ジェイコブズはシリンダー停止、アクティブ減圧テクノロジーを強調します

ジェイコブズビークルシステムズのデモンストレーション車両は、フリート、ドライバー、業界団体、相手先ブランド供給メーカーに、ジェイコブズの 2 つの最新バルブトレインテクノロジーであるシリンダーディアクティベーション (CDA) とアクティブデコンプレッションテクノロジー (ADT) の価値と性能の特徴を直接体験する機会を提供します。。

ジェイコブズ氏によると、A26ディーゼルエンジンを搭載した特注のInternational LT625トラクターは、燃料の節約、排出ガスの削減、ブレーキ性能の向上、ドライバビリティの向上を完全に検証するために、今後数か月以内に実際の運転状況に数多くさらされる予定だという。 CDA と ADT の利点。

ジェイコブズのアクティブ減圧技術により、大型商用車はエンジンアイドリングストップシステムの恩恵を受け、始動時と停止時のエンジンの揺れを解消できると同社は説明した。また、ADT はエンジンの冷間始動を改善し、始動時のエンジン部品への負荷と摩耗を軽減し、始動を高速化します。ハイブリッド車では、ADT により電気モーターから内燃エンジンへの移行が迅速化されます。

アイドリングストップエンジン技術は自動車メーカーに広く採用されていますが、大型商用車ではあまり一般的ではありません。これは主に、スターターモーター、リングギア、バッテリーの磨耗の増加を軽減するために必要な追加技術のコストによるものです。 Jacobs のアクティブ減圧テクノロジーは、これらの問題を大幅に軽減します。

同社によれば、ADT は停止時のエンジンの揺れの大きさを 90% 減少させます。これには、バッテリー充電を維持するためにエンジンの自動始動と停止が行われるときに、一晩運転台で寝ているドライバーへの迷惑を防ぐという追加の利点もあります。

始動時、エンジンは減圧状態に保たれるため、クランキングトルクが 40% 減少し、エンジンが通常の 2 倍の速度まで回転するため、始動がスムーズになり、燃料システムのプライミングが速くなり、スターターギアの摩耗が軽減されます。フライホイールやその他のコンポーネント。これにより、より小型で軽量のバッテリー、ケーブル、スターターの使用も可能になります。

ジェイコブズ氏によると、減圧中にエンジンを回転させることで、ADT はエンジンが臨界圧縮着火速度に到達できるようになり、低温での始動性をさらに向上させます。 ADT を補助吸気ヒーターと組み合わせると、圧縮によるエンジン負荷をかけずにエンジンシリンダーを事前に温めることができます。これは、氷点下でバッテリーの充電レベルが低下する場合に特に役立ちます。高いクランキング速度に達すると、エンジンの圧縮が再活性化され、燃料の供給が始まります。

ADT は複数のエンジンプラットフォームに統合できます。

ジェイコブズの気筒休止技術は、6気筒エンジンを4気筒以下にすることで燃料効率を改善するモジュラーバルブ作動技術で、全体の燃費を最大25パーセント改善する可能性があるという。 Jacobs の CDA は、低負荷および始動時により高い排気温度と後処理温度を達成することで排出ガスを削減します。

ジェイコブスの CDA では、もともと同社の高出力密度 (HPD) エンジンブレーキ用に設計された気筒休止機構がバルブトレインに使用され、吸気バルブと排気バルブの開放を無効にします。

油圧作動機構は、オーバーヘッドカムシャフトエンジンの折りたたみバルブブリッジシステム、またはカムインブロックエンジンの折りたたみプッシュロッドシステムに統合されています。これを、選択したシリンダーで無効にした噴射と組み合わせると、必要に応じて複数のシリンダーを無効にすることができます。停止したシリンダーはガススプリングとして機能し、空気の圧縮エネルギーをクランクに戻します。その結果、6気筒のうち3気筒が停止された低エンジン負荷では、燃料消費量が最大20パーセント改善される可能性があるとジェイコブス氏は説明した。

ジェイコブスの CDA は、排気の後処理温度をより高くすることで排出ガスを削減し、エンジンがアイドル運転または低負荷運転の場合でも、SCR システムの最適効率を維持します。 CDA はまた、後処理システムのエンジン始動後のより迅速な暖機運転を可能にし、惰性走行中の後処理システムの冷却を最小限に抑えます。低負荷条件では 100 ～ 200°C の温度上昇が達成され、最適な NOx 変換に必要な SCR 温度を 250°C に維持します。

