Motorer för maskiner

Teemu Hautamäki (till vänster) och Pekka Karjalainen

Teemu Hautamäki (till vänster) och Pekka Karjalainen

John Deere Forestrys nära samarbete med John Deeres motorfabrik resulterar i den bästa skogsmaskinsmotorn på marknaden.

John Deere har en tydlig fördel gentemot de övriga skogsmaskinstillverkarna: den egna motorfabriken. Nära samarbete ger utmärkta möjligheter att optimera motorn specifikt för skogsmaskiner. Kraven på skogsmaskinsmotorer beaktas redan i konstruktionsfasen, och man behöver inte kompromissa med prestandan. 

JDPS (John Deere Power Systems) tillverkar motorer till mer än 700 utrustningstillverkare världen över som producerar schaktmaskiner, fartyg, jordbruks- och skogsmaskiner kompressorer, generatorer, bevattningspumpar och naturgasdrivna fordon. John Deere har konstruerat och tillverkat mer än 5 miljoner dieselmotorer sedan 1949. Skogsmaskiner ställer de högsta kraven på motorprestandan. Belastningen förändras mycket snabbt på en skogsmaskin och motorn måste fungera sömlöst med ett flertal andra system och komponenter, såsom drivlinan, kranen och skördaraggregatet.

Samarbetet mellan John Deere Forestry och Power Systems startar med specifikationen av motorkraven -exempelvis bästa möjliga prestanda och bränsleekonomi i alla varvtalsområden. "Kraven som en skogsmaskin ställer är en stor utmaning. Våra kalibreringsingenjörer måste hitta den bästa bränsleekonomin utan att kompromissa med transientsvaren. Tack vare vårt samarbete har vi fått en bättre förståelse för hur maskinerna arbetar. Utifrån denna kunskap har vi utvecklat en kalibreringsstrategi som är unik för skogsmaskiner och som tillämpas på alla John Deeres motorplattformar i dag -från 4,5 till 9-litersmotorer. Utöver detta har vi förbättrat våra testmetoder för transientsvar, något som vi nu använder oss av även för andra kalibreringar ", förklarar Stefanie Dieringer, JDPS, Prestanda- och kalibreringsteamet. 

Från ritbordet till tester 

Utvecklingen av en ny motor är en process som ofta tar flera år. Uppsättningen av målen följs av konstruktionsfasen, och därefter av omfattande tester under lång tid av komponenterna och systemen. Utvecklingen av Stage Illb/Interim Tier 4-motorerna började till exempel med de första konceptimaskinerna redan 2008, då målet för starten av serietillverkningen sattes till 2013.

Motorprototyper planeras utifrån projektets tidtabell för nya maskinmodeller, och John Deere Forestry fortsätter testerna för egen del såväl i laboratoriet som under faktiska fältförhållanden. För standardiserade testförhållanden har John Deere två termodynamiska testanläggningar, där temperaturen kan hållas på en jämn nivå genom att man leder bort den värme som genereras av motorn. Testanläggningarna, som båda finns i Tammerfors, gör det möjligt att utföra omfattande tester i syfte att säkerställa att de prestandakrav som har satts upp för motorn i den inledande projektfasen uppnås. De avslutande testerna görs i skogen. 

Teemu Hautamäki har lett motortestningsteamet i fem år. Pekka Karjalainen, förste konstruktionsingenjör, ansvarar för att förmedla de mål som har satts upp för motorn av John Deere Forestry till produktutvecklingsenheten på motorfabriken. "Det är ett ständigt flöde av information mellan motorfabriken och utvecklingsavdelningen för skogsmaskiner. Samarbetet gör det möjligt att identifiera problem och felfunktioner långt innan produkten lanseras. JDPS prestanda och bränsleförbrukningstester ger viktiga data redan i den inledande fasen av motorutvecklingsprojektet. Och vid behov finjusteras motorstyrningen och testas tillsammans, vilket i slutändan resulterar i ett funktionellt paket där alla system fungerar bra tillsammans, sammanfattar Teemu Hautamäki. 

Samarbete som resulterar i förstklassig kvalitet 

Vridmomentet hos John Deeres Stage IV/FT4-motorer är högt även på låga varvtal, motorn är tystgående och prestandan har förbättrats samtidigt som bränsleförbrukningen har pressats ned ytterligare - på de stora skördarmodellerna t.ex, med så mycket som 10 procent jämfört med Stage lllb/ IT4. 

För att uppfylla utsläppskraven enligt Stage IV/FT4 krävs det att man använder selektiv katalytisk reduktion (SCR) och ett ureasystem utöver dieseloxidationskatalysatorn (DOC) och dieselpartikelfiltret (DPF) som används sedan tidigare. Alla nödvändiga komponenter har placerats innanför maskinens ramar så att de inte stör sikten eller inverkar negativt på produktiviteten. 

Siktet är dock redan nu inställt på framtiden. Nästa steg, Stage V, med utsläppsnivåer för motorer med en effekt på 130 kW-560 kW, träder i kraft 2019. John Deeres kunder kan sova gott med vetskapen om att tekniken som krävs för att möta även de frarntida kraven redan finns vid John Deeres motorfabrik.  

De första förordningarna för nya offroad-dieselmotorer med en effekt över 37 kW (50 hk) kom 1996 då John Deere lanserade PowerTech™, en ny typ av motorer som uppfyllde utsläppskraven enligt Tier 1/Stage 1-bestämmelserna. Sedan dess har flera nivåer och steg tagits fram för att möta de allt strängare bestämmelserna. 

Nonroad-utsläppsbestämmelser som gäller för EPA och EU 37 - 560 kW (SO- 750 hk)

Engine emissions chart


TEXT & BILD: TERO IKÄHEIMONEN, In The Forest 1/2017