Brevet FR2989735A1 — publié le 20131025

PROCEDE DE GESTION DU FONCTIONNEMENT D'UN DISPOSITIF DE DOSAGE DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE La présente invention se rapporte au domaine des turbomachines, et notamment aux systèmes d'injection de carburant dans les turbomachines, et plus particulièrement aux dispositifs de dosage de carburant. Elle concerne ainsi un procédé de gestion du fonctionnement d'un dispositif de dosage, ainsi qu'une turbomachine comportant un dispositif de dosage dont le fonctionnement est géré par un tel procédé. L'invention s'applique à tout type de 15 turbomachines terrestres ou aéronautiques, et notamment aux turbomachines d'aéronef telles que les turboréacteurs et les turbopropulseurs. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE 20 Un système conventionnel d'injection de carburant dans une chambre de combustion de turbomachine est illustré de façon schématique sur la figure 1. De façon habituelle, le système 10 comporte, de l'amont vers l'aval selon le sens de circulation du 25 carburant dans le système, un réservoir R de carburant, une pompe carburant basse pression 11 recevant du carburant provenant du réservoir R, une pompe carburant haute pression 12 reliée à la sortie de la pompe basse pression 11 par une conduite de carburant basse 30 pression, un dispositif de dosage 13 relié à la sortie de la pompe haute pression 12 et délivrant un débit de carburant contrôlé par un débitmètre 14 sur une conduite de carburant haute pression alimentant une pluralité d'injecteurs 15 de la chambre de combustion de la turbomachine. Le dispositif de dosage 13 permet de réguler le débit de carburant vers la chambre de combustion et le débitmètre 14 mesure le débit de carburant alimentant la chambre de combustion pour permettre au pilote de connaître la quantité de carburant consommée. De façon courante, le dispositif de dosage (ou PMU pour « Fuel Metering Unit » en anglais) comporte une vanne de dosage (ou EMV pour « Fuel Metering Valve » en anglais) pourvue d'une section de passage variable en fonction de sa position, une différence de pression constante étant maintenue entre l'entrée et la sortie de la vanne de dosage. Une unité de régulation moteur (ou ECU pour « Engine Control Unit » en anglais) pilote le dispositif de dosage afin de réguler à une valeur désirée le débit de carburant fourni au moteur. Le débit de carburant en excès fourni par la pompe haute pression est recirculé en étant renvoyé vers la conduite de carburant basse pression. La position de la vanne de dosage est 25 mesurée par deux capteurs, notamment de type LVDT (pour « Linear Variable Differential Transformer » en anglais). Chacun des capteurs est raccordé électriquement à l'unité de régulation moteur ECU qui acquiert ainsi la position de la vanne de dosage par 30 deux voies différentes. Il est connu de rencontrer des phénomènes de panne d'écart entre ces deux voies. En effet, la lecture de la position de la vanne de dosage s'effectuant au moyen de deux voies par deux capteurs différents, il est possible que les valeurs lues pour chaque voie diffèrent entre elles. Si la différence entre les valeurs lues est supérieure à une valeur limite prédéterminée, une panne d'écart est déclarée. Dans le cas où une telle panne d'écart se produit, il a déjà été proposé de mettre en place un procédé de contrôle continu permettant de sélectionner la voie de la vanne de dosage dont la position convertie par application d'une loi de dosage en un débit théorique du carburant donne une valeur théorique la plus proche de la valeur mesurée par le débitmètre. Toutefois, cette solution présente plusieurs inconvénients. En particulier, elle n'est pas adaptée à tous les régimes de fonctionnement de la turbomachine, et n'est par exemple pas efficace en cas d'accélération et/ou de décélération. En effet, en cas de panne d'écart entre les deux voies de la vanne de dosage lors d'une accélération ou décélération, le changement de position de la vanne de dosage est plus rapide que la mesure de débit réalisée par le débitmètre. De la sorte, un décalage temporel se crée qui peut être à l'origine d'un