Desarrollos Tecnológicos en Motores Dedicados (GNV)

Ernesto Kindler, Cummins Westport Inc.Lima, Perú

12 Octubre 2004

• Reconocida como Líder Mundial en Tecnología de Motores a Combustible Gaseoso

• Originada a principio de 1990 en los Desarrollos de la UBC

• Compañía Publica cotizada en la Bolsa de Toronto desde 1995

• Más de 200 personas trabajan en Westport (incluyendo Cummins Westport, Westport Europe y Westport Germany)

• Instalaciones de Primer Nivel en Vancouver, Canadá:– 7,400 m2 (78,000 ft2) en

laboratorios y oficinas

Westport Innovations Inc.

Premio a la Innovación y su Aplicación

Relaciones de Westport

Acuerdos de Desarrollo

Joint Venture

50% 50%Acuerdos de

Infraestructura

Motores Rango Medio de Aplicación Automotriz

CamionesPesados

IndustrialesGeneración

Cummins Inc.

• Más de 75 años liderando la fabricación de motores Diesel en N. América

• El mayor fabricante de motores Diesel de uso comercial• Diseña, fabrica, distribuye y atiende

– Sistemas de generación eléctrica, motores, y tecnologías relacionadas, incluyendo sistemas de combustible, reguladores, manejo del aire, filtración y soluciones para emisiones.

• Basada en Columbus, Indiana (USA), – Más de 500 distribuidores en compañías propias e

independientes ubicados en 131 países y territorios, con 24,900 empleados en todo el mundo

– Cummins reportó ventas por USD 5700 millones en 2001• Las alianzas de desarrollo de productos y manufactura

de Cummins incluyen:– Case, New Holland, IVECO, Komatsu, Westport y Scania.

Acuerdo de JV CWI

• El JV original fue firmado en Mar/01 para explorar un rango de productos para combustibles alternos y sus oportunidades tecnológicas

• Westport proveyó personal, financiación y tecnologías• Cummins proveyó personal, línea de productos

existentes, fabricación, distribución y servicio internacional.

• Desde Diciembre de 2003, CWI continua sobre una base permanente como una compañía Joint Venture al 50:50

• Cummins y Westport están enfocadas al éxito mundial del transporte urbano y de carga con motores a gas.

Roles y Responsabilidades

• Desarrollar, comercializar y vender la línea líder de motores a combustible gaseoso, de alta prestación, baja emisión y económicamente viables.

• Crear disponibilidad con OEMs, desarrollar canales de venta y alianzas industriales

• Controlar especificaciones del producto, precios, mercadeo e iniciativas de fabricación internacional

• Desarrollo de nuevos mercados e iniciativas de demostración

• Industria de combustibles alternativos y relaciones gubernamentales

• Programas de tecnología de próxima generación

• Comunicaciones y finanzas Corporativas

• Fabricación global y gerenciamiento de la cadena de proveedores

• Provee la plataforma base del Diesel y alianzas con OEMs

• Distribución y red de servicio global

• Relaciones con la industria y los gobiernos

ColaboraciónTecnológica

Listado de Motores

Línea de Avanzada con Ignición por Chispay Mezcla Pobre

B5.9G International Euro 2 B Gas Plus 1.8 NOx+NMHC/.01 PMBLPG Plus 2.2 NOx+NMHC/.01 PMC Gas Plus 1.8 NOx+NMHC/.01 PML Gas Plus 1.4 NOx+NMHC/.01 PM

B5.9G International Euro 3

B Gas Plus(HCNG) 0.9 NOx+NMHC/0.01 PM

2007 CWI Niveles 2010 a la fecha.2 NOx demostradoMenor Costo Ciclo de Vida (LCC)Eficiencia de Combustible mejorada

En Producción

Disponible 2005

En Demostración

En Evaluación Tecnológica

5.9 Litros 8.3 Litros 8.9 Litros

195–230 hp 250-280 hp 320 hp

420–500 lb-ft 750 – 850 lb-ft 1000 lb-ft

1.8 NOx+NMHC 1.8 NOx+NMHC 1.5 NOx+NMHC

0.01 PM 0.01 PM <0.03 PM

La Gama Más Amplia de Productos

THROTTLE POSITION

ENGINE POSITIONINTAKE PRESSURE &TEMPERATUREBOOST PRESSURE

COOLANT TEMPERATUREWIDEBAND OXYGEN SENSORFUEL PRESSURE &TEMPERATURE

Improvement Areas

FuelControl Valve

Fuel FlowSensor

Filter

FuelVaporizer

FuelShutoff

ENGINECONTROLLER

CM556

IGNITIONMODULE

DRIVE-BY WIRETHROTTLE

Coil Pack

PC BASED DIAGNOSTICS

OIL PRESSURE/TEMPEXH. BACK PRESSURE

KNOCK SENSORCoil Pack

FUEL

Spark Plugs

ENGINECONTROLLER

CM556

IGNITIONMODULE

MIXER

WASTEGATECONTROL VALVE

CHARGE-COOLEDAIR

Spark Plugs

TURBO ACTUATOR

AIR/FUEL

La Electrónica Prové Desempeño Robusto

Paquete de aros y pistones de Aluminio diseñados para motores Plus -Bajo consumo de aceite

Turbocargador con control electrónico del Wastegate, cuerpo de bujes enfriado por agua –mejora la durabilidad del motor, economia de consumo y capacidad de altitud Motor 6 Cilindros basado en la plataforma del

Cummins ISB. Diseño Servicio Pesado

Filtro de aceite Full Flow / bypass –Mayor vida del motor

Interenfriado –Emisiones más bajas

Ignición por chispa –emisiones más bajas, sin problemas de arranque en frio –reduce el ralentí

Tapas de cilindro adecuadas – mejora de la confiabilidad y durabilidad

Sistema detección de detonancia, control moderno del motor –Mejoramiento de la protección y desempeño del motor

Sensor de humedad y compensación, compensación de presión de escape –Funcionalidad apta para diversas condiciones ambientales

Árbol de levas optimizado para desempeño del motor a GNC – mejor desempeño del motor

Control CM556 para el motorControl de última tecnología. Capacidad de diagnóstico de mayor velocidad y memoria con posibilidad de acceso a INSITE™ y QuickCheck™. Acelerador electrónico (drive-by-wire) – Excelente diseño, robusto, confiable, operabilidad y facilidad de servicio con bajo costo de mantenimiento, sin problemas imprevisibles y capaz de gerenciar un rango amplio de calidad de combustibles

Subsistemas del motor montados -un solo proveedor

Baja presión de suministro del gas –posibilidad para GNC o GLP

Enfoque Internacional – Incentivos sobre Investigación y Desarrollo

ASIAIncremento de imposiciones

Preocupación por el GHG (Gases Efecto Invernadero)

Incremento del desarrollo de la infraestructura

Incremento del consumo del Gas Natural

FOCO: China, Tailandia, Bangla Desh, Taiwán, Filipinas

ASIAIncremento de imposiciones

Preocupación por el GHG (Gases Efecto Invernadero)

Incremento del desarrollo de la infraestructura

Incremento del consumo del Gas Natural

FOCO: China, Tailandia, Bangla Desh, Taiwán, Filipinas

MEXICO

BRASILAUSTRALIA

CANADA

USA

AMERICASIncremento de imposiciones

Fuertes incentivos

Infraestructura en rápido desarrollo

Potencial de intercambio de emisiones

Crecimiento de la importación de GNL

Preocupación sobre la seguridad de la energía en USA

FOCO: Áreas de no cumplimiento americano: México, Brasil

AMERICASIncremento de imposiciones

Fuertes incentivos

Infraestructura en rápido desarrollo

Potencial de intercambio de emisiones

Crecimiento de la importación de GNL

Preocupación sobre la seguridad de la energía en USA

FOCO: Áreas de no cumplimiento americano: México, Brasil

EUROPA, ORIENTE MEDIO & INDIAPotencial para directivas EU

Foco en la reducción del GHG (Gases Efecto Invernadero)

Incremento de imposiciones e incentivos

Desarrollo moderado de la infraestructura

FOCO: Inglaterra, Francia, Europa del Este, Egipto, India, Irán, Pakistán

EUROPA, ORIENTE MEDIO & INDIAPotencial para directivas EU

Foco en la reducción del GHG (Gases Efecto Invernadero)

Incremento de imposiciones e incentivos

Desarrollo moderado de la infraestructura

FOCO: Inglaterra, Francia, Europa del Este, Egipto, India, Irán, Pakistán

INGLATERRA

FRANCIA

El JV se está moviendo para tener realmente un foco internacional con objetivos específicos

INDIA

CHINA

Simplemente un Combustible más Limpio

Hidrocarburo Complejo

El Hidrocarburo más Simple

La mayor relación de hidrógeno a carbón

de cualquier hidrocarburo

El Gas Natural es un Combustible más seguro

• Más liviano que el aire• Se eleva• Evapora muy rápido

• No se acumula en zonas bajas • Mezcla rica combustiona

lentamente • Enciende a temperaturas de

aproximadamente 600 °C• No es toxico• Sin olor, se agrega odorizante

para detectar fugas

• Más pesados que el aire• Desciende• Evaporan muy lentamente a

temperatura ambiente • Se acumula en zonas bajas• Mezcla rica explota • Vapores de nafta y diesel

encienden a aprox. 200 °C• Tóxicos, especialmente la nafta • Fuerte olor propio

GNV Comb. Líquidos (Nafta, diesel, GLP)