低負荷サイクルでは、Jacobs の CDA と選択触媒還元 (SCR) システムを備えたクラス 8 トラックは、NOx 排出量が 77% 削減され、CO2 が 12% 削減されました。

同社によれば、CDA はさらに、カムシャフトの摩擦を低減し、部分負荷状態でのポンピングロスを低減し、吸気スロットルの使用を削減または排除することができ、これらすべてにより全体的な燃料消費量の改善がもたらされ、同時に排気温度も上昇します。 CDA はまた、アクティブな DPF 再生イベントの頻度と期間を削減する可能性があります。

Jacobs の CDA、高出力密度エンジンブレーキ、およびその他のバルブ作動技術はモジュール式であり、個別にまたは一緒にエンジンに統合できます。 CDA は、同じグローバルエンジンプラットフォームで北米とヨーロッパの両方の規制を満たすのに役立ちます。

CDA は乗用車では数十年にわたって使用されてきましたが、トラック輸送では比較的新しいものです。 2018年に発表されたジェイコブスのCDAハードウェアは、これまでに2～15リッターエンジンをカバーする20以上の異なる大型エンジンプラットフォームで実証されているほか、北米、ヨーロッパ、中国での10種類の大型トラックの路上テストでも実証されている。、日本、韓国、インド。 27,000時間以上、20万マイル以上の耐久テストを経ています。 CDA コンポーネントでは 80 億回を超えるテストサイクルが行われ、4 億 7,000 万サイクルを超える疲労および過負荷テストが行われました。

ジェイコブスの CDA 技術は、クラス 8 トラックの貨物効率を 2 倍以上にする費用対効果の高い技術を開発および実証する米国エネルギー省のスーパートラック II プログラムにも含まれています。

2019年、ジェイコブスは内燃制御会社トゥーラ・テクノロジー社と提携を結んだ。両社は密接に連携してトゥーラのダイナミック・スキップ・ファイア（DSF）制御技術とジェイコブスのCDAを組み合わせ、DSFはジェイコブスのエンジンシリンダー停止管理を最適化する。トルク要求を最大限に満たし、振動を排除するために。

独立した実験室でのテストでは、Jacobs CDA ハードウェアと Tula の DSF を組み合わせると、より大きな排出量削減が達成されることが実証されました。 DSF では、Tula は無限可変気筒休止制御システムを開発しました。これは、高度なデジタル信号処理とソフトウェアを洗練されたエンジン制御アルゴリズムと統合し、従来の CDA よりも広い RPM とトルクの動作範囲で CDA を使用できるようにします。

Tula DSF は、要求されるトルクの大きさに基づいて点火を動的に決定し、性能要求を満たすためにアクティブまたは非アクティブにするシリンダーを選択的に選択します。より多くのトルクが必要な場合、発火密度は増加し、トルクの要求が少ない場合、発火密度は減少します。制御アルゴリズムは、必要なトルクに最適な排気量を備えたエンジンを効果的に作成します。

Tula の制御システムは、生産レベルの騒音、振動、ハーシュネスも保証します。エンジンサイクルごとにどのシリンダーに点火するかを選択する機能があり、シリンダーの組み合わせによって生成される振動の周波数と振幅を考慮することにより、制御アルゴリズムはシリンダー点火シーケンスを決定し、スムーズな動作とコスト削減をドライバーに提供します。燃料ポンプ。

CDA は、低負荷サイクル (LLC) を含む、認められたヘビーデューティ連邦試験手順 (FTP) テストサイクルにおいて、ヘビーデューティディーゼルエンジンの燃費を向上させ、テールパイプ排出ガスを削減することが証明されています。これらの利点は、国際的に知られている第三者研究所を通じて独立して測定および定量化されており、現在実施中のジェイコブス独自の車載テストを通じて引き続き再確認されているとジェイコブスは報告した。

