Czy więcej cylindrów to zawsze lepiej? Jednym z podstawowych kryteriów branych pod uwagę przy zakupie ciągnika jest maksymalna moc silnika. Jednak nie mniej ważna będzie również liczba cylindrów.
dr inż. Marek Brennensthul, Instytut Inżynierii Rolniczej, Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu
Jeszcze niedawno można było przypuszczać, że więcej cylindrów będzie oznaczało większą moc, jednak rozwój technologii sprawił, że dzisiejsze silniki 4-cylindrowe mogą osiągać porównywalne, a nawet wyższe moce niż silniki 6-cylindrowe. Podobną sytuację można zaobserwować w przypadku mniejszych ciągników, porównując silniki 4-cylindrowe z 3-cylindrowymi. Warto zatem przyjrzeć się, czy w zakresie porównywalnych mocy będzie zasadne kupno większego konstrukcyjnie silnika.
| Konstrukcje silników w ciągnikach |
Obecnie dominującymi silnikami w ciągnikach są konstrukcje rzędowe. W zależności od mocy maksymalnej producent może zastosować różną liczbę cylindrów. W ciągnikach o mocach do ok. 100 KM najczęściej spotkamy silniki 3-cylindrowe. Przy mocach powyżej 100 KM najpopularniejsze będą jednostki 4-cylindrowe, najmocniejsze zaś ciągniki będą wyposażone w motory 6-cylindrowe. Taki podział był popularny już od stosunkowo długiego czasu, jednakże w ostatnich latach granica mocy, przy której jeszcze możemy spotkać silniki 4-cylindrowe, uległa przesunięciu. Coraz więcej producentów oferuje bowiem silniki 4-cylindrowe, które miałyby zastąpić jednostki 6-cylindrowe. Podobną tendencję można również zaobserwować w przypadku silników 3-cylindrowych oferowanych jako alternatywa dla 4-cylindrowych.
Liczba cylindrów to jeden z podstawowych parametrów konstrukcyjnych, od którego zależy nie tylko moc maksymalna, ale również charakterystyka silnika, jak i walory użytkowe całego pojazdu. Ogólnie można stwierdzić, że silniki o małej liczbie cylindrów będą mniej skomplikowane konstrukcyjnie, ponieważ mają mniej elementów ruchomych. Mniejsze będą również wymiary silnika, co z jednej strony pozytywnie wpłynie na zapotrzebowanie na materiały eksploatacyjne (mniejsza ilość oleju i cieczy chłodzącej), z drugiej zaś strony na wymiary całego ciągnika (przede wszystkim długość, a w efekcie zwrotność). Przy porównywaniu silników o większej i mniejszej liczbie cylindrów naturalne będą również skojarzenia z różnymi mocami i zużyciem paliwa – pozornie można przypuszczać, że większy silnik będzie miał większą moc i będzie więcej palił. Jednak pamiętać należy o tym, że współczesne silniki ciągnikowe są sterowane elektronicznie, dzięki czemu z mniejszego silnika można osiągnąć moc porównywalną z większą jednostką. Z drugiej strony silniki o mniejszej liczbie cylindrów mają pewne wady. Jako główną wadę można tu wymienić mniej równomierną pracę. Cecha ta widoczna jest zwłaszcza przy porównaniu jednostki 3-cylindrowej z 4-cylindrową; silnik o 3 cylindrach z uwagi na cechy konstrukcyjne będzie generował większe drgania (zwłaszcza przy niskiej prędkości obrotowej), zatem wymaga lepszego wyrównoważenia niż jednostka 4-cylindrowa. W silnikach 6-cylindrowych będziemy natomiast obserwowali bardzo równomierną pracę. Powodowane jest to faktem, że suwy w poszczególnych cylindrach „nakładają się” na siebie, np. jeśli w jednym cylindrze odbywa się suw pracy, to w drugim, w tym samym momencie odbędzie się suw sprężania. To sprawia, że siły lepiej się równoważą i praca silnika wydaje się bardziej równomierna.
