Motoren für Maschinen
Teemu Hautamäki (links) und Pekka Karjalainen
Die enge Zusammenarbeit von John Deere Forestry mit John Deeres Motorenwerk führt zu den besten Forstmaschinenmotoren des Marktes.
John Deere hat einen eindeutigen Vorteil gegenüber anderen Forstmaschinenherstellern: sein eigenes Motorenwerk. Die enge Zusammenarbeit bietet ausgezeichnete Gelegenheiten, den Motor speziell für Forstmaschinen zu optimieren. Die Anforderungen eines Forstmaschinenmotors werden bereits in der Designphase berücksichtigt, dadurch sind keinerlei Kompromisse im Hinblick auf die Leistung notwendig.
JDPS (John Deere Power Systems) fertigt Motoren für mehr als 700 Maschinenhersteller in aller Welt, für Maritime, Landwirtschafts- und Forstmaschinen, Kompressoren, Generatoren, Bewässerungspumpen und mit Erdgas betriebene Fahrzeuge. John Deere hat seit 1949 mehr als 5 Million Dieselmotoren entworfen und gefertigt. Forstmaschinen stellen die höchsten Anforderungen an die Motorleistung. Die Laständerungen in einer Forstmaschine gehen sehr schnell vor sich, und der Motor muss nahtlos mit zahlreichen anderen Systemen und Komponenten zusammenarbeiten, wie mit der Kraftübertragung, dem Kran und dem Harvesteraggregat.
Die Zusammenarbeit zwischen John Deere Forestry und Power Systems beginnt mit der Festlegung der Motorenanforderungen - z.B. der bestmöglichen Leistung und Kraftstoffersparnis in allen Drehzahlbereichen. „Die Anforderungen an eine Forstmaschine sind sehr hoch. Unsere Kalibrierungsingenieure müssen die beste Kraftstoffersparnis ohne Kompromisse bei der Einschwingleistung erreichen. Dank unserer Zusammenarbeit haben wir eine bessere Kenntnis dessen, wie die Motoren laufen. Auf der Grundlage dieser Kenntnis haben wir eine Kalibrierungsstrategie entwickelt, die bei Forstmaschinen einzigartig ist und die inzwischen auf alle John Deere Forstmotoren angewandt wird – von 4,5- bis zu 9-Liter-Motoren. Darüber hinaus haben wir unsere Testmethoden für die Einschwingleistung verbessert, eine Methode, die wir jetzt auch bei anderen Kalibrierungen einsetzen“, erklärt Stefanie Dieringer, JDPS, vom Leistungs- und Kalibrierungsteam.
Vom Designpult bis zum Test
Die Entwicklung eines neuen Motors ist ein Prozess, der häufig einige Jahre dauert. Auf die Vorgabe der Ziele folgt die Entwurfsphase, gefolgt von gründlichen und umfangreichen Tests der Komponenten und Systeme. Z.B. wurde die Entwicklung der Abgasstufe IIIb/ Interim Tier 4 Motoren mit den ersten Konzeptmaschinen bereits 2008 begonnen. Damals wurde als Ziel für den Beginn der Serienproduktion 2013 vorgegeben.
Motorenprototypen werden entsprechend dem Projektzeitplan für neue Maschinenmodelle eingeplant, und John Deere Forestry setzt das Testen seiner Bestandteile sowohl im Labor als auch unter realen Einsatzbedingungen im Wald fort. Für standardisierte Testbedingungen verfügt John Deere über zwei thermodynamische Testeinrichtungen, deren Temperatur beständig gehalten werden kann, indem die vom Motor erzeugte Hitze abgeleitet wird. Die in Tampere gelegenen Testeinrichtungen ermöglichen die Durchführung umfassender Tests um sicherzustellen, dass die Leistungsanforderungen, die in der Anfangsphase des Projektes für den Motor festgelegt werden, erreicht wurden. Die letzte Testphase findet im Wald statt.
Teemu Hautamäki leitet das Motorentestteam seit fünf Jahren. Pekka Karjalainen, der leitende Designingenieur, ist dafür zuständig, die für den Motor von John Deere Forestry vorgegebenen Ziele an die Produktentwicklungsabteilung des Motorenwerkes weiterzuleiten. „Es findet ein ständiger Informationsaustausch zwischen dem Motorenwerk und der Forstmaschinenproduktentwicklung statt. Diese Zusammenarbeit ermöglicht es, Probleme und Fehlstörungen lange vor der Produktlancierung zu ermitteln. Die Leistungs- und Kraftstoffverbrauchtests von JDPS bieten bereits in der Anfangsphase des Motorenprojekts gute Inputdaten. Und bei Bedarf wird die Motorensteuerung gemeinsam feineingestellt und getestet, wodurch das Ergebnis letztendlich ein funktionelles Paket ist, bei dem alle Systeme gut zusammenarbeiten”, fasst Teemu Hautamäki zusammen.
Zusammenarbeit führt zu erstklassiger Qualität
Das Drehmoment der Abgasstufe IV/ FT4 John-Deere-Motoren ist selbst bei niedrigen Umdrehungen gut, der Geräuschpegel des Motors ist niedrig, und die Leistung wurde erhöht, während der Kraftstoffverbrauch sich verringert hat – bei den großen Harvestermodellen beispielsweise um immerhin 10 Prozent im Vergleich zu Stufe IIIb/IT4.
Die Erfüllung der Emissionsanforderungen von Abgasstufe IV/FT4 erfordert die Übernahme einer selektiven katalytischen Reduktion (SCR) und eines Harnstoffsystems, zusätzlich zu dem Dieseloxidationskatalysator (DOC) und dem Dieselpartikelfilter (DPF), die bereits zuvor verwendet wurden. Alle erforderlichen Komponenten wurden innen im Motor angebracht, so dass sie weder die Sicht noch die Arbeitsleistung behindern.
Jedoch richtet sich der Blick bereits in die Zukunft. Die nächsten Emissionspegel der Stufe V für 130 kW-560kW Motoren treten 2019 in Kraft. John Deeres Kunden können ruhig schlafen, weil sie wissen, dass die Technologie, um auch zukünftigen Anforderungen gerecht zu werden, im Motorenwerk von Deere bereits vorhanden ist. Die ersten Bestimmungen für neue Offroad-Dieselmotoren mit mehr als 37 kW (50 PS) wurden 1996 eingeführt, als John Deere seinen PowerTech™ einführte, eine neue Generation von Motoren, die den Emissionsanforderungen von Tier 1/Stufe I entsprachen. Seit damals wurden mehrere Ebenen und Stufen entwickelt, um die immer strenger werdenden Bestimmungen zu erfüllen.
EPA und EU Offroad-Emissionsbestimmungen: 37 – 560 kW (50 – 750 PS)
TEXT & FOTO: TERO IKÄHEIMONEN, In The Forest 1/2017