Turbon optimointi käyttötarpeeseen - taustalla ainutlaatuinen turboalan osaaminen

HeEMS Oy (High efficiency Engine Matching Service) on dieselmoottoreiden turboahtamisen kotimainen asiantuntija, joka tarjoaa ainutlaatuista osaamista työkoneiden ja kuorma-autojen moottorien toiminnan optimointiin erilaisiin käyttötarpeisiin.

(kuva yllä: Dieselmoottorin toimintaa voidaan oleellisesti optimoida käyttötarpeen kartoituksella ja oikealla turboahtamisen valinnalla.)

HeEMSin toiminnan perustana on laskentaperusteinen lähestymistapa turboahtamisen ja moottorin hyötysuhteen optimointiin tapauskohtaiset reunaehdot huomioiden.

- Kehittämääni laskentaohjelmaa ja vankkaa turboahtamisen kokemustani hyödyntäen tarjoamme asiakkaille turboahdinten sovitukset käyttökohde ja -tarkoitus huomioiden. Teemme lisäksi moottorin suorituskykyarvioinnit ja -laskelmat, moottorinohjausjärjestelmän toiminnallisuuksien määrittämisen (AirPath-control, EGR, polttoaineen syöttö), moottorin oheislaitteiden mitoitukset ja mitattujen tulosten analysoinnin. Tarjoamme myös erilaiset asiantuntijapalvelut asiakkaan tarpeen mukaan kuten mitoittamisavun moottoreiden installaatioprojekteissa sekä ongelmien selvitykset olemassa olevista moottori- installaatioista, sanoo HeEMS Oy:n Antti Linna joka lähti yrittäjäksi keväällä 2019.

(kuva: HeEMS Oy:n Antti Linnalla on erittäin vankka kokemus turboahtamisesta ja raskaan kaluston dieselmoottoreista. Lisätietoja palveluista saa numerosta 040 178 6188 / antti.linna@heems.fi)

Taustalla ainutlaatuinen turboalan osaaminen

Antti Linnalla on erittäin vankka kokemus turboahtamisesta ja raskaan kaluston dieselmoottoreista.

- Opiskelin polttomoottori- sekä auto- ja työkonetekniikkaa Otaniemen Teknisessä korkeakoulussa / Aalto Yliopistossa, mistä valmistuin moottori- ja autotekniikan diplomi-insinööriksi. Olen työskennellyt raskaskonehuoltoryhmän johtajana Suomalaisen kriisinhallintajoukon päätukikohdassa Camp Villessa Kosovossa, polttomoottorilaboratoriossa Aalto Yliopistossa, Wärtsilän Gas Component Teamissa sekä vuosina 2013-2019 turboahtamisen ja ilmanhallinnan asiantuntijana Agco Powerilla, minne tein myös diplomityöni aiheena kaksiportainen turboahtaminen. Linnavuoren moottoritehdas oli ainutlaatuisen hyvä oppiympäristö missä pääsi olemaan mukana maailmanluokan työkonekäyttöön tarkoitettujen dieselmoottoreiden kehitystyössä ja samalla näki miten moottorivalmistajat vievät eteenpäin turbotekniikkaa. Globaalien moottorivalmistajien kehitystyö on pitkäjänteistä eikä iso laiva käänny nopeasti vaan kehitystyö menee valmistukseen tarkkaan harkiten lukemattomien asioiden ehdoilla, kertoo Linna.

Oma tekeminen ahtamisen ympärillä alkoi jo opiskeluaikoina ensin henkilöautojen trimmaamisella. Vuodesta 2013 lähtien Linna on ollut aktiivisesti mukana Tractor Pulling ja Truck Pulling kilpailutoiminnassa. Tänä päivänä hän vaikuttaa Green Team Pullingissa mikä ajaa traktoripullingin Farm Sport 6000 kg luokkaa ja HiEff Pulling Teamissa mikä kilpailee kuorma-autojen Race Truck 6500 kg luokassa.

- Traktoripuolella ajetaan hyvällä menestyksellä John Deerellä missä olen ollut mukana ahtimen mitoituksessa ja performance-arvojen määrityksessä. Tehoa kisatraktorista on mitattu parhaimmillaan yli 780 kW - kyseessä on ensimmäinen common rail -ruiskutusjärjestelmällä varustettu Tractor Pulling -moottori Suomessa. Truck Pullingia ajetaan Scanialla, mihin olen tehnyt ahtojärjestelmän mitoituksen laajalle moottorin pyörimisnopeusalueelle. Autossa on kaksi painevaihetta, kuusi turboahdinta ja neljä ahtoilman jäähdytintä. Scaniassa on ensimmäinen sähköohjatuilla pumppusuuttimilla varustettu Truck Pulling -moottori Suomessa, minkä arvioitu teho on 1500 kW ja siinä käytetään täysin alkuperäisiä moottoriosia; vain suuttimien ja ahtimien rakennetta on muutettu. Se kertoo jotain nykymoottoreiden kestävyydestä, toteaa Linna.