mauvais choix de la voie lors de l'application du procédé de contrôle connu. Dans ce cas, l'unité de régulation moteur constate que le débit annoncé par la vanne de dosage est différent de la consigne et commande donc un changement de position de la vanne de dosage pour rejoindre la consigne depuis la voie erronée. Ceci a alors pour effet d'entraîner une augmentation (ou diminution) du débit et ainsi un changement de poussée, ce qui engendre à nouveau une consigne contraire. Ces alternances de consignes et ces changements d'une voie à l'autre, par application du procédé de contrôle connu, ont pour conséquence de provoquer des phénomènes oscillatoires sur l'évolution du débit de carburant, les voies de la vanne de dosage et les régimes de fonctionnement N1 (compresseur basse pression) et N2 (compresseur haute pression) d'une turbomachine. Par exemple, la figure 2 représente trois courbes d'évolution du débit de carburant en fonction du temps. La courbe 2 représente l'évolution du débit mesuré par le débitmètre et les courbes 2a et 2b représentent respectivement l'évolution des débits sur les voies A et B de la vanne de dosage. En outre, la figure 3 représente respectivement les trois courbes 3a, 3b et 3 d'évolution des voies A, B et sélectionnée de la vanne de dosage. Enfin, les figures 4 et 5 représentent respectivement les courbes d'évolution des régimes de fonctionnement N1 et N2 de la turbomachine. Les courbes 4a et 5a correspondent respectivement à l'évolution théorique des régimes N1 et N2 alors que les courbes 4b et 5b correspondent respectivement à l'évolution des régimes N1 et N2 en cas de panne d'écart entre les voies du dispositif de dosage. Ces phénomènes oscillatoires qui surviennent en cas de panne d'écart, et qui apparaissent clairement sur les figures 2 à 5, peuvent s'avérer problématiques pour le bon fonctionnement de la turbomachine et trop importants pour être acceptables. EXPOSÉ DE L'INVENTION L'invention a pour but de remédier au moins partiellement aux inconvénients mentionnés ci-dessus, relatifs aux réalisations de l'art antérieur. L'invention a ainsi pour objet, selon l'un de ses aspects, un procédé de gestion du fonctionnement d'un dispositif de dosage d'un système d'injection de carburant de turbomachine, caractérisé en ce que l'on sélectionne une voie du dispositif de dosage en fonction de la fiabilité du débitmètre du système d'injection déterminée par des conditions de fiabilité du débitmètre renseignant sur un état de confiance dans le débitmètre et un état de non confiance dans le débitmètre. Par « fiabilité du débitmètre », on entend la capacité du débitmètre à donner une valeur correcte (ou fiable) du débit de carburant, cohérente avec la voie sélectionnée du dispositif de dosage. Autrement dit, le débitmètre est fiable lorsque la valeur de débit mesurée correspond sensiblement au débit de 25 carburant délivré par le dispositif de dosage, et le débitmètre est non fiable dans le cas contraire. La fiabilité du débitmètre peut être fonction d'une ou plusieurs limitations de fonctionnement du débitmètre. Grâce à l'invention, il peut être possible 30 de s'accomoder des limitations de fonctionnement du débitmètre du système d'injection, par exemple un décalage temporel important entre la valeur réelle instantanée du débit et la valeur donnée par le débitmètre, en sélectionnant une voie du dispositif de dosage en fonction de l'état de confiance ou non dans le débitmètre. De la sorte, il peut être possible d'empêcher ou de réduire l'apparition des phénomènes oscillatoires décrits précédemment en évitant le basculement d'une voie à l'autre lorsque la mesure du débitmètre n'est pas fiable. En outre, la sélection d'une voie du dispositif de dosage se faisant en tenant compte de la fiabilité ou non du débitmètre, l'invention peut permettre une protection du moteur par sélection d'une voie appropriée. Le procédé selon l'invention peut en outre 15 comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes prises isolément ou suivant toutes combinaisons techniques possibles. Le procédé est avantageusement mis en oeuvre en cas de panne d'écart entre les voies du dispositif 20 de dosage. La mise en oeuvre du procédé peut alors être maintenue tant que la panne d'écart est présente et encore pendant une durée minimale prédéterminée, par exemple de 3,5 s, après la disparition de la panne d'écart. 