Tisková zpráva Pro více informací kontaktujte: AGRI CS a.s. Výhradní dovozce CASE IH pro ČR email: info@agrics.cz Palivová soustava Steyr 6195 CVT Provoz spalovacího motoru lze řešit mimo používání standardního paliva, tzn. motorové nafty také biopalivy. Kromě známých variant provozu spalovacích motorů traktorů na paliva z rostlinných olejů nebo jejich metylesterů, existuje také varianta, provozovat spalovací motor na plynné palivo bioplyn nebo CNG. Možnost využít provoz traktoru na bioplyn nabízí pilotní projekt u modelu Steyr 6195 CVT. Zde se proto nabízí možnost využívat produkci bioplynu, nejenom v kogeneračních jednotkách ale také u traktorů. V roce 2005 bylo v zemědělských provozech k dispozici 11 bioplynových stanic s roční produkcí cca 8,5 mil. m 3 bioplynu, založených na fermentaci exkrementů hospodářských zvířat se 100% využitím v kogeneračních jednotkách a v roce 2009 přesáhl počet bioplynových stanic již 60 kusů. Traktor Steyr 6195 CVT je vybaven standardně šestiválcovým vznětovým motorem o objemu 6,6 l s palivovou soustavou Common Rail. Snaha hledat řešení pro snižování nákladů na provoz traktoru směřuje také do oblasti, využívání jiných druhů paliv než je motorová nafta. Přitom je také cílem omezovat negativní účinky provozu vznětového motoru na životní prostředí. Jedním z takových řešení je varianta provozu traktoru na plynné palivo jako je tomu u modelu Steyr 6195 CVT. Palivová soustava Steyr 6195 CVT / Strana 1
Palivová soustava Steyr 6195 CVT / Strana 2 Spalovací motor je provozován v tzv. bivalentním režimu, neboli současně se do spalovacího prostoru přivádí plynné a kapalné palivo. Kapalné palivo při tom slouží k iniciaci vznícení, neboť plynné palivo má vysokou teplotu vznícení a běžnou kompresí tzn. tlakem a teplotou ve spalovacím prostoru by nedošlo k jeho zapálení. Druhá varianta provozu vznětového spalovacího motoru se označuje jako monovalentní, neboli motor lze provozovat, buď na motorovou naftu nebo plyn resp. jiný druh paliva. Traktor Steyr 6195 CVT je vybaven přestavbou motoru na provoz s CNG (compressed natural gas), případně bioplynem, která se týká jen vnějších komponentů, podobně jako u
Palivová soustava Steyr 6195 CVT / Strana 3 přestaveb spalovacích motorů osobních automobilů. Blokové schéma palivové soustavy při bivalentním provozu, které je podobné tomu z traktoru Steyr, je uvedeno na obr.1. Obr.1 Schéma palivové soustavy spalovacího motoru nákladního automobilu na CNG nebo bioplyn 1-tlakový zásobník, 2-plnící ventil, 3-uzavírací ventil, 4-filtr, 5-regulátor tlaku, 6-řídící jednotka, 7,8- dávkovací ventil Základ palivové soustavy tvoří zásobník, ve kterém je plyn udržován pod tlakem přibližně 200 bar. U traktoru Steyr mohou být tlakové láhve umístěny v mobilním nosiči, uchyceném na předním TBZ nebo případně zadním TBZ. Pro zvýšení doby provozu se umísťují i do spodní části traktoru. V nosiči pro TBZ se nachází šest lahví s celkovým objemem 50 l. V nosiči umístěném ve spodní části traktoru se nachází devět 22 l a jedna 16 litrová láhev. Všechny tlakové lahve jsou vyrobeny z oceli. Plnění lahví je možné provádět přes plnící stanice CNG nebo přímo z domovní přípojky (domovní čerpací stanice) při nižším tlaku než u plnící stanice. Tím se prodlužuje doba plnění, která probíhá obvykle přes noc. Mimo CNG lze používat bioplyn s vysokým obsahem metanu na úrovni 95 97 %. To znamená, že bioplyn z běžné produkce bioplynových stanic není vhodné přímo používat, neboť obsahuje 55 až 70 % metanu a proto se musí ještě čistit, aby se zvýšila koncentrace metanu. Z tlakových lahví je plyn veden přes zpětný ventil do
Palivová soustava Steyr 6195 CVT / Strana 4 regulátoru tlaku, ve kterém se snižuje tlak na úroveň 3,8 bar. Snížený tlak plynu se přivádí k dávkovacímu ventilu, který je společný pro všechna sací potrubí. Palivová soustava obsahuje dále několik snímačů např. teploty výfukových plynů, otáček spalovacího motoru, tlaku plynu a snímač nasávaného vzduchu. Do řídící jednotky palivové soustavy pro motorovou naftu nebylo zasaženo. Výhoda plynného paliva umožňuje odstranit jak podávací tak vysokotlaké čerpadlo, což znamená snížení ztrátového výkonu motoru a tím i spotřeby paliva. Palivová soustava traktoru je schematický zobrazena na obr.2. Úkolem řídící