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*