Jacobs Vehicle Systems: Neue Technologien zur Schadstoffreduzierung von Nfz
Der US-amerikanische Spezialist für Motorkomponenten, Jacobs Vehicle Systems, präsentiert auf der IAA Transportation modulare Technologien zur Reduzierung der Emissionen von Nutzfahrzeugen. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der Zylinderdeaktivierung und den Ventiltriebkonzepten.
Motorverzögerungs- und Zylinder-deaktivierungs-Technologien sind Schlüsseltechnologien bei der Einhaltung der künftigen globalen Emissionsstandards. Jacobs ist bekannt für seine Motorbremsen – zum Beispiel die Jake-Brake und die High-Power-Density- (HPD-) Motorbremse. Darüber hinaus entwickelt Jacobs neue Ventilsteuerungstechnologien, die die Motorleistung erhöhen und dabei gleichzeitig Emissionen reduzieren und den Kraftstoffverbrauch von Nutzfahrzeugen mit herkömmlichen und alternativen Kraftstoffen verbessern. Die Emissionstechnologien von Jacobs sind nahtlos in den Ventiltrieb integriert und nutzen technisch bewährte und kostengünstige Lösungen.
Jacobs-Technologien senken gleichzeitig CO2 und NOx
Die Zylinderdeaktivierung (CDA – Cylinder-Deactivation) von Jacobs kann quasi einen Sechszylindermotor in einen Dreizylindermotor – und weniger – verwandeln, wodurch der Kraftstoffverbrauch gesenkt und das Nachbehandlungssystem heiß gehalten wird. Selbst wenn der Motor im Schwachlastbetrieb läuft, werden die erforderlichen hohen Nachbehandlungstemperaturen laut Jacobs aufrechterhalten. CDA optimiert den Kraftstoffverbrauch, da die Zylinder, die noch in Betrieb sind, stärker belastet werden, während die abgeschalteten Zylinder gar nicht mit Kraftstoff versorgt werden. Außerdem ist das System für die gesamte Lebensdauer des Motors ausgelegt, im Gegensatz zu anderen Abgastechnologien, die ersetzt oder gewartet werden müssen.
Um die Zylinderabschaltung weiter zu optimieren, kooperiert Jacobs seit 2019 mit Tula Technology Inc., einem kalifornischen Spezialisten für Mobilitätssteuerungen. Tula wird sich als Co-Aussteller gemeinsam mit Jacobs auf der IAA Transportation präsentieren. Die Kombination von Tula’s Dynamic Skip Fire (DSF) Steuerungsalgorithmen mit der CDA-Technologie von Jacobs bewirkt, dass Entscheidungen darüber, welche Zylinder deaktiviert werden sollen, auf individueller Basis und bei jeder Motorumdrehung getroffen werden, um die Drehmomentanforderungen bestmöglich zu erfüllen und Vibrationen zu vermeiden.
Modulare Technologien
Obwohl das Produktportfolio von Jacobs verschiedene Ventilbetätigungstechnologien für unterschiedliche Zwecke umfasst, sind viele davon modular und miteinander kompatibel. Dies gibt Motoren- und Fahrzeugherstellern die Flexibilität, eine einzelne der Jacobs-Technologien zu spezifizieren oder mehrere Technologien miteinander zu kombinieren – je nach Bedarf.
Ein Beispiel dafür ist die High Power Density (HPD) Motorbremstechnologie von Jacobs. Wenn der Ventiltrieb des Motors bereits die HPD-Kipphebelbremse enthält, ist es möglich, auch die Zylinderdeaktivierungstechnologie zu integrieren. HPD selbst ist modular mit einer Standard-Dekompressionsbremse kombinierbar; man kann zwischen beiden wählen, da beide die gleiche Basis-Hardware verwenden. Darüber hinaus können optional Technologien zur variablen Ventilbetätigung hinzugefügt werden, die dazu beitragen, die anstehenden Emissions- und Kraftstoffeinsparungsziele zu erfüllen.
Die Modularität der Jacobs-Technologien gibt Motorenherstellern die Freiheit, Motoren an die Anforderungen und Emissionsvorschriften regionaler Märkte anzupassen. Ein weiterer Vorteil der Modularität ist, dass sie OEMs hilft, Motorplattformen ‚zukunftssicher‘ zu machen. Wenn der Ventiltrieb eines Motors bereits mit einer Jacobs-Technologie ausgestattet ist, besteht zu einem späteren Zeitpunkt der Motorproduktion die Option, eine weitere Technik hinzuzufügen. Dies ist möglich, ohne dass größere Hardware-Änderungen vorgenommen werden müssen.
Die Experten von Jacobs stellen auf der IAA Transportation in Halle 22, Stand C11, die gesamte Palette des Unternehmens vor und erläutern nicht nur Motorbremsen, sondern auch Technologien zur Steigerung der Motorleistung, zur Verringerung von Emissionen und zur Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs.
Kurzinformation CDA – Cylinder-Deactivation
CDA nutzt Zylinderabschaltmechanismen im Ventiltrieb um das Öffnen der Ein- und Auslassventile zu unterbinden. Wird zugleich die Einspritzung in ausgewählte Zylinder deaktiviert, können einzelne Zylinder je nach Bedarf deaktiviert werden. Bei geringer Motorlast und Deaktivierung von drei (von sechs) Zylindern, kann der Kraftstoffverbrauch um bis zu 20 Prozent sinken. Jacobs CDA reduziert Emissionen durch Halten der Temperatur des Nachbehandlungssystems im Schwachlastbetrieb. Darüber hinaus beschleunigt CDA das Aufwärmen des Motors und des Nachbehandlungssystems und verzögert die Abkühlung beim kraftstoffsparenden Fahren im Leerlauf. Die Nockenwellenreibung und die Pumpverluste bei Teillast werden reduziert und der Einsatz der Ansaugdrosselung vermindert oder eliminiert. Das Resultat ist eine Senkung des Kraftstoffverbrauchs bei gleichzeitiger Erhöhung der Abgastemperaturen.
Kurzinformation DSF – Dynamic- Skip-Fire
Tulas Dynamic Skip Fire ist eine Technologie, die abhängig vom erforderlichen Drehmoment, automatisch über die dynamische Zündfolge von Zylindern entscheidet. Sie wählt selektiv aus, welche Zylinder aktiviert oder deaktiviert werden, um den Leistungsanforderungen gerecht zu werden. Wird mehr Drehmoment benötigt, werden mehr Zylinder aktiviert und umgekehrt. Der Steuerungsalgorithmus erzeugt also effektiv einen Motor mit optimalem Hubraum für das erforderliche Drehmoment. Dynamic Skip Fire stellt zudem ein serienreifes NVH (Noise, Vibration, Harshness)-Verhalten sicher. Die Softwarealgorithmen entscheiden vor jedem Verbrennungszyklus, welche Zylinder aktiviert oder deaktiviert werden – dabei werden auch die Schwingungsfrequenzen und -amplituden mit berücksichtigt.
