Nykyään turboton uusi traktori on yhtä harvinainen kuin turbollinen 70-luvun alussa – tällainen on turbotraktoreiden historia

Maailman ensimmäinen turbolla varustettu pyörätraktori oli 6-sylinterinen 70 hv:n Allis-Chalmers D19, jota tehtiin USA:n Milwaukeessa vuosina 1961–1964. Turbolla 4293-kuutioiseen moottoriin saatiin 25 prosentin lisäteho. Kuva: Valmistaja

Gotlieb Daimler asensi jo vuonna 1885 ottomoottoriin pumpun, joka avusti lisäilman ja polttoaineen saantia sylinteriin sekä pakokaasujen poistoa. Systeemi patentoitiin Daimlerin nimiin 15 vuotta myöhemmin.

Louis Renault patentoi oman mekaanisen ahtimensa vuonna 1902. Sekä Daimlerin että Renaultin ahtimet pohjautuivat jo vuonna 1860 patentoituun puhaltimeen, jonka olivat kehittäneet amerikkalaisveljekset Philander ja Francis Roots. Tätä kaksiroottorista ilmapumppua käytettiin puhaltimena suurissa sulatusahjoissa, mutta Daimler ja Renault olivat ensimmäiset, jotka sovelsivat veljesten keksintöä polttomoottoriin.

Pakokaasuahtimen patentoi vuonna 1905 sveitsiläinen Alfred J. Büchi, mutta varsinaista näyttöä menetelmän toimivuudesta saatiin vasta myöhemmin. Büchin keksinnössä sylinteristä ulos virtaavan pakokaasun energia valjastettiin hyötykäyttöön. Pakosarjaan liitetty turbiini alkoi pyöriä vinhasti turbiinikammion läpi kulkevien pakokaasujen voimasta.

Turboahtimen toimintaperiaate: Pakokaasut (4) saavat turbiinipyörän (3) pyörimään, mistä pyörintäliike johdetaan akselin välityksellä kompressorisiiville, jotka taas pumppaavat ilmanpuhdistimelta tulevaa imuilmaa (1) imusarjaan (2). Kun sylinterit saavat ylimääräistä palamisilmaa, voidaan polttoaineen syöttöä lisätä, näin saavutetaan tehonkasvu sylinteritilavuutta lisäämättä. Ahdin käyttää samaa voitelua kuin moottorikin, öljyt saadaan voitelujärjestelmästä turbolle paineputken (5) välityksellä. Kuva: Valmistaja

Pyörivän turbiiniakselin toisessa päässä oli samantapainen turbiini, joka taas syötti sylinteriin lisäilmaa. Tämän ansiosta polttoainemääriä voitiin lisätä, mistä seurasi myös tehojen kasvu. Muuten voimaa olisi ollut mahdollista lisätä vain kierroslukua kasvattamalla tai sylinteritilavuutta lisäämällä.

Toisin kuin Daimlerin ja Renaultin remmivetoisissa ahtimissa, Büchin pakokaasuahtimessa ahdin saatiin pyörimään ilman mekaanista yhteyttä moottoriin.

Ensimmäiset turbot olivat niin järeitä laitteita, että niitä voitiin käyttää vain laivoissa, vetureissa ja muissa raskaissa kulkuvälineissä. Amerikkalaisen General Electric -lentokonetehtaan palveluksessa ollut suunnittelija Sanford Moss sovitteli vuonna 1918 turbon V12 Liberty -lentokonemoottoriin ja sai suurentuneen tehon lisäksi parannettua koneen muitakin ominaisuuksia. Koneella oli mahdollista lentää entistä korkeammalle, koska turbon avulla moottori toimi ohuemmassakin ilmassa.

Ensimmäinen turbolla terästetty kuorma-auto oli sveitsiläinen Saurer, joka aloitti turbomallinsa sarjatuotannon vuonna 1938. Muut kuorma-autovalmistajat tulivat perässä 10 vuoden viiveellä.

Maansiirtokonevalmistajat alkoivat kiinnostua turboista 50-luvulla. Ensimmäisten joukossa oli Caterpillar, jonka 286-hevosvoimaisessa D9-telatraktorissa oli turbo vuodesta 1955 lähtien.

Varhaiset turbot olivat kookkaita laitteita. Kuvassa Garretin ahtimet vuosilta 1954 (vas.) ja 1980. Ilmamäärä ja ahtopaine ovat kummassakin samat. Vanhempi malli ottaa 40 000 rpm, painaa 42,8 kiloa ja on tehty 182 osasta. Uudempi turbo kiertää 85 000 rpm, mutta painaa vain 7,7 kiloa ja sisältää enää 53 osaa. Kuva: Valmistaja

Amerikkalainen traktoriteollisuus alkoi käydä tosissaan tehokilpaa 50-luvun lopulla. Siihen saakka yli 50-hevosvoimainen traktori oli mielletty suureksi, eli rapakon takana ei käytetty juuri sen suurempia koneita kuin Euroopassakaan.