25 Le fonctionnement du dispositif de dosage peut être géré par l'unité de régulation moteur. En particulier, la sélection de ladite voie peut être réalisée au moyen de l'unité de régulation moteur. Dans l'état de confiance dans le 30 débitmètre, le procédé peut comporter une première étape de sélection consistant à sélectionner la voie du dispositif de dosage dont la position convertie par application d'une loi de dosage en un débit théorique de carburant donne une valeur théorique de débit la plus proche de la valeur mesurée par le débitmètre. La première étape de sélection peut ainsi être mise en oeuvre de façon répétée tant que la panne d'écart entre les voies du dispositif de dosage existe et tant que l'on est dans l'état de confiance du débitmètre. Dans l'état de non confiance dans le débitmètre, le procédé peut comporter une deuxième étape de sélection consistant à sélectionner : -(4) la voie dernièrement sélectionnée lors du dernier état de confiance dans le débitmètre, 15 ou, -(5) si ladite voie dernièrement sélectionnée n'est pas définie : -(6) la voie dont la position convertie par application d'une loi de dosage en un débit théorique 20 de carburant donne une valeur théorique de débit la plus élevée et incluse dans le gabarit du débitmètre, c'est-à-dire un intervalle de valeurs de débit centré sur la valeur de débit mesurée par le débitmètre, ou, 25 -(7) la voie dont la position convertie par application d'une loi de dosage en un débit théorique de carburant donne une valeur théorique de débit la plus élevée si aucune voie ne donne une valeur théorique de débit incluse dans le gabarit du 30 débitmètre. Dans le cas où l'état de non confiance dans le débitmètre a été précédé d'un état de confiance dans le débitmètre et que, par conséquent, la première étape de sélection a été mise en oeuvre selon le procédé de l'invention, la voie dernièrement sélectionnée lors du dernier état de confiance dans le débitmètre est définie et ainsi l'alternative (4) ci-dessus s'applique à la deuxième étape de sélection. A l'inverse, dans le cas d'une première apparition de panne d'écart et dans un état de non confiance dans le débitmètre, par conséquent non précédé par un état de confiance dans le débitmètre, ladite voie dernièrement sélectionnée n'est pas définie et ainsi l'alternative (5) ci-dessus s'applique à la deuxième étape de sélection. Plus particulièrement, la voie sélectionnée est alors la voie présentant un débit le plus haut et inclus dans le gabarit du débitmètre, ou la voie présentant un débit le plus haut si aucune voie ne présente un débit inclus dans le gabarit du débitmètre. Le choix d'une voie présentant un débit le plus haut dans l'état de non confiance dans le débitmètre peut permettre de protéger le moteur de la turbomachine. Le passage ultérieur par l'état de confiance dans le débitmètre peut alors permettre de sélectionner la voie la plus appropriée et de la conserver tant que l'on reste dans cet état. Le gabarit du débitmètre peut par exemple correspondre à un intervalle [Dm-X.Dm ; Dm+X.Dm] de 30 valeurs de débit centré sur la valeur de débit mesurée Dm par le débitmètre et dont les bornes inférieure et supérieure sont respectivement égales à Dm-X-Dm et Dm+X.Dm, où X est un facteur d'ajustement, par exemple égal à 26 %. La deuxième étape de sélection peut être mise en oeuvre de façon répétée tant que la panne d'écart entre les voies du dispositif de dosage existe et tant que l'on est dans l'état de non confiance du débitmètre. Le passage de l'état de confiance dans le débitmètre à l'état de non confiance dans le débitmètre peut donc entraîner la mise en oeuvre de la deuxième étape de sélection du procédé selon l'invention en remplacement de la première étape de sélection. De la même façon, le passage de l'état de non confiance dans le débitmètre à l'état de confiance dans le débitmètre peut entraîner la mise en oeuvre de la première étape