The Power of 3: Cat stellt seinen neuen C13D-Motor vor

Für Cat ist die Neukonstruktion seines 13-Liter-Dieselmotors alle drei Jahrzehnte ein Unterfangen.

Als die Ingenieure von Caterpillar mit der Entwicklung des neuen C13D-Motors begannen, wurde ihnen die Aufgabe übertragen, einen Motor zu entwickeln, der die beste Leistungsdichte, das beste Drehmoment und die beste Kraftstoffeffizienz seiner Klasse für schwere Off-Highway-Anwendungen bietet.

Das Ergebnis ist eine neue Plattform, die drei bestehende Motoren im Cat-Portfolio ersetzen kann. Der C13D bietet eine vergleichbare Leistung und ein vergleichbares Drehmoment wie die aktuellen 13-, 15- und Single-Turbo-18-Liter-Motorplattformen von Cat.

Caterpillar stellte den neuen C13D während der ConExpo im März im Allegiant Stadium, der Heimat der Las Vegas Raiders der NFL, vor.

„Es gibt uns die Möglichkeit, diese Plattform zu nutzen und sie in Anwendungen einzusetzen, in denen unsere Konkurrenz und unsere eigenen Plattformen viel größere Motoren verwenden“, sagte Mark Stratton, Vizepräsident für Großmotoren bei Cat Industrial Power Systems. „Wir machen das nur alle 30 Jahre, also machen wir es richtig.“

Der Cat-Motor C13D ist für eine breite Palette von Off-Highway-Geräten konzipiert, darunter Steinbrecher, Siebe, Schleifmaschinen, Grabenfräsen, landwirtschaftliche Traktoren, Erntemaschinen, Holzhäcksler, Materialtransportgeräte und große Industriepumpen.

Die Reihensechszylinder-Motorplattform bietet acht Leistungsstufen von 456 bis 690 PS mit einem maximalen Drehmoment von bis zu 3.200 Nm. Motormontierte Nachbehandlungs- und Kühlpakete werden ebenfalls ab Werk erhältlich sein, um die Installations- und Validierungskosten zu senken.

Die neue Motorplattform bietet bis zu 20 Prozent mehr Leistung und bis zu 25 Prozent mehr Drehmoment bei niedriger Drehzahl als die vorherige Generation von Cat-Motoren in ihrer Leistungsklasse.

Die Ingenieure haben den Cat-Motor C13D mit 45 Prozent weniger Leckstellen ausgestattet, um die Zuverlässigkeit und Wartung zu verbessern. Darüber hinaus verlängern sich die Wartungsintervalle auf bis zu 1.000 Stunden.

Je nach Einsatz verbraucht der C13D außerdem zwischen fünf und 25 Prozent weniger Kraftstoff.

„Für viele unserer Kunden hilft es wirklich ihrem Geschäftsergebnis“, sagte Stratton. „Ein erheblicher Teil ihres Betriebsbudgets entfällt auf ihre Treibstoffrechnung, und wenn wir ihnen dabei helfen können, diese ein wenig weniger schmerzhaft zu machen, können wir stolz darauf sein.“

Der Motor ist für eine Leistung in Höhen von bis zu 3.657 Metern ausgelegt, doppelt so hoch wie ältere Cat-Motoren, und bei Temperaturen von bis zu 60 °C oder mit Hilfsmitteln bis zu -40 °C.

„Wir wissen, dass unsere Kunden diese Motoren in sehr rauen Umgebungen einsetzen werden“, sagte Stratton. „Wir freuen uns, dass es überall auf der Welt eingesetzt werden kann.“

Die Kombination aus dem völlig neuen hinteren Getriebe, der steiferen Kernarchitektur und dem Common-Rail-Kraftstoffsystem reduziert den Geräuschpegel im Vergleich zu den Vorgängermodellen des C13D um bis zu 3 dB.

„Wir haben viel Zeit und Mühe darauf verwendet, den Motor leiser zu machen“, sagte Stratton. „Wir haben die Oberschwingungen des Blocks, des Getriebes, des Kopfes und aller Komponenten immer wieder analysiert, um die Vibrationen zu reduzieren, die Lärm verursachen.“

Die Cat-Motorplattform C13D ermöglicht die Verwendung von zu 100 Prozent mit Wasserstoff behandeltem Pflanzenöl (HVO), destilliertem B100-Biodiesel und sogar bis zu B100-Standard-Biodiesel. Darüber hinaus ist seine Kernarchitektur darauf ausgelegt, die zukünftige Entwicklung von Erdgas- und Wasserstoffkraftstoffkapazitäten zu berücksichtigen.

Der C13D erfüllt die Emissionsnormen Tier 4 Final, Stufe V, China Non-road IV, Korea Stufe V und Japan 2014.

Durch die Modularisierung und Eliminierung von Komponenten ist die Architektur platzgeschützt, um Konfigurationsanpassungen, die für künftige Stufen von Emissionsnormen in den Vereinigten Staaten und Europa erwartet werden, zu ermöglichen, ohne Kundenanschlusspunkte zu verlagern.

Der C13D ist außerdem der erste Motor, der in einer virtuellen Umgebung entwickelt und getestet wurde.

Bisher musste für die Entwicklung eines neuen Motors ein physischer Prototyp zum Testen gebaut, der Prototyp verfeinert und anschließend erneut getestet werden.

„Bevor wir das erste Teil hergestellt oder in unser Labor gebracht haben, haben wir umfangreiche Tests und Validierungen in der virtuellen Welt durchgeführt“, sagte Stratton. „Mit unserer Simulationsfähigkeit können wir buchstäblich Tausende verschiedener Kolbenringsimulationen über Nacht durchführen.“

Der virtuelle Designprozess ermöglichte es Cat außerdem, den Motor für die Fertigung zu optimieren.

„Es geht nicht nur um den Motor selbst, wir haben auch den Montageprozess vollständig simuliert, um sicherzustellen, dass es keine Schraube gibt, die wir nicht erreichen können, wenn wir mit diesem Motor fertig sind“, sagte Stratton.

„Wir glauben, dass wir diese Plattform wirklich für die Zukunft optimiert haben.“

Jaz Gill, Vizepräsident für Vertrieb, Marketing, Service und Ersatzteile bei Caterpillar Industrial Power Systems, erklärte, das Unternehmen investiere stark in neue Energietechnologien wie batterieelektrische, Hybrid- und alternative Kraftstoffe wie HVO.

„Obwohl all diese neuen Technologien ein gutes Zeichen für die Zukunft sind, ist der bewährte Verbrennungsmotor das wichtigste Arbeitstier auf den meisten Baustellen weltweit“, sagte Gill.

„Bei Caterpillar haben wir uns dem Diesel verschrieben. Wir sehen jetzt und in Zukunft große Chancen für Verbrennungsmotoren.“

Der C13D wird 2025 für erste OEM-Piloten verfügbar sein und die Produktion ist für 2026 geplant.