Surmonter les défis liés au régulateur haute pression et à la vanne sur réservoir dans le transport commercial

L'adoption de carburants gazeux comme l'hydrogène et le gaz naturel devient de plus en plus populaire dans le transport commercial. Les deux technologies aident à réduire les émissions et offrent des solutions de rechange valables pour atteindre les objectifs de durabilité, en particulier pour les camions lourds. Il y a toutefois deux considérations de sécurité à garder à l'esprit lors de l'utilisation de la technologie du gaz naturel et de l'hydrogène en raison de la nature à haute pression de ces carburants.

Les deux composants essentiels qui influencent l'utilisation et la sécurité de ces carburants alternatifs sont le régulateur haute pression (HPR) et la vanne de réservoir (OTV). Bien que les deux composants jouent un rôle essentiel dans la gestion de l’approvisionnement en hydrogène des moteurs à combustion interne (ICE) et des piles à combustible (FCEV), leur production fait face à des défis clés dans l’industrie.

Nous avons exploré des articles sur d’autres composants critiques comme le système de carburant, les turbocompresseurs, les logiciels et l’électronique. Cet article examine plus en profondeur ces deux composants et explique leur fonctionnement. Il décrit les défis majeurs auxquels ils sont confrontés sur le marché et met en lumière les implications pour les fabricants de moteurs, leurs chaînes d'approvisionnement et les efforts d'adoption plus larges.

Rôle des régulateurs de haute pression (HPR) et des vannes de réservoir (OTV)

Les HPR jouent un rôle crucial dans la réduction de la pression des carburants gazeux, comme l’hydrogène stocké à haute pression (plus de 10,000 psi), à des niveaux gérables pour une utilisation dans les moteurs et les piles à combustible. En plus de contrôler la pression, les HPR servent de vannes d'arrêt, interrompant l'écoulement du carburant lorsque le véhicule est éteint. Ils utilisent également des capteurs de pression pour améliorer les contrôles de performance et de diagnostic.

Les OTV sont installés sur les réservoirs de carburant et facilitent le processus de ravitaillement et de déravitaillement. Ils agissent comme des mécanismes de sécurité en empêchant un débit de carburant excessif vers le moteur en cas de fuites ou de pannes. De plus, les OTV sont équipés de dispositifs de décharge de pression intégrés qui s'activent à des températures élevées ou dans des conditions d'incendie pour évacuer le carburant et prévenir les explosions et autres conditions dangereuses.

Les HPR et les OTV sont tous deux essentiels pour la sécurité et les performances des technologies à haute pression et jouent donc un rôle déterminant dans l'avancement des véhicules à faibles émissions. À mesure que l'adoption augmente, la demande pour ces composants augmentera également.

Défis auxquels sont confrontés les fabricants autour du HPR et de l’OTV

Avec l’adoption croissante du gaz naturel, les fabricants de véhicules à moteur à combustion interne FCEV et H2 doivent produire de plus grandes quantités de HPR et de OTV pour répondre à la demande croissante de plus de véhicules sur la route. Cependant, l’augmentation de la production de ces composants s’accompagne de défis et de limites dont nous devons tenir compte.

Répondre à des exigences de pression strictes :

Les RPH influencent directement le rendement des technologies H2 ICE et du gaz naturel. À l'heure actuelle, les HPR sont principalement conçus pour les applications de piles à combustible, qui nécessitent une pression de sortie plus faible. Cependant, il existe toujours un besoin significatif de HPR capables de fournir des pressions de sortie plus élevées pour les applications H2 ICE à injection directe. De plus, pour satisfaire aux exigences de performance, il est nécessaire de disposer de HPR capables de respecter des tolérances de pression strictes tout au long de la vie du véhicule.

L'activité composants de Cummins utilise les compétences et les outils de l'industrie les plus performants pour relever ce défi. Nous avons une expertise dans la régulation du carburant pour les systèmes d'alimentation en carburant diesel et gazeux, avec des produits comprenant des vannes de décharge mécaniques, des vannes de dosage et des clapets anti-retour qui assurent une livraison précise du carburant au système. De plus, les experts de Cummins s'attachent à concevoir, simuler et intégrer de nouvelles technologies optimisées pour répondre aux besoins au niveau du système.

Limitations des fournisseurs :

Aujourd'hui, les petits fournisseurs sur le marché manquent d'une présence mondiale, ce qui entraîne des défis en matière de service et de dépannage, en particulier pour les OTV. Cela affecte la disponibilité des véhicules, les coûts et les problèmes de performance pour les clients.