| 4-cylindrowy kontra 6-cylindrowy |
W dużej grupie ciągników o mocach z zakresu ok. 150–200 KM producenci coraz częściej dają możliwość wyboru silnika 4-cylindrowego bądź 6-cylindrowego. Przy podejmowaniu decyzji o zakupie rodzi się pytanie: która jednostka będzie lepsza? Z reguły sytuacja wygląda tak, że ten sam model ciągnika wyposażony w silnik 6-cylindrowy będzie kosztował więcej niż jego 4-cylindrowy odpowiednik. Pojawia się zatem wątpliwość, czy warto dopłacać za te dodatkowe dwa cylindry. Na wstępie trzeba zaznaczyć, że doboru nie należy dokonywać jedynie na podstawie mocy maksymalnej. Należy wziąć pod uwagę inne parametry, takie jak charakterystyka silnika ze szczególnym uwzględnieniem wartości oraz przebiegu momentu obrotowego. Istotna jest prędkość obrotowa odpowiadająca maksymalnemu momentowi obrotowemu oraz dostępność wysokiego momentu obrotowego w możliwie szerokim zakresie prędkości obrotowych.
W ciągnikach Claas silniki 4-cylindrowe znajdziemy m.in. w modelach o mocach do 100 KM (Elios) oraz w serii Arion 410-470. Natomiast w serii Arion 510-660 mamy już możliwość wyboru pomiędzy jednostką 4-cylindrową a 6-cylindrową. W traktorach Arion 550 mamy silnik o 4 cylindrach, pojemności 4,5 l i mocy maksymalnej 165 KM, zaś w modelu Arion 630 dysponujemy silnikiem 6-cylindrowym o pojemności 6,8 l i o identycznej mocy co motor 4-cylindrowy. Maksymalny deklarowany przez producenta moment obrotowy obu modeli różni się zaledwie o 4 Nm (697 Nm dla silnika 4-cylindrowego i 703 Nm dla jednostki 6-cylindrowej; w obu przypadkach osiągane przy 1500 obr./min). Analizując dane techniczne, możemy dostrzec różnicę w sposobie doładowania. W silniku 6-cylindrowym mamy turbinę o zmiennej geometrii, natomiast w 4-cylindrowym mamy turbodoładowanie rzędowe (dwie sprężarki o stałej geometrii, w tym jedna z zaworem Waste-Gate). Podobne porównanie można dostrzec również w przypadku modeli Arion 530 i 610. Pierwszy z nich jest wyposażony w silnik 4-cylindrowy o mocy maksymalnej 145 KM i momencie maksymalnym 619 Nm, drugi zaś dysponuje silnikiem 6-cylindrowym o mocy takiej samej jak 4-cylinrowy jednak o maksymalnym momencie wyższym o ponad 20 Nm (640 Nm). Oprócz parametrów samego silnika powinniśmy wziąć pod uwagę inne cechy użytkowe. I tak np. jeśli porównamy wymiary całkowite wspomnianych modeli, to okaże się, że te wyposażone w silniki 6-cylindrowe są o ok. 25 cm dłuższe od ich odpowiedników o 4 cylindrach. Może to wpływać na zwrotność. Ponadto modele 4-cylindrowe mają mniejsze masy własne (ok. 300 kg różnicy między modelami Arion 550 i 630) przy identycznych masach dopuszczalnych, stąd też wniosek, że model 4-cylindrowy dysponuje większą możliwością dociążenia.
Podobne porównanie modeli z silnikami 4- i 6-cylindrowymi możemy zaobserwować w przypadku ciągników New Holland. W modelach T6.175 i T6.180 mamy identyczną moc maksymalną – 175 KM, jednak w pierwszym przypadku jest ona generowana przez silnik 4-cylindrowy, zaś w drugim przez motor o 6 cylindrach. Mniejszy silnik osiąga jednak maksymalny moment obrotowy równy 700 Nm, większy zaś – 740 Nm (w obu przypadkach przy 1500 obr./min). W modelach T6.160 i T6.165 również mamy dwa silniki o różnej liczbie cylindrów. Pierwszy w nich dysponuje silnikiem 4-cylindrowym (moc maksymalna 164 KM), natomiast drugi – silnikiem 6-cylindrowym o mocy 169 KM. Obserwując charakterystyki obu silników, możemy dostrzec, że motor 6-cylindrowy dysponuje większym przyrostem momentu obrotowego w całym zakresie prędkości obrotowej. Możemy się zatem spodziewać nieco lepszej dynamiki tego motoru. Analizując wymiary i masy, możemy dostrzec, iż modele 4-cylindrowe są o ok. 120 kg lżejsze od swoich 6-cylindrowych odpowiedników (T6.180 ma masę własną równą 5610 kg, a T6.175 – 5490 kg). Co ciekawe, ich wymiary zewnętrzne są takie same – długość wynosi 5189 mm.
| A co z mniejszymi ciągnikami? |
W ciągnikach o mniejszych mocach również da się dostrzec możliwości wyboru pomiędzy silnikami o mniejszej i większej liczbie cylindrów. W przypadku ciągników o mocach z zakresu 70–120 KM mamy do wyboru jednostki 3-cylindrowe lub 4-cylindrowe. Wybór mniejszej jednostki może mieć duże znaczenie w gospodarstwach nastawionych na produkcję zwierzęcą. Ciągnik o kompaktowej, zwartej budowie i o dużej zwrotności może okazać się bardzo przydatny przy pracach w obrębie zabudowań inwentarskich. To z tego powodu modele z silnikami 3-cylindrowymi mogą okazać się lepsze niż te wyposażone w motor 4-cylindrowy. Ponadto, przy zastosowaniu elektronicznych układów sterowania silnikiem silnik 3-cylindrowy wcale nie musi okazać się gorszy w zakresie dynamiki niż jego 4-cylindrowy odpowiednik.
Przykładem możliwości dokonania wyboru pomiędzy silnikiem 3- a 4-cylindrowym może być seria A ciągników Valtra. W modelu na podwoziu M możemy dysponować silnikiem AGCO z 4 cylindrami, o pojemności 4,4 l i mocy 105 lub 115 KM, zaś w modelu na podwoziu S mamy do dyspozycji silnik 3-cylindrowy o pojemności 3,3 l i mocy maksymalnej 95 KM. Istotne jest to, że ciągniki z silnikami 3-cylindrowymi mają rozstaw osi o 180 mm krótszy niż te wyposażone w silnik 4-cylindrowy. Stąd też wniosek, że jeśli priorytetem jest dla nas nie moc, ale zwrotność, to nie powinniśmy się bać silnika 3-cylindrowego. W traktorach Claas serii Atos 220-350 również mamy do wyboru silniki 3- bądź 4-cylindrowe. W zakresie mniejszych mocy (75–97 KM, modele Atos 220-240) dysponujemy motorem 3-cylindrowym o pojemności 2,9 l. Maksymalny moment wynosi od 342 do 369 Nm. W zakresie wyższych mocy (88–113 KM) producent oferuje natomiast silniki 4-cylindrowe o pojemności 3,8 l. W modelach Atos 230 i 330 maksymalna moc i moment obrotowy są takie same, jednak w pierwszym modelu są osiągane z silnika 3-cylindrowego, zaś w drugim – z 4-cylindrowego. Analizując wymiary tych dwóch modeli, dostrzeżemy, iż Atos 230 jest o ponad 150 mm krótszy niż jego odpowiednik z 4-cylindrowym silnikiem. Ponownie zatem można powiedzieć, że jeśli zależy nam na zwrotności, to możemy wybrać model 3-cylindrowy bez obawy o gorszą dynamikę.
