康明斯气门传动技术演示卡车用于实际CDA测试（图片：康明斯）由于主要市场充电基础设施的推广延迟以及电池电动汽车价格高昂，许多卡车运营商只要有能力就会继续选择柴油动力。
但这并不意味着汽车制造商可以削减动力总成研发投入。恰恰相反。北美（EPA 27）和欧洲（欧7）即将出台的环保法规，促使发动机设计师们比以往任何时候都更加努力地工作，以实现更高的效率。
以 2019 年为基准，欧盟将要求车辆到 2030 年减少 45% 的二氧化碳排放量。到 2035 年，这一目标将提高到 56%，到 2040 年将提高到 90%。欧盟采用 VECTO 理论测量工具来计算二氧化碳排放量，该工具综合考虑了空气动力学、滚动阻力、燃油消耗和尾气排放等因素。
在制定新策略时，发动机设计师必须权衡氮氧化物（NOx）排放与燃油效率、二氧化碳（CO2）和颗粒物（PM）排放之间的关系。重型柴油机选择性催化还原（SCR）技术的发展意味着燃烧室内的NOx生成不再是主要问题，但随着在役测试和排放目标的降低，在各种运行条件下保持SCR系统的效率变得更加重要。
解决方案采购
制造商目前正致力于从车辆的各个方面逐步降低油耗。对于纯电动车型而言，降低滚动阻力和空气阻力有助于在不增加电池的情况下延长单次充电续航里程。而对于柴油发动机，设计人员则更多地关注第三方供应商提供的解决方案。
这里的问题在于检验这些技术的有效性？它们能否产生足够的影响来帮助达到排放标准，或者为最终用户降低运营成本？
“卡车制造商及其客户都希望获得可验证的证据，证明产品能够在工作环境中带来切实有效的改进。” ——康明斯气门传动技术公司 Robb Janak
Robb Janak，康明斯气门传动技术公司理论研究和实验室测试在确定一项拟议改进的益处方面作用有限，尤其是在涉及第三方供应商的情况下。卡车制造商及其客户需要可验证的证据，证明产品能够在实际工作环境中带来显著的改进。
问题在于，实际测试不可避免地会受到外部变量的影响，这些变量可能会夸大或掩盖性能提升。天气和交通密度是两个显而易见的因素，即使是驾驶员行为这一“人为因素”也难以控制。即便如此，测试仍然需要从其他外部因素的干扰中识别出可验证且可重复的改进。
技术职能
康明斯气门传动技术面临的挑战是验证其 Jacobs 气缸停用 (CDA) 技术在道路上的性能，该技术有可能在发动机负荷较低的情况下降低油耗和二氧化碳排放，同时提高 NOx SCR 控制系统的效率。
CDA（压缩数据分配）背后的理论很简单。大多数情况下，卡车的动力对于当前的工作来说都过剩。例如，一辆六缸500马力的自卸卡车在满载货物沿采石场运输道路行驶时需要全部动力，但空车返回时可能只需要一半的动力。在轻载工况下，关闭一个、两个或三个气缸可以降低油耗，而对生产效率的影响却很小。
Jacobs 的系统采用阀门控制技术，在发动机低负荷工况下自动关闭选定的气缸，方法是在整个四冲程循环中保持这些气缸的进气门和排气门关闭，同时停用其燃油喷射器。这可以减少燃油消耗，并降低因不必要地填充、压缩和排空已停用气缸而产生的寄生泵气损失。
Jacobs CDA 和 1.5 冲程高功率密度版 Jake Brake 压缩释放式发动机刹车（图片：康明斯）当需要额外的发动机制动时，用于停用气缸的相同部件会被重新利用，以使用最新的 1.5 冲程高功率密度版本的 Jake Brake 压缩释放式发动机制动器来提供车辆减速。
虽然该系统的优势显而易见，但量化这些优势却相当困难。为了完成测试，康明斯选择了SAE（美国汽车工程师协会）J1321标准化燃油消耗测试，使用满载卡车在两条路线上进行测试——一条是高速公路，一条是配送路线。
测试车辆为2018款International LT625 6x4牵引车，配备13升Navistar A26 450马力柴油发动机和Eaton Endurant 12速超速AMT变速箱。该卡车的总重为66,000磅（近30,000公斤）。
测试于2023年第四季度进行，行驶里程超过12,000英里，分别在启用和禁用CDA（自适应驾驶辅助系统）的情况下进行；该系统可通过仪表盘上的开关启用或禁用。卡车在高速公路上的平均速度为51英里/小时（88公里/小时），在配送路线上的平均速度为38英里/小时（61公里/小时）。
每次运行中，都有一辆性能相近的对照车辆伴随，并记录其油耗，以便为外部因素造成的差异提供基准。每条路线都包括两辆卡车之间拖车和驾驶员的互换，以消除这些变量的影响。
结果汇总
本次道路实际测试结果与之前在测功机实验室对发动机怠速模式进行的测试结果相符，该测试中记录到燃油经济性提升高达 20%。在同一实验室测试中，配备 EPA 2018 尾气后处理系统的发动机在低负荷工况下，氮氧化物排放量降低了 77%。
虽然此次道路测试并未重点关注氮氧化物排放，但测试车辆采用了与测功机认证测试相同的标定方法。康明斯预计，随着未来排放标准的提高，CDA热管理技术的优势将得到进一步发挥，测试结果将更符合新的排放要求。
道路测试结果表明，高速公路行驶可节省2.76%的燃油，配送路线可节省2.0%的燃油，这表明即使是满载行驶工况也能带来实际的燃油节省。增加CDA的运行模式，例如20%怠速行驶工况，应该能够进一步降低油耗。
康明斯气门传动技术公司报告称，其 Jacobs 气缸停用系统在进一步的道路测试中实现了 2.76% 的燃油节省（图片：康明斯）CDA（气缸关闭辅助系统）会根据实时扭矩需求关闭部分气缸。正如预期，工作气缸的负荷和温度更高，而关闭的气缸则减少了寄生损耗。剩余工作气缸中较低的空气流量和较高的空燃比有助于将排气系统温度维持在临界值 250℃ 以上，从而支持选择性催化还原模块高效转化氮氧化物，并持续被动再生废气颗粒物过滤器。
在未启用气缸关闭系统（CDA）的高速公路测试中，卡车的选择性催化还原（SCR）装置温度在超过15%的行驶时间内低于250℃。但当CDA与雅各布斯发动机制动系统配合使用时，SCR温度仅在计划停车和挂车更换期间低于250℃。在配送路线上，启用CDA后，SCR装置的平均温度为243℃，比未启用气缸关闭系统时的温度高出16%。
SCR 在 250ºC 以下运行的总时间减少了 21% 以上，而使用 CDA 时 SCR 温度低于 200ºC 的时间不到 2%，而不使用 CDA 时则超过 10%。
这些数据尤为重要，因为排放测试和监测越来越基于“实际”工作循环，而不是实验室性能。
Jacobs公司的CDA系统目前已被应用于20多个研发项目中，发动机排量从2.0升到16升不等。其中一些项目已经进入车辆测试阶段。
