La tecnología detrás del motor de gas natural XCursor 13 de FPT Industrial

XCursor 13 NG es adecuado para camiones pesados y aplicaciones de autobuses interurbanos (Foto: FPT Industrial)

Como parte del Grupo Iveco, FPT Industrial fabrica motores, transmisiones y ejes que se utilizan en las distintas divisiones de la empresa y que también se suministran a clientes externos. Su gama de productos abarca una amplia gama de aplicaciones dentro y fuera de carretera, incluyendo camiones, autobuses y tractores, hasta modelos de generación de energía y marinos.

Según Andrea Abbà, gerente de producto de la cartera de vehículos para carretera, la empresa ahora ofrece una serie de motores que pueden utilizar diversos combustibles alternativos, incluido el gas natural. «Contamos con una gama completa de motores de gas natural, de 3 a 13 litros. Estos motores se adaptan a una amplia variedad de aplicaciones para camiones y autobuses, desde camiones ligeros hasta camiones medianos y pesados, y desde minibuses y autobuses urbanos hasta autocares interurbanos. Diría que tenemos la gama más amplia de motores de gas natural del mercado».

Al preguntársele si la gama de motores de gas natural (GN) se debe a la demanda de los clientes o a la intención de dar soporte a la amplia gama de vehículos que produce Iveco, afirma que se debe a ambos factores. "Estamos suministrando a Iveco y a las marcas del Grupo Iveco, así como a clientes externos que producen modelos para carretera y todoterreno", informa.

Motores de gas natural

FPT Industrial remonta su trayectoria con los motores de gas a 1997, una trayectoria más larga que la de la mayoría de las empresas que producen motores con sistemas de combustible similares. Abbà afirma que, desde entonces, la empresa ha vendido más de 100.000 unidades de sus motores de gas natural.

En 2018, la compañía presentó su concepto Cursor X, la serie de motores modulares que posteriormente incluiría versiones diésel y gas natural; existen planes para desarrollar una variante de hidrógeno. La «X» del nombre del concepto, y la que aparece en los últimos modelos, actúa como una variable que destaca la capacidad multicombustible de la gama de motores.

La versión lista para producción del XCursor 13, de base única y multicombustible, se presentó en el Salón del Transporte IAA de 2022. Con una cilindrada de 12,9 litros, el motor se lanzó inicialmente como diésel; también puede utilizar HVO/diésel renovable y biodiésel B7. En 2024, le siguió el XCursor 13 NG, que puede utilizar GNC (gas natural comprimido), GNL (gas natural licuado) o biometano sin ninguna modificación. Abbà señala que el uso de biometano reducirá las emisiones de CO2 en casi un 100 %.

Mientras que el diésel emplea un sistema de encendido por compresión, el motor de gas natural utiliza encendido por chispa. Existen motores de gas natural que utilizan encendido por compresión, pero estos generalmente implican una gestión compleja del GNL, la urea (AdBlue) y el diésel, junto con una bomba criogénica para el tanque de GNL y un sistema de postratamiento del diésel.

“El encendido por chispa es una solución que llevamos mucho tiempo desarrollando”, afirma Abbà. “Ofrece un excelente equilibrio entre rendimiento y eficiencia del motor, así como entre coste y beneficio. Tenemos una larga experiencia con este sistema y es muy fiable”.

Reducción de peso

El XCursor 13 NG ha sido diseñado específicamente para su uso en camiones pesados y autocares interurbanos; los camiones Iveco S-Way ya están disponibles con este motor. La potencia de la versión de gas natural es de 368 kW/500 CV con un par máximo de 2200 Nm (una versión de 520 CV y 2500 Nm podría homologarse si hubiera demanda). El tamaño del motor también indica que está destinado a aplicaciones de servicio pesado, al igual que su peso: el XCursor 13 NG pesa 1050 kg.

“Nos esforzamos mucho para reducir el peso del nuevo motor en comparación con la versión anterior”, afirma Abbà. “Hemos reducido el peso total en poco más de 100 kg, lo que supone una reducción de aproximadamente el 10 %. Creemos que es un logro importante”.

Las modificaciones realizadas para reducir el peso incluyeron un nuevo diseño del bloque del motor que utiliza menos material. Además, la culata y el bloque de hierro fundido se reemplazaron por una versión más ligera de hierro de grafito compactado (CGI). Este tipo de hierro fundido presenta formas rizadas o vermiculares que facilitan la fundición y el mecanizado del componente terminado. El CGI también ofrece propiedades favorables de transferencia de calor.

