, instalacja sprężonego powietrza ok. 1 kW, więk­sza prądnica ok. 0,5 kW). Informacje o mocy netto, np. według normy ECE R24, zapewniają realną war­tość dla mocy danej maszyny, ponieważ w tym przypadku mierzony jest cały sil­nik wraz z wentylatorem. Jednakże w przypadku stosowania wentylatora z regulacją temperatury („visco") brakuje jakiegokolwiek odniesienia do praktyki, ponieważ je­śli ciągnik np. orze przy pełnym obciążeniu i wówczas wentylator także pracuje ze 100% prędkością obrotową. W ciągniku o mocy 100 kW wentylator potrze­bu­je dzisiaj moc napędową do 8 kW, aby zaopatrywać w świeże powietrze coraz bar­dziej obszer­ne in­stalacje chłodzenia.

Prawdziwa moc na WOM

Dla praktyka właściwie jedynie informacje o mocy wału odbioru mocy stanowią realnie dostępną i kontrolowalną wartość. W Stanach Zjednoczonych moc ta podawana jest już od ponad 50 lat. Dla producentów nakład pracy związany z podawaniem mocy dla najróżniejszych wariantów wyposażenia jest większy. Jed­nakże w ten sposób każdy ciągnik można porównać w sposób łatwy i bez­po­ś­redni z innym ciągnikiem pod kątem efektywnie użytecznej mocy oraz moż­na go bez problemu przetestować za pomocą urządzenia do pomiaru mocy wa­łu odbioru mocy, które znajduje się na wyposażeniu wielu warsztatów naprawy maszyn rolniczych (spójrz rysunek). Taka przejrzystość rynku jest oczywiście nie zawsze pożądana przez producentów. Ostatnie wysiłki ustawodawców poz­walają sądzić, że również w Europie w przyszłości zostanie wprowadzony o­bo­wiązek podawa­nia mocy wału odbioru mocy. Możemy być ciekawi, jak szyb­ko takie ulepsze­nie zostanie wprowadzone.

Moc znamionowa lub maksymalna

Nie tylko ten „gąszcz norm" jest źródłem sporego zamieszania, lecz dochodzą do tego także różne inne dane podawane w związku z charak­te­ry­sty­ką mo­cy nowoczesnych silników. Jeśli rolnik przed 10 laty tak mocno ob­cią­żał silnik, że prędkość obrotowa malała o 20%, to taki spadek prędkości ob­ro­to­wej skutkował także utratą mocy. Maksymalną moc ciągnik uzyskiwał przy pręd­kości znamionowej (ok. 2.300 obr./min.). Ta tzw. „moc znamionowa" była zatem zawsze mocą maksymalną, którą ciągnik z pełnym wyposażeniem przy pełnym „gazie" oddawał na kole zamachowym. Tym samym każdy wiedział, co to oznacza. W dzisiejszych silnikach w przypadku spadku prędkości obrotowej spowodowa­nego obciążeniem moc pozostaje niezmienna (moc stała) lub na­wet się zwiększa (moc dodatkowa). Przez tę „moc przeciążeniową" silnik, ze względu na mocno zwiększony moment obrotowy, otrzymuje lepsze właś­ciwo­ści w zakresie gotowości silnika do pracy. Jednakże w tym przypadku mamy do czynienia z dwoma rodzajami mocy: z jednej strony z mocą przy „pełnym ga­zie" (moc znamionowa), z drugiej zaś strony z mocą maksymalną (moc mak­­sy­­malna) przy prędkości ok. 1.900 obr./min. Ponieważ w obowiązujących o­becnie normach w zakresie pomiaru mocy nie są zdefiniowane jednoznacznie ani znamionowa prędkość obrotowa, ani moc znamionowa i wymagane jest tyl­ko podawanie maksymalnej mocy użytecznej silnika, dlatego prowadzi to u róż­nych producentów do różnej interpretacji. Dlatego każdy producent w spo­sób dowolny ustala parametry swoich silników. Diagram 1 przed­stawia najczęściej podawane parametry mocy. Od kilku lat producenci oferują także silniki z funkcją „power boost". Do tego potrzebna jest elektro­nicz­na re­gu­lacja silnika. W wyniku tego zwiększenia mocy w wysokim za­kresie pręd­kości obrotowej w przypadku pewnych prac jest wtryskiwana więk­sza ilość pa­liwa. Przykłady: kombinacja prac pociągowych z pracami wymaga­jącymi wału odbioru mocy (np. siew rzędowy), prace transportowe powyżej 20 km/h czy o­próżnianie zbiornika na ziarno w przypadku kombajnu zbożowego. Chodzi o to, że w przypadku tych prac poprzez poszczególne części maszyny nie jest prze­ka­zywany za wysoki moment obrotowy. Podczas siewu rzędowego część mocy silnika jest zużywana na jazdę do przo­­du, część zaś jest przeznaczana do napędu kombinacji siewnej. Ta sytua­cja jest rozpoznawana przez czujnik momentu obrotowego w napędzie wału od­bio­ru mocy. Kiedy na wale odbioru mocy zostanie przekroczona określona war­­tość oddawanej mocy, pompa wtryskowa włącza funkcję „power boost". W ten sposób wykluczone jest przeciążenie przekładni i osi podczas pracy z funk­cją „power boost".

