Jacobs stellt neue Technologie zur Zylinderdeaktivierung auf der IAA Nutzfahrzeuge vor

6. September 2018
JVS Technologie zur Zylinderdeaktivierung

Weniger Emissionen und verbesserte Kraftstoffeffizienz durch neues Einsatzgebiet für bewährte Ventilsteuerungstechnologie von Jacobs.

BLOOMFIELD, CT, USA – Jacobs Vehicle Systems®, der weltweit führende Hersteller von Verzögerungs- und Ventilsteuerungssystemen für Heavy-Duty-Dieselmotoren, stellt dem europäischen Markt auf der IAA Nutzfahrzeuge 2018 (20-27. September in Hannover) seine neue Technologie zur Zylinderabschaltung (Cylinder Deactivation, CDA) vor.

CDA nutzt die bewährten Komponenten der High Power Density® Motorbremse (HPD®) von Jacobs, verwendet sie jedoch für eine andere Anwendung und ein anderes Ziel. Während HPD zu einem Bruchteil der Kosten mindestens die gleiche Bremsleistung erreicht wie herkömmliche Retarder, reduziert CDA die Auspuffemissionen und erhöht die Kraftstoffeffizienz. Die CDA- und HPD-Technologien sind modular konzipiert und können separat oder zusammen in Motoren integriert werden.

Für CDA werden ursprünglich für HPD-Anwendungen entwickelte Zylinderabschaltmechanismen im Ventiltrieb dazu verwendet, das Öffnen der Ein- und Auslassventile zu unterbinden. Bei Motoren mit obenliegender Nockenwelle ist der hydraulisch betätigte Mechanismus in ein System klappbarer Ventilbrücken integriert, bei Motoren mit zentral im Motorraum gelegener Nockenwelle (Cam-in-Block-Design) in eine Anordnung mit klappbaren Stößelstangen. Wenn dies mit einer deaktivierten Einspritzung in ausgewählten Zylindern kombiniert wird, fungieren die deaktivierten Zylinder als Gasfeder und führen den Luftdruck zurück in die Kurbel.

CDA reduziert Emissionen durch höhere Abgastemperaturen in den Arbeitszylindern. Hierdurch können im Schwachlastbetrieb die Nachbehandlungstemperaturen aufrechterhalten werden. CDA beschleunigt außerdem das Aufwärmen des Nachbehandlungssystems nach dem Motorstart und verzögert die Abkühlung beim kraftstoffsparenden, antriebsfreien Ausrollen. Bei geringer Last werden Temperaturerhöhungen von 100-200 °C erreicht, bei Lasten ab ca. 15 kW werden 250 °C konstant gehalten.

Mit CDA erreichen große Motoren die gleiche Kraftstoffeffizienz wie kleinere Motoren, weil das System die Abgastemperaturen für die selektive katalytische Reduktion (Selective Catalytic Reduction, SCR) optimiert, die Nockenwellenreibung und die Pumpverluste bei Teillast mindert und den Einsatz der Ansaugdrossel reduziert bzw. eliminiert. Nach Bedarf können ein, zwei oder drei Zylinder deaktiviert werden. Bei geringster Motorlast und Deaktivierung von drei Zylindern (von sechs) geht der Kraftstoffverbrauch um bis zu 20 % zurück. Beim Ausrollen des Fahrzeugs kann CDA auf einige oder alle Zylinder angewendet werden, um den Luftmassenstrom durch das Nachbehandlungssystem weiter zu reduzieren und auf diese Weise sowohl die Abkühlung zu verzögern als auch die Pumpverluste des Motors zu senken, sodass das Fahrzeug länger spritsparend ausrollen kann.

Die CDA-Technologie stellt einen Durchbruch dar, weil sich die beiden Ziele – geringere Emissionen und höhere Kraftstoffeffizienz – bisher gegenseitig ausschlossen. Alternative Technologien zur Senkung der Emissionen durch Erhöhung der Nachbehandlungstemperaturen gingen in der Regel mit höherem Kraftstoffverbrauch einher.

Der Zylinder-Deaktivierungsmechanismus von Jacobs hat seine Wirksamkeit und Zuverlässigkeit in Evaluierungsprogrammen auf sieben verschiedenen Motorplattformen bei Herstellern in Nordamerika, Europa, China, Japan und Korea nachgewiesen. Im Rahmen dieser Erprobungen absolvierte die CDA-Hardware über 4.300 Stunden Ausdauerprüfung, mehr als 1,2 Milliarden Bauteilzyklen und 500 Millionen Zyklen in Ermüdungs- und Überlasttests. Die Prüfungsergebnisse belegen die Serienreife der CDA-Technologie.

Steve Ernest, Vice President of Engineering & Business Development bei Jacobs Vehicle Systems, erläutert: „CDA ist hochinteressant für Hersteller, die ihre Emissionen durch verbesserte Nachbehandlungsleistung reduzieren möchten, aber nicht auf Kosten des Kraftstoffverbrauchs. Wir erwarten ein hohes Interesse an dieser Technologie, denn der doppelte Vorteil von CDA wird immer wichtiger, wenn in naher Zukunft strengere Abgaswerte einzuhalten sind und zugleich die Kraftstoffeffizienz weitere Fortschritte machen muss.“

Das California Air Resources Board (CARB) wird im Jahr 2024 die NOx-Emissionsvorschriften für Schwachlastfahrzyklen verschärfen, und es wird erwartet, dass die Regulierungsbehörden in Europa und China nachziehen werden. CDA ist eine praxiserprobte Lösung, mit der Motoren diese höheren Anforderungen erfüllen können.
 

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