Cat's C13D : la puissance des trois

May 06, 2023

Par Mike Brezonick10 mai 2023

Il n'y a vraiment pas de "taille unique" quand il s'agit de moteurs. Mais Caterpillar se rapproche le plus possible avec son nouveau diesel C13D, dévoilé à ConExpo-Con/Agg 2023.

Le nouveau moteur, le produit de plus de cinq ans de développement, est une plate-forme de 13 L qui, selon Cat, a une densité de puissance allant jusqu'à 52,3 ch/L (40 kW/L) qui lui permet de couvrir une plage de puissance actuellement remplie par ses moteurs 13, 15 et 18 L. Le nouveau diesel est destiné à une large gamme d'équipements hors route, notamment les concasseurs de roches, les cribles, les broyeurs, les trancheuses, les équipements agricoles tels que les tracteurs, les moissonneuses et les pulvérisateurs automoteurs, les déchiqueteuses, les équipements de manutention et les grosses pompes industrielles.

"C'est vraiment une question de densité de puissance et de capacité de ce moteur", a déclaré Mark Stratton, vice-président et directeur général de Caterpillar responsable des gros moteurs industriels. "Et cela nous donne la possibilité de prendre cette plate-forme et de l'utiliser dans des applications où nos concurrents - et nos propres plates-formes - utilisaient des moteurs beaucoup plus gros dans le passé.

"Notre C13B, que nous vendons aujourd'hui, notre C15 et le bas de gamme de notre gamme de moteurs C18 seront couverts par la puissance fournie par ce moteur", a déclaré Stratton.

La plate-forme C13D à six cylindres en ligne offrira huit puissances nominales de 456 à 690 ch (340 à 515 kW) avec jusqu'à 2360 lb-pi (3200 Nm) de couple maximal. Avec des dimensions d'alésage et de course de 129,5 x 162,5 mm, le turbocompresseur et le refroidisseur d'admission ont une cylindrée globale de 12,9 L et intègrent un certain nombre de nouvelles caractéristiques de conception, notamment :

En fournissant une puissance et un couple comparables aux plates-formes de moteurs 13, 15 et monoturbo 18 L actuelles de Caterpillar, Cat a déclaré que la plate-forme C13D offre aux fabricants d'équipement d'origine la possibilité de réduire la taille de leurs moteurs et de simplifier la conception, l'assemblage et les exigences de la chaîne d'approvisionnement à travers applications multiples. Cette consolidation peut également réduire la maintenance, les pièces et la formation technique, a déclaré Caterpillar.

"Aujourd'hui, nous avons trois moteurs fantastiques dans ce que nous appelons la gamme de six cylindres en ligne à usage intensif - le C13B, le 15 L C15 et le C18 simple turbo, qui est au sommet de notre gamme de moteurs", a déclaré David Nicoll, responsable de la gamme de produits. pour le développement de gros moteurs industriels et le nouveau président des produits de roues moyennes de Caterpillar. "Le C13D sera capable de produire la puissance et l'efficacité sur toute cette ligne pour nos clients à l'avenir.

"Ainsi, lorsque nos clients commencent à réfléchir à leurs futurs plans de développement de produits, ils peuvent utiliser le C13D dans cette plage de puissance et essentiellement, ingénieur dans le C13D où ils ont aujourd'hui le C13B, le C15 et le C18 à turbo unique", a déclaré Nicoll. "Cela signifie que dans les cas où nos clients ont une large gamme de produits qui prennent différents moteurs, ils peuvent se regrouper en un seul moteur dans cette gamme. Cela les aide avec leur ingénierie, leur inventaire, leur maintenance, leur marché secondaire, tout ce qui va avec prendre soin d'une machine qui a un moteur. C'est ce que signifie la puissance de trois.

Ce que la puissance de trois ne signifie pas, cependant, c'est que les clients de moteurs Cat devront abandonner les moteurs actuels de 13, 15 et 18 L de sitôt.

"Nous n'allons forcer personne à changer", a déclaré Allen Chen, responsable du marketing produit pour la division des systèmes d'alimentation industriels de Cat. "Nous espérons que l'histoire de la valeur se racontera - le C13D a plus de puissance, plus de couple, plus de capacité d'altitude, et plus de démarrage à froid, moins de consommation de carburant, moins de vibrations, moins de bruit - tout ce qui est bon dans un moteur.

"Mais nous ne vous forcerons pas à le prendre", a déclaré Chen. "Nous comprenons et apprécions qu'il s'agit d'un très grand défi d'ingénierie pour réorganiser un moteur dans un châssis. Nous voulons donc travailler avec les concessionnaires et les équipementiers pour déterminer le meilleur moment pour changer.

"Cela étant dit, si et quand EPA Tier 5, EU Stage 6 ou, disons, China Nonroad 5, les plates-formes actuelles - le C13B, le C15 et le C18 ne seront pas certifiées à ce prochain niveau d'émissions", a-t-il déclaré.

Au lancement, le C13D répondra aux normes d'émissions des marchés plus réglementés, tels que EU Stage 5, US EPA Tier 4 final, China Nonroad 4, Korea Stage 5 et Japan 2014, équipé du dernier module d'émissions propres (CEM) de Cat. Des moteurs pour les marchés moins réglementés seront également proposés, a déclaré Cat.

Le CEM intègre de nouveaux embouts à haut débit et un nouveau mélangeur conçu pour réduire la consommation de fluides. Un système de dosage dans le cylindre et un papillon des gaz d'admission régulent la gestion thermique, supprimant le besoin du système de régénération Caterpillar (CRS), réduisant ainsi la complexité.

