M otor Tier 3 E E cología cología E E conomía conomía Tecnología Tecnología Flores Valero, Samuel
Motor Tier 3
EEcologíacología EEconomíaconomía TecnologíaTecnología
Flores Valero, Samuel
Progreso en las Regulaciones de Emisiones
Emision RegulationsU.S.EPA(225kw - 560kw/300HP - 750HP)
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10NOx + NMHC g/kwh
(*Tier1: solamente Nox)
PM g/kwh
Tier 1
Tier 3
0.027
0.55
Tier 2(Tier 4)
Regulaciones de Emisiones
para motores de 300 HP a 750 HP
PM
NOx + NMHC
Retos de Tier 3
● Óxidos de nitrógeno (NOx) son producidos cuando el Óxidos de nitrógeno (NOx) son producidos cuando el combustible diesel hace combustión a altas temperaturas.combustible diesel hace combustión a altas temperaturas.
● Hollín - Material en partículas (PM) es producido cuando el Hollín - Material en partículas (PM) es producido cuando el combustible hace combustión a bajas temperaturas.combustible hace combustión a bajas temperaturas.
● Regulaciones para Tier 3 tienen estándares estrictos para Regulaciones para Tier 3 tienen estándares estrictos para ambos NOx y PM.ambos NOx y PM.
● Para reducir significativamente el NOx y mantener el PM Para reducir significativamente el NOx y mantener el PM mientras se mantiene la eficiencia de combustible, mientras se mantiene la eficiencia de combustible, Komatsu ha implementado varias tecnologías.Komatsu ha implementado varias tecnologías.
*Current
Eng. *Application
4D95L D31/37 PC120WA80/100
4D107(4.5L) D39WA150
6D107(6.7L) PC200/228
PC220/PC270WA200/250/300
6D114PC300/350D61WA380/400
PC400/450D65/ D85
WA430/470/480HD255/HM300
PC600/750D155/D275WA500HD325/HM350/400
6D170PC1250D375WA600WA700HD465
12V140D475/WA800HD785
20072001 2002 2003 2004
6D125
6D140
2005 2006
Tier 3
100HP
174HP
2Tier
751HP
302HP
751HP
Tier 2
602HP
Cons e nt De c re e Sc he dule
*Current
Eng. *Application
4D95L D31/37 PC120WA80/100
4D107(4.5L) D39WA150
6D107(6.7L) PC200/228
PC220/PC270WA200/250/300
6D114PC300/350D61WA380/400
PC400/450D65/ D85
WA430/470/480HD255/HM300
PC600/750D155/D275WA500HD325/HM350/400
6D170PC1250D375WA600WA700HD465
12V140D475/WA800HD785
20072001 2002 2003 2004
6D125
6D140
2005 2006
Tier 3
100HP
174HP
2Tier
751HP
302HP
751HP
Tier 2
602HP
Cons e nt De c re e Sc h e dule
Programa de Regulación de Tier 3
2006
174 HP
751 HP
100 HP
Tier 2
Cambios en las Series de Motores
Nuevo Sistema de Combustible Nuevo Sistema de Combustible HPCRHPCR
((HHigh igh PPressure ressure CCommon ommon RRail) ail) Riel Común de Alta PresiónRiel Común de Alta Presión
Incluye nueva bomba de inyección HPCR será básicamente el mismo para todas las
nuevas series de motores:
Serie 114Serie 125
Serie 140 Serie 170
Serie 95 Serie 107
Motores que cumplen con las regulaciones Tier 3
Serie de Serie de MotorMotor
ModelosModelos Sistema EGRSistema EGRRegulacionesRegulaciones
EPA EPA HPHP(( NOx+HC/PM)NOx+HC/PM)
9595 WA100 - 150WA100 - 150
PC138US seriesPC138US series D31 - 37D31 - 37
75 -100 HP75 -100 HP( 4.7 / 0.40 )( 4.7 / 0.40 )
107107PC200 seriesPC200 seriesWA200 - 380WA200 - 380
D61 D61 GD555GD555
100 -175 HP100 -175 HP( 4.0 / 0.30 )( 4.0 / 0.30 )
175 - 750 HP175 - 750 HP( 4.0 / 0.20 )( 4.0 / 0.20 )
114114 PC300PC300WA400WA400 D65D65
GD655 – 675GD655 – 675
125125 PC400PC400WA470 – 480 WA470 – 480 D85D85
HM300HM300
140140 PC600 - 800PC600 - 800WA500 WA500 D155 - 275D155 - 275
HM350 – 400HM350 – 400
170170 PC1250PC1250WA600 – 700 WA600 – 700 D375D375
HD465 – 605HD465 – 605
Puntos de Venta
Limpio
Económico
Silencioso
Conforma con la Regulación
Bajo consumo de combustible
Bajo Sonido
Lo que es más:•Alto torque a bajas revoluciones•Alta confiabilidad•Alta durabilidad•Facilidad de Servicio
Sistema de Inyección de Combustible HPCR (High Pressure
Common Rail) = (Riel Común de Alta Presión)
Control electrónico total
