Brevet FR3101708A1 — publié le 20210409

Un procédé de caractérisation d’un fluide dans un circuit comprenant : une première étape de mesure (E1) d’une première température et d’une première permittivité à un premier instant et à une première position du circuit, formant un premier couple de mesure (K1), une première étape de comparaison (E2) dudit premier couple (K1) à une base de données (12), de manière à déterminer une première sélection de fluides (S1), une deuxième étape de mesure (E3) d’une deuxième température et d’une deuxième permittivité à un deuxième instant et à une deuxième position du circuit, formant un deuxième couple de mesure (K2), une deuxième étape de comparaison (E4) dudit deuxième couple (K2) à ladite base (12), de manière à déterminer une deuxième sélection de fluides (S2), et une étape d’identification (E5) du fluide par intersection de la première et de la deuxième sélection (S1, S2). Figure de l’abrégé : Figure 5   Procédé de caractérisation d’un fluide La présente invention concerne le domaine de la caractérisation d’un fluide. De manière connue, en référence à la figure 1, un aéronef comprend un ou plusieurs turbomoteurs comprenant une chambre de combustion 30 dans laquelle entrent de l’air A et du carburant C configurés pour réagir ensemble suivant une réaction de combustion, de manière à dégager l’énergie nécessaire à la poussée de l’aéronef. L’air A provient de l’extérieur du turbomoteur et est guidé vers la chambre de combustion 30 par une veine d’air tandis que le carburant C provient d’un circuit de carburant 20 débouchant dans la chambre de combustion 30. De manière connue, le circuit de carburant 20 comprend d’amont en aval un réservoir de stockage 21 du carburant C, une pompe basse pression 22 de mise en mouvement du carburant C, un filtre 23 de retenue des particules solides contenues dans le carburant C et une pompe haute pression 24 d’accélération du carburant C. Par la suite, les termes « amont » et « aval » sont définis par rapport au sens de circulation du carburant C dans le circuit de carburant 20. Le circuit de carburant 20 comprend en outre, en aval de la pompe haute pression 24, une vanne de dosage 25 d’un débit massique Qm de carburant C et un ou plusieurs injecteurs 26 pour pulvériser le débit massique Qm dans la chambre de combustion 30. Le carburant refoulé Cr par la vanne de dosage 25 est quant à lui réinjecté dans le circuit de carburant 20 en amont. Dans les faits, le débit massique Qm injecté dans la chambre de combustion 30 doit être tel que la quantité de matière de carburant C et la quantité de matière d’air A dans la chambre de combustion 30 soient dans des proportions dites « stœchiométriques » pour optimiser la réaction de combustion, et ce afin de générer une poussée maximale de l’aéronef tout en limitant au maximum les rejets de gaz brûlés issus de la combustion. Pour permettre un dosage précis, la vanne de dosage 25 est reliée à un organe de calcul 11, lui-même relié à un dispositif de mesure 10 du débit massique Qm, monté entre la vanne de dosage 25 et l’injecteur 26. L’organe de calcul 11 permet, à partir du débit massique Qm mesuré par le dispositif de mesure 10, de déterminer le degré d’ouverture de la vanne de dosage 25 pour obtenir le débit massique souhaité. De manière connue, le dispositif de mesure 10 est configuré pour mesurer le débit volumique du carburant C et l’organe de calcul 11 est configuré pour déterminer le débit massique Qm à partir du débit volumique Q mesuré et de la densité du carburant C, liée à la nature du carburant C. Dans les faits, le réservoir 21 du circuit de carburant 20 peut être alimenté en différents carburants C lors du ravitaillement, si bien que la composition précise du carburant C dans le turbomoteur et donc sa nature n’est pas connue. Aussi, de manière connue et comme illustré sur les figures 1 et 2, le dispositif de mesure 10 est également configuré pour mesurer la température Tm et la permittivité εm du carburant C, formant ensemble un couple de mesure K. L’organe de calcul 11 comporte quant à lui une base de données 12 configurée pour déterminer le fluide F1, F2, F3, F4 correspondant au couple de mesure K. La base de données 12 permet en outre de connaître la densité du fluide qui a été préalablement déterminé. En