了解康明斯节能版发电机动态停缸技术
发布时间：2025-09-06 点击：43
近日，康明斯和推进效率技术领先者图拉技术公司（tula technology）在底特律举行的汽车工程师学会全球年会上宣布，在康明斯x15节能版系列发电机（x15 hd efficiency series）上进行的柴油发电机动态停缸技术(ddsf™)项目，可有效降低nox（氮氧化物）和co?（二氧化碳）排放。
图1 tula动态跳火硬件结构示意图
技术原理：
动态停缸技术是一种先进的气缸停用控制策略，根据发动机的气缸运行情况做出决策，在满足扭矩要求的同时，节省燃油消耗并保持优异的性能。图拉科技的dynamic skip fire(dsf®）软件已证明可显著减少汽油发动机的co?排放，自2018年投产以来，已在100多万辆汽车上应用。ddsf是针对柴油发动机的动态停缸技术。
图2 动态跳火硬件结构图
停缸技术的优点：
降低发动机油耗：停缸是可变排量技术的一种方式，为了方便分析停缸前后不同有效排量之间的性能差别，需要使用平均有效压力这一参数。平均有效压力是指单位气缸工作容积发出的有效功，是将不同排量发动机之间动力性比较的重要指标。
目前应用最广泛的停缸技术大部分都依赖动态跳火技术（dynamic skip fire）来实现。下图为动态跳火技术示意图，图中绿色的线为扭矩需求线，为了应对不同的扭矩需求，对四个气缸进行了动态跳火控制，其中红色的缸为发火缸，灰色的缸表示停火缸，蓝色的线表示发火脉冲间隔角。随着扭矩的增加发火的缸数增加，发火脉冲间隔角变短。当扭矩需求为零或者是回馈制动工况时，没有缸发火，称为减速停缸。
图3 动态跳火技术示意图
仿真试验：
通过精准校准的动力总成仿真工具，对低负载循环下系统运行和排放测定表明：与现有清洁柴油技术相比，该系统可减少74%nox排放及5%的co?排放。同时，与现有发电机技术和热管理改进技术相比，ddsf可节省20%的燃油。ddsf是具有更好燃油经济性，减少nox排放的一项技术。
dsf技术对发动机性能的影响
停缸密度定义为停止发火的缸数与总缸数的比值。下图为停缸密度对涡后温度的影响，从图中可以看出，随着停缸数量的增加，涡后温度逐渐升高，转速越高涡后温度的增幅越大，最高可达43%。
图4 缸密度对涡后温度的影响
康明斯前瞻技术中心总监lisa farrell表示：“在康明斯，我们不断创新，致力于驱动世界前行，实现至美生活。图拉的ddsf技术能显著降低车辆低负荷运行时nox和co?的排放，助力我们生产更可靠、性能更优异的发电机，并满足我们的环保目标。”
图拉科技总裁兼首席执行官r.scott bailey表示：“柴油发电机的nox排放标准正变得越来越严格，满足这些标准越来越具挑战。ddsf技术能帮助主机厂显著减少造成烟雾的nox排放，并减少燃料消耗和温室气体的产生。我们很高兴能有机会与康明斯一起合作。”
该项目于2019年年初启动，目标是优化柴油机的汽缸停用策略，从而实现减排效益。通过该项目取得的进展有望帮助应对未来更严格的柴油发动机氮氧化物法规。该合作是在康明斯x15效率系列6缸柴油发动机上进行的，该发动机具有同级领先的燃油经济性。联合开发团队对发动机系统进行了修改，以集成和利用tula的动态停缸技术（dsf®）控制算法，在气缸事件的基础上命令燃烧或停用。在加州空气资源委员会提出的低负荷循环中，ddsf技术的建模预测，在减少尾气管氮氧化物（氮氧化物）排放的同时，还能减少二氧化碳（二氧化碳）。
尾气管氮氧化物的减少主要是通过优化排气温度控制来实现的，从而显著提高了后处理系统的转化效率。该技术通过改善燃烧和减少泵的工作，实现了二氧化碳的减少。此外，ddsf技术在改善尾气排放的同时，还能降低油耗，从而进一步优化这些关键参数。