Monessa muussakin asiassa edelläkävijänä toiminut Allis-Chalmers oli vuosina 1957–1960 tuonut markkinoille uudet D-sarjan traktorit, joihin kuului viisi eri mallia teholuokissa 30–50 hv.

Joukon suurin D17-malli osoittautui melko pian turhan vaatimattomaksi koneeksi, sillä viljelijät olisivat halunneet 4-siipisen auran vetoon kykenevän traktorin. D17 selvisi hädin tuskin kolmesta siivestä.

Aluksi suunnittelijaryhmän mielessä oli 60-hevosvoimainen traktori, mutta tästä D18-projektista luovuttiin, koska senkin arveltiin käyvän nopeasti liian pieneksi. Jäljelle jäi kaksi vaihtoehtoa: kasvattaa D17-mallin moottorin iskutilavuutta suurentamalla porausta tai antaa moottorin olla ennallaan ja asentaa siihen pakokaasuahdin. Turbo sai enemmän kannatusta, vaikka sen käytöstä maataloustraktoreissa ei ollut vielä kokemuksia.

Moottoriin tehtiin tarvittavat vahvistukset ja tehoja nostettiin turbon avulla 25 prosenttia. Samalla suurennettiin rengaskokoa suurtraktorimittoihin.

Maailman ensimmäinen turbotraktori, Allis-Chalmers D19, oli valmis jenkkifarmareiden palvelukseen joulukuussa 1961. Uudessa mallissa oli tehoa noin 70 hevosvoimaa, joka irtosi vasta 2 000 kierroksen paikkeilla. Saman tehoiset vapaastihengittävät moottorit olivat sitkeydeltään toista luokkaa.

Tekniseltä toteutukseltaan Allis-Chalmers D19 oli onnistunut kone, joskin bensakäyttöistä ja turbotonta mallia myytiin 25 prosenttia enemmän kuin turbodieseliä. Kummankin mallin yhteismyynti oli kolmessa vuodessa 10 591 kappaletta. Amerikkalaiset siirtyivät dieseliin huomattavasti eurooppalaisia verkkaisemmin.

Seuraavan kerran USA:n turborintamalla tapahtui vasta vuosikymmenen lopulla, jolloin tarjolle tulivat John Deeren, IH:n ja muiden suurten merkkien turbotraktorit.

Fordin vuoden 1964 lopulla esitelemän uuden traktorisarjan suurin malli, Ford 5000 Super Major, oli monen asiakkaan mielestä alitehoinen. Rakenteet olivat sen edeltäjään, Fordson Super Majoriin, verrattuna paljon järeämpiä ja tekniikka huomattavasti edistyneempää, mutta 64 hv:n teho ei vastannut odotuksia.

Tehonpuute tuli esille etenkin Ford 5000:n pohjalta tehdyissä erikoistraktoreissa, joita olivat englantilaiset nelivedot County, Roadless Ploughmaster ja Northrop.

Varma mutta kallis keino oli vaihtaa 3,8-litraisen nelosmoottorin tilalle 6-sylinterinen Ford 2703E -teollisuusmoottori, josta irtosi kevyesti 95 hv tehoa. Kaikki kolme nelivetomerkkiä käyttivät tätä vaihtoehtoa, mutta halvempaa ratkaisua kaivattiin. Esimerkiksi 6-sylinterinen Roadless Ploughmaster 95 oli 30 prosenttia kalliimpi kuin alkuperäisellä moottorilla varustettu Ploughmaster 65.

County Commercial Cars, Roadless Traction ja British Northrop asensivat CAV-turboja alkuvuodesta 1967 lähtien Ford 5000 -pohjaisiin nelivetotraktoreihin, kuten Northrop 5004:ään.  Kuva: Valmistaja

Niinpä nämä kolme valmistajaa päätyivät asentamaan traktoreihinsa CAV-turbot, joilla tehot saatiin nousemaan 80–85 hevosvoimaan. Ford-yhtymä ei turbotuksia hyväksynyt, kuten ei myöskään moottoreiden vaihtamista 6-sylinterisiksi, mutta County, Roadless ja Northrop ottivat takuuasiat vastuulleen, jos alkuperäinen valmistaja heittäytyisi hankalaksi.

Ensimmäiset turbo-mallit tulivat saataville kevättalvella 1967. Itse moottoreihin ei tehty muutoksia, mutta syyläriin vaihdettiin 6-siipinen tuuletin ja etummaiseksi asennettiin moottoriöljynjäähdytin. Countyn konepelti piti vaihtaa muskelimalliseksi, sillä muuten kookas ja pitkittäinen kuivailmanpuhdistin ei olisi mahtunut pellin alle. Roadlessin ja Northropin pelteihin ei tarvinnut tehdä muutoksia. Ruiskutuspumpun paineventtiilit ja suuttimien kärjet piti vaihtaa toisentyyppisiksi.