Vehiculos Servicio Pesado a Gas Natural

• En los últimos 10 años, los Vehículos a Gas Natural en aplicaciones de Servicio Pesado, han mostrado grandes reducciones de NOx y PM comparado con los Diesel

• Comparado con Diesels pre-2002:• Aproximadamente 60% de reducción en NOx• Aproximadamente 90% de reducción en PM

• Comparado con Diesels actuales:• Aproximadamente 30% de reducción en NOx• Aproximadamente 90% mas bajo PM

• Representan al esfuerzo más exitoso en el desplazamiento del combustible Diesel en el Servicio Pesado

Motores CWI a Gas Natural• Motores de mezcla pobre controlada electrónicamente• Disponibles en los mercados de América y Europa

– B-Series (5.9 litros) 170 Kw., 880 N-m– C-Series (8.3 litros) 210 Kw., 1150 N-m

– L-Series (8.9 litros) 240 Kw., 1300 N-m• Controles electrónicos altamente eficientes

– Eliminación del módulo de control del regulador electrónico independiente

– Manejo por cables (Drive-by-wire)– Diagnóstico avanzado– Detección y control de detonancia– Mayor compatibilidad de combustible

• Hasta un mínimo de número metano 65 – Compensación de humedad y contrapresión

• Catalizador por oxidación como standard

Garantia

• Garantía básica del Motor – C Gas Plus, B Gas Plus, B LPG Plus, L Gas Plus - 2 años.

• Un Plan de protección de Componentes Mayores de 6 Años / 300,000 Millas, diseñado específicamente para cubrir las necesidades de Clientes de motores a GNV ó GNL, puede ser adquirido durante los primeros 6 meses de operación y es transferible y sin deducible.

Today’s Diesel and NG Engine Emissions

0.00

0.02

0.04

0.06

0.08

0.10

0.12

0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0NOx (g/bhp-hr)

PM

(g/b

hp-h

r)

CNG < 2003CNG 2003Diesel < 2003Diesel 2003

Emisiones Actuales Diesel y GNV

El Desafío!

0.00

0.02

0.04

0.06

0.08

0.10

0.12

0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0

NOx (g/bhp-hr)

PM (g

/bhp

-hr)

19982002

Productos Actuales CWIProductos 20042007

2010

Objetivo para Bus Urbano

Desafío en Emisiones

• Como cumplirán los motores de servicio pesado a Gas Natural, las emisiones del 2007 y 2010 ?

• La respuesta depende de la tecnología de base:– Motores con alimentación Homogénea– Motores con Inyección de Gas Directa

0

20

40

60

80

100

120

12 14 16 18 20 22 24 26 28 30

Air / Fuel Ratio

Per

cent

Max

imum

NO

x

Sto

icho

iom

etric

LeanRich

Comparado con estequiométricos, mezcla pobre ofrece:

1. Mejor economía decombustible

2. NOx mas bajo3. EGT (Temp. Gases de

Escape) más bajas

B Gas Plus & C Gas Plus L = 1.5

Porqué Mezcla Pobre ?

“Pobre” es cuando exceso de aire es introducido al motor junto con el gas produciendo efectos positivos. •Exceso de aire reduce la temperatura de combustión lo que reduce NOx•El proceso de combustión es más eficiente y más potencia es producida por exceso de Oxigeno

Reducción de Emisiones para Motores con Encendido por Chispa

• Motores con Mezcla Pobre– Existe la posibilidad de usar sistemas de control

de emisiones – Las temperaturas son más altas que las del

Diesel, lo que favorece la eficiencia de la conversión

– Las emisiones de NOx a la salida del motor son más bajas lo que permite usar sistemas mas simples

Preguntas Clave para Motores a Gas en Norteamérica

• Cual será la comparación de valor cuando los motores Diesel cumplan con las normas de emisión de 0.27 g/Kw-hr NOx y 0.013 g/Kw-hr PM?– Los motores Diesel serán más caros, más complejos y

posiblemente menos eficientes en el nivel de emisiones 2010 – Los motores a Gas Natural pueden cumplir las normas con

sistemas más simples, más baratos y con menos penalización – La Seguridad Energética en NA mantiene el alto interés – el gas

natural puede continuar desplazando al petróleo – Reducción de los GHG (Gases efecto invernadero)– Transición más natural al hidrógeno

Resumen

• Los motores a Gas Natural de servicio pesado de combustión por chispa (SI) y mezcla pobre, ya han contribuido con amplios beneficios en emisiones, comparado con los Diesels

• Motores a Gas Natural con Inyección Directa acoplado a la recirculación de gases de escape (EGR) contribuirán significativamente a los beneficios en emisiones comparado con los Diesels y a su vez, con mejor eficiencia y desempeño

• Las normas EPA 2010 para Servicio Pesado, son un desafío para ambos motores: Diesel y Gas Natural

Flotas Mundiales con Motores Cummins Westport Inc.

