SÚPER TURBOCOMPRESOR QUE TIENE UNA TRANSMISIÓN DE TRACCIÓN DE ALTA VELOCIDAD Y UNA TRANSMISIÓN VARIABLE CONTINUA.

Un súper turbocompresor que utiliza un propulsor de tracción de alta velocidad,

de razón fija, que está acoplado a una transmisión variable continua para permitir operación de alta velocidad. Se utiliza un propulsor de tracción de alta velocidad para proporcionar una reducción de velocidad desde el eje de la turbina de alta velocidad. Un segundo propulsor de tracción proporciona relaciones de velocidad infinitamente variables a través de una transmisión variable continua. También se describe la recirculación de gas en un súper turbocompresor.

SÚPER TURBOCOMPRESOR QUE TIENE UN TRANSMISiÓN DE TRACCiÓN DE ALTA VELOCIDAD Y UNA TRANSMISiÓN VARIABLE CONTINUA

REFERENCIA CRUZADA A LA SOLICITUD RELACIONADA

Esta solicitud de patente es una continuación en parte de la Solicitud de U.S. N" de Serie 12/536.421, clasificada el 5 de agoslo de 2009, cuya solicitud reivindica el beneficio de la Solicitud de Patente Provisional de U.S. N° de Serie 61/086.401, clasificada el 5 de agosto de 2008. las enseñanzas completas y revelación de la cual se incorporan aquí dentro por referencia.

ANTECEDENTES DE LA INVENCiÓN

Los turbocompresores convencionales se accionan mediante calor y gases de escape residuales, los cuales se fuerzan a través de un alojamiento de turbina de escape sobre un rotor de turbina. El rotor de turbina se conecta mediante un turbo-eje común a un rotor de compresor. Según golpean los gases de escape el rotor de turbina, ambos rotores giran simultáneamente. El giro del rotor del compresor aspira aire dentro de una carcasa del compresor, que fuerza el aire comprimido en el cilindro del motor para lograr la mejora del rendimiento del motor y la eficiencia del combustible. Los turbocompresores para aplicaciones de velocidadfcarga variables se dimensionan tipicamente para eficiencia máxima a velocidad pico de par para desarrollar suficiente sobrealimentación para alcanzar el par de pico. No obstante, a velocidades más bajas, el turbocompresor produce sobrealimentación inadecuada para la respuesta adecuada transitoria del motor.

Para superar estos problemas y proporcionar un sistema que aumente la eficiencia, se puede usar un súper turbocompresor, que combina los rasgos de una sobrealimentación y un lurbocompresor. Los súper turbocompresores funden los beneficios de una sobrealimentación, la cual es en primer lugar buena para alto par a baja velocidad, y un turbocompresor, que normalmente solamente es bueno para alta potencia a velocidades altas. Un súper turbocompresor combina un turbocompresor con una transmisión que puede poner par del motor sobre el eje del turbo para sobrealimentación y eliminación del retraso del turbo. Una vez que la energia del escape comienza a proporcionar más trabajo que lleva propulsar el compresor, el súper turbocompresor recupera el exceso de energia aplicando la potencia adicional al pistón del motor, normalmente a través del cigüeñal. Como resultado, el súper turbocompresor proporciona tanto los beneficios de baja velocidad con alto par y el valor añadido de alta velocidad con alta potencia todo desde un sistema.

RESUMEN DE LA INVENCiÓN

Una realización de la presente invención puede comprender por lo tanto un super turbocompresor que está acoplado a un motor que comprende: una turbina que genera energia mecánica rotacional de turbina a partir de la entalpia del gas de escape producido por el motor; un compresor que comprime el aire de admisión y suministra aire comprimido al motor en respuesta a la energia mecánica rotacional de turbina generada por la turbina y energia mecánica rotacional del motor transferida desde el motor; un eje que tiene partes extremas que están conectadas a la turbina y el compresor, y una parte central que tiene una superficie de tracción del eje; un transmisión de tracción dispuesto alrededor de la parte central del eje, el transmisión de tracción que comprende: una pluralidad de rodillos planeta rios que tiene una pluralidad de superfiCies de tracción de rodillos planetarios que hacen de interfaz con la superficie de tracción del eje de manera que existe una primera pluralidad de interfaces de tracción entre la pluralidad de superficies de tracción de rodillos planetarios y la superficie de tracción del eje; un rodillo circular que se gira por la pluralidad de rodillos de planetarios a través de una segunda pluralidad de interfaces de tracción; una transmisión variable continua, que está acoplada mecánicamente al transmisión de tracción y al motor, que transfiere la energia mecánica rotacional de la turbina al motor y la energia mecánica rotacional del motor al súper turbocompresor a velocidades de funcionamiento del motor.

