Cat's C13D: Die Macht der Drei

Jul 10, 2023

Von Mike Brezonick10. Mai 2023

Es gibt wirklich keine „Einheitslösung“, wenn es um Motoren geht. Aber Caterpillar kommt diesem Ziel mit seinem neuen C13D-Diesel, der auf der ConExpo-Con/Agg 2023 vorgestellt wurde, so nahe wie möglich.

Der neue Motor, das Produkt einer mehr als fünfjährigen Entwicklungszeit, ist eine 13-Liter-Plattform, die laut Cat eine Leistungsdichte von bis zu 52,3 PS/Liter (40 kW/Liter) aufweist und damit einen Leistungsbereich abdecken kann, der derzeit mit 52,3 PS/Liter (40 kW/Liter) gefüllt ist seine 13-, 15- und 18-L-Motoren. Der neue Diesel ist für eine breite Palette von Off-Highway-Geräten konzipiert, darunter Steinbrecher, Siebe, Schleifmaschinen, Grabenfräsen, landwirtschaftliche Geräte wie Traktoren, Erntemaschinen und selbstfahrende Feldspritzen, Holzhäcksler, Materialtransportgeräte und große Industriepumpen.

„Es geht wirklich um die Leistungsdichte und die Leistungsfähigkeit dieses Motors“, sagte Mark Stratton, Vizepräsident und General Manager von Caterpillar mit Verantwortung für große Industriemotoren. „Und es gibt uns die Möglichkeit, diese Plattform zu nutzen und sie in Anwendungen einzusetzen, in denen unsere Konkurrenz – und unsere eigenen Plattformen – in der Vergangenheit viel größere Motoren verwendet haben.“

„Unser C13B, den wir heute verkaufen, unser C15 und das untere Ende unserer C18-Motorenpalette werden durch die Leistung dieses Motors abgedeckt“, sagte Stratton.

Die Reihensechszylinder-C13D-Plattform bietet acht Leistungsstufen von 456 bis 690 PS (340 bis 515 kW) mit einem maximalen Drehmoment von bis zu 2360 lb. ft. (3200 Nm). Mit Bohrungs- und Hubabmessungen von 129,5 x 162,5 mm verfügt der turbogeladene und nachgekühlte Motor über einen Gesamthubraum von 12,9 l und verfügt über eine Reihe neuer Designmerkmale, darunter:

Durch die Bereitstellung vergleichbarer Leistung und Drehmoment für die aktuellen 13-, 15- und Single-Turbo-18-L-Motorplattformen von Caterpillar bietet die C13D-Plattform laut Cat Erstausrüstern die Möglichkeit, ihre Motoren zu verkleinern und die Anforderungen an Design, Montage und Lieferkette zu vereinfachen mehrere Anwendungen. Laut Caterpillar kann diese Konsolidierung auch den Wartungsaufwand, die Teile und die technische Schulung reduzieren.

„Heute haben wir drei fantastische Motoren in der von uns als Hochleistungs-Reihensechszylinder bezeichneten Reihe – den C13B, den 15 L C15 und den C18 Single Turbo, die an der Spitze unserer Motorenpalette stehen“, sagte David Nicoll, Produktlinienmanager für die Entwicklung großer Industriemotoren und der neu ernannte Präsident für Caterpillars Medium Wheel Products. „Der C13D wird in Zukunft in der Lage sein, die Leistung und Effizienz auf der gesamten Linie für unsere Kunden zu erzeugen.“

„Wenn unsere Kunden also beginnen, über ihre zukünftigen Produktentwicklungspläne nachzudenken, können sie den C13D in diesem Leistungsbereich nutzen und im Wesentlichen den C13D dort entwickeln, wo sie heute den C13B, den C15 und den C18 mit Einzelturbo haben“, sagte Nicoll. „Das bedeutet, dass unsere Kunden in Fällen, in denen sie über eine breite Produktpalette für unterschiedliche Motoren verfügen, diese auf einen einzigen Motor konzentrieren können. Das hilft ihnen bei der Konstruktion, dem Lagerbestand, der Wartung, dem Aftermarket und allen damit verbundenen Dingen.“ Sich um eine Maschine zu kümmern, die einen Motor hat. Das bedeutet die Kraft der Drei.“

Was die Dreierleistung jedoch nicht bedeutet, ist, dass Cat-Motorenkunden in naher Zukunft auf die aktuellen 13-, 15- und 18-Liter-Motoren verzichten müssen.