de sélection en remplacement de la deuxième étape de sélection. Autrement dit, la première étape de sélection n'est avantageusement jamais mise en oeuvre dans un état de non confiance dans le débitmètre et la deuxième étape de sélection n'est avantageusement jamais mise en oeuvre dans un état de confiance dans le débitmètre. L'état de non confiance dans le débitmètre peut se produire lorsqu'une ou plusieurs des conditions de fiabilité du débitmètre suivantes se réalisent : (a) la valeur du débit mesurée par le débitmètre est inférieure ou égale à un débit seuil 30 minimum, notamment de 700 kg/h (avec une hystérésis de 50 kg/h), (b) la position de la vanne de dosage du dispositif de dosage a un gradient de déplacement supérieur à un gradient seuil maximum, notamment de 1 mm/s, (c) un changement de voie du dispositif de dosage vient de se produire, (d) la vanne de dosage présente une panne, notamment une panne d'asservissement, une panne de « wrap », c'est-à-dire une panne de non retour du courant envoyé, ou une double panne, c'est-à-dire une perte de contrôle de la vanne de dosage sur les deux voies de commande, (e) une durée minimale, notamment de 3,5 s, ne s'est pas encore écoulée depuis le dernier instant où aucune des conditions de fiabilité (a) à (d) n'était réalisée. L'état de confiance dans le débitmètre peut se produire lorsqu'aucune des conditions de fiabilité (a) à (e) ne se réalise. Le signal permettant d'obtenir la valeur du débit mesuré par le débitmètre, utilisée dans le procédé selon l'invention, peut être traité avant utilisation. Le signal peut par exemple subir un filtrage spécifique. Une compensation des créneaux créés par la mécanique du débitmètre, visibles par exemple sur la figure 2, peut être réalisée. Le traitement des signaux reçus par l'unité de régulation moteur, notamment celui correspondant à la valeur du débit mesuré par le débitmètre, peut permettre d'augmenter la probabilité de se situer dans l'état de confiance dans le débitmètre. Le procédé peut encore comporter une troisième étape de sélection consistant à sélectionner la voie la plus proche de la position fermée du dispositif de dosage lorsque le moteur de la turbomachine est à l'arrêt. Le procédé peut ainsi permettre de sélectionner une voie adaptée même en cas de mise hors service du moteur. L'invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, une turbomachine caractérisée en ce qu'elle comporte un dispositif de dosage dont le fonctionnement est géré par le procédé tel que défini précédemment. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS L'invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d'un exemple de mise en oeuvre non limitatif de celle-ci, ainsi qu'à l'examen des figures, schématiques et partielles, du dessin annexé, sur lequel : - la figure 1 illustre un système conventionnel d'injection de carburant dans une chambre de combustion de turbomachine, - la figure 2 est un graphique représentant l'évolution de débits de carburant au cours du temps, - la figure 3 est un graphique représentant l'évolution de voies de la vanne de dosage au cours du temps, - la figure 4 est un graphique représentant l'évolution du régime N1 de la turbomachine au cours du 30 temps, - la figure 5 est un graphique représentant l'évolution du régime N2 de la turbomachine au cours du temps, et - la figure 6 est un diagramme illustrant le procédé selon l'invention. Dans l'ensemble de ces figures, des références identiques peuvent désigner des éléments identiques ou analogues. EXPOSÉ DÉTAILLÉ D'UN MODE DE RÉALISATION PARTICULIER En référence à la figure 6, on a représenté un diagramme illustrant le procédé selon l'invention. Au cours de l'étape A, il est examiné si le moteur de la turbomachine est à l'arrêt ou non. Dans le cas où le moteur est à l'arrêt (cas 0), la troisième étape 3 de sélection consiste à sélectionner la voie la plus proche de la position fermée du dispositif de dosage. Dans le cas contraire où le moteur est en fonctionnement (cas N), la sélection d'une voie du dispositif de dosage se fait en fonction de la fiabilité du débitmètre du système d'injection, celle-ci étant déterminée