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图1 tula动态跳火硬件结构示意图
技术原理：
动态停缸技术是一种先进的气缸停用控制策略，根据发动机的气缸运行情况做出决策，在满足扭矩要求的同时，节省燃油消耗并保持优异的性能。图拉科技的dynamic skip fire(dsf®）软件已证明可显著减少汽油发动机的co?排放，自2018年投产以来，已在100多万辆汽车上应用。ddsf是针对柴油发动机的动态停缸技术。
图2 动态跳火硬件结构图
停缸技术的优点：
降低发动机油耗：停缸是可变排量技术的一种方式，为了方便分析停缸前后不同有效排量之间的性能差别，需要使用平均有效压力这一参数。平均有效压力是指单位气缸工作容积发出的有效功，是将不同排量发动机之间动力性比较的重要指标。
目前应用最广泛的停缸技术大部分都依赖动态跳火技术（dynamic skip fire）来实现。下图为动态跳火技术示意图，图中绿色的线为扭矩需求线，为了应对不同的扭矩需求，对四个气缸进行了动态跳火控制，其中红色的缸为发火缸，灰色的缸表示停火缸，蓝色的线表示发火脉冲间隔角。随着扭矩的增加发火的缸数增加，发火脉冲间隔角变短。当扭矩需求为零或者是回馈制动工况时，没有缸发火，称为减速停缸。
图3 动态跳火技术示意图
仿真试验：
通过精准校准的动力总成仿真工具，对低负载循环下系统运行和排放测定表明：与现有清洁柴油技术相比，该系统可减少74%nox排放及5%的co?排放。同时，与现有发电机技术和热管理改进技术相比，ddsf可节省20%的燃油。ddsf是具有更好燃油经济性，减少nox排放的一项技术。
dsf技术对发动机性能的影响
停缸密度定义为停止发火的缸数与总缸数的比值。下图为停缸密度对涡后温度的影响，从图中可以看出，随着停缸数量的增加，涡后温度逐渐升高，转速越高涡后温度的增幅越大，最高可达43%。
图4 缸密度对涡后温度的影响
康明斯前瞻技术中心总监lisa farrell表示：“在康明斯，我们不断创新，致力于驱动世界前行，实现至美生活。图拉的ddsf技术能显著降低车辆低负荷运行时nox和co?的排放，助力我们生产更可靠、性能更优异的发电机，并满足我们的环保目标。”
图拉科技总裁兼首席执行官r.scott bailey表示：“柴油发电机的nox排放标准正变得越来越严格，满足这些标准越来越具挑战。ddsf技术能帮助主机厂显著减少造成烟雾的nox排放，并减少燃料消耗和温室气体的产生。我们很高兴能有机会与康明斯一起合作。”
该项目于2019年年初启动，目标是优化柴油机的汽缸停用策略，从而实现减排效益。通过该项目取得的进展有望帮助应对未来更严格的柴油发动机氮氧化物法规。该合作是在康明斯x15效率系列6缸柴油发动机上进行的，该发动机具有同级领先的燃油经济性。联合开发团队对发动机系统进行了修改，以集成和利用tula的动态停缸技术（dsf®）控制算法，在气缸事件的基础上命令燃烧或停用。在加州空气资源委员会提出的低负荷循环中，ddsf技术的建模预测，在减少尾气管氮氧化物（氮氧化物）排放的同时，还能减少二氧化碳（二氧化碳）。
尾气管氮氧化物的减少主要是通过优化排气温度控制来实现的，从而显著提高了后处理系统的转化效率。该技术通过改善燃烧和减少泵的工作，实现了二氧化碳的减少。此外，ddsf技术在改善尾气排放的同时，还能降低油耗，从而进一步优化这些关键参数。
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