El trabajo en equipo transforma la nueva tecnología en el X15 más limpio y con mayor eficiencia de combustible

Mejorar la economía de combustible en un motor diésel de servicio pesado y al mismo tiempo reducir las emisiones no es tarea fácil.

Durante décadas, los ingenieros han intentado lograr esta combinación conociendo las motivaciones de los clientes para funcionar de manera más limpia y obtener más millas por galón.

Eso es lo que hace que Cummins 2027 X15 sea un tema tan estimulante entre ingenieros, propietarios de flotas y gerentes de mantenimiento que conocen muy bien los intereses.

Con un aumento en la economía de combustible del motor base de hasta un 4 %, Cummins ha superado obstáculos de ingeniería de larga data con su último X15 y ha dejado a los líderes de la industria impresionados y ansiosos por aprender más.

Mike Roeth, ingeniero y director ejecutivo del Consejo Norteamericano para la Eficiencia del Transporte de Carga (NACFE), no es ajeno a la búsqueda de camiones Clase 8 más eficientes y de combustión más limpia. Antes de ayudar a fundar NACFE en 2010, acumuló 25 años de experiencia trabajando en la industria del transporte por carretera.

El éxito de Cummins en reducir las emisiones y al mismo tiempo aumentar la economía de combustible hizo que Roeth recordara un proyecto de emisiones en un camión pesado de principios de la década de 2000.

"Cuando hicimos esa primera reducción importante de NOx con EGR, perdimos una cantidad significativa de economía de combustible en ese esfuerzo", dijo Roeth. "Perdimos entre un 4 y un 5% con los motores anteriores. A la industria se le ha enseñado que si se reducen los NOx, se puede perder economía de combustible".

Andrea Lukas, directora de gestión de productos de mercado del negocio de motores de Cummins, da crédito a los ingenieros de la empresa por trabajar juntos para utilizar nuevas formas de romper viejas barreras.

"Estás acostumbrado a esa compensación en la que si tienes que cumplir nuevos requisitos de emisiones, normalmente es en detrimento de la eficiencia del combustible", dijo Lukas. "Felicitaciones a los equipos de ingeniería aquí que realmente han tenido en cuenta el valor de la economía de combustible, lo que eso significa para las flotas, cómo afecta sus negocios y han tratado de ser muy concienzudos en esa compensación."

El director ejecutivo del Engine Technology Forum, Allen Schaeffer, señaló cómo las nuevas funciones basadas en datos en motores como el Cummins 2027 X15 están desempeñando un papel cada vez más importante en la mejora del rendimiento.

"La mejora continua en los motores de combustión interna está viva y coleando", afirmó Schaeffer. "Lo que estamos viendo es una notable gama de nuevos modelos de motores que integran características de tecnología avanzada como arranque/parada y frenos de motor que mejoran aún más la potencia y el rendimiento de estos motores probados. Todo esto sucede mientras se cumplen los estándares de emisiones que están incluso más cerca de cero que los actuales."

Maximizar la eficiencia mediante mejoras en el tren motriz

La eficiencia de combustible mejorada con el X15 2027 comienza con el motor, que puede ofrecer una mejora en la economía de combustible de hasta un 4 % con respecto al motor 2024.

La eficiencia mejora aún más con el tren motriz totalmente integrado con ejes Eaton Cummins Endurant XE™ y Cummins-Meritor Super-Fast que pueden proporcionar hasta un 3% de ganancia en eficiencia de combustible para un total de 7%. "Para empezar, mientras pensamos en el motor, la eficiencia de combustible proviene de la mejora BSFC [Consumo de combustible específico base], que incluye la elección del turbocompresor correcto, la gestión térmica del pistón, etc.", explicó Prithivi Raj Babu. Director sénior de integración de tecnología, autobuses y trenes motrices de Cummins. "Sin embargo, siempre existe la desventaja de que no se puede ir más allá y seguir mejorando la eficiencia de combustible del motor básico. Ahí es donde entra en juego todo el tren motriz".

Los recipientes SCR duales combinados con dos calentadores de 5 kW reducen de manera más efectiva las emisiones en el postratamiento. Un alternador de 48 voltios accionado por correa debajo del capó alimenta los calentadores sin necesidad de baterías.