Le système intègre également la dernière technologie de réduction catalytique sélective (SCR) de la société pour une efficacité améliorée sur toutes les plages de températures qui, selon Cat, réduit la consommation de fluide d'échappement diesel (DEF). Le package CEM comprend également un emballage plus compact pour le catalyseur d'oxydation diesel (DOC) et le filtre à particules diesel (DPF).

Le CEM peut être monté sur le moteur ou à distance en fonction des besoins de l'application, a indiqué la société.

La plate-forme du moteur Cat C13D permet l'utilisation de carburants liquides renouvelables tels que le 100 % HVO, le biodiesel distillé B100 et même jusqu'au biodiesel standard B100, a indiqué la société. De plus, l'architecture de base du moteur est conçue pour le développement futur des capacités de carburant au gaz naturel et à l'hydrogène.

"Nous nous engageons à 100 % dans la plate-forme diesel en tant que plate-forme pour l'avenir, car nous savons que nos clients en auront besoin", a déclaré Stratton. "Nous intégrons pleinement la transition énergétique et le besoin de solutions alternatives.

"Mais si vous avez besoin d'un moteur diesel, si c'est la bonne réponse, nous voulons le meilleur sur le marché", a-t-il déclaré. "Et même avec un moteur à combustion interne, il existe des alternatives qui arrivent sur le marché aujourd'hui au-delà de notre diesel traditionnel qui réduisent notre empreinte carbone sur le cycle de vie total de l'opération, des choses comme le HVO.

"Nous nous attendons à ce que ce soit notre plate-forme pour l'avenir pour d'autres carburants alternatifs, des choses comme le gaz naturel et l'hydrogène", a déclaré Stratton. "Et c'est pourquoi il est si essentiel que nous ayons le bon moteur de base et que nous mettions en place toute la technologie dès le début."

Caterpillar a déclaré que le C13D avait accumulé plus de 12 000 heures de tests en laboratoire et sur le terrain, le premier moteur étant envoyé à un client pour des tests dans les prochains mois. Les moteurs pilotes seront livrés à d'autres clients de test en 2025, la production devant commencer en 2026.

Une grande partie des discussions de ces dernières années a porté sur les technologies destinées à remplacer les moteurs à combustion interne. Mais en dévoilant son nouveau diesel hors route, Caterpillar, le plus grand fabricant mondial de moteurs et d'équipements de terrassement, a clairement indiqué qu'il pensait qu'il restait encore un peu de vie dans la technologie des moteurs.

Qualifiant l'introduction du nouveau moteur diesel C13D à ConExpo de "journée mémorable pour Caterpillar", Jaz Gill, vice-président des ventes, du marketing, du service et des pièces de rechange pour la division des systèmes d'alimentation industriels de Caterpillar, a noté que "chaque jour maintenant, nous nous réveillons jusqu'à de nouvelles annonces, de nouvelles technologies révolutionnaires fournissant différents types de puissance.

"Qu'il s'agisse de batteries rechargeables, d'hybrides ou de carburants alternatifs tels que l'hydrogène ou le HVO et les piles à combustible, nous connaissons toutes ces technologies, et en effet, nous investissons massivement dans chacune d'elles", a-t-il déclaré. "Et bien que toutes ces nouvelles technologies soient de bon augure pour l'avenir, je pense qu'il est vrai de dire que le moteur à combustion interne éprouvé et fiable a été le principal cheval de bataille pour la grande majorité des chantiers à travers le monde.

"Donc, en tant que Caterpillar, nous nous consacrons au diesel", a déclaré Gill. "Nous allons continuer à investir. Nous voyons d'énormes opportunités maintenant et à l'avenir pour les moteurs à combustion interne."

Parallèlement à l'introduction d'un tout nouveau concept de moteur, Caterpillar a également utilisé ConExpo-Con/Agg 2023 pour mettre en évidence les technologies non liées au moteur qui pourraient également jouer un rôle plus important dans les années à venir.

Le principal d'entre eux est le Cat Compact ESS, un système de stockage d'énergie de batterie mobile (ESS) conçu pour compléter les solutions d'alimentation mobiles traditionnelles, qui a été présenté dans le cadre du Sustainability Hub de l'entreprise à ConExpo. Les nouveaux modules ESS, qui ont été dévoilés pour la première fois à Bauma l'automne dernier, sont destinés à des applications telles que les chantiers éloignés qui nécessitent de longues périodes de faibles charges, telles que les charges nocturnes, les faibles charges 24 heures sur 24 et les périodes où un approvisionnement silencieux en énergie est requis.

Deux modules ESS sont disponibles en configurations 50 et 60 Hz. Le Cat XES60 ESS fournit jusqu'à 56,8 kWh de capacité de stockage d'énergie, tandis que le XES120 fournit jusqu'à 127,9 kWh. Les deux permettent une recharge complète en seulement quatre heures et intègrent une chimie lithium-ion avancée pour fournir une stabilité thermique, une efficacité de décharge/recharge élevée et une durée de vie élevée, a déclaré Caterpillar.

Les modules ESS ont des connexions simples et directes qui permettent une installation plug-and-play rapide et une intégration à toute combinaison de diesel, de gaz naturel ou de source d'énergie renouvelable, y compris les panneaux solaires photovoltaïques portables ou l'énergie éolienne, permettant un déploiement rapide et fluide sur le chantier. Les modules stockent l'énergie excédentaire des sources d'énergie et la déchargent à la demande sur le chantier.