Opiskelun ohella Linna alkoi myös kehittämään virtauslaskenta ohjelmaa, millä voidaan luoda moottorin ”elämä” laskennallisesti juuri käyttötarpeen mukaan:

- Kehittämääni menetelmää sovellettiin Linnavuoren moottoritehtaassa simulointien ohella ja sillä päästiin hyvin nopeasti oikeaan tarkkuuteen, minkä mukaan voitiin tilata uuteen kehitysvaiheessa olevaan moottoriin prototurbot.

(kuva: Kun analyysit on tehty niin moottoriin voidaan valita alkuperäisvalmistajien laajasta valikoimasta juuri käyttötarpeeseen soveltuva uusi turboahdin tai turboahtimet.)

Tarve kartoitetaan aina tapauskohtaisesti

Keväällä 2019 Linna lähti yrittäjäksi tarjoamaan turboahtamisen osaamistaan ja palveluitaan laajasti erilaisille asiakkaille. 

- Yleensä menen ensin asiakkaan luo selvittämään, mikä on tarve moottorin toiminnalle ja miten se voidaan saavuttaa. Lasken ohjelmalla miten ahtamista voitaisiin optimoida ja samalla saadaan selville mm. kulutuslukemat sekä oikea ilmamäärä mikä ahtamisella tulisi saavuttaa. Usein moottorin ohjausta voidaan parantaa ohjelmallisesti sillä ruiskutuspuoli on moottorin sydän ja ahtaminen keuhkot - jos ne eivät passaa keskenään niin toisen puolen puutteita ei voi korjata vain toista puolta muuttamalla, Linna muistuttaa.

Vain alkuperäisvalmistajien turboahtimia

Kun analyysit on tehty niin moottoriin voidaan valita alkuperäisvalmistajien laajasta valikoimasta juuri käyttötarpeeseen soveltuva uusi turbojärjestelmä.  

- Johtavat raskaan kaluston turbovalmistajat kuten Holset, Garrett ja BorgWarner, jotka toimittavat alkuperäiset turbot moottorivalmistajille, tarjoavat kymmeniätuhansia erilaisia tehdasvalmiita variaatiota ahtimistaan. Niistä löytyy varmasti oikea turbosovitus tarpeeseen, jonka sitten tilaamme näitä merk- kejä edustavalta Turbotekniikka Oy:ltä. Käytämme vain ja aino- astaan alkuperäisvalmistajien turboja joissa on aina myös valmistajan takuu, painottaa Linna.

Sarjavalmisteisissa kuorma-autoissa ja työkoneissa turbo on valittu lukemattomien kompromissien summana, joten turboa vaihtamalla päästään yleensä parempaan tulokseen kun halutaan optimoida moottorin toiminta juuri omaan työtehtävään. Esimerkiksi erilaisissa murskaimissa käytettävien teollisuusmoottoreiden oheislaitteissa saattaa olla pullonkauloja, jolloin vaativassa käytössä oleva moottori ylikuumenee jatkuvasti ja vikaantuu helposti. 

- Oikealla turbosovituksella saadaan ahtaminen juuri halutulle kohdalle moottorin työsyklissä ja vääntöä saadaan paremmaksi halutuille kierrosluvuille, mikä vähentää polttoaineenkulutusta ja parantaa moottorin käyttöominaisuuksia. Joskus moottoriin paras vaihtoehto on eri merkkinen turbo kuin siinä on tehtaalta tullessa ollut, mutta silloinkin valinta tehdään aina alkuperäisvalmistajien valikoimasta, sanoo Linna. 

Onnistuneita projekteja

HeEMS on tehnyt jo useita onnistuneita turbosovituksia erilaisissa ajotehtävissä oleviin kuorma-autoihin mm. puutavaranajossa sekä työkoneisiin. Muutoksilla suorituskykyä voidaan suunnata juuri käyttötarpeeseen.

- Esimerkiksi metsäkoneissa pystymme parantamaan moottorin toimintaa ja työkoneiden hybridisaation yleistyessä optimoinnillamme pystytään tekemään paljon hyvää yhteensovituksessa. Mielenkiintoinen sovellusalue on myös autohakkurit ja varsinkin sellaiset, joissa hakkurin voima otetaan kuorma-auton moottorista. Niissä moottorin käyttöalue on vakiona ristiriidassa toisiinsa sillä autossa haetaan parasta käyttöaluetta 1000-1400 kierroksen kohdalle kun taas hakkurissa 1800-2100 kierroksen tietämille. Oikealla turbovalinnalla voidaan moottorin käyttöaluetta laajentaa tukemaan sekä ajo- että hakkurikäyttöä, opastaa Linna.   

Raskaan kaluston käyttäjiä Linna muistuttaa myös puhtaudesta ja ennakoivasta huollosta:

- Ilmanpuhdistuksen tehokas toiminta on ensisijainen asia moottorin ja ahtimen toiminnan kannalta. Ja turboahtimen ennakoivalla vaihdolla tai huollolla säästytään isommilta vaurioilta.