pratique, l’émergence des biocarburants et l’ajout d’additifs dans les carburants, pour améliorer les propriétés physiques face à la corrosion ou au givrage à titre d’exemples, ont fortement augmenté le panel de carburants utilisés pour alimenter les aéronefs. Un tel élargissement de panel est susceptible d’introduire de l’incertitude dans la caractérisation du carburant C, en supprimant la bijection stricte entre un couple de mesure K et un fluide correspondant F1, F2, F3, F4. Autrement dit, comme illustré sur le graphe de la figure 2, un même couple de mesure K est susceptible de correspondre à plusieurs fluides F1, F2, F3, F4. Dans l’exemple des figures 1 et 2, le couple de mesure K mesuré par le dispositif de mesure 1 correspond ainsi à la fois à un second fluide F2 et à un troisième fluide F3, ce qui ne permet pas à l’organe de calcul 11 de caractériser formellement le carburant C. L’invention vise ainsi à pouvoir caractériser de manière formelle le carburant. L’invention concerne un procédé de caractérisation d’un fluide circulant dans un circuit de fluide, ledit procédé comprenant : au moins une première étape de mesure d’une première température et d’une première permittivité dudit fluide définies à un premier instant et à une première position du circuit, de manière à former ensemble un premier couple de mesure et au moins une première étape de comparaison dudit premier couple de mesure à une base de données associant des couples de mesure à une pluralité de fluides, de manière à déterminer une première sélection de fluides. L’invention est remarquable en ce que le procédé comprend : au moins une deuxième étape de mesure d’une deuxième température et d’une deuxième permittivité dudit fluide définies à un deuxième instant et à une deuxième position du circuit, différente de la première position du circuit, de manière à former ensemble un deuxième couple de mesure, au moins une deuxième étape de comparaison dudit deuxième couple de mesure à ladite base de données de manière à déterminer une deuxième sélection de fluides, et au moins une étape d’identification dudit fluide par intersection de la première sélection de fluides et de la deuxième sélection de fluides. Grâce à l’invention, un fluide peut avantageusement être caractérisé de manière formelle. En effet, le fluide est caractérisé à partir de deux couples de mesure différents, ce qui dans le cas où l’un des couples de mesure correspond à plusieurs fluides, permet d’identifier le fluide au moyen du deuxième couple de mesure. Les deux étapes de mesure sont par ailleurs mises en œuvre en des positions différentes du circuit, exploitant avantageusement les différences de conditions physiques du fluide au sein du circuit. De manière préférée, le procédé comprend au moins une étape de détermination de la densité du fluide identifié. De manière avantageuse, ce procédé peut être utilisé, ayant par ailleurs connaissance du débit volumique de fluide dans la conduite de fluide, pour déterminer le débit massique du fluide dans le circuit de fluide. De préférence, le premier instant et le deuxième instant correspondent à un même instant de mesure. De manière avantageuse, ce procédé permet de caractériser le fluide de manière rapide, voire instantanée. Selon un aspect de l’invention, la première position du circuit et la deuxième position du circuit sont choisies de manière à ce que l’écart entre la première température et la deuxième température soit au moins supérieur à 10°C, de préférence, au moins supérieur à 20°C. Un tel écart de température permet d’obtenir deux couples de mesure correspondant à des conditions physiques différentes du fluide, ce qui augmente le niveau de fiabilité de la mesure. Selon un aspect de l’invention, ledit circuit de fluide comprenant au moins une pompe, le fluide circulant d’amont en aval dans le circuit de fluide, la première étape de mesure est mise en œuvre en amont de ladite pompe et la deuxième étape de mesure est mise en œuvre en aval de ladite pompe. De manière avantageuse, la pression et la température du fluide augmentent au passage de la pompe, ce qui permet d’utiliser avantageusement les différences de température au sein du circuit de fluide. De manière préférée, ledit circuit de fluide comprenant au moins une pompe basse pression