Jacobs的气缸停缸技术展现出可将燃油经济性提升25%,同时提高后处理效率的优势

2020年6月18日
Jacobs Vehicle Systems气缸停缸技术

美国康涅狄格州布卢姆菲尔德 - Jacobs Vehicle Systems®的气缸停缸技术(CDA)在最近针对开发中的下一代柴油发动机进行的独立验证测试中显示出许多性能提升优势。这种下一代发动机的设计符合即将发布的美国环境保护署(EPA)第2阶段温室气体排放(GHG)新标准,该标准将适用于2021至2027年制造的重型柴油发动机。

Jacobs是柴油和天然气发动机缓速系统以及气门驱动机构的全球制造商。目前,Jacobs参与了世界各地涉及商用车动力总成的许多CDA开发和示范项目。

去年,Jacobs在Navistar发动机上进行了独立的发动机测试,1最近,康明斯发动机公司与Tula Technology2使用Jacobs的停缸技术硬件共同执行了额外测试。Tula Technology是加利福尼亚州的一家专门研究燃烧控制和软件技术的公司。这些测试已经证实,Jacobs的CDA发动机系统可以提供更好的燃油经济性,同时使柴油机排气后处理系统保持在最佳温度下运行,这有助于达到EPA有关减少氮氧化物(NOx)和CO2排放的GHG第2阶段要求,以及CARB HD Omnibus和EPA清洁卡车计划的未来拟议目标。

CDA推杆系统CDA气门桥Jacobs新技术总监Robb Janak表示:“Jacobs的CDA具有液压驱动机构,集成在顶置凸轮轴发动机的收缩式气门桥系统内,或者与整体式凸轮轴发动机的收缩式推杆系统集成。借助此设计,如果在选定的气缸中关闭喷射功能,则任何气缸组合都可以根据需要停用。Jacobs的CDA可用于在以公路巡航速度行驶或发动机负载极低的情况下关闭发动机气缸,从而提高燃油经济性,同时使排气后处理系统保持热量并在最佳温度下运行以限制氮氧化物排放。”

Tula与康明斯在维也纳研讨会上展示的这些最新测试证明了Jacobs的CDA硬件与Tula的Dynamic Skip Fire (DSF) 算法相结合能够改善对这些热管理模式的控制,以同时最大化排气温度并降低CO2排放。测试采用稳态映射完成,旨在评估点火馏分与性能之间的关系以及燃烧事件的排放参数,以优化CDA的使用。如文中所述,“在1000 RPM转速下,柴油DSF的排气温度增加了近100⁰ C,同时仍将油耗降低了25%”2,在其他运行条件下也有类似改进。

此外还通过模拟评估了多个测试循环,包括FTP(联邦测试程序)和Low Load Candidate 7 (LLC7),后者是计划与新的CARB法规一起引入的程序,以测量和管理低负荷运行期间的排放。在这些模拟中使用DSF和CDA时,发现氮氧化物排放在FTP热循环中相对于基准降低了45%,CO2排放减少了1.5%。在LLC7测试循环期间,相比基准发动机2,使用DSF使氮氧化物排放减少了66%,CO2排放减少了3.7%。相比之下,较早发布的Navistar发动机测试结果表明,在整个FTP循环内,氮氧化物排放减少了 8%,CO2排放减少了6%,而在LLC7测试循环内,使用固定3缸停缸技术1,氮氧化物排放减少了77%,CO2排放减少了12%。

Navistar测试是在配备CDA的13L Navistar发动机上由国际知名的第三方实验室进行并由EPA资助。其测试结果于2月份举行的美国卡车协会技术与维护委员会年会上公布。
 
Tula和康明斯打算继续测试和优化这一采用DSF技术的系统,并将通过各种发动机测试循环和卡车测试来验证氮氧化物和CO2减排优势。

Jacobs表示将继续与Tula合作,进一步开发可减少发动机油耗及排放的停缸技术。
“Jacobs的CDA系统是在过去十年间开发的,专门设计用于重型卡车市场。” Janak补充说, “CDA系统中的气门桥是我们高功率密度(HPD)系统不可或缺的组成部分。Jacobs利用我们独特的停缸机制和八辆路试卡车在超过15个不同的重型发动机平台上验证了HPD和CDA系统。我们认为,这些系统已经为进入市场做好了准备,我们对此类技术帮助改善驾驶性能、排放和燃油经济性的前景感到振奋。”
 

引用:
1 : Matheaus, A.、Singh, J.、Sanchez, L.、Evans, D.等人,“在轻载循环中对8类卡车的气缸停缸评估”,SAE技术论文2020-01-0800,2020年,https://doi.org/10.4271/2020-01-0800
2 : Farrell , L.、Frazier, T.、Younkins, M.和Fuerst, J. (2020年4月 24日)。柴油机Dynamic Skip Fire (dDSF) 同时降低CO2和氮氧化物排放量。Fortschritt-Berichte VDI - 41。维也纳国际汽车研讨会,813(12), 1-976, ISBN: 978-3-18-381312-4。