Tecnologías Claves
MotorKOMATSU
Tier 3
Emisiones limpias Economía de combustible Bajo ruido Menos humo Alto torque máximo
Concepto de CombustiónRecirculación de Gases de
Escape “EGR” enfriado= (Exhaust Gas Recirculation)
Nuevo Sistema de Combustión
Administración de Aire Post-Enfriador Aire-a-Aire Turbocargador de Alta
eficiencia
Motor Rediseñado y Soporte Total Motor mejorado Monitoreo de la condición
del vehículo
Tecnologías Claves - HPCR
Sistema de Inyección de combustible HPCR (High Pressure Common Rail) Riel Común de Alta Presión
Características1. Presión de inyección de combustible
incrementada
2. Presión de combustible independiente de rpm de motor
3. Inyección de combustible, pre-inyección, post inyección múltiple
Beneficios1. Reducción de hollín (PM)
2. Bajo consumo de combustible
3. Gran torque a bajas rpm’s
4. Bajo sonido
HPCRHPCR está mejorado en está mejorado en comparación con el Tier 2comparación con el Tier 2
Riel Común
A los Inyectores
Señales de Sensores
• Temperatura,
• Velocidad …
Combustible a alta presión
Sensor de presión de Riel Común
Bomba de alta presión
Inyector
Tecnologías Claves – Control Electrónico
Control del Motor: Control del Motor: KOM-Net KOM-Net
Control Electrónico
Controlador de motor
[Características] 1. Velocidad de procesamiento de data dos
veces mas rápida que los controladores actuales
2. Control óptimo de la inyección
3. Inyección de Combustible Múltiple
… Pre-Inyección & Post-Inyección
4. Auto derrateo de combustible a grandes alturas
5. Controlador montado en el motor
[Beneficios]1. Reducción de Hollín (PM) & NOx
2. Bajo consumo de combustible
3. Bajo ruido
4. Buen desempeño a grandes alturas
Controlador Controlador de Motorde Motor
SensoresSensores
ControladorControlador ControladorControlador
Control de gasto del combustible Inyectado
• Pulsos de inyección piloto son utilizados para crear un efecto de pre-combustión en la cámara del cilindro. Cuando la inyección principal se efectúa, ésta se realiza con mejor eficiencia de combustión y menos cantidad de combustible.
• El diseño actual utiliza inyección dividida para arranques en frío.
Tecnologías Claves – Control Electrónico
Control Electrónico
Inyección Principal
Similar que inyección de combustible convencional.
Inyección Piloto
Inyección de pequeña cantidad de combustible antes de inyección principal.
Inyección Dividida
Para encendido en frio. Pequeñas cantidades son inyectadas varias veces antes de inyección principal.
Inyección PrincipalInyección
Piloto
Inyección Dividida
Tecnologías Claves – EGR Enfriado
Recirculación de Gases de Escape “EGR” enfriado (Exhaust Gas Recirculation)
[Características]1. EGR trabaja en todos los rangos de
operación
2. Baja la temperatura de los gases recirculados por medio del enfriador EGR
3. Mezcla los gases de escape y el aire de entrada por medio de la válvula venturi
4. Tiempo de inyección se mantiene “adelantado”
[Beneficios]1. Reducción de NOx
2. Bajo consumo de combustible
Pos-Enfriador Val By-pass
Venturi
Turbocargador
Válvula de Desviación
Enfriador EGR
Válvula EGRMotor
Multiple de EscapeMúltiple de Admisión
Venturi
Concepto del Sistema EGR
Tecnología que reduce la concentración de oxigeno en la cámara de combustión, reduciendo así la temperatura de combustión y disminuyendo el NOx.
● Solución sencilla y mejor sistema para reducir el NOx.
● EGR ha sido utilizado en automóviles desde mediados de los años ‘70.
● El sistema de EGR enfriado es la tecnología escogida por todos menos un fabricante de motores para carreteras en EEUU desde 2002.
Detroit Diesel, Volvo, Cummins.
Esta tecnología será un estándar en la industria y también será utilizada para motores fuera de carretera etapa Tier 4, a iniciarse en el 2011 para motores en el mismo rango de potencia.