El nuevo Endurant XE™ presenta nuevas relaciones de transmisión de pasos pequeños optimizadas para relaciones de eje rápidas para minimizar el consumo de combustible y mejorar el rendimiento. Una relación de primera marcha más profunda mantiene el rendimiento a baja velocidad para relaciones de eje rápidas y el sistema general se especificará para crucero de transmisión directa con sobremarcha cuando sea necesario.

Los sistemas de frenos y ejes Cummins-Meritor ofrecen valor adicional con una nueva combinación de eje de transmisión RPL35/RPL20 con peso reducido y controlado mediante gestión activa del par. La serie Permalube RPL fue la primera de su tipo en la industria en ofrecer líneas motrices permanentemente lubricadas y selladas de por vida para reducir el mantenimiento y los costos.

Un nuevo eje 14X HE SuperFast Ratio admite diferenciales numéricos más bajos (2,05 y 1,95) para mejorar la economía de combustible sin afectar la capacidad de conducción. La calibración optimiza aún más el beneficio de economía de combustible.

"Es una transmisión directa, lo que significa que en pendientes pronunciadas no será tan eficiente. Será bueno en caminos llanos y en pequeñas colinas", dijo Babu.

Los beneficios adicionales del tren motriz de economía de combustible se obtienen a través de funciones personalizables como Smart Torque 2, SmartCoast (crucero + pedal), caídas de par, control de crucero predictivo, regulador de velocidad predictivo en carretera, potencia dinámica, avance en pendientes, cambio de marchas predictivo y extensión SmartCoast predictiva. La mayoría de las enumeradas son funciones predictivas que se basan en flujos de datos, incluido el GPS, para analizar las condiciones de la carretera con anticipación, como las pendientes, y luego ajustar la aceleración, la configuración de marchas y el frenado para maximizar la economía de combustible.

Los clientes pueden realizar los ajustes preferidos según sus necesidades.

"Tenemos la capacidad de sentarnos con ese cliente final, comprender su ciclo de trabajo y proporcionar patrones de acabado de características específicas para él", dijo Babu.

Una mejor economía de combustible comienza con el equipo del motor

La mejora del 4% en la economía de combustible se debe a varios avances en el nivel básico del 2027 X15.

Lukas explicó que una taza de pistón de nuevo diseño proporciona una relación de compresión más alta para una combustión más eficiente. Los cambios en el área de la falda del pistón y la altura del pasador del pistón reducen la fricción.

"A medida que avanzamos en la rotación del cigüeñal, eso también conduce a una mejor economía de combustible", dijo Lukas.

El nuevo sistema de postratamiento de 48 voltios desarrollado por Cummins Emission Solutions no solo reduce las emisiones sino que también mejora la economía de combustible gracias a ese diseño de recipiente SCR doble más grande.

"Los catalizadores han aumentado, pero el tamaño del postratamiento también permite mejorar el flujo, lo que reduce la presión del paquete y optimiza la utilización del catalizador", afirmó Lukas. "Un flujo de aire más eficiente y una reducción de la contrapresión conducen a mejoras en la economía de combustible. Los caballos de fuerza se destinan a hacer girar las ruedas en lugar de expulsar los gases de escape".

Cummins Turbo Technologies desarrolló un nuevo turbo para el 2027 X15. El cambio a un rodamiento de elemento de rodillos permitió obtener espacios libres más ajustados y una mayor eficiencia. Ingeniería también realizó mejoras en la aerodinámica del compresor y las ruedas de la turbina. Un revestimiento especial redujo aún más las holguras y un actuador mejorado también mejoró el rendimiento.

Un mejor suministro de combustible comienza con nuevos inyectores y una bomba de combustible de émbolo opuesto más compacta.

"Cada émbolo tiene su propio rodillo. No hay deslizamiento, lo que minimiza el movimiento y mejora la eficiencia", dijo Lukas. "También hemos agregado medición de entrada activa a cada uno de los émbolos para garantizar un control preciso del combustible".

Varias empresas de Cummins se unieron no solo para reducir las emisiones del X15 2027 sino también para mejorar la economía de combustible.

"Aquí es donde tener esos negocios complementarios y poder trabajar directamente con otros componentes y otros proveedores bajo un mismo techo, por así decirlo, es realmente beneficioso", afirmó Lukas.