Typical performance behavior of a Diesel cycle agricultural tractor engine with electronic injection management and turbocharger / Comportamento típico de desempenho de um motor de trator agrícola ciclo Diesel com gerenciamento eletrônico da injeção e turbocompressor

Over the past few years, changes have been observed in the behavior of typical performance curves, after higher technology has been incorporated into the agricultural tractor engines, either to satisfy the ceiling of the new pollutant gas emission limits or to achieve better efficiency. The aim of this study was to assess the typical performance behavior of an agricultural tractor engine, possessing electronic injection management, turbocharger, aftercooler and EGR (Exhaust Gas Recirculation) treatment system. An analysis was done of the information the manufacturers provided, in terms of nominal power, maximum power and maximum power with Booster, maximum torque and maximum torque with Booster. From the results, the percentage difference between the nominal power and maximum power were found to hover anywhere from 1.49 to 11.97%, for the same manufacturer, 0% in another manufacturer and 9% in a third manufacturer, for all the models. Similar results were noted for the data reported on the maximum torque and maximum torque with Booster, giving 0.62% as the minimum value, 7.44% as the average value and 12.65% as the maximum value for the entire series.

O comportamento das curvas típicas de desempenho passou por alterações nos últimos anos, com a adoção de maior tecnologia pelos motores de tratores agrícolas, seja para atender aos novos limites de emissões de gases poluentes ou na busca por maior eficiência. Este trabalho teve como objetivo avaliar o comportamento típico de desempenho de um motor de trator agrícola, equipado com gerenciamento eletrônico da injeção, turbocompressor, aftercooler e sistema de tratamento de gases EGR (Exhaust Gas Recirculation). Também foram analisadas as informações disponibilizadas pelos fabricantes para os dados de potência nominal, potência máxima e potência máxima com Booster, torque máximo e torque máximo com Booster. Os resultados demonstraram que a diferença percentual entre a potência nominal e a potência máxima pode variar de 1,49% a 11,97% para um mesmo fabricante, 0% em outro e em um terceiro fabricante os valores situam-se em aproximadamente 9% para todos os seus modelos. Resultados similares foram encontrados para os dados informados de torque máximo e torque máximo com Booster, com valor mínimo encontrado de 0,62%, valor médio de 7,44% e o valor máximo de 12,65% para toda a série.

Gas emissions from an agricultural compression-ignition engine using diesel, biodiesel and ethanol blends / Emissões de gases de um motor agrícola de ignição por compressão utilizando misturas de óleo diesel, biodiesel e etanol

Partial fuel replacement strategies arising from fossil sources used in compression ignition engines involve mixtures of mineral Diesel oil, biodiesel and ethanol to minimize the gas emissions. In this study, experimental assessments were performed on a multi-cylinder, turbocharged aftercooler, compression-ignition, agricultural tractor engine provided with electronic injection management and an exhaust gas recirculation (EGR) gas treatment system. Diesel oil containing low (BS10 -10 ppm) and high sulfur concentrations (BS500 - 500 ppm) was utilized, with 10% of biodiesel as a constituent established by Brazilian legislation, in blends with 5, 10, 15 and 20% of the total volume, made up of anhydrous ethanol with additives. Thus, there were eight fuels blends and two reference conditions (without ethanol). The emissions of CO, HC, NOx and the HC+NOx gases were estimated, corresponding to the eight operating modes (M) of the ABNT NBR ISO 8178-4 standard. From the findings, it was evident that with the rise in the ethanol concentrations in the fuel blends there was a corresponding increasing in the CO, NOx and HC+NOx emissions. The HC, on the contrary, exhibited a pattern of higher emissions for the high-sulfur fuels (BS500) at low loads. No difference was observed for the NOx emissions at high loads. In the other operation modes, different behaviors were expressed for the BS10, which sometimes showed an increase, while at other times a reduction in the NOx emissions. Regarding the BS500, the NOx emission increased when the ethanol concentrations rose. As the specific emissions of the NOx were higher than those of the HC (in g.kW-¹.h-¹), the behavior exhibited by the HC+NOx showed similarity to that of the NOx. When the directly analysis of the operating modes was taken into consideration, the use of ethanol triggered an upswing in the emissions, exceeding the threshold of MAR-1 and EURO V standards.

