Katsaus ajoneuvojen oheisjärjestelmien ... - TransEco

36Kuva 32. Ideaalinen Brayton­sykliStirling­sykli kuvaa yleisesti Stirling­laitteistoja, joita on esimerkiksi Stirlingmoottori.Stirling­sykli on käänteinen, mikä merkitsee sitä, että käytettäessä moottoria mekaanisellatyöllä, se voi toimia lämpöpumppuna jäähdytyksessä tai lämmityksessä. Sykliäon kuvattu suljettuna regeneratiivisena prosessina, joka käyttää kaasumaista työnestettä.Laitteisto on näin ollen ulkoisella lämmöllä toimiva.Stirling­sykli koostuu neljästä termodynaamisesta prosessista, jotka vaikuttavat työnesteeseen.Isoterminen paisunta tapahtuu tilassa, jota kuumennetaan ulkopuolelta jakaasussa tapahtuu lähes isoterminen paisunta. Kaasu kulkee läpi regeneraattorikammion,jossa se jäähtyy ja siirtää lämpöä regeneraattoriin käytettäväksi seuraavassasyklissä. Tämä tapahtuu vakiotilavuudessa. Puristustila on jäähdytetty, jolloin kaasussatapahtuu lähes isoterminen puristus. Puristettu kaasu virtaa takaisin regeneraattorinläpi saaden siitä lämpöä matkallaan kuumennettuun paisuntatilaan. Tämä tapahtuuvakiotilavuudessa.Stirling­prosessi on hyvin kehittynyt ja sitä on tutkittu perusteellisesti jo yli 190 vuodenajan. Stirling­moottorin lämmönvaihtimen analyyttinen tarkastelu on yksi vaikeimmistatermodynaamisista insinööritehtävistä.Ricardon arvion mukaan Brayton­prosessilla voitaisiin saavuttaa 1,5… 4 % säästö jaRankine­prosesilla 3… 6 % riippuen pakokaasujen takaisinkierrätysasteesta. Arviokustannuksista raskaan ajoneuvon kohdalla on noin 36,3 % koko voimalinjan kustannuksista.4.2 Turbiinit4.2.1 Mekaaninen tehoturbiiniKäytettäessä mekaanista tehoturbiinia ahdettu moottori sinällään säilyy muuttumattomana.Pakojärjestelmään lisätään imuilmaa ahtavan turbiinin jälkeen toinen turbiini,joka hyödyntää pakokaasuissa jäljellä olevaa energiaa. Turbiini on hammasvälitykselläkytketty auton voimansiirtoakselille. Tyypillisesti tähän kytkökseen kuuluunestekytkin, joka mahdollistaa portaattoman välityksen ja nopeusvaihtelun sekä suojaaturbiinia moottorin vääntövärähtelyiltä. Lisäksi kytkökseen kuuluu hammaspyörästö,jolla turbiinin ja moottorin pyörintänopeudet sovitetaan keskenään. Kirjallisuudestalöytyvät tiedot tehoturbiinin tuottamasta energiankulutuksen pienenemisestävaihtelevat suuruusluokassa 2,5 .. 5 %. Järjestelmän edut ovat suurimmillaan mootto­