El motor diésel HELM X15 de Cummins, que cumple con EPA y CARB 2027, tendrá un sistema de postratamiento ligeramente más grande e incorporará dos calentadores eléctricos y dos dosificadores de fluido de escape diésel. (Cummins Inc. a través de X)
(Manténgase al tanto de las noticias sobre transporte: Recibe TTNews en tu bandeja de entrada.)
Para nuestra industria, el año 2027 significa cumplir con estándares más bajos de NOx y utilizar menos combustible.
Según las antiguas reglas de diseño del diésel, esto sería bastante problemático porque los NOx se forman a las altas temperaturas de los cilindros necesarias para la eficiencia del diésel. Pero la tecnología de reducción catalítica selectiva puede encargarse de los NOx, dejando a los ingenieros en libertad para construir diésel de alta eficiencia con altas presiones y temperaturas máximas en los cilindros, mientras que los sistemas de postratamiento pueden eliminar los NOx. Resulta que el sistema de postratamiento superior que Cummins utilizará con su versión HELM 2027 del X15 aprovecha en gran medida ese principio.
El SCR simplificó el control de NOx hasta que el deterioro de la velocidad de las carreteras, especialmente en estados populosos como California, acabó con su eficacia debido a la necesidad de operar con tráfico lento. El funcionamiento más frío en esas condiciones apaga el sistema ya que las reacciones absorben energía en lugar de producirla. Entonces, a menos que los gases SCR y el catalizador estén lo suficientemente calientes, las reacciones químicas reductoras de NOx simplemente no ocurrirán. Las reglas de NOx de 2027 requieren que el sistema SCR funcione incluso cuando el camión avanza lentamente, y eso significa mantenerlo caliente todo el tiempo.
¿Por qué el sistema se enfría a entre 15 y 20 mph? Las condiciones de carga más baja del motor que se dan a paso lento hacen que el combustible disminuya significativamente mientras que el flujo de aire cae sólo marginalmente porque, como usted sabe, los motores diésel no tienen acelerador. Cuando una plataforma funciona a entre 15 y 20 mph con tráfico intenso en lugar de entre 65 y 70, el sistema SCR se enfría tanto que el NOx fluye sin reaccionar con el fluido de escape diésel.
La solución de Cummins al problema, según Mark Ulrich, director de atención al cliente, no implicará cambios arquitectónicos importantes. El nuevo motor contará con inyección common-rail, turbocompresor de geometría variable y recirculación de gases de escape refrigerados por agua. Pero el sistema de postratamiento será ligeramente mayor e incorporará dos calentadores eléctricos y dos dosificadores de líquido de escape diésel.
Los calentadores serán alimentados por un alternador de 48 voltios accionado por correa que alimenta únicamente los calentadores del sistema de emisiones. El alto voltaje significa un menor amperaje en el alternador, maximizando su eficiencia así como el calibre del cableado necesario. Un calentador y un dosificador precederán al catalizador de oxidación diésel que se encuentra en la parte delantera del filtro de partículas diésel, utilizando este catalizador para iniciar el proceso de reducción de NOx, y la segunda combinación de componentes se ubicará en la entrada del catalizador SCR. Los dos calentadores garantizarán una reducción máxima y continua de NOx sin importar cuán bajas sean las cargas del motor. El sistema de 48 voltios generará el calor necesario con la máxima eficiencia (teniendo así un efecto mínimo en el ahorro de combustible) y con componentes simples que pesan muy poco.
Una representación del motor diésel HELM X15 de Cummins que cumple con las normas EPA y CARB 2027. (Cummins Inc)
A pesar de un sistema de control de emisiones algo más pesado, el conjunto del motor no será más pesado que el producto actual. Esto es posible porque el bloque HELM tiene un diseño nuevo. Si bien el mismo material básico (hierro gris) proporcionará la estructura tanto del bloque como del cabezal, tanto Ulrich como Jared Holcomb, gerente de producto en carretera, promocionaron el uso extensivo de las herramientas de diseño más avanzadas para diseñar el nuevo bloque y cabezal. . El análisis detallado de las tensiones del motor y el diseño del bloque puede garantizar que el material se coloque exactamente donde sea necesario para soportar la tensión operativa. Esto minimiza el peso y evita cualquier compromiso en la fuerza. La optimización de la configuración del bloque y el cabezal también ayuda a que la estructura atenúe el ruido.