Una realización de la presente invención además puede comprender un método para transferir energia mecánica rotacional entre un súper turbocompresor y un motor que comprende: generar la energia mecánica rotacional de la turbina en una turbina a partir de la entalpra del gas de escape producido por el motor; comprimir el aire de admisión para suministrar aire comprimido al motor en respuesta a la energia mecánica rotacional de la turbina generada por la turbina y la energra mecánica rotacional del motor generada por el motor; proporcionar un eje que tiene las partes extremas que están conectadas a la turbina y el compresor, y una parte central que tiene una superfiCie de tracción del eje; acoplar mecánicamente un transmisión de tracción a la superficie de tracción del eje del eje; situar una pluralidad de superficies de tracción de rodillos planetarios de una pluralidad de rodillos planetarios en contacto con la superficie de tracción del eje de manera que se crea una pluralidad de primeras interfaces de tracción entre la pluralidad de superfiCies de tracción de rodillos planeta rios y la superfiCie de tracción del eje; situar un rodillo circular en contacto con la pluralidad de rodillos planetarios de manera que se crea una pluralidad de segundas interfaces de tracción entre la pluralidad de rodillos planetarios y el rodillo circular; acoplar mecánicamente una transmisión variable continua al transmisión de tracción y el motor para transferir la energia mecánica rotacional de la turbina al motor y la energia mecánica rotacional del motor al super turbocompresor a velocidades de operación del motor.

Una realización de la presente invención además puede comprender un método para facilitar la recirculación de gas de escape en un motor de combustión intema de súper turbocompresor que comprende: proporcionar un orificio de escape de alta presión de un primer tamaño determinado en el motor de combustión interna; proporcionar un orificio de escape de baja presión de un segundo tamaño predeterminado en el motor de combustión intema, siendo el segundo tamaño predeterminado considerablemente mayor que el primer tamaño predeterminado; propulsar un súper turbocompresor de alta presión con al menos una primera parte de los gases de escape de alta presión a partir del orificio de escape de alta presión; proporcionar al menos una segunda parte de los gases de escape de alta presión desde el orificio de escape de alta presión a un colector de admisión del motor de combustión intema; propulsar un súper turbocompresor de baja presión con gases de escape de presión más baja a partir del orificio de escape de baja presión; proporcionar aire comprimido desde una salida del compresor de baja presión a una entrada de aire del compresor de alta presión; proporcionar aire comprimido desde una salida del compresor de alta presión, a una presión determinada, a un colector de admisión del motor de combustión intema; abrir el orificio de escape de alta presión mientras la presión en el orificio de escape de alta presión es mayor que la presión predeterminada de manera que la segunda parte de los gases de escape de alta presión recirculan a través del motor de combustión intema.

Una realización de la presente invención además puede comprender un método para facilitar la recirculación de gas de escape en un motor de combustión intema con súper turbocompresor que comprende: proporcionar un orificio de escape de alta presión de un primer tamaño predeterminado en el motor de combustión intema; proporcionar un orificio de escape de baja presión de un segundo tamaño predeterminado en el motor de combustión interna, siendo el segundo tamaño predeterminado considerablemente mayor que el primer tamaño predeterminado; propulsar un súper turbocompresor de alta presión con gases de escape de alta presión a partir del orificio de escape de alta presión; propulsar un súper turbocompresor de baja presión con gases de escape de presión más baja a partir del orificio de escape de baja presión: proporcionar aire comprimido desde una salida del compresor de baja presión a una entrada de aire del compresor de alta presión; proporcionar aire comprimido desde una salida del compresor de alta presión, a una presión predeterminada, a un colector de admisión del motor de combustión interna; canalizar los gases de escape de alta presión desde una salida del súper turbocompresor de alta presión a un colector de admisión del motor de combustión intemo; abrir el orificio de escape de alta presión mientras la presión en el orificio de escape de alta presión es mayor que la presión predeterminada...

1. Un súper turbocompresor que está acoplado a un motor que comprende:

una turbina que genera energia mecánica rotacional de turbina a partir de la entalpia del gas de escape producido por dicho molar;

un compresor que comprime el aire de admisión y suministra aire comprimido a dicho motor en respuesta a dicha energia mecánica rotacional de la turbina generada por dicha turbina y la energra mecánica rotacional del motor transferida desde dicho motor;

un eje que tiene partes extremas que están conectadas a dicha turbina y dicho compresor, y una parte central que tiene una superficie de tracción del eje;

un transmisión de tracción dispuesto alrededor de dicha parte central de dicho eje, dicho transmisión de tracción que comprende:

una pluralidad de rodillos planetarios que tiene una pluralidad de superficies de tracción de los rodillos planetarios que hacen de interfaz con dicha superficie de tracción del eje de manera que una primera pluralidad de interfaces de tracción existe entre dicha pluralidad de superficies de tracción de rodillos planetarios y dicha superficie de tracción del eje;

un rodillo circular que se gira por dicha pluralidad de rodillos planetarios a través de una segunda pluralidad de interfaces de tracción;

una transmisión variable continua, que está acoplada mecánicamente a dicho rodillo circular y dicho motor, que transfiere la energra mecánica rotacional de la turbina a dicho motor y energia mecánica rotacional del motor a dicho súper turbocompresor a velocidades de operación de dicho motor.

2. El súper turbocompresor de la reivindicación 1 en el que dicha transmisión variable continua comprende una transmisión variable continua con transmisión de tracción.