jednotky motoru je mimo jiné zajišťovat funkci výkonnostního regulátoru tzn. dávkou paliva udržovat konstantní otáčky při rostoucím zatížení neboli, zvyšujícím točivém momentu. Pro tento typ regulace potřebuje řídící jednotka dva parametry: polohu plynového pedálu a otáčky motoru. Samozřejmě existují další korekční konstanty na teplotu a tlak paliva a tlak v sacím potrubí. Pokud je standardní palivový systém doplněn o druhou palivovou soustavu, v případě traktoru Steyr o plyn, dochází k jeho dávkování do sání a zvyšování obsahu energii paliv přivedených do spalovacího prostoru. Řídící jednotka standardní palivové soustavy pozná, že pro udržení stávajících otáček motoru může snížit vstřikované množství motorové nafty. Množství přiváděného plynu vychází z úplné charakteristiky motoru s detailním rozborem vstřikovaného množství paliva v závislosti na otáčkách motoru a velikosti točivého momentu. Uvedená charakteristika byla změřena v laboratorních podmínkách a uložena do řídící jednotky palivové soustavy s plynem. Na základě těchto dvou parametrů, tedy otáček motoru a velikosti spotřeby paliva lze přesně stanovit zatížení motoru a podle toho i množství dávkovaného plynu. Plyn je přiváděn pouze v oblasti charakteristiky mimo vnější obalovou křivku, aby nedocházelo k přehřívání spalovacího motoru. Při porovnávání chemicko-fyzikálních vlastností obou paliv má CNG vyšší energetický obsah než motorová nafta o 15 %, ale nevýhodnou měrnou hmotnost. Proto je nutné udržovat plyn pod vysokým tlakem v zásobnících. Přímé použití CNG není u motoru možné vzhledem k nulové hodnotě cetanového čísla a vysoké teplotě vznícení. Tyto dva parametry jsou v podstatě klíčové pro vznícení paliva.
Palivová soustava Steyr 6195 CVT / Strana 5 Z ekologického hlediska je přínosné každé palivo, které obsahuje co nejméně uhlíku, neboť ten tvoří během spalování a případně ve výfukovém potrubí sloučeniny jak plynné tzn. CO 2, CO, tak pevné tzn. pevné částice. Proto je CNG, případně bioplyn výhodný, neboť obsahují ve vysoké koncentraci metan CH 4. Ten obsahuje pouze jeden atom uhlíku a čtyři atomy vodíku zatímco motorová nafta jich obsahuje v průměru 15. Díky tomu klesá obsah CO 2 při dokonalém spalování o 20 až 25 %. Tab.1 Fyzikálně chemické vlastnosti CNG a motorové nafty CNG Motorová nafta Hustota (kg/m 3 ) 0,694 800 845 Výhřevnost (MJ/kg) 49,1 42,5 Teplota vznícení ( o C) 650 (537-580) 250 Oktanové číslo (VM) 130 - Cetanové číslo - nad 51 Bod varu ( o C) -162 160-360 Meze hořlavosti (% hm.) 5-15 0,6 6,5 Obsah uhlíku C (%) 74,25 86 Obsah vodíku H (%) 24,75 14
Palivová soustava Steyr 6195 CVT / Strana 6 13 11 12 17 16 3 1 2 4 5 6 7 8 8 8 8 8 8 17 9 10 11 12 13 14 16 15 Obr. 2 Schéma palivové soustavy traktoru na bivalentní provoz Palivový okruh s motorovou naftou:1-palivová nádrž, 2-hrubí filtr, 3-elektrické podávací čerpadlo, 4-hrubí filtr, 5-jemný filtr, 6-vysokotlaké čerpadlo, 7-tlakový zásobník, 8-vstřikovače Palivový okruh pro CNG:9- tlakové láhve, 10-zpětný ventil, 11-regulátor tlaku, 12-dávkovací ventil, 13-připojení k sacímu potrubí, 14-tlakové lahve ve spodní části traktoru, 15-připojení tlakových lahví z nosiče v zadním TBZ, 16-vedení k tlakovým lahvím ve spodní části traktoru a připojení tlakových lahví z nosiče v zadním TBZ, 17-vedení od tlakových lahvi.
Palivová soustava Steyr 6195 CVT / Strana 7 Možné problémy souvisí i s tím, že palivo je v plynné fázi a proto není třeba energie k jeho přechodu z kapalného do plynného stavu, jako je tomu u motorové nafty. Podíl motorové nafty během provozu může klesnout na úroveň 40 %. Výhody používání CNG, bioplynu Nižší produkce emisí CO 2, CO a pevných částic, Nižší provozní náklady na provoz Menší závislost na motorové naftě Vyšší soběstačnost při vlastní produkci bioplynu Není třeba sledovat teploty provozních náplní, aby se mohl použít plyn, Nedochází k ředění motorového oleje Nesnižuje se interval výměny motorového oleje. Příznivá cena CNG. 1kg CNG stojí 21 až 25 Kč., 1kg nafty odpovídá 1,2 l, což je při ceně 30 Kč/l 36 Kč. Rozdíl tak dosahuje 44 %, vezmeme-li za základ cenu 25 Kč za kg CNG Nevýhody používání CNG, bioplynu Nutnost vybavit spalovací motor komponenty pro práci s plynem, V případě použití bioplynu je nutné investovat do technologií pro čištění planu