Andrea Abbà, FPT Industrial

“El CGI es más resistente a la presión y al calor, lo que nos permite aumentar el rendimiento mecánico del motor”, explica Abbà. “[El motor] pesa alrededor de una tonelada, lo cual parece mucho, pero está a la altura de los mejores del mercado”.

Más tecnología nueva

La gama de motores reemplazada por el último XCursor se conocía simplemente como Cursor. Las versiones de gas natural de este motor utilizaban un turbo con válvula de descarga mecánica, pero ahora se ha actualizado para incorporar un turbo con válvula de descarga electrónica.

“El accionamiento electrónico de la válvula de descarga del nuevo turbo proporciona un movimiento más preciso”, afirma Abbà. “Mejora la disponibilidad del turbo y su tiempo de respuesta, lo que se traduce en una mayor eficiencia. Además, el turbo también utiliza un nuevo sistema de refrigeración por agua. El gas natural genera temperaturas más altas que el diésel, y este nuevo sistema ayuda a refrigerar el turbo y el aire que circula por él, lo que a su vez mejora el rendimiento del motor”.

Un turbocompresor eficiente puede ayudar a ofrecer una mayor potencia en comparación con un modelo de aspiración natural, simplemente porque el motor no tiene que esforzarse tanto para alcanzar la misma potencia. Dicho esto, el XCursor 13 NG también utiliza un catalizador de tres vías para reducir las emisiones del motor.

“El catalizador de tres vías es un estándar en los motores de gas natural”, afirma Abbà. “Desde la introducción del motor de gas natural en 2024, también incorporamos un filtro de partículas de GNC (CPF). Esto también es estándar, independientemente de la aplicación”.

Otra novedad del XCursor 13 NG es el sistema de recirculación de gases de escape (EGR). Este redirige un porcentaje del flujo de escape al colector, donde ayuda a reducir las temperaturas de combustión y las emisiones de NOx. «Este es el único motor de gas natural que fabricamos que utiliza un sistema EGR», continúa Abbà. «Ayuda a reducir la carga térmica del motor, lo que permite alcanzar niveles mejorados de rendimiento y eficiencia».

El sistema de inyección directa multipunto se ha trasladado del motor Cursor anterior, pero Abbà dice que ahora utiliza inyectores de "vida útil completa", lo que significa que no debería ser necesario reemplazarlos durante la vida útil del motor: el Cursor 13 anterior necesitaba cambiar los inyectores en intervalos de servicio específicos.

Junto con la mejora del inyector, se modificó el diseño de la cámara de combustión para evitar lo que Abbà denomina "mega detonación", donde la mezcla aire/combustible se enciende prematuramente. "El diseño de la cámara de combustión mejora la mezcla aire/combustible para ayudar a prevenir la detonación. Junto con la reducción de peso, el nuevo turbo, los cambios en la cámara de combustión y otras características, han ayudado a mejorar el consumo de combustible del nuevo motor en un 8%", explica.

La alta compresión es una causa subyacente del golpeteo del motor. Para prevenirlo, la relación de compresión del XCursor 13 NG es de 12:1, bastante baja en comparación con un motor diésel, que puede operar entre 14:1 y 25:1.

Gestión del motor

La ECU, o unidad de control del motor, regula los distintos sistemas del motor, ayudando a mantener la sincronización entre funciones individuales para lograr el máximo rendimiento general en términos de potencia, economía y emisiones, al mismo tiempo que reduce el ruido, la vibración y la aspereza.

El camión Iveco S-Way HD está disponible con sistema de combustible GNL y motor XCursor 13 NG (Foto: Iveco)

Abbà afirma que la ECU del XCursor 13 NG es diferente a la de la versión diésel. El sistema incorpora un mapa de motor completamente nuevo que, por ejemplo, puede detectar si se va a producir una detonación y modificar los parámetros para optimizar la combustión.

“Es un patrón de combustión completamente diferente al del diésel, por lo que el motor necesita una unidad de control diferente”, dice Abbà.

El intervalo de mantenimiento del motor de gas natural más reciente es de 100.000 km (aproximadamente 62.000 millas). Si bien los motores de gas natural suelen tener un intervalo más corto que sus equivalentes diésel, la introducción de un nuevo aceite de motor 0W 16 ha ayudado a extender el tiempo de mantenimiento. Para concluir, Abbà señala que la mayoría de los camiones pesados pasan días funcionando a velocidad constante en carretera, lo que resulta más eficiente en términos de consumo de combustible y vida útil general del motor, pero el ciclo de trabajo real del camión tendrá la mayor influencia en los requisitos de mantenimiento.