DIN 70020

Najczęściej stosowaną normą w zakresie podawania informacji o mocy jest nor­ma DIN. Jeszcze przed paroma laty była stosowana przez wszystkich pro­ducentów w krajach niemieckojęzycznych. W prospektach, instrukcjach obsłu­gi i dokumentach pojazdów w przypadku używanych ciągników można znaleźć w pierwszej kolejności właśnie te dane. W przypadku tej normy pomiar odbywał się przy samodzielnie działającym sil­niku wraz z całą instalacją peryferyjną (spójrz Tabela 1). Ze względu na do­sto­so­wa­nie do siebie norm europejskich i międzynarodowych norma ta nie jest już ak­tualna.

SAE J1995

Również tej normy nie można już znaleźć w nowych dokumentach. Pochodzi­ła ona ze Stanów Zjednoczonych. W przypadku tej normy moc silnika była poda­wana bez uwzględniania pobocznych agregatów. Normę tę, która została o­p­ra­co­wana przez „Society of Automotive Engineers" (SAE), można dzisiaj spot­kać tylko w dokumentach używanych maszyn produkcji amerykańskiej, jak np. w kombajnie Axial Flow firmy Case IH.

ISO TR14396

Moc podawana według normy „International Standardization Organisation" (ISO) jest, tak jak w przypadku normy SAE, mocą brutto. Jednakże w przypad­ku tej normy montowana jest większość agregatów dodatkowych, poza ukła­dem chło­dzenia. Ponieważ jednak układ chłodzenia powoduje największą utra­tę mocy, dlatego moc podana według tej normy jest również trudna w o­cenie dla prak­ty­ka. Na międzynarodowym rynku maszyn norma ta zyskała największe zna­cze­nie.

97/68 EG

... lub od 1 lipca 2001 r. jej nowa wersja 2000/25 EG. W dokumentacji niektó­rych producentów stosowana jest angielskojęzyczna pisownia 97/68 EC lub 2000/25 EC. Są to europejskie przepisy dotyczące emisji spalin dla po­jazdów typu „offroad", np. podnośników widłowych, maszyn budowlanych, maszyn zbie­rających, ciągników. Ta coraz surowsza norma zawiera specyficzne war­tości graniczne w zakresie emisji substancji szkodliwych, które są podawane w jed­nostce g/kWh. Określone tam wartości graniczne są podane dla czte­rech róż­nych klas mocy. W przypadku większych silników wartości te są bardziej su­ro­we. Najważniejsza granica to 130 kW. Jeśli ciągnik ma moc 129 kW, mo­że e­mi­­tować o 50% więcej cząstek sadzy niż ciągnik o mocy 130 kW. Aby kal­ku­la­cyj­nie zmniejszyć specyficzny udział substancji szkodliwych w przeliczeniu na kWh, pomiar mocy może się odbywać bez uwzględniania wentylatora. War­tość mocy stanowi zatem w tym przypadku również wartość brutto, którą w da­lekim stopniu można porównać z wartością wynikającą z normy ISO TR14396.

EWG 80/1269

Jest to starsza europejska norma służąca do ustalania mocy netto. W przy­pad­ku tej metody pomiaru mocy uwzględniane są także wszystkie instalacje pery­fe­ryjne silnika. Częściowo norma ta stanowi także podstawę do ustalania war­tości emisji spalin w przypadku ciągników i maszyn zbierających. W związ­ku z tym moc obliczana jest bez łopatek wentylatora. W przypadku informacji pro­du­centów uwzględniających wymagania normy EWG 80/1269 można za­tem znaleźć zarówno wartości brutto, jak i wartości netto.