L’une des manières dont Cummins fait face à ce défi est de s’appuyer sur le vaste réseau de service mondial de l’entreprise, capable de soutenir efficacement l’entretien et la réparation des deux composants. Un réseau mondial et un système de chaîne d'approvisionnement sont indispensables pour garantir aux clients un accès pratique et proche aux lieux de service. Grâce à un réseau de service solide et à des directives d’entretien claires, les réparations peuvent être effectuées rapidement, ce qui peut contribuer à augmenter le temps de fonctionnement du véhicule.

Obstacles financiers à l’adoption des technologies :

Le coût plus élevé des composants tels que les HPR et les OTV peut constituer un défi pour l'adoption des technologies de l'hydrogène. La complexité de la conception, les faibles volumes de fabrication et les tests de certification approfondis requis sont les principales raisons qui peuvent faire grimper les coûts, ce qui rend difficile pour les entreprises la justification économique de l'adoption de ces technologies.

L'un des outils permettant de réduire les coûts est l'utilisation d'une conception modulaire autour d'une architecture de base. Les conceptions modulaires permettent aux clients de sélectionner uniquement les options dont ils ont besoin, tout en conservant la même architecture de base. Cummins explore ces options tout en s'engageant à proposer des prix compétitifs en tirant parti de notre portefeuille de produits actuel et de notre empreinte de fabrication mondiale afin de réduire les coûts.

Réglementations et infrastructures d’essai complexes :

Avant que les systèmes d'alimentation en carburant puissent être vendus sur la plupart des marchés, ils doivent être soumis à un processus de certification rigoureux pour garantir un fonctionnement en toute sécurité. Le processus d'approbation est dicté par les réglementations gouvernementales et les normes de l'industrie. L'infrastructure nécessaire aux tests est complexe et souvent spécifique à une région, ce qui ajoute une autre couche de défis et de coûts pour les fabricants.

Grâce à nos nombreuses années de travail avec les moteurs diesel et au gaz naturel, Cummins dispose d'une infrastructure d'essai étendue pour valider de nouvelles technologies. Nos relations de longue date avec des installations d'essai de classe mondiale pour répondre aux besoins d'essai les plus complexes. Nos récentes coentreprises avec des fournisseurs de systèmes de distribution de carburant nous donnent également accès à d'autres capacités d'essai qui peuvent jouer un rôle dans l'atténuation des défis liés aux infrastructures d'essai et la fourniture de produits conformes, sûrs et fiables aux clients.

Évolution de la conformité réglementaire et des normes :

Le paysage des réglementations, des meilleures pratiques de l'industrie et des normes pour les HPR et les OTV est complexe et en constante évolution. Le respect des réglementations régionales telles que les normes de l'ONU et de l'UE nécessite un ajustement continu et peut affecter considérablement la viabilité de ces composants sur différents marchés.

De plus, le manque d'uniformité des normes réglementaires entre les différentes juridictions complique le processus de certification et la distribution mondiale de ces composants. Les fabricants doivent concevoir et tester leurs produits pour répondre aux exigences spécifiques de chaque marché qu'ils souhaitent pénétrer, ce qui augmente la complexité et le coût de développement. Cela exige une approche flexible et adaptative de la conception et des tests des produits, qui tient compte des exigences régionales successives. Cela ajoute de la complexité au produit, ce qui fait grimper les coûts de production et rend la fabrication moins rationalisée.

Cummins explore la meilleure pratique de certification des variantes de conception du « pire des cas » au cours du processus de certification. Les variantes du pire des cas sont des conditions de conception ou des paramètres qui stimulent les conditions du cas le plus défavorable. En testant la conception d'un composant dans les conditions de conception les plus défavorables, il est utile de déterminer comment la conception fonctionne dans toutes les autres conditions et de la modifier en conséquence. En identifiant les éléments qui peuvent mal tourner, les entreprises peuvent limiter le besoin de refaire les tests et de recertifier les modifications mineures de la conception.

La voie à suivre

Les fabricants et les parties prenantes, y compris les gouvernements, les consommateurs et les entreprises intéressées par l'adoption accrue du gaz naturel, du H2 ICE et des FCEV, doivent collaborer pour surmonter ces obstacles, en mettant l'accent sur l'innovation, la réduction des coûts et la conformité réglementaire. De tels efforts permettront non seulement d'améliorer les performances et la sécurité de ces véhicules à faibles émissions, mais aussi d'ouvrir la voie à leur adoption plus large.