2020年2月、ジェイコブズは、CDAによる燃料節約と排出ガスの利点を定量化するために、米国環境保護庁（EPA）の資金提供を受けた国際的に有名なサードパーティ研究所とのダイノテストの詳細を発表しました。 CDAを装備した13リッターNavistarエンジンで実施されたテストは、ジェイコブス自身の広範なテスト結果を裏付けました。固定の 3 気筒休止構成では、つまりエンジンが 6、3、または 0 気筒で動作可能であり、エンジンの暖機運転をカバーするホット (FTP) サイクルでの燃料消費量がベースラインより 5% 改善されました。排気温度を上昇させ、SCR システムのクールダウンを制限しながら、低負荷サイクルを実行します。

CDA システムの機能を実証するために、提案された CARB 低負荷サイクルが評価されました。 CDA は SCR システムの効率を向上させるために排気温度を上昇させ、その結果、テールパイプの NOx 排出量が 86% 削減され、CO2 と燃料消費量が 12% 削減されたことが判明しました。

2020年4月、ウィーン・シンポジウムで発表された2番目の技術論文では、カミンズX15エンジン上でトゥーラのDSF技術と連携するジェイコブズのCDAシステムの詳細が明らかになった。このシステムは、定常状態のマッピング条件下で0気筒から6気筒の動作を採用し、さらなる改善を実証しました。

この論文には、「1,000 RPM で、ディーゼル DSF は排気温度が 100°C 近く上昇し、同時に燃料消費量が 25% 改善されました。」と述べられています。ホット FTP サイクルでは、ベースラインよりも NOx が 45 パーセント削減され、CO2 が 1.5 パーセント改善されたことがわかりました。 LLC7 サイクル中、ベースラインエンジンと比較して、DSF を使用すると NOx が 66 パーセント削減され、CO2 が 3.7 パーセント削減されました。

ジェイコブズは現在、Navistar 13 リッターエンジンを搭載した Navistar LT625 デモトラックで、Tula DSF と協力して、CDA の広範な車両実世界テストを行っています。

テスト結果は、CDA がいつ、どのくらいの期間、燃料節約停止モードでアクティブになるか、および温度がどの程度上昇するかを示しています。 DSF は、CDA の動作範囲を最大化するのに非常に積極的であることが証明されています。ジェイコブズの荷物を積まない地元の街中ドライブサイクルでは、CDA は 49 パーセントの時間でアクティブになっています。エンジンの暖機時間は CDA を装備していないトラックの半分の時間で済み、平均 SCR 出口温度は 21.5°C 上昇しました。

トレーラーを使用したジェイコブスの高速道路テストサイクルでも、CDA は 22% の時間でアクティブでした。高速道路の最低温度は 107°C 上昇し、シリンダーを作動させずに惰性走行することができましたが、熱管理モードへの低下はありませんでした。エンジニアは、最大負荷から低負荷に移行するときに後処理温度に大きな変動がないことを観察しました。

ジェイコブズとトゥーラは、実世界のテストと並行して、Navistar 13 リッターエンジンでのフルエミッションベンチを使用した固定速度テストと負荷テストの両方で、自社のテクノロジーのダイノテストを継続しています。「過渡 FTP」テストの結果は保留中ですが、「定常状態」の結果では、400 NM 以下の負荷で燃料消費量が向上し、最低負荷で最大 25% の燃料節約が示されています。

暖機燃焼モードでは、DSF を備えた CDA により、最大 20 パーセントの燃料と最大 300 ～ 350 NM の燃料節約効果が得られます。ウォームアップモードの燃焼と CDA による温度上昇は 240°C を超える場合があります。

ClearFlame Engine Technologies は、低炭素およびカーボンネガティブ燃料を既存の大型ディーゼルエンジンプラットフォームに簡単に統合できる新しいエンジン改造技術に焦点を当てた成長中の新興企業であり、Jacobs と提携して CDA をエンジンに組み込みました。。

ClearFlame エンジン改造技術は、エタノールや e-メタノールなどの脱炭素液体燃料を使用して、温室効果ガス排出量、粒子状物質、スモッグを大幅に削減し、エンジンシステム全体のコストを削減しながら、厳しい排出規制を満たすのに役立ちます。ディーゼルエンジンと同じ性能、効率、堅牢な実用性を提供しながら、高価な後処理ソリューションの必要性を排除します。

同氏は、より高い温度は、低温での車両運転中に内燃機関の排気後処理システムによって環境中に放出される有害な排出物を制限するために必要であると付け加えた。