ECE R24

Jest to również norma służąca do ustalania emisji spalin w silnikach dieslow­skich. Jej twórcą jest „Economic Commission of Europe" (ECE). W przypadku tej normy podawana jest moc netto. Przy pomiarze silnik jest wyposażony tak, jak w przypadku starszej normy DIN. Jednakże istnieje pewna zasadnicza róż­nica. Przy pomiarze według normy ECE R24 wentylator nie musi pracować z pełną prędkością obrotową. Większość silników w ciągnikach jest wyposażonych dzisiaj w tzw. wentylatory typu „visco", które pozwalają oszczędzać paliwo. Te wentylatory pracują zaw­sze tylko z taką prędkością obrotową, jaką potrzebują w danym momencie do chłodzenia silnika. W praktyce przy pełnym obciążeniu wentylator bę­dzie pra­co­wał z 100% prędkością obrotową. Jednakże dla pomiaru mocy wed­ług nor­my ECE nie jest to wymagane, w związku z czym wentylator podczas określa­nia mocy może pracować z minimalną prędkością obrotową. W ten sposób po­wstaje teoretyczna dodatkowa moc rzędu 4-5% w przypadku silników wypo­sa­żo­nych w wentylatory z regulacją temperatury. Norma ECE R24 jest obecnie najczęściej stosowaną normą na rynku europejskim w zakre­sie określania mo­cy silników.

ECE R120

Stosunkowo nowa norma ECE R120 to czysta norma odnosząca się do rolni­czych i leśnych maszyn pociągowych oraz mobilnych narzędzi roboczych. Od czasu jej wprowadzenia w dniu 6 kwietnia 2005 r. reguluje ona pomiar mocy u­żytecznej, użytecznego momentu obrotowego i specyficznego zużycia paliwa. Warunki pomiaru i wyniki można porównać z normą ISO TR14396. Przypusz­czalnie informacje o mocy według normy ECE R120 będzie można w przysz­łości częściej spotykać w specyfikacjach produktów.

Test OECD

W przypadku pomiaru, dokonywanego według zaleceń „Organisation for Eco­no­­mic Cooperation and Development" (OECD) moc mierzona jest w przeci­wień­­stwie do podanych powyżej norm na wale odbioru mocy. Dodatkowe ag­re­gaty nie są dokładnie określone. Maszyna jest poddawana pomiarowi dokła­d­nie w takim stanie, w jakim została zamówiona przez klienta. Przez to uwz­glę­dniane są straty w przenoszeniu mocy w przekładni, straty powodowane przez pompy hydrauliczne i sprężarki (praca pusta). Tym samym dane te informują każdego klienta o maksymalnej mocy silnika, jaka jest naprawdę dostępna w praktyce.

Podsumowanie

Moc silnika jest często dla klientów najważniejszym kryterium przy zakupie ciągnika. Jednakże obecna sytuacja w zakresie podawania danych o mocy sil­nika jest mało przejrzysta dla rolników i usługodawców. Informacje o mocy do­puszczają możliwość szerokiej interpretacji, co prowadzi często do fałszywej o­­ceny. Jeśli klient rozważa zakup ciągnika w oparciu o stosunek ceny do mo­cy silnika, wówczas sprzedawcy powinni tak doradzić klientowi, aby nie okazało się, że dwa ciągniki z taką samą charakterystyką mocy różnią się cenowo o 20%. Przy każdej informacji o mocy silnika należy podawać zawsze odpowiednią prędkość obrotową, przy której moc ta jest uzyskiwana, oraz należy przedsta­wiać w sposób zrozumiały warunki pomiaru. Jeśli zaś chodzi o funkcję „power boost", należy zawsze podawać, w jakich warunkach funkcja ta jest dostęp­na. Testowanie mocy na wale odbioru mocy stanowi dla dealerów maszyn rolni­czych najlepszą możliwość zademonstrowania użytecznej mocy w przypadku nowych i używanych ciągników. Niestety moc wału odbioru mocy jest rzadko podawana przez producentów w do­kumentacji handlowej. Czekamy zatem na producenta, który okaże się być prekursorem w zakresie ukierunkowanego na klienta podawania informacji o mocy silnika.