„Wir werden niemanden zum Umstieg zwingen“, sagte Allen Chen, Produktmarketingmanager für Cats Industrial Power Systems Division. „Wir hoffen, dass sich die Wertgeschichte von selbst zeigt – der C13D hat mehr Leistung, mehr Drehmoment, mehr Höhenflugfähigkeit und mehr Kaltstart, weniger Kraftstoffverbrauch, weniger Vibrationen, weniger Lärm – einfach alles, was an einem Motor gut ist.“

„Aber wir werden Sie nicht dazu zwingen“, sagte Chen. „Wir verstehen und wissen, dass es eine sehr große technische Herausforderung ist, einen Motor in ein Fahrgestell umzuwandeln. Deshalb möchten wir mit Händlern und OEMs zusammenarbeiten, um herauszufinden, wann der beste Zeitpunkt für die Umrüstung ist.“

„Davon abgesehen werden die aktuellen Plattformen – C13B, C15 und C18 – wenn EPA Tier 5, EU Stage 6 oder sagen wir China Nonroad 5 herauskommt, nicht für die nächste Emissionsstufe zertifiziert“, sagte er.

Bei der Markteinführung wird der C13D die Emissionsstandards strenger regulierter Märkte wie EU Stufe 5, US EPA Tier 4 final, China Nonroad 4, Korea Stufe 5 und Japan 2014 erfüllen und mit dem neuesten Clean Emissions Module (CEM) von Cat ausgestattet sein. Auch Motoren für weniger regulierte Märkte würden angeboten, sagte Cat.

Das CEM verfügt über neue High-Flow-Endkappen und einen neuen Mischer, der den Flüssigkeitsverbrauch reduzieren soll. Ein Dosiersystem im Zylinder und ein Einlassdrosselventil regeln das Wärmemanagement, sodass das Caterpillar Regeneration System (CRS) nicht mehr erforderlich ist, wodurch die Komplexität verringert wird.

Das System beinhaltet außerdem die neueste selektive katalytische Reduktionstechnologie (SCR) des Unternehmens für eine verbesserte Effizienz über alle Temperaturbereiche hinweg, die laut Cat zu einem geringeren Dieselabgasflüssigkeitsverbrauch (DEF) führt. Das CEM-Paket umfasst auch eine kompaktere Verpackung für den Dieseloxidationskatalysator (DOC) und den Dieselpartikelfilter (DPF).

Das CEM kann je nach Anwendungsbedarf am Motor oder ferngesteuert montiert werden, so das Unternehmen.

Die Cat-Motorplattform C13D ermöglicht die Verwendung von erneuerbaren Flüssigkraftstoffen wie 100 % HVO, destilliertem B100-Biodiesel und sogar bis zu B100-Standard-Biodiesel, so das Unternehmen. Darüber hinaus ist die Kernarchitektur des Motors auf die zukünftige Entwicklung von Erdgas- und Wasserstoffkraftstoffkapazitäten ausgelegt.

„Wir sind zu 100 % der Dieselplattform als Plattform für die Zukunft verpflichtet, weil wir wissen, dass unsere Kunden sie brauchen werden“, sagte Stratton. „Wir befürworten die Energiewende und den Bedarf an alternativen Lösungen voll und ganz.

„Aber wenn Sie einen Dieselmotor brauchen, wenn das die richtige Antwort ist, dann wollen wir den besten auf dem Markt“, sagte er. „Und selbst bei einem Verbrennungsmotor kommen heute neben unserem herkömmlichen Diesel Alternativen auf den Markt, die unseren CO2-Fußabdruck über den gesamten Lebenszyklus des Betriebs verringern, beispielsweise HVO.“

„Wir gehen davon aus, dass dies unsere zukünftige Plattform für andere alternative Kraftstoffe wie Erdgas und Wasserstoff ist“, sagte Stratton. „Und deshalb ist es so wichtig, dass wir die Basis-Engine richtig hinbekommen und die gesamte Technologie von Anfang an einsetzen.“

Laut Caterpillar hat der C13D mehr als 12.000 Stunden in Labor- und ersten Feldtests gesammelt, wobei der erste Motor in den nächsten Monaten zum Testen an einen Kunden geht. Pilotmotoren werden 2025 an weitere Testkunden ausgeliefert, der Produktionsstart ist für 2026 geplant.