Motores CWI a GNV reducen laPolución Sonora Urbana

50.0

70.0

90.0

Peak Torque, F

ull Load

Low Idle, No Load

Engine Test Mode

Diesel bus engine C Gas Plus

Natural gas is 11.8 decibels quieter at idle

Natural gas is 6.1 decibels quieter at peak torque and load

50.0

70.0

90.0

Peak Torque, F

ull Load

Low Idle, No Load

Engine Test Mode

Dec

ibel

s dB

(A)

Diesel bus engine C Gas Plus

Natural gas is 11.8decibels quieter at idle

Natural gas is 6.1 decibels quieter at peak torque and loadLas Comunidades notan

la ventaja sonora del GNV.

UN Motor Diesel en ralentí es más ruidoso

que DIEZ motores a GNV juntos en ralentí

Vehículos Servicio Pesado a Gas Natural

• Aproximadamente hay 7,500 buses con motores a Gas Natural en Norteamérica

• Son ~ 13% de las flotas (11% GNC, 2% GNL)• 86 Agencias de Transito en 31 estados• Aprox. 50 % son motores Cummins-Westport• Incremento de penetración en el mercado de

recolectores de residuos

C Gas Plus en Urbanos

Sacramento, CA (100 en servicio)

Tacoma, WA (40 en servicio Washington, DC (160 en servicio)

Sea-Tac Airport, WA(16 en servicio)

San Diego, CA(100 en servicio)

Hamilton Street Railway – 20 buses nuevos con C Gas Plus

en operación

Bus “El Detalle”, Argentina11 m, B5,9G-230

Bus “Agrale”, Brasil8 m, B5,9G-195

Chassis “Renno” 280 GA, Colombia,Articulado, 17,7 m, CG-280+

•2230 buses a GNC la hacen la mayor flota de este tipo en el mundo

•Actualmente Cummins Westport es el único proveedor de motores a Gas Natural para Beijing Transport

•Circulan 18 hr por día, 7 días por semana

•El 90% de la flota de 18,000 buses deberá operar con “motores limpios” para las Olimpíadas del 2008

•400 personas de servicio entrenadas en motores Cummins a gas natural –la llave del éxito

Historia del éxito en Beijing

Bus “BJPT”, China,11 m, B5,9G-195

Bus “BJPT”, China,Doble piso, B5,9G-230

Bus “BJPT”, China,Articulado, 18 m, B5,9G-230

Vehiculos con motores CWI en el Mundo(Lista de buses urbanos)

Norteamérica (USA + Canadá)Valley Metro – Phoenix: 500 vehículosLAMTA – Los Angeles: 400 vehículosNBTA – Boston: 299 vehículosSacramento Regional Transit: 241 vehículosOmnitrans – San Bernardino: 220 vehículosPierce Transit – Tacoma: 210 vehículosWAMTA – Washington: 164 vehículosMTBV – San Diego: 160 vehículosToronto: 102 vehículosFort Worth Transit: 90 vehículosMARTA – Atlanta: 33 vehículosDFW Airport: 50 vehículos

Total: 2469 buses urbanos

Vehiculos con motores CWI en el Mundo(Lista de buses urbanos, cont.)

ChinaXian Public Transit: 80 vehículosBeijing Public Transit: 2.230 vehículosChongqing Public Transit: 22 vehículosChengdu Public Transit: 15 vehículosShanghai Public Transit: (en discusión)Tianjin Public Transit: 3 vehiculos en evaluaciónUramuqi Public Transit: 24 vehículosXining Public Transit: 21 vehículos

Total: 2395 buses urbanos

Nota:En todas estas ciudades, la ampliación de las flotas será una realidad a corto plazo.

Vehiculos con motores CWI en el Mundo(Lista de otras aplicaciones)

ShuttleTotal: 213 vehículos

Recolectores de ResiduosTotal: 427 vehículos, mas reciente orden por 78 para Paris

BarredorasTotal: 63 vehículos

Camiones variosTotal: 103 vehículos

Vehículos diversos entregados entre 1995 y 1998Total: 838 vehículos

Muchas Gracias !