et au moins une pompe haute pression, la première étape de mesure est mise en œuvre en amont de ladite pompe basse pression et de ladite pompe haute pression et la deuxième étape de mesure est mise en œuvre en aval de ladite pompe basse pression et de ladite pompe haute pression. De manière avantageuse, un tel positionnement des mesures permet d’avoir un écart de température significatif entre les deux positions de mesure, ce qui augmente le niveau de fiabilité de la mesure. Selon un aspect de l’invention, le procédé est mis en œuvre pour caractériser un carburant dans un circuit de carburant de moteur thermique, de préférence de turbomoteur d’aéronef. Un tel procédé permet ainsi de connaître précisément la composition du carburant alimentant le moteur thermique, en vue notamment d’optimiser la combustion. Selon un autre aspect, le procédé est mis en œuvre pour caractériser une huile dans un circuit d’huile de moteur thermique. Selon un autre aspect, le procédé est mis en œuvre pour caractériser un fluide de refroidissement dans un circuit de refroidissement de moteur thermique. De manière préférée, ledit circuit de fluide comprenant au moins un dispositif de mesure configuré pour réaliser des mesures de températures, de permittivités et de débit volumique du fluide, la deuxième étape de mesure est mise en œuvre par ledit dispositif de mesure. Un tel dispositif de mesure peut être intégré dans un circuit en vue de déterminer le débit massique d’un fluide, par exemple de carburant injecté à la chambre de combustion en vue d’optimiser la combustion, comme présenté dans le préambule. Un tel dispositif de mesure pourrait réaliser la deuxième étape de mesure du procédé de l’invention suivant une double fonction pour réduire le coût et l’encombrement global. De manière préférée, ledit circuit de fluide comprenant au moins un organe de calcul configuré pour déterminer un débit massique du fluide à partir des mesures de températures, de permittivités et du débit volumique du dispositif de mesure, la première étape de comparaison, la deuxième étape de comparaison et l’étape d’identification sont mises en œuvre par ledit organe de calcul. Un tel organe de calcul pourrait réaliser les étapes de comparaison et d’identification du procédé de l’invention suivant une double fonction pour réduire le coût et l’encombrement global. L’invention précédemment décrite permet ainsi avantageusement de caractériser de manière formelle un fluide s’écoulant dans un circuit, en réalisant deux étapes de mesure. Les étapes de mesure sont de plus réalisées à deux positions de mesure différentes du circuit de fluide de manière à ce que les conditions physiques du fluide soient différentes. Ceci présente particulièrement un intérêt pour les moteurs thermiques, où l’on peut exploiter avantageusement l’augmentation de température au passage d’une pompe. Le dispositif de mesure et l’organe de calcul mettant en œuvre la deuxième étape de mesure, les étapes de comparaison et l’étape d’identification peuvent avantageusement être ceux utilisés pour la mesure du débit massique du carburant en vue d’optimiser la combustion, afin de réduire l’encombrement et le coût. L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple, et se référant aux dessins annexés donnés à titre d’exemples non limitatifs, dans lesquels des références identiques sont données à des objets semblables et sur lesquels : est une représentation schématique fonctionnelle d’un circuit de carburant d’un turbomoteur d’aéronef comprenant un dispositif de mesure et un organe de calcul pour la mise en œuvre d’un procédé de caractérisation du carburant selon l’art antérieur ; est un graphe représentant l’évolution de la permittivité en fonction de la température pour différents fluides lors de la mise en œuvre du procédé selon l’art antérieur ; est une représentation schématique fonctionnelle d’un circuit de carburant d’un turbomoteur d’aéronef comprenant un dispositif de mesure et un organe de calcul pour un exemple de mise en œuvre d’un procédé de caractérisation du carburant selon l’invention ; est une représentation schématique fonctionnelle du circuit de carburant d’un turbomoteur d’aéronef comprenant un dispositif de mesure additionnel pour un exemple alternatif de mise en œuvre du procédé