Einfach abgeschaltet! Die Zylinderdeaktivierung CDA von Jacobs
Während die Bekämpfung von CO2 den Kraftstoffverbrauch senkt, haben bisherige Technologien zur Senkung der Stickoxid- (NOx)-Emissionen bei Lkw-Motoren jedoch in der Regel zu einem höheren Kraftstoffverbrauch geführt. Mit Hilfe der CDA-Technologie (Cylinder-Deactivation, Zylinderdeaktivierung) von Jacobs Vehicle Systems wird der Zielkonflikt – geringere Emissionen und höhere Kraftstoffeffizienz – weitestgehend aufgelöst.
Die bewährte und serienreife Technologie wurde vom California Air Resources Board (CARB) und von der US Environmental Protection Agency (EPA) als geeignet für die Erfüllung der Emissionsziele für 2024/2027 für Niedriglast-Fahrzyklen in Kombination mit einem modernen SCR-System anerkannt. Es ist zu erwarten, dass die europäischen und chinesischen Umweltbehörden diesem Beispiel für ihre Euro-7- und China-7-Abgasnormen folgen werden.
Weniger Kraftstoff, weniger Emissionen
CDA sorgt während der Lebensdauer des Fahrzeugs dafür, dass der Motor vom Sechszylinder- auf einen Dreizylinder-Betrieb wechselt, sobald die Last unter einen vorgegebenen Schwellenwert fällt. Wenn der Ventilhub ausgewählter Zylinder deaktiviert wird, gehen auch deren Einspritzdüsen auf ‚null‘, wodurch sich der Kraftstoffverbrauch laut Jacobs insgesamt um bis zu 20 Prozent verbessert. Durch höhere Abgas- und Abgasnachbehandlungstemperaturen bei niedriger Last und beim Anfahren sinken auch die Abgas-Emissionen. In einem Niedriglastzyklus wurden bei einem Lkw der Klasse 8, der mit CDA und einem selektiven katalytischen Reduktionssystem (SCR) ausgestattet war, die NOx-Emissionen um 77 Prozent, die CO2-Emissionen um 12 Prozent reduziert.
„CDA ist eine kosteneffiziente Lösung, die Dieselmotoren in eine emissionsarme Zukunft führen wird, denn sie werden weiterhin einen bedeutenden Teil unserer Nutzfahrzeugflotte ausmachen“, erklärt Robb Janak, Director New Technology bei Jacobs Vehicle Systems.
So funktioniert CDA
Bei der CDA von Jacobs werden die ursprünglich für die High-Power-Density (HPD)-Motorbremse entwickelten Zylinderdeaktivierungs-Mechanismen im Ventiltrieb verwendet, um das Öffnen der Einlass- und Auslassventile zu verhindern. 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. Wird zugleich die Einspritzung in ausgewählte Zylinder verhindert, können mehrere Zylinder nach Bedarf deaktiviert werden. Die deaktivierten Zylinder wirken wie eine Gasdruckfeder und geben die komprimierte Energie der Luft wieder an die Kurbelwelle zurück. Dadurch kann der Kraftstoffverbrauch bei niedriger Motorlast und Deaktivierung von drei von sechs Zylindern um bis zu 20 Prozent reduziert werden.
Die CDA von Jacobs reduziert die Emissionen durch höhere Abgastemperaturen, die die optimale Effizienz des SCR-Systems auch dann aufrechterhalten, wenn sich der Motor im Leerlauf oder im Niedriglastbetrieb befindet. Die Technik ermöglicht außerdem ein schnelleres Aufwärmen des Nachbehandlungssystems nach dem Anlassen des Motors und reduziert die Abkühlung des Nachbehandlungssystems beim Leerlauf. Bei niedriger Last werden Temperaturerhöhungen von 100 – 200 °C erreicht, um die für eine optimale Stickoxid-Umwandlung erforderliche SCR-Temperatur von 250°C aufrechtzuerhalten.
CDA mindert laut Jakobs zudem die Nockenwellenreibung, reduziert die Pumpverluste im Teillastbereich und kann den Einsatz der Ansaugdrossel senken oder eliminieren. Dies führt ebenfalls zu einer verbesserten Kraftstoffeffizienz bei gleichzeitiger Erhöhung der Abgastemperaturen.
Modularer Aufbau
Die CDA von Jacobs, die HPD-Motorbremse (High-Power-Density) und andere Ventilsteuerungstechnologien sind modular aufgebaut und können je nach Bedarf einzeln oder zusammen in einen Motor integriert werden. Die Zylinderabschalttechnologie von Jacobs erfüllt sowohl die nordamerikanischen als auch die europäischen Emissionsvorschriften mit der gleichen globalen Motorplattform.
Den Beitrag finden Sie auch in der Print-Ausgabe 4-2022 der Krafthand-Truck.
