Brevet FR2958683A1 — publié le 20111014

L'invention se rapporte à un dispositif d'allumage par bougie à étincelles notamment pour un turbomoteur d'aéronef et à un turbomoteur comprenant un tel dispositif. Dans les turbines à gaz des turbomoteurs, on utilise un dispositif d'allumage par étincelle pour enflammer un mélange air-carburant dans la chambre de combustion. Dans un tel dispositif, une décharge électrique, d'une quantité d'énergie et d'une durée prédéterminées, doit se produire entre les électrodes d'une bougie d'allumage à une fréquence spécifiée afin de permettre la combustion du mélange. Une telle décharge est opérée par un condensateur. Cet art antérieur est illustré sur les figures 3 et 4, présentant un dispositif d'allumage 1 comportant deux bougies d'allumage 2A et 2B, chacune alimentée par un condensateur 3A et 3B, chacun commandé respectivement par une carte électronique 4A et 4B. Ainsi, lorsque l'allumage est commandé au niveau de la carte électronique 4A, le condensateur 3A produit une décharge électrique permettant la création d'une étincelle au niveau de la bougie 2A. Le fonctionnement est similaire pour la seconde bougie 2B. Chacun des condensateurs produit des étincelles synchrones sur une période de temps T donnée, tel que la figure 4 l'illustre. Une première étincelle 12A est produite par le condensateur 3A au niveau de la bougie 2A et une seconde étincelle 12B est produite en même temps par le condensateur 3B au niveau de la bougie 2B. Ainsi dans cet exemple, deux étincelles sont produites pendant la période de temps T. Cette architecture de système d'allumage étant fortement redondée, elle permet en cas de panne au niveau d'une des bougies ou d'une des cartes électroniques ou du condensateur d'assurer le fonctionnement de l'autre bougie. Les normes aéronautiques américaines (FAR) imposent une redondance du système d'allumage à partir de l'étage secondaire uniquement. Cependant, ce dispositif comportant un condensateur en regard de chaque bougie est particulièrement encombrant, lourd et sujet à des problèmes de fiabilité dus au nombre de composants embarqués puisqu'une une carte électronique et un condensateur sont requis pour chaque bougie. Par ailleurs, un condensateur est un composant particulièrement onéreux par rapport au coût total d'un dispositif d'allumage. La présente invention vise donc à remédier à ces inconvénients et a pour but de proposer un dispositif d'allumage par bougie à étincelles, notamment pour un turbomoteur d'aéronef, comprenant au moins deux bougies à étincelles, beaucoup plus léger et bon marché que les dispositifs connus par ailleurs tout en maintenant une sécurité de fonctionnement accrue. L'invention atteint son but par le fait que les au moins deux 10 bougies sont alimentées par un unique condensateur. On comprend que la masse du dispositif d'allumage selon l'invention est sensiblement réduite par rapport à l'art antérieur dans la mesure où le dispositif comporte un seul condensateur au lieu de deux, étant précisé que le condensateur pour dispositif d'allumage est un 15 composant présentant une masse importante. L'unique condensateur se décharge donc alternativement dans les deux bougies. Par ailleurs, selon l'invention, en cas de panne de l'une de deux bougies, l'unique condensateur se déchargera dans la bougie restante de sorte que la sécurité de fonctionnement soit préservée. 20 Selon une caractéristique du dispositif, il comporte un moyen de commutation apte à permettre au condensateur de se décharger alternativement dans les au moins deux bougies à étincelles de façon à générer des étincelles asynchrones entre les au moins deux bougies. Selon une autre caractéristique du dispositif, il comporte un 25 système de gestion de panne de sorte qu'en cas de panne d'une des au moins deux bougies, l'unique condensateur se décharge dans au moins une bougie restante, cette bougie restante se retrouvant alors alimentée à deux fois sa fréquence nominale, de manière à maintenir la fréquence de génération d'étincelles du dispositif d'allumage. 30 Ainsi, en cas de panne, la fréquence de décharge du condensateur dans la bougie restante est doublée. Avantageusement, le dispositif comporte deux bougies et une unique carte électronique commandant l'unique condensateur. Avantageusement, le dispositif selon l'invention est arrangé de sorte que 35 sur une période de temps T donnée, il produit autant d'étincelles que le dispositif de l'art antérieur à deux condensateurs, grâce à quoi le dispositif selon l'invention peut se substituer au dispositif de l'art antérieur. De préférence, la fréquence de décharge des condensateurs est comprise entre 3,5 et 4,5 Hz et, de préférence, de 4 Hz. L'invention concerne également un turbomoteur pour hélicoptère comprenant un tel dispositif d'allumage. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lumière de la description qui va suivre donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une vue schématique d'un dispositif d'allumage à deux bougies selon l'invention, la figure 2A est une vue schématique de la fréquence de décharge du condensateur, pendant une période T, du dispositif d'allumage selon l'invention lorsque les deux bougies fonctionnent, - la figure 2B est une vue schématique de la fréquence de décharge du condensateur lorsqu'une seule bougie fonctionne. la figure 3 est une vue schématique d'un dispositif d'allumage à deux bougies selon l'art antérieur, et - la figure 4 est une vue schématique de la fréquence de décharge des condensateurs, pendant une période T, du dispositif d'allumage selon l'art antérieur. En référence à la figure 1, on a représenté un dispositif d'allumage 5 conforme à la présente invention comportant des première et seconde bougies d'allumage 6A et 6B destinées à être disposées dans une chambre de combustion (non représentée) et une unique carte électronique 7 de commande d'un unique condensateur 8 de manière à produire alternativement une décharge électrique dans les bougies 6A et 6B. Il s'ensuit que les bougies 6A et 6B produisent alternativement une étincelle de manière à enflammer le mélange air-carburant pour provoquer le démarrage du turbomoteur. Le dispositif d'allumage 5 comporte, en outre, un moyen de commutation 9 apte à permettre ce déchargement alternatif du condensateur dans la première bougie 6A puis dans la seconde bougie 6B. De cette manière, les étincelles ne sont pas produites en même temps au niveau des deux bougies 6A et 6B, améliorant par la même occasion les chances de succès de l'allumage de la chambre, déterminées par la probabilité d'avoir carburant air et étincelle en même temps. L'unique condensateur 8 possède une fréquence de fonctionnement deux fois plus élevée que chacun des deux condensateurs de l'art antérieur. Selon le mode de réalisation de l'invention, la fréquence de fonctionnement du condensateur 8 est comprise entre 1 Hz et 10 Hz . A cet effet, la figure 2A illustre bien que le condensateur 8 provoque une première décharge 10A au niveau de la première bougie 6A, puis une seconde décharge 10B au niveau de la seconde bougie 6B et ainsi de suite pendant le temps nécessaire. Dans cet exemple, deux étincelles sont produites pendant la période T, c'est-à-dire autant que dans le dispositif de l'art antérieur. Avantageusement selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif comprend, également, un système de gestion de panne 11 de sorte qu'en cas de panne d'une des au moins deux bougies 6A ou 6B, l'unique condensateur 8 se décharge dans au moins une bougie restante. En effet, la bougie est un des éléments les plus fragiles dans un tel dispositif, puisqu'elle est disposée dans un environnement très sévère. Ainsi, si une panne est détectée au niveau de la bougie 6A par exemple, le condensateur 8 continuera à se décharger exclusivement dans la bougie 6B en état de fonctionnement à une fréquence comprise entre 1 Hz et 10 Hz. Autrement dit, en cas de panne, le condensateur continue d'être chargé à cette fréquence mais la décharge se fait exclusivement dans la bougie qui fonctionne. Ce mode de fonctionnement est illustré figure 2B. Grâce à l'invention, l'architecture du dispositif d'allumage est particulièrement avantageuse puisqu'on ne dispose plus que d'un seul condensateur pour commander les étincelles au niveau d'au moins deux bougies. Ledit condensateur fonctionne, certes, à une fréquence de décharge plus élevée, mais, sans aucun impact sur sa durée de vie, le condensateur étant un composant électronique particulièrement résistant. Les moyens de commutation nécessaires pour alterner la décharge du condensateur dans l'une ou l'autre des deux bougies sont peu couteux et peu encombrants. Enfin, le dispositif de détection de panne, connu de l'art antérieur apportera une valeur ajoutée à ce dispositif puisque le condensateur se déchargera exclusivement dans la bougie en état de marche sans impacter le fonctionnement global du dispositif d'allumage. En variante, on peut bien évidemment prévoir que l'unique condensateur du dispositif d'allumage selon l'invention soit apte à générer des étincelles dans plus de deux bougies. REVENDICATIONS1. Dispositif d'allumage (5) par bougie à étincelles notamment pour un turbomoteur d'aéronef comprenant au moins deux bougies à étincelles (6A, 6B) caractérisé en ce que les au moins deux bougies sont alimentées par un unique condensateur (8). 2. Dispositif d'allumage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen de commutation (9) apte à permettre au condensateur (8) de se décharger alternativement dans les au moins deux bougies à étincelles (6A, 6B) de façon à générer des étincelles asynchrones entre les au moins deux bougies. 3. Dispositif d'allumage selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce qu'il comporte un système de gestion de panne (11) de sorte qu'en cas de panne d'une des au moins deux bougies (6A, 6B), l'unique condensateur (8) se décharge dans au moins une bougie restante. 4. Dispositif d'allumage selon la revendication 3, caractérisé en ce que en cas de panne d'une des bougies, la fréquence de décharge dans la bougie restante est doublée. 5. Dispositif d'allumage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte deux bougies (6A, 6B). 6. Dispositif d'allumage selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte une unique carte électronique (7) commandant l'unique condensateur (8). 7. Dispositif d'allumage selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la fréquence de décharge du condensateur (8) est comprise entre 1 et 10 Hz. 8. Turbomoteur pour hélicoptère comportant un dispositif d'allumage selon l'une quelconque des revendications 1 à 7.