de caractérisation du carburant selon l’invention ; est une représentation schématique des étapes du procédé de caractérisation du carburant selon l’invention et est un graphe représentant l’évolution de la permittivité en fonction de la température pour différents fluides lors d’un exemple de mise en œuvre du procédé selon l’invention. Il faut noter que les figures exposent l’invention de manière détaillée pour mettre en œuvre l’invention, lesdites figures pouvant bien entendu servir à mieux définir l’invention le cas échéant. Procédé de caractérisation d’un fluide circulant dans un circuit de fluide, ledit procédé comprenant : au moins une première étape de mesure (E1) d’une première température (T1(t1, z1)) et d’une première permittivité (ε1(t1, z1)) dudit fluide définies à un premier instant (t1) et à une première position du circuit (z1), de manière à former ensemble un premier couple de mesure (K1(t1, z1)), au moins une première étape de comparaison (E2) dudit premier couple de mesure (K1) à une base de données (12) associant des couples de mesure à une pluralité de fluides (F1, F2, F3, F4), de manière à déterminer une première sélection de fluides (S1), ledit procédé étant caractérisé par le fait qu’ il comprend : au moins une deuxième étape de mesure (E3) d’une deuxième température (T2(t2, z2)) et d’une deuxième permittivité (ε2(t2, z2)) dudit fluide définies à un deuxième instant (t2) et à une deuxième position du circuit (z2), différente de la première position du circuit (z1), de manière à former ensemble un deuxième couple de mesure (K2(t2, z2)), au moins une deuxième étape de comparaison (E4) dudit deuxième couple de mesure (K2) à ladite base de données (12) de manière à déterminer une deuxième sélection de fluides (S2), et au moins une étape d’identification (E5) dudit fluide par intersection de la première sélection de fluides (S1) et de la deuxième sélection de fluides (S2). Procédé selon la revendication 1, comprenant au moins une étape de détermination de la densité du fluide identifié. Procédé selon l’une des revendications 1 et 2, dans lequel le premier instant (t1) et le deuxième instant (t2) correspondent à un même instant de mesure. Procédé selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel la première position du circuit (z1) et la deuxième position du circuit (z2) sont choisies de manière à ce que l’écart entre la première température (T1) et la deuxième température (T2) soit au moins supérieur à 10°C, de préférence, au moins supérieur à 20°C. Procédé selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel, ledit circuit de fluide comprenant au moins une pompe, le fluide circulant d’amont en aval dans le circuit de fluide, la première étape de mesure (E1) est mise en œuvre en amont de ladite pompe et la deuxième étape de mesure (E3) est mise en œuvre en aval de ladite pompe. Procédé selon la revendication 5, dans lequel, ledit circuit de fluide comprenant au moins une pompe basse pression (22) et au moins une pompe haute pression (24), la première étape de mesure (E1) est mise en œuvre en amont de ladite pompe basse pression (22) et de ladite pompe haute pression (24) et la deuxième étape de mesure (E3) est mise en œuvre en aval de ladite pompe basse pression (2) et de ladite pompe haute pression (24). Procédé selon l’une des revendications 1 à 6, qui est mis en œuvre pour caractériser un carburant (C) dans un circuit de carburant (20) de moteur thermique, de préférence de turbomoteur d’aéronef. Procédé selon l’une des revendications 1 à 7, dans lequel, ledit circuit de fluide comprenant au moins un dispositif de mesure (10-2) configuré pour réaliser des mesures de température (T1, T2), de permittivité (ε1, ε2) et de débit volumique du fluide, la deuxième étape de mesure (E3) est mise en œuvre par ledit dispositif de mesure (10-2). Procédé selon la revendication 8, dans lequel, ledit circuit de fluide comprenant au moins un organe de calcul (11) configuré pour déterminer un débit massique (Qm) du fluide à partir des mesures de températures (T1, T2), de permittivités (ε1, ε2) et du débit volumique du dispositif de mesure (10-2), la première étape de comparaison (E2), la deuxième étape de comparaison (E4) et l’étape d’identification (E5) sont mises en œuvre par ledit organe de calcul (11).