Misturas de óleo Diesel mineral, biodiesel e etanol formam estratégias de substituição parcial do combustível de origem fóssil, aplicáveis em motores de ignição por compressão, com o intuito de redução das emissões de gases. Neste trabalho realizaram-se avaliações experimentais em um motor de trator agrícola de ignição por compressão, multi-cilíndrico, turboalimentado com aftercooler, gerenciamento eletrônico da injeção e sistema de tratamento de gases EGR. Foram utilizados óleo Diesel de baixo (BS10 -10 ppm) e alto teor de enxofre (BS500 - 500 ppm), com 10% de biodiesel em sua constituição, em misturas com concentrações de 5%, 10%, 15% e 20% do volume total, compostas por etanol anidro aditivado, totalizando oito combustíveis em mistura e duas condições de referência (sem etanol). Foram avaliadas as emissões de gases CO, HC, NOx e HC+NOx, segundo os oito modos de operação (M) da norma ABNT NBR ISO 8178-4. Dentre os resultados encontrados, com o incremento das concentrações de etanol nas misturas ocorreu o aumento das emissões de CO, NOx e HC+NOx. Já o HC apresentou um comportamento de maiores emissões para combustíveis com alto teor de enxofre (BS500) em baixas cargas. Não houve diferença para as emissões de NOx em altas cargas. Já nos demais modos de operação, para o BS10 ocorreram comportamentos diversos, em alguns momentos aumentando e em outros diminuindo as emissões de NOx. Já para o BS500, o comportamento das emissões de NOx foi de aumento com o incremento das concentrações de etanol. Devido as emissões específicas de NOx serem maiores que as de HC (em g.kW-¹.h-¹), o comportamento do HC+NOx foi similar ao do NOx. Considerando apenas a análise direta dos modos de operação, a utilização de etanol causa o aumento das emissões, superando os valores limites da MAR-1 e EURO V.

Typical performance behavior of a Diesel cycle agricultural tractor engine with electronic injection management and turbocharger / Comportamento típico de desempenho de um motor de trator agrícola ciclo Diesel com gerenciamento eletrônico da injeção e turbocompressor

Over the past few years, changes have been observed in the behavior of typical performance curves, after higher technology has been incorporated into the agricultural tractor engines, either to satisfy the ceiling of the new pollutant gas emission limits or to achieve better efficiency. The aim of this study was to assess the typical performance behavior of an agricultural tractor engine, possessing electronic injection management, turbocharger, aftercooler and EGR (Exhaust Gas Recirculation) treatment system. An analysis was done of the information the manufacturers provided, in terms of nominal power, maximum power and maximum power with Booster, maximum torque and maximum torque with Booster. From the results, the percentage difference between the nominal power and maximum power were found to hover anywhere from 1.49 to 11.97%, for the same manufacturer, 0% in another manufacturer and 9% in a third manufacturer, for all the models. Similar results were noted for the data reported on the maximum torque and maximum torque with Booster, giving 0.62% as the minimum value, 7.44% as the average value and 12.65% as the maximum value for the entire series.(AU)

O comportamento das curvas típicas de desempenho passou por alterações nos últimos anos, com a adoção de maior tecnologia pelos motores de tratores agrícolas, seja para atender aos novos limites de emissões de gases poluentes ou na busca por maior eficiência. Este trabalho teve como objetivo avaliar o comportamento típico de desempenho de um motor de trator agrícola, equipado com gerenciamento eletrônico da injeção, turbocompressor, aftercooler e sistema de tratamento de gases EGR (Exhaust Gas Recirculation). Também foram analisadas as informações disponibilizadas pelos fabricantes para os dados de potência nominal, potência máxima e potência máxima com Booster, torque máximo e torque máximo com Booster. Os resultados demonstraram que a diferença percentual entre a potência nominal e a potência máxima pode variar de 1,49% a 11,97% para um mesmo fabricante, 0% em outro e em um terceiro fabricante os valores situam-se em aproximadamente 9% para todos os seus modelos. Resultados similares foram encontrados para os dados informados de torque máximo e torque máximo com Booster, com valor mínimo encontrado de 0,62%, valor médio de 7,44% e o valor máximo de 12,65% para toda a série.(AU)

Typical performance behavior of a Diesel cycle agricultural tractor engine with electronic injection management and turbocharger / Comportamento típico de desempenho de um motor de trator agrícola ciclo Diesel com gerenciamento eletrônico da injeção e turbocompressor

ABSTRACT: Over the past few years, changes have been observed in the behavior of typical performance curves, after higher technology has been incorporated into the agricultural tractor engines, either to satisfy the ceiling of the new pollutant gas emission limits or to achieve better efficiency. The aim of this study was to assess the typical performance behavior of an agricultural tractor engine, possessing electronic injection management, turbocharger, aftercooler and EGR (Exhaust Gas Recirculation) treatment system. An analysis was done of the information the manufacturers provided, in terms of nominal power, maximum power and maximum power with Booster, maximum torque and maximum torque with Booster. From the results, the percentage difference between the nominal power and maximum power were found to hover anywhere from 1.49 to 11.97%, for the same manufacturer, 0% in another manufacturer and 9% in a third manufacturer, for all the models. Similar results were noted for the data reported on the maximum torque and maximum torque with Booster, giving 0.62% as the minimum value, 7.44% as the average value and 12.65% as the maximum value for the entire series.