par les conditions de fiabilité du débitmètre renseignant sur un état de confiance dans le débitmètre et un état de non confiance dans le débitmètre. Ainsi, au cours de l'étape B, on examine les conditions de fiabilité du débitmètre. En particulier, comme expliqué ci-dessus, on considère que l'état de 30 non confiance dans le débitmètre se produit lorsqu'une ou plusieurs des conditions de fiabilité du débitmètre ci-dessous se réalisent : (a) la valeur du débit mesuré par le débitmètre est inférieure ou égale à un débit seuil minimum égal à 700 kg/h, (b) la position de la vanne de dosage du dispositif de dosage a un gradient de déplacement supérieur à un gradient seuil maximum de 1 mm/s, (c) un changement de voie du dispositif de dosage vient de se produire, (d) la vanne de dosage présent une panne, (e) une durée minimale de 3,5 s ne s'est pas encore écoulée depuis le dernier instant où aucune des conditions de fiabilité (a) à (d) n'était réalisée. L'examen des différentes conditions de fiabilité du débitmètre au cours de l'étape B permet de déterminer si l'on est dans l'état de confiance dans le débitmètre (cas 0) ou si l'on est dans l'état de non confiance dans le débitmètre (cas N). Dans l'état de confiance dans le débitmètre, le procédé comporte une première étape 1 de sélection qui consiste à sélectionner la voie du dispositif de dosage dont la position convertie par application d'une loi de dosage en un débit théorique de carburant donne une 25 valeur théorique de débit la plus proche de la valeur mesurée par le débitmètre. La première étape 1 est alors mise en oeuvre de façon répétée tant qu'une panne d'écart entre les voies du dispositif de dosage existe et tant que l'on reste 30 dans l'état de confiance du débitmètre. A l'inverse, dans l'état de non confiance dans le débitmètre, le procédé comporte une deuxième étape 2 de sélection qui consiste soit à sélectionner la voie dernièrement sélectionnée lors du dernier état de confiance dans le débitmètre (étape 4), soit si la voie dernièrement sélectionnée n'est pas définie (étape 5), à sélectionner une voie selon les étapes 6 ou 7. En particulier, si une panne d'écart entre les voies du dispositif de dosage s'est déjà produite et que l'on a déjà été dans l'état de confiance du débitmètre, il existe une voie dernièrement sélectionnée lors du dernier état de confiance dans le débitmètre, et c'est cette voie qui est choisie (étape 4) au cours de la deuxième étape 2 de sélection. Au contraire, si ladite voie dernièrement sélectionnée n'est pas définie (étape 5), par exemple parce qu'il s'agit de la première apparition d'une panne d'écart, la sélection de la voie va dépendre des conditions des étapes 6 et 7. Spécifiquement, l'étape 6 permet de sélectionner la voie dont la position convertie par application d'une loi de dosage en un débit théorique de carburant donne une valeur théorique de débit la plus élevée si celle-ci est incluse dans le gabarit du débitmètre, c'est-à-dire un intervalle de valeurs de débit centré sur la valeur de débit mesurée par le débitmètre. L'étape 7 permet quant à elle de sélectionner la voie dont la position convertie par application 30 d'une loi de dosage en un débit théorique de carburant donne une valeur théorique de débit la plus élevée si aucune des voies ne donne une valeur théorique de débit qui est incluse dans le gabarit du débitmètre. Une fois la sélection de la voie réalisée au cours de l'étape 2, cette deuxième étape 2 de sélection reste mise en oeuvre de façon répétée tant qu'une panne d'écart entre les voies du dispositif de dosage existe et tant que l'on reste dans l'état de non confiance du débitmètre. Le procédé selon l'invention permet ainsi de faire une sélection de la voie du dispositif de dosage en cas de panne d'écart entre les voies en fonction de la fiabilité, ou confiance, du débitmètre. De la sorte, il est possible de protéger le moteur en évitant le choix d'une voie non appropriée. De même, il est également possible de limiter, voir d'empêcher, les phénomènes oscillatoires résultant de l'application de procédés antérieurs de gestion du fonctionnement d'un dispositif de dosage. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à 20 l'exemple de réalisation qui vient d'être décrit. Diverses modifications peuvent y être apportées par l'homme du métier. L'expression « comportant un » doit être comprise comme étant synonyme de « comportant au moins 25 un », sauf si le contraire est spécifié. REVENDICATIONS1. Procédé de gestion du fonctionnement d'un dispositif de dosage d'un système d'injection de 5 carburant de turbomachine, caractérisé en ce que l'on sélectionne une voie du dispositif de dosage en fonction de la fiabilité du débitmètre du système d'injection déterminée par des conditions de fiabilité du débitmètre renseignant sur un état de confiance dans 10 le débitmètre et un état de non confiance dans le débitmètre. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le procédé est mis en oeuvre en 15 cas de panne d'écart entre les voies du dispositif de dosage. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que, dans l'état de confiance dans le 20 débitmètre, le procédé comporte une première étape (1) de sélection consistant à sélectionner la voie du dispositif de dosage dont la position convertie par application d'une loi de dosage en un débit théorique de carburant donne une valeur théorique de débit la 25 plus proche de la valeur mesurée par le débitmètre. 4. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la première étape (1) de sélection est mise en oeuvre de façon répétée tant 30 qu'une panne d'écart entre les voies du dispositif dedosage existe et tant que l'on est dans l'état de confiance du débitmètre. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, dans l'état de non confiance dans le débitmètre, le procédé comporte une deuxième étape (2) de sélection consistant à sélectionner : -(4) la voie dernièrement sélectionnée lors du dernier état de confiance dans le débitmètre, ou, -(5) si ladite voie dernièrement sélectionnée n'est pas définie : -(6) la voie dont la position convertie par application d'une loi de dosage en un débit théorique de carburant donne une valeur théorique de débit la plus élevée et incluse dans le gabarit du débitmètre, c'est-à-dire un intervalle de valeurs de débit centré sur la valeur de débit mesurée par le débitmètre, ou, -(7) la voie dont la position convertie par application d'une loi de dosage en un débit théorique de carburant donne une valeur théorique de débit la plus élevée si aucune voie ne donne une valeur théorique de débit incluse dans le gabarit du débitmètre. 6. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la deuxième étape (2) de sélection est mise en oeuvre de façon répétée tant qu'une panne d'écart entre les voies du dispositif dedosage existe et tant que l'on est dans l'état de non confiance du débitmètre. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'état de non confiance dans le débitmètre se produit lorsqu'une ou plusieurs des conditions de fiabilité du débitmètre suivantes se réalisent : (a) la valeur du débit mesurée par le 10 débitmètre est inférieure ou égale à un débit seuil minimum, notamment de 700 kg/h, (b) la position de la vanne de dosage du dispositif de dosage a un gradient de déplacement supérieur à un gradient seuil maximum, notamment de 1 15 mm/s, (c) un changement de voie du dispositif de dosage vient de se produire, (d) la vanne de dosage présente une panne, (e) une durée minimale, notamment de 3,5 s, 20 ne s'est pas encore écoulée depuis le dernier instant où aucune des conditions de fiabilité (a) à (d) n'était réalisée. 8. Procédé selon la revendication 25 précédente, caractérisé en ce que l'état de confiance dans le débitmètre se produit lorsqu'aucune des conditions de fiabilité (a) à (e) ne se réalise. 9. Procédé selon l'une quelconque des 30 revendications précédentes, caractérisé en ce qu"il comporte une troisième étape (3) de sélectionconsistant à sélectionner la voie la plus proche de la position fermée du dispositif de dosage lorsque le moteur de la turbomachine est à l'arrêt. 10. Turbomachine caractérisée en ce qu'elle comporte un dispositif de dosage dont le fonctionnement est géré par le procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes.