Kravet på mer kraft i motorer för anläggningsmaskiner och jordbrukstraktorer ökar hela tiden. För varje ny generation förväntas maskinen producera mer på kortare tid. När den finska motortillverkaren Agco Sisu Power behövde en kraftigare motor blev det den första 7-cylindriga motorn för tunga arbetsmaskiner.
HITTILLS HAR AGCO SISU Power haft motorer upp till 310 kilowatt (420 hk), och de ökade kraven på mer kraft gjorde att företaget bestämde sig för att ta fram en motor runt 370 kilowatt (500 hk).
Att det blev en 7-cylindrig motor har främst
två orsaker. Det ena är att det är väldigt dyrt att utveckla en ny motor från grunden, speciellt eftersom det här är en motorstorlek som man inte förväntar sig höga volymer av, i alla fall inte initialt. Till att börja med ska den nya motorn sitta i Agcos skördetröskor, men så småningom även i större traktorer, bandschaktare och andra större anläggningsmaskiner.
Det andra är att Agco Sisu Power måste anpassa sina motorer så att de passar i kundernas maskiner, eftersom utrymmet i anläggningsmaskiner och traktorer är begränsat.
— Det är lite av vår specialitet, att vara flexibla i designen av motorerna så att de lätt kan anpassas till olika maskiner. Vi har en liten organisation och våra stora kunder kan tala direkt med våra ingenjörer och få exakt de motorer de vill ha, säger divisionschefen Hannu Lautamäki.
MED DETTA I ÅTANKE beslöt man sig för att utgå från den redan existerande 6-cylindriga motorn 84 CTA-4V och lägga till en extra cylinder. På så sätt får kunderna en motor med större kraft men med samma dimensioner som tidigare och de behöver således inte ändra i motorrummet. Den extra cylindern ökar slagvolymen, kraften och vridmomentet med 20 procent.
— Om vi inte hade satt till en extra cylinder hade det krävts en större motor för att få fram samma kraft, säger Juha Tervala som är marknadsdirektör på Agco Sisu Power.
MAN VILLE SÅ LÅNGT SOM MÖJLIGT använda standarddelar som redan fanns inom företaget. De flesta av motorns delar är de samma i den 7-cylindriga motorn som i den 6-cylindriga, vilket spar kostnader och ger bättre logistik i tillverkningsprocessen. Transmission, kuggväxel, svänghjulskåpa och svänghjul är identiska med de som finns på den 6-cylindriga motorn. Topplock togs från företagets övriga motorer, ett från en 3-cylindermotor och ett från en 4-cylindermotor, för att göra plats för den extra cylindern. Kolvar, cylinderfoder och kolvstänger är också standard, med den skillnaden att man använder sju i stället för sex.
De delar som är nykonstruerade är cylinderblock, vevaxel, kamaxel och insugningsrör och avgasgrenrör. Den nya motorn behövde även en ny common rail med sju insprutningsmunstycken från Bosch, för att klara det högre insprutningstryck som behövs. Turboladdarens design och funktion fick göras om. Endast mindre justeringar krävdes för att anpassa motorns datastyrda kontrollsystem för att det skulle klara sju cylindrar i stället för sex.
De första testerna visade att den nya motorn vibrerade lite för mycket. Med en extra cylinder krävs en längre vevaxel, vilket ökade vibrationerna. För att få ner dom på en acceptabel nivå försågs motorn med en relativt stor vibrationsdämpare.
— När det gäller utsläppsreglerna har vi som jobbar med att utveckla arbetsmaskiner hittills haft en fördel i och med att lastbilssidan hela tiden legat något år före oss i utvecklingen, och vi har kunnat följa den utvecklingen. Till steg 4 försvinner den möjligheten eftersom det införs samtidigt, säger Juha Tervala.
DEN NYA 7-CYLINDRIGA motorn använder så kallad SCR (selektiv katalytisk reduktion) för att sänka mängden kväveoxid (Nox). Nox bildas vid förbränning då kvävgas reagerar med syret i förbränningsluften. Ju högre temperatur och luftöverskott, desto mer Nox bildas.
Det gäller alltså att sänka temperaturen i förbränningen. Flera stora motortillverkare använder så kallad avgasåterföring (EGR). Genom att återföra en liten mängd avgaser till förbränningskammaren förbrukas lite av värmen i förbränningsprocessen för att värma upp avgaserna. Det sänker temperaturen, vilket minskar mängden Nox som bildas.
Agco Sisu Power bestämde sig dock tidigt för att i stället välja SCR. Fördelarna är enligt företaget lägre bränsleförbrukning, cirka tio procent, och lägre värme.
MED SCR ÄR FÖRBRÄNNINGSTEMPERATUREN högre vilket ger färre partiklar men mer Nox. Här är man därför tvungen att ta hand om Noxen efter förbränningen. Det sker genom att så kallad adblue, en blandning av urea och vatten, tillsätts till avgaserna innan de leds genom en katalysator. I katalysatorn omvandlas adblue till ammoniak som tillsammans med syre omvandlar Nox till ofarlig kvävgas och vatten.
— Medan många andra motortillverkare valt EGR-teknik och partikelfilter, har vi valt en kombination av SCR och partiellt filter för partiklarna. När det blir dags för steg 4 kommer dock alla tre att behövas — SCR, EGR och partikelfilter, säger Juha Tervala.