In den letzten Jahren drehte sich viel um Technologien, die Verbrennungsmotoren ersetzen sollen. Doch mit der Vorstellung seines neuesten Off-Highway-Diesels machte Caterpillar, der weltweit größte Hersteller von Motoren und Erdbewegungsmaschinen, deutlich, dass seiner Meinung nach in der Motorentechnologie noch viel Leben übrig ist.

Jaz Gill, Vizepräsident für Vertrieb, Marketing, Service und Aftermarket-Teile der Industrial Power Systems Division von Caterpillar, nannte die Einführung des neuen C13D-Dieselmotors auf der ConExpo „einen bedeutsamen Tag für Caterpillar“ und bemerkte: „Jetzt wachen wir jeden Tag auf.“ bis hin zu neuen Ankündigungen, revolutionären neuen Technologien, die verschiedene Arten von Energie bereitstellen.

„Ob es sich um wiederaufladbare Batterien, Hybride oder alternative Kraftstoffe wie Wasserstoff oder HVO und Brennstoffzellen handelt, wir kennen alle diese Technologien und investieren tatsächlich stark in sie alle“, sagte er. „Und obwohl all diese neuen Technologien ein gutes Zeichen für die Zukunft sind, kann man meiner Meinung nach mit Recht sagen, dass der bewährte Verbrennungsmotor das wichtigste Arbeitstier für die überwiegende Mehrheit der Baustellen auf der ganzen Welt war.“

„Als Caterpillar haben wir uns dem Diesel verschrieben“, sagte Gill. „Wir werden weiter investieren. Wir sehen jetzt und in Zukunft große Chancen für Verbrennungsmotoren.“

Gleichzeitig mit der Einführung eines völlig neuen Motorenkonzepts nutzte Caterpillar die ConExpo-Con/Agg 2023 auch, um nicht-motorische Technologien hervorzuheben, die in den kommenden Jahren ebenfalls eine wichtigere Rolle spielen könnten.

Dazu gehört vor allem das Cat Compact ESS, ein mobiles Batterie-Energiespeichersystem (ESS), das als Ergänzung zu herkömmlichen mobilen Stromversorgungslösungen entwickelt wurde und im Rahmen des Sustainability Hub des Unternehmens auf der ConExpo ausgestellt wurde. Die neuen ESS-Module, die erstmals auf der Bauma im vergangenen Herbst vorgestellt wurden, zielen auf Anwendungen wie abgelegene Baustellen ab, die lange Zeiträume mit geringer Last erfordern, etwa Nachtlasten, niedrige Lasten rund um die Uhr und Zeiträume mit stiller Energieversorgung ist erforderlich.

Zwei ESS-Module sind in 50- und 60-Hz-Konfigurationen erhältlich. Der Cat XES60 ESS bietet bis zu 56,8 kWh Energiespeicherkapazität, während der XES120 bis zu 127,9 kWh liefert. Beide ermöglichen ein vollständiges Aufladen in nur vier Stunden und verfügen über eine fortschrittliche Lithium-Ionen-Chemie, um thermische Stabilität, hohe Entlade-/Ladeeffizienz und eine lange Lebensdauer zu gewährleisten, so Caterpillar.

Die ESS-Module verfügen über einfache, unkomplizierte Anschlüsse, die eine schnelle Plug-and-Play-Installation und Integration in jede Kombination aus Diesel, Erdgas oder erneuerbaren Energiequellen, einschließlich tragbarer PV-Solaranlagen oder Windkraft, ermöglichen und so einen schnellen und reibungslosen Einsatz am Arbeitsplatz ermöglichen. Die Module speichern überschüssigen Strom aus den Energiequellen und geben ihn bei Bedarf an der Baustelle ab.