3. El súper turbocompresor de la reivindicación 2 en el que dicha transmisión variable continua comprende una transmisión variable continua con transmisión de tracción con rodamiento de bolas planetario.

4. El súper turbocompresor de la reivindicación 2 en el que dicho transmisión de tracción comprende un transmisión de tracción planetario que tiene al menos dos rodillos planetarios.

5. El súper turbocompresor de la reivindicación 4 en el que dicho transmisión de tracción planetario tiene al menos tres rodillos planetarios.

6. El súper turbocompresor de la reivindicación 4 en el que dicho transmisión de tracción planetario tiene un soporte de planetarios en el cual están montados dichos rodillos planetarios.

7. El súper turbocompresor de la reivindicación 6 en el que dicho transmisión de tracción planetario tiene rodillos planetarios de diámetro múltiple.

8. El súper turbocompresor de la reivindicación 6 en el que dicho rodillo circular tiene una superficie de tracción de rodillo circular que hace de interfaz con dicha pluralidad de superficies de tracción de rodillos planetarios para crear dicha segunda pluralidad de interfaces de tracción.

9. El súper turbocompresor de la reivindicación 7 en el que dicho rodillo circular tiene una superficie de tracción de rodillo circular que hace de interfaz con una pluralidad de superficies de tracción de rodillos planetarios adicionales que tienen un diámetro que es menor que dicha pluralidad de superficies de tracción de rodillos planetarios para crear dicha segunda pluralidad de interfaces de tracción.

10. Un método para transferir la energía mecánica rotacional entre un súper turbocompresor y un motor que comprende:

generar energra mecánica rotacional de turbina en una turbina a partir de la entalpia del gas de escape producido por dicho motor;

comprimir aire de admisión usando un compresor para suministrar aire comprimido a dicho motor en respuesta a dicha energía mecánica rotacional de la turbina generado por dicha energía mecánica rotacional de la turbina y la energia mecánica rotacional del motor generada por dicho motor;

proporcionar un eje que tiene partes extremas que están conectadas a dicha turbina y dicho compresor, y una parte central que tiene una superficie de tracción del eje;

acoplar mecánicamente un transmisión de tracción a dicha superficie de tracción del eje de dicho eje;

situar una pluralidad de superficies de tracción de rodillos planetarios de una pluralidad de rodillos planetarios en contacto con dicha superficie de tracción del eje de manera que se crea una pluralidad de primeras interfaces de tracción entre dicha pluralidad de superficies de tracción de rodillos planetarios y dicha superficie de tracción del eje;

situar un rodillo circular en contacto con dicha pluralidad de rodillos planetarios de manera que se crea una pluralidad de segundas interfaces de tracción entre dicha pluralidad de rodillos planetarios y dicho rodillo circular;

acoplar mecánicamente una transmisión variable continua a dicho rodillo circular y dicho motor para transferir dicha energia mecánica rotacional de la turbina a dicho motor a velocidades de operación de dicho motor y la energia mecánica rotacional del motor a dicho eje a velocidades de operación de dicho compresor y dicha turbina.

11. El método de la reivindicación 10 en el que dicho proceso de transferir la energia mecánica rotacional entre dicho súper turbocompresor y dicho motor comprende transferir energia mecánica rotacional a través de al menos un dispositivo mecánico.

12. El método de la reivind icación 11 en el que dicho proceso de transferir la energia mecánica rotacional a través de al menos un dispositivo mecánico comprende transferir la energia mecánica rotacional a través de una transmisión de un vehiculo.

13. El método de la reivindicación 11 en el que dicho proceso de transferir la energia mecánica rotacional a través de al menos un dispositivo mecánico comprende transferir la energia mecánica rotacional a un tren de propulsión de un vehículo.

14. El método de la reivindicación 10 en el que dicho proceso de situar dicho rodillo circular en contacto con dicha pluralidad de rodillos planetarios comprende:

situar una superfiCie de tracción de rodillo circular de dicho rodillo circular en contacto con dicha pluralidad de superficies de tracción de rodillos planetarios para crear dicha pluralidad de segundas interfaces de tracción.

15. El método de la reivindicación 10 en el que dicho proceso de situar dicho rodillo circular en contacto con dicha pluralidad de rodillos planetarios comprende:

situar una superfiCie de tracción de rodillo circular de dicho rodillo circular en contacto con una pluralidad de superfides de tracción de rodillos planetarios adicionales, que tienen un diámetro que es menor que dicha pluralidad de superfiCies de tracción de rodillos planetarios, para crear dicha pluralidad de segundas interfaces de tracción.

16. El método de la reivindicación 10 en el que dicho proceso de acoplar mecánicamente una transmisión variable continua con transmisión de tracción a dicho transmisión de tracción comprende:

acoplar mecánicamente una transmisión variable continua de rodamientos de bolas planetarios a dicho transmisión de tracción.

17. El método de la reivindicación 10 en el que dicho proceso de acoplar mecánicamente un transmisión de tracción a dicha superficie de tracción del eje comprende:

acoplar mecánicamente un transmisión de tracción planetario que tiene al menos tres rod illos planetarios de diámetro múltiple.