Der Dieselmotor bei Traktoren hat ein anspruchsvolles Umfeld. Seit rund 25 Jahren muss er strenge Abgasvorschriften erfüllen. Dies führte dazu, dass sich die Entwickler nicht mehr nur auf die Treibstoffeffizienz des Motors fokussieren konnten, bei der mit dem eingesetzten Kraftstoff möglichst viel Leistung erzeugt werden kann. Mit den Abgasvorschriften wurde es auch auf der Auspuffseite notwendig, Komponenten für die Reinigung zu entwickeln und zu verbauen, um die Emissionsgrenzen einzuhalten. Die Abgasnormen werden vom Gesetzgeber bis heute fortlaufend verschärft. Die Motorentwicklung ist dadurch geprägt, dass Russ und Stickoxide mit einer Nachbehandlung aus den Abgasen technisch abfangen werden können.

Massnahmen mit Erfolg

Die Bemühungen bei der Abgasreinigung sind ein Erfolg. Moderne Traktoren stossen heute rund 95 Prozent weniger Schadstoffe aus als Modelle vor 20 Jahren. Dieser Fortschritt konnte durch Technologien wie Common-Rail-Einspritzung, Turboladern, SCR- und DPF-Systemen erreicht werden. SCR-Systeme reduzieren Stickoxide (NOx) mit Ad blue und DPF-Systeme entfernen Russpartikel (Dieselpartikelfilter).

Der heutige Traktormotor ist mit unzähligen Sensoren ausgestattet, welche Drücke, Drehzahlen, Temperaturen erfassen. Die erwähnten Komponenten der Abgasreinigung, aber auch die Komponenten für den Druckaufbau und der Treibstoffeinspritzung werden mit Sensoren überwacht. Die Daten werden im Steuergerät zusammengeführt. Das Steuergerät regelt anhand der Werte den Motorbetrieb.

Keine Alternativen in Sicht

Mit Strom, Wasserstoff etc. ist aus der Forschung immer wieder von alternativen Energieformen als Ersatz für den Dieseltreibstoff zu vernehmen. Bisher hat sich jedoch noch nichts dergleichen durchgesetzt und der Diesel wird noch länger als Energiequelle Nummer eins beim Traktormotor bestehen.

Problemloser Verbrenner

Diesel bietet einige Vorteile, er hat eine gute Energiedichte und muss nicht in komplizierten Tanks mitgeführt werden. Zum Beispiel in Drucktanks, wie sie für Wasserstoff notwendig sind. Auch die Bauweise des Verbrennungsmotors mit unkomplizierten Materialien ist problemlos und ein Vorteil gegenüber elektrischen Antrieben. Dort sind Technologiemetalle wie Lithium und Kobalt wichtige Rohstoffe für den Stromspeicher.

Elektrisch mit Hoflader

Dennoch ist es schade, dass der elektrische Antrieb bei den meisten Traktoren noch nicht am Markt verfügbar ist. Wegen kurzen Reichweiten sind bisher nur Kleintraktoren oder Hoflader mit elektrischen Antrieben serienmässig verfügbar. Diese Fahrzeuge leisten meistens allerdings nicht stundenlange Einsätze, die eine hohe Zugkraft erfordern. Die Akkus können auf dem Hof immer wieder nachgeladen werden. Für Traktoren für den grossflächigen Ackerbau ist das noch nicht praxistauglich.

Dass die Elektrifizierung von Traktoren noch nicht weiter entwickelt ist, ist vor allem deshalb schade, weil der Elektromotor keine Abgase erzeugt und nicht wie ein Dieselmotor mit einem aufwändigen Abgasnachbehandlungssystem ausgerüstet werden muss. Wenn man bedenkt, dass das Abgasnachbehandlungssystem quasi die Komplexität eines Motors als solches aufweist, bestünde hier ein grosses Potenzial zur Kostensenkung in der Landwirtschaft.

Sensoren überwachen alles

Wie erwähnt, sind in heutigen Traktorenmotoren unzählige Sensoren am Werk. Sie werden benötigt, damit das Steuergerät die vielen verstellbaren Motorteile in die jeweils passende Stellung bringen kann. Zudem wäre ein Motor ohne elektronische Steuerung orientierungslos und wüsste nicht, was zu tun ist, da beispielsweise keine mechanische Verbindung zur Einspritzung gegeben ist.

Im Fokus steht dabei das Kraftstoff-Einspritzsystem, das sich mit der Einführung der Common-Rail-Technologie grundlegend von älteren Systemen unterscheidet, bei denen Einspritzzeitpunkte fest mit Kurbel- und Nockenwellen gekoppelt waren. In einem Hochdruckrohr (Common-Rail), das mit den Einspritzdüsen verbunden ist, wird der Kraftstoffdruck aufgebaut. Dadurch kann der Einspritzzeitpunkt unabhängig von der Kolbenstellung flexibel gewählt und an Drehmoment und Leistungsbedarf angepasst werden. Die Öffnungszeiten der Ventile und die Dauer der Öffnungszeit sind ebenfalls elektrisch gesteuert und mechanisch getrennt von Drehzahlen anderer Motorbauteile.

So kann der Motorbetrieb kontinuierlich an die jeweiligen Lastanforderungen angepasst und die Ansprüche der Abgase berücksichtigt werden.

Motoren-Serie in «die grüne»

Weitere Informationen über Traktor-Motoren lesen Sie in den kommenden Ausgaben des Fachmagazins «die grüne» ab dem 22. Mai 2025. In einer Serie berichtet «die grüne» über:

- Motoren-Einspritzsystem
- Abgasnachbehandlung
- Getriebeaufbaubs

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