Ensimmäisiä eurooppalaisia turbotraktoreita tekivät englantilaiset County Commercial Cars, Roadless Traction ja British Northrop. County myi turboja myös jälkiasennuksena takavetoisiin ”Viistonnisiin”, jolloin 64:n SAE-hv:n teho nousi 85 hevosvoimaan. Tehonnousu oli ajan turbojen tapaan havaittavissa vain huippukierroksilla.  Kuva: County Commercial Cars

Turbotus oli kuutosmoottoria halvempi ratkaisu. Nyt 80-hevosvoimaiseksi muuttunut Roadless oli vain 17 prosenttia perusmallia kalliimpi. County laski markkinoille myös takavetoisiin Ford 5000 -traktoreihin tarkoitetun jälkiasennussarjan, johon kuuluivat kaikki edellä mainitut varusteet.

Suomessa sarja maksoi vuonna 1967 ilman asennusta 3400 markkaa. Uuden Viistonnisen sai silloin 12 640 markalla.

County 854T, Roadless Ploughmaster 80 ja Northrop 5004 jäivät hyvin harvinaisiksi koneiksi useistakin syistä. Turbo oli vielä uusi ilmiö, eikä siihen oikein luotettu. Suurinta huolta aiheutti kuitenkin moottorin kestävyys, mikä oli ymmärrettävää varovaisuutta uutta tekniikkaa kohtaan.

Tehonlisäkin tuli käyttöön vasta huippukierrosten tuntumassa. Matalilla kierroksilla moottori ei eronnut tavallisesta Ford 5000:n koneesta. Esimerkiksi Roadlessin turbomallia tehtiin vain 24 kappaletta, kun perusmallia valmistettiin 1000 kpl. Turbo-Countyn valmistusmäärät jäivät niin ikään muutamiin kymmeniin.

Pohjoismaiset traktorivalmistajat BM-Volvo ja Valmet uusivat molemmat mallistoaan 60-luvun lopulla. Ensimmäisiä uutuuksia oli vuonna 1966 markkinoille tullut 6-sylinterinen BM-Volvo T800, joka korvasi tuolloin jo huomattavan vanhanaikaisen T470-Bisonin. Seuraavan vuoden skandinaavinen uutuustraktori oli Valmet 900.

Vuosikymmenen lopulla kummankin valmistajan uudet mallistot olivat valmiita. Valmetin malleja olivat 500, 700, 900 ja 1100, ja BM-Volvon puolestaan T430, T600, T800, T810 ja T814.

Euroopan ensimmäisiä alkuperäisiä tehdasturbomalleja olivat Valmet 1100 (kuvassa) ja BM-Volvo 810. Kummastakin merkistä oli myös 4-vetoversiot. Valmetin 4-sylinterisessä, 4,18-litraisessa moottorissa oli SAE-lukemana 115 hv, Volvon 5,13-litraisessa kuutosessa 133 hv. Molemmat kuuluivat esittelyvuotena 1969 markkinoiden suurimpiin malleihin. Sekä Valmetissa että Volvossa oli Holset-turbo. Kuva: Valmistaja

Kummankin merkin suurimmat mallit olivat reilusti yli 100-hevosvoimaisia, mikä oli ainakin suomalaisesta vinkkelistä rohkea veto. Täkäläinen tilakoko kun oli tuolloin vielä varsin vaatimaton. Valmet 1100:n neloskone kehitti 115 SAE-hevosvoimaa, Volvo 810:n ja 814:n kuutoset olivat 133-hevosvoimaisia.

Ison Valmetin ja Volvon tehonnostoon oli käytetty Holset-turboa, mikä oli sekin ennakkoluuloton ratkaisu, olihan turbo vielä harvinainen ja monelle traktorimiehelle tuntematon laite. Euroopassa ei ollut siihen mennessä tehty ensimmäistäkään tehdasturbotraktoria, kaikilla valmistajilla ei ollut sellaista vielä kymmenenkään vuoden päästä.

Suomalaiset ja ruotsalaiset asiakkaat eivät vierastaneet uutta tekniikkaa, joskin ainakin Suomessa suurin osa turbotraktoreista toimitettiin urakoitsijoille, joille turbo saattoi olla tuttu kuorma-autoista. Harvalla maatilalla oli tuolloin vielä todellista tarvetta tämän kokoluokan koneille.

Turbotraktori ei vaatinut kuljettajalta kummempaa erikoisosaamista. Sitkeyttä ei löytynyt samaa määrää kuin vastaavantehoisessa normaalimoottorissa. Parhaat momentit olivat 1600 kierroksen tietämissä, joten mäkitaipaleilla joutui raskaan lastin kanssa pykältelemään totuttua enemmän.