Historia & Antecedentes
Tecnologías Claves – EGR Enfriado
Para aplicaciones fuera de carretera, Komatsu mejoró y probó:
● Enfriador EGR anti-corrosivo● Válvula EGR hidráulica
… Rápida, duradera y confiable● Bomba de agua mejorada Válvula EGREnfriador EGR
Turbocargador
Tecnologías Claves – Cámara de Combustión
Actual
[ Beneficios] 1. Reducción de NOx
2. Reducción de Hollín3. Bajo Consumo de Combustible
[Características] 1. Cámara de combustión completamente
innovativa (patente pendiente).
2. Controla la velocidad de combustión.
3. Incrementa la mezcla de aire-combustible.
Cámara de Combustión de Re-Entrada
Simulación por computadora
Los gases de combustión ingresan en la cámara de la cabeza del piston generando turbulencia para una mejor mezcla aire-combustible.
Una buena mezcla aire-combustible produce una combustión completa lo cual permite la reducción de Nox y PPM.
Tecnología Clave – Post-Enfriador Aire-a-Aire
[Característica] 1. Aire de admisión enfriado por el ventilador.
2. Aplicable a todas las aplicaciones.
3. Temperatura de aire de admisión menores que sistema convencional, de 160 a 50 grados centígrados.
Enfriamiento de aire de admisión Aire-a-Aire
[Beneficios]1. Reducción de NOx
2. Bajo Consumo de CombustiblePost-Enfriador Aire-a-Aire
50°C
160°C
Tecnología Clave – Turbocargador de Alta Eficiencia
[Características] 1. Alta eficiencia sin necesidad de estructura
especial.
2. Diseño de aletas de compresor de alta eficiencia.
3. Alta durabilidad con materiales óptimos.
[Beneficios]1. Reducción de NOx.
2. Reducción de Hollín ( PM ).
3. Desempeño en altura mejorado.
Presión de Refuerzo del Turbocargador Incrementada
Pre
sión
de
Ref
uer
zo
Turbocargador de Alta Eficiencia
Incrementada 20%
Tecnología
Komatsu Tier 3 Engines
Pos-Enfriador Aire-a-Aire
Turbocargador Mas Eficiente
Nueva Cámara de Combustión
Nuevo Sistema EGR
Sistema HPCR
Cambios Generales de Diseño
????? + Tratamiento secundario????? + Tratamiento secundarioTier 4Tier 4
Varia según el fabricanteVaria según el fabricanteTier 3Tier 3
Tiempo de inyección demoradoTiempo de inyección demorado
Incremento de presión de inyecciónIncremento de presión de inyección
Incremento de presión de refuerzoIncremento de presión de refuerzo
Pos-Enfriador Aire-a-AirePos-Enfriador Aire-a-Aire
Controles electrónicosControles electrónicos
Tier 2Tier 2
Tiempo de inyección demoradoTiempo de inyección demorado
Incremento de presión de inyecciónIncremento de presión de inyecciónTier 1Tier 1
Cambios de Diseño Cambios de Diseño Nivel de EmisiónNivel de Emisión
Tecnología Utilizada por la Competencia
Fabricante Solución en el cilindro
EGR Catalítico
Cat Si No No
Deere No Si ?
Isuzu No Si ?
DDC No Si ?
Deutz No Si ?
Iveco No Si ?
Tecnología Utilizada por la Competencia - CAT
CATCAT ACERTACERT no es consistente con sistemas de combustible a lo no es consistente con sistemas de combustible a lo largo de la serie de motores ACERT.largo de la serie de motores ACERT.
KOMATSUKOMATSU Solución Simple y probadaSolución Simple y probada:: HPCRHPCR
CATCAT ACERTACERT es complejo. es complejo. KOMATSUKOMATSU Solución Simple y probada Solución Simple y probada : : EGR EnfriadoEGR Enfriado
* para aplicaciones de carreteraMEUI: Inyector Activado Hidráulicamente y controlado Electrónicamente
(Mechanically actuate, Electronically controlled Unit Injector)Presión de combustible dependiente de rpm
HEUI: Hydraulically actuated, electronically controlled unit injector
KOMATSU CAT ACERT
(Advanced Combustión Emisión Reduction Technology)
C7, C9 C11/C13, C15/C18 C 6.6
Sistema de Inyección HPCR HEUI MEUI HEUI
Control Electrónico Control Electrónico Total Control Electrónico ADEM 4ol
Concepto de Combustión
EGR Enfriado Válvula de Activación Variable “VVA”
Nuevo Sistema de Combustión Relación de compresión incrementada
Manejo de AirePost-Enfriador Aire-a-Aire Cabeza de cilindro de flujo cruzado
Turbo de Alta Eficiencia Turbocargador VGT*