RESUMO: O comportamento das curvas típicas de desempenho passou por alterações nos últimos anos, com a adoção de maior tecnologia pelos motores de tratores agrícolas, seja para atender aos novos limites de emissões de gases poluentes ou na busca por maior eficiência. Este trabalho teve como objetivo avaliar o comportamento típico de desempenho de um motor de trator agrícola, equipado com gerenciamento eletrônico da injeção, turbocompressor, aftercooler e sistema de tratamento de gases EGR (Exhaust Gas Recirculation). Também foram analisadas as informações disponibilizadas pelos fabricantes para os dados de potência nominal, potência máxima e potência máxima com Booster, torque máximo e torque máximo com Booster. Os resultados demonstraram que a diferença percentual entre a potência nominal e a potência máxima pode variar de 1,49% a 11,97% para um mesmo fabricante, 0% em outro e em um terceiro fabricante os valores situam-se em aproximadamente 9% para todos os seus modelos. Resultados similares foram encontrados para os dados informados de torque máximo e torque máximo com Booster, com valor mínimo encontrado de 0,62%, valor médio de 7,44% e o valor máximo de 12,65% para toda a série.

Transmission systems in agricultural tractors marketed in Brazil / Transmissões que equipam os tratores agrícolas comercializados no Brasil

In a tractor, the transmission system transmits the power generated in the engine to the driving wheels, hydraulic systems, and power take-off (PTO). There are several types of transmission systems available in the Brazilian market ranging from the simplest to the most advanced. Therefore, the objective of this study was to verify the different types of transmission systems present in 228 models of agricultural tractors produced and marketed in Brazil during 2019. The tractor models were grouped based on the engine power and the transmission systems were classified as sliding, partially synchronized, synchronized, semi powershift, full powershift, and continuously variable transmission (CVT). According to this classification, it was found that most tractors belonged to Class III (51.5-73.5 kW) with 66 models in total. However, even with continuous modernization in this field and with tractors becoming increasingly independent from the operator, 66% of transmission systems are still mechanical. However, CVT systems, which are available only in tractors with an engine power above 117.7 kW, are expected to be equipped on less powerful tractors in the coming decades.(AU)

Em um trator, o sistema de transmissão tem a função de transmitir a potência gerada no motor para as rodas motrizes, sistemas hidráulicos e tomada de potência (TDP). São diversos os tipos de transmissões disponíveis no mercado brasileiro, desde as mais simples até as de última geração. Neste sentido, o objetivo deste trabalho foi verificar os tipos de transmissões que equipam 228 modelos de tratores agrícolas, produzidos e comercializados no Brasil, durante o ano de 2019. Os modelos de tratores foram agrupados em classes de potência e as transmissões classificadas em: deslizante; parcialmente sincronizada; sincronizada; Semi Powershift; Full Powershift; e CVT. Como resultado, verificou-se que, na Classe III (51,5 a 73,5 kW) são ofertados o maior número de tratores, 66 modelos no total. Mesmo o trator acompanhando as constantes modernizações do campo e estando cada vez mais independente do operador, 66% das transmissões ainda são mecânicas. Porém, há o surgimento da transmissão CVT que, mesmo de modo incipiente, disponível apenas nos tratores com potência acima de 117,7 kW, tende a equipar tratores menos potentes nas próximas décadas.(AU)

Transmission systems in agricultural tractors marketed in Brazil / Transmissões que equipam os tratores agrícolas comercializados no Brasil

ABSTRACT: In a tractor, the transmission system transmits the power generated in the engine to the driving wheels, hydraulic systems, and power take-off (PTO). There are several types of transmission systems available in the Brazilian market ranging from the simplest to the most advanced. Therefore, the objective of this study was to verify the different types of transmission systems present in 228 models of agricultural tractors produced and marketed in Brazil during 2019. The tractor models were grouped based on the engine power and the transmission systems were classified as sliding, partially synchronized, synchronized, semi powershift, full powershift, and continuously variable transmission (CVT). According to this classification, it was found that most tractors belonged to Class III (51.5-73.5 kW) with 66 models in total. However, even with continuous modernization in this field and with tractors becoming increasingly independent from the operator, 66% of transmission systems are still mechanical. However, CVT systems, which are available only in tractors with an engine power above 117.7 kW, are expected to be equipped on less powerful tractors in the coming decades.

