Des moteurs pour des machines
Teemu Hautamäki (à gauche) et Pekka Karjalainen
La collaboration étroite de John Deere Forestry avec l’usine de construction des moteurs John Deere produit le meilleur moteur pour machines forestières du marché.
John Deere bénéficie d’un avantage évident par rapport aux autres fabricants de machines forestières : sa propre usine de construction de moteurs. Cette collaboration étroite apporte d’excellentes possibilités d’optimisation des moteurs de machines forestières. Les exigences d’un moteur destiné à des machines forestières sont prises en compte dès la conception, si bien qu’il est inutile de compromettre les performances.
JDPS (John Deere Power Systems) fournit des moteurs à plus de 700 fabricants d’équipement dans le monde, qui produisent des engins de terrassement, des machines maritimes, agricoles et forestières, des compresseurs, des générateurs, des pompes d’irrigation et des véhicules au gaz naturel. John Deere a conçu et produit plus de 5 millions de moteurs diesel depuis 1949. Les machines forestières sont les plus exigeantes en matière de performances des moteurs. Les changements de charge sur une machine forestière sont très rapides et le moteur doit fonctionner sans à-coups avec de nombreux autres systèmes et composants, tels que la transmission, la grue et la tête d’abattage.
La collaboration entre John Deere Forestry et Power Systems commence par la spécification des caractéristiques du moteur : par exemple, les meilleures performances et économies de carburant possibles à tous les régimes.
« Les exigences d’une machine forestière constituent autant de véritables défis. Nos ingénieurs d’étalonnage doivent rechercher la meilleure économie de carburant sans compromettre la réponse transitoire. Grâce à notre coopération, nous comprenons mieux le fonctionnement des machines. Sur la base de ces connaissances, nous avons développé une stratégie d’étalonnage exclusive aux machines forestières et appliquée aujourd’hui à toutes les plates-formes de moteurs John Deere, de 4 à 9,5 litres. Par ailleurs, nous avons amélioré nos méthodes d’essai de réponse transitoire, dont nous tirons désormais profit pour d’autres étalonnages », explique Stefanie Dieringer, JDPS, équipe Performances et étalonnages.
De la conception aux essais
Le développement d’un nouveau moteur nécessite souvent plusieurs années. La définition des objectifs est suivie par la phase de conception, puis par les essais méticuleux et prolongés des composants et des systèmes. Par exemple, le développement des moteurs Phase IIIb/Interim Tier 4 a commencé par les premières machines conceptuelles dès 2008, avec un objectif de début de la production en série en 2013.
Les prototypes de moteurs sont planifiés selon les calendriers des projets de nouveaux modèles de machines. Ensuite, John Deere Forestry poursuit ses propres essais, en laboratoire et dans des conditions réelles sur le terrain. Pour les conditions de tests normalisées, John Deere dispose de deux installations d’essais thermodynamiques, dont la température peut être maintenue stable en éliminant la chaleur produite par le moteur. Ces installations d’essais, situées à Tampere, permettent d’effectuer des essais complets, afin de vérifier que les performances définies pour le moteur en phase initiale du projet sont atteintes. Les derniers essais ont lieu en forêt.
Teemu Hautamäki dirige l’équipe d’essais des moteurs depuis cinq ans. Pekka Karjalainen, ingénieur concepteur en chef, est responsable du transfert des objectifs définis par John Deere Forestry pour un moteur au centre de développement des produits dans l’usine de construction des moteurs.
« Le flux d’informations entre l’usine de construction des moteurs et le développement des machines forestières est constant. Grâce à cette collaboration, nous pouvons identifier des problèmes et des dysfonctionnements bien avant le lancement du produit. Les essais de performances et de consommation de carburant de JDPS fournissent de bonnes données d’entrée dès la phase initiale du projet du moteur. Si nécessaire, le contrôle du moteur est également ajusté et testé à cette phase, afin d’obtenir en dernier lieu une unité fonctionnelle où tous les systèmes collaborent correctement », résume Teemu Hautamäki.
Une collaboration pour une qualité optimale
Le couple des moteurs John Deere Phase IV / FT4 reste bon, même à bas régime, le niveau sonore du moteur est faible et les performances ont été améliorées alors que la consommation de carburant a diminué, par exemple jusqu’à 10 % de moins sur les grands modèles d’abatteuses, par rapport aux moteurs Phase IIIb / IT4.
Pour respecter les exigences d’émission des normes Phase IV / FT4, il faut ajouter au catalyseur d’oxydation diesel (DOC) et au filtre à particules diesel (DPF), déjà utilisés, la réduction catalytique sélective (SCR) et un système à urée. Tous ces composants requis ont été placés à l’intérieur des structures de la machine, afin qu’ils ne restreignent pas la visibilité et qu’ils n’affectent pas la productivité.
Mais nous pensons déjà à l’avenir. Le prochain niveau d’émission Phase V, pour les moteurs de 130 kW à 560 kW entrera en vigueur en 2019. Les clients de John Deere peuvent dormir tranquilles, en sachant que la technologie nécessaire pour respecter ces exigences futures existe déjà dans notre usine de moteurs.
Réglementations des émissions hors route de l’EPA et de l’UE : 37 à 560 kW (50 à 750 hp)
TEXTE & PHOTOS: TERO IKÄHEIMONEN, In The Forest 1/2017