Turbo vaati myös omanlaisensa öljyt. Traktoria ei myöskään saanut sammuttaa kierrosten ollessa korkealla, muuten yli 80 000 kierrosta minuutissa pyörinyt turbo jatkoi liikettään, mutta ei saanut voitelua.

800-sarjan turbo-Volvoja tehtiin vuoteen 1979 mennessä 5 197 kpl. Valmetia valmistui vuosina 1969–1973 noin 300 kpl.

Suuret eurooppalaiset valmistajat alkoivat kiinnostua turboista pian Valmet 1100:n ja BM-Volvo 810:n jälkeen. Englantilaisista merkeistä ensimmäisenä liikkeellä oli Ford, jonka 7000-malli esiteltiin joulukuussa 1971. SAE-mitoituksella 101-hevosvoimaisen traktorin pohjana oli Ford 5000, jota Valmetin ja Volvon tavoin oli paranneltu ja vahvisteltu kriittisistä paikoista.

Fordissa muutoksia oli tehty muun muassa mäntiin ja niiden renkaisiin, kiertokankiin, venttiilikoneistoon sekä voitelu- ja jäähdytysjärjestelmään. Myös voimansiirtoa oli vahvennettu ottamaan vastaan vajaat 20 lisähevosvoimaa.

Brittitraktoreista ahtimen sai seuraavana David Brown, jonka 1210-mallista Holset-turbolla petrattu 1410 tuli saataville vuonna 1974.

Englantilaismerkeistä tehdasturboja alkoivat ensimmäisinä tehdä Ford ja David Brown. Vuoden 1971 lopulla esitellyssä Ford 7000:ssa tehoa oli 90 hv (DIN). Kolme vuotta myöhemmin esitellyssä David Brown 1410:ssä ja sen puoliautomaattisella Hydra-Shift-vaihteistolla varustetussa 1412-versiossa (kuvassa) oli yksi hevosvoima enemmän. Fordin turbo oli Garret, Taavetin Holset. Kuva: Valmistaja

Saksalaisista traktoreista ensimmäisiä turbotettuja olivat Schlüter Super 1500TV (1970), Deutz D12006 (1970), Eicher Mammut HS/TL (1971), International 1246 (1973) ja Fendt Favorit 614S (1974).

Vuoden 1973 öljykriisi vauhditti osaltaan turbon yleistymistä, turbolla kun saatiin samat tehot pienemmällä polttoainemäärällä vastaavantehoiseen imumoottoriin verrattuna. Turbo oli myös huokea ja nopea tapa laajentaa mallistoa ilman iskutilavuuksien suurentamista. Tiukentuneissa päästömääräyksissä turbolla on ollut merkittävä rooli.

Ahtamisen ongelmana oli sylintereihin turbolta tulevan ilman kuumentuminen jopa 200 asteeseen. Kuumaa ilmaa mahtuu samaan tilaan vähemmän kuin viileää ilmaa, jolloin osa turbotuksen hyödystä meni hukkaan.

Ratkaisuksi löydettiin välijäähdytin eli intercooler. Siinä turbolta tuleva ilma kierrätetään erillisen jäähdyttimen kautta ennen sen pääsyä sylintereihin. Parhaimmillaan lämpötilan lasku on 50–70 astetta, mikä tuntuu jo tehoissa.

Jäähdyttimiä on ilmasta veteen- ja ilmasta ilmaan -tyyppisiä. Edellisessä jäähdyttävänä elementtinä käytetään lämmönvaihtimen avulla nestettä, jälkimmäisessä ilmaa. Ensimmäinen Suomeen tuotu intercooler-traktori oli 70-luvun lopulla markkinoille tullut Ford TW30.

Viimeistään 80-luvun puolella jokaisella Suomeen tuodulla traktorimerkillä oli valikoimissaan turbomalli, ja jos ei ollut, maahantuoja teki sellaisen. Usein näiden jälkiasennusturbojen olemassaolon huomasi vain viheltävästä äänestä ja suorasta pakoputkesta, tehonlisäys jäi monessa tapauksessa kyseenalaiseksi.

Turbomoottorin heikkoa tehoa matalilla kierroksilla saatiin korjattua hukkaportilla, joka päästää liiat paineet turbon ohi suoraan pakoputkeen. Näin ahtopaine ja turbon pyörimisnopeus eivät pääse karkaamaan hallinnasta suurillakaan polttoainemäärillä.

Viimeisen parinkymmenen vuoden aikana turbosta on tullut nelivedon tavoin traktoreiden vakiovaruste, vaikka molempien tarpeellisuudesta käytiin aikanaan tiukkojakin keskusteluja.

Avaa artikkelin PDF