RESUMO: Em um trator, o sistema de transmissão tem a função de transmitir a potência gerada no motor para as rodas motrizes, sistemas hidráulicos e tomada de potência (TDP). São diversos os tipos de transmissões disponíveis no mercado brasileiro, desde as mais simples até as de última geração. Neste sentido, o objetivo deste trabalho foi verificar os tipos de transmissões que equipam 228 modelos de tratores agrícolas, produzidos e comercializados no Brasil, durante o ano de 2019. Os modelos de tratores foram agrupados em classes de potência e as transmissões classificadas em: deslizante; parcialmente sincronizada; sincronizada; Semi Powershift; Full Powershift; e CVT. Como resultado, verificou-se que, na Classe III (51,5 a 73,5 kW) são ofertados o maior número de tratores, 66 modelos no total. Mesmo o trator acompanhando as constantes modernizações do campo e estando cada vez mais independente do operador, 66% das transmissões ainda são mecânicas. Porém, há o surgimento da transmissão CVT que, mesmo de modo incipiente, disponível apenas nos tratores com potência acima de 117,7 kW, tende a equipar tratores menos potentes nas próximas décadas.

Power hop in agricultural tractors / O power hop em tratores agrícolas

The objective of this research was to develop concepts, possibilities of occurrence, and ways to solve the vibratory phenomenon of power hop, which is quite common in tractors with auxiliary front-wheel drive or all-wheel drive, in particular conditions of field work. First, the phenomenon is defined, and context is given for the practical situations in which the phenomenon can occur. Subsequently, actions are proposed to solve and minimize the problems arising from power hop. The subject of this study has been insufficiently analyzed in the literature, with mentions (some detailed) in scientific articles and theses developed to diagnose and propose ways to solve the problem. Equally, there has been almost no mention of the problem in agricultural tractor operation manuals, despite the frequent occurrence of the phenomenon.(AU)

O objetivo deste trabalho foi desenvolver conceitos, possibilidades de ocorrência e modos de solucionar o fenômeno vibratório do power hop, bastante frequente em tratores com tração dianteira auxiliar ou tração integral, em condições particulares de trabalho em campo. Em um primeiro momento, o trabalho preocupa-se em definir o fenômeno e contextualizar as situações em que ele pode produzir-se em situações práticas. Posteriormente, são propostas ações para solucionar e minimizar os problemas decorrentes do galope, como também é conhecido, em língua portuguesa e espanhola. A temática que envolve este estudo é analisada de forma insuficiente pela bibliografia, encontrando-se menções, algumas detalhadas, em artigos científicos e teses desenvolvidas com objetivo de diagnosticar e propor maneiras para solucionar o problema. Igualmente, é quase inexistente a menção do problema em manuais de operação de tratores agrícolas, em contradição com a frequente ocorrência do fenômeno.(AU)

Power hop in agricultural tractors / O power hop em tratores agrícolas

ABSTRACT: The objective of this research was to develop concepts, possibilities of occurrence, and ways to solve the vibratory phenomenon of power hop, which is quite common in tractors with auxiliary front-wheel drive or all-wheel drive, in particular conditions of field work. First, the phenomenon is defined, and context is given for the practical situations in which the phenomenon can occur. Subsequently, actions are proposed to solve and minimize the problems arising from power hop. The subject of this study has been insufficiently analyzed in the literature, with mentions (some detailed) in scientific articles and theses developed to diagnose and propose ways to solve the problem. Equally, there has been almost no mention of the problem in agricultural tractor operation manuals, despite the frequent occurrence of the phenomenon.

RESUMO: O objetivo deste trabalho foi desenvolver conceitos, possibilidades de ocorrência e modos de solucionar o fenômeno vibratório do power hop, bastante frequente em tratores com tração dianteira auxiliar ou tração integral, em condições particulares de trabalho em campo. Em um primeiro momento, o trabalho preocupa-se em definir o fenômeno e contextualizar as situações em que ele pode produzir-se em situações práticas. Posteriormente, são propostas ações para solucionar e minimizar os problemas decorrentes do galope, como também é conhecido, em língua portuguesa e espanhola. A temática que envolve este estudo é analisada de forma insuficiente pela bibliografia, encontrando-se menções, algumas detalhadas, em artigos científicos e teses desenvolvidas com objetivo de diagnosticar e propor maneiras para solucionar o problema. Igualmente, é quase inexistente a menção do problema em manuais de operação de tratores agrícolas, em contradição com a frequente ocorrência do fenômeno.