La transmisión del árbol de levas se ha movido a la parte trasera del bloque. Esto elimina la caja de engranajes delantera atornillada utilizada en el diseño actual y también reduce en gran medida el ruido y la vibración que resultan del tren de engranajes que impulsa el sistema de válvulas. Colocar el engranaje impulsor del árbol de levas en el extremo trasero del motor utiliza la masa del volante para reducir en gran medida la amplitud de las vibraciones del cigüeñal, lo que significa un tren de engranajes mucho más silencioso. Otra mejora importante es el uso de dos árboles de levas en cabeza: uno para accionar las válvulas de admisión y el otro para las válvulas de escape.
Estamos entrando en una nueva era. pic.twitter.com/ocr7Mg2OgE
– Cummins Inc. (@Cummins) 31 de julio de 2024
Esto significa menos masa (un balancín mucho más corto) entre el árbol de levas y cada válvula, lo que permite una respuesta más aguda: acciones de apertura y cierre de válvula más rápidas. El resultado es una mejor respiración, una manera significativa de reducir las cargas parásitas del motor y optimizar las emisiones, el rendimiento del motor y la economía de combustible. Si bien el sistema de operación de válvulas del nuevo motor es simple en este momento, se ha diseñado una provisión para sincronización variable de válvulas, en caso de que dicha mejora sea necesaria en el futuro. No habrá cambios en el requisito de configuración de gastos generales, que ya está establecido en una longitud inusualmente larga de 500.000 millas.
Se ha mejorado el rendimiento del sistema de combustible XPI y la presión de funcionamiento disponible se ha aumentado a 2.400 bar (34.809 psi). Las mejoras en el diseño de la caja del pistón y la optimización del sistema de combustión mejorarán aún más la economía de combustible.
El director ejecutivo de McLeod Software, Tom McLeod, explora el potencial de la inteligencia artificial para impulsar la eficiencia y generar resiliencia. Sintonízate arriba o yendo a RoadSigns.ttnews.com.
La nueva arquitectura también incluirá filtros de aceite y combustible de tipo cartucho, un diseño que reduce significativamente el volumen y los costos de eliminación de filtros y se considera más respetuoso con el medio ambiente que la filtración de tipo giratorio. A los clientes parece gustarles el cambio, dice Holcomb.
Si bien no se contemplan cambios significativos en los intervalos de aceite y refrigerante, Ulrich informa que Cummins OilGuard seguirá estando disponible para que los clientes puedan optimizar los intervalos de cambio según las características específicas de los ciclos de trabajo de sus camiones.
El nuevo diseño será un producto de 2027. A pesar de todos los cambios en el sistema de emisiones y el diseño del bloque y del cabezal, las familias y clasificaciones de motores seguirán siendo bastante similares a la gama actual, en muchos casos con cifras idénticas de potencia y par.
Uno de los beneficios más importantes del rediseño se remonta a 2010, cuando el SCR permitió que los motores diésel utilizaran significativamente menos combustible. El nuevo sistema SCR es tan eficiente y tan consistente a la hora de proporcionar un rendimiento máximo de reducción de NOx que permite ajustar el motor para lograr una mayor eficiencia. Esto significa temperaturas y presiones de los cilindros algo más altas, clave para la eficiencia del combustible. Aunque el paquete cumple con el estándar de NOx muy bajo de 2027, lo hará con solo un aumento muy pequeño en el consumo de DEF. El resultado general debería ser un costo total de operación bajo.
¿Quieres más noticias? Escuche el resumen diario de hoy a continuación o ingresa aquí para más información:
