INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
L'invention et les avantages qui en découlent seront mieux compris à la lecture de la description et des modes de réalisation non limitatifs qui suivent, au regard de la planche unique annexée dans laquelle :
représente un procédé de modification d’un dispositif d’alimentation selon la présente invention.
Sur la , est illustré un procédé de modification 1 d’un dispositif initial d’alimentation 101 en un dispositif final d’alimentation 102. Le dispositif initial d’alimentation 101, illustré à gauche de la , et le dispositif final d’alimentation 102, illustré à droite de la , équipent successivement un moteur thermique 2 d’un véhicule, tel qu’un véhicule automobile. Le moteur thermique 2 est plus particulièrement équipé d’un système d’alimentation 3 qui est agencé pour injecter du carburant 131, 132 à l’intérieur de chambres de combustion 4 que comprend le moteur thermique 2. Plus particulièrement, le système d’alimentation 3 comprenant le dispositif initial d’alimentation 101 qui est agencé pour recevoir un premier carburant 131 tandis que le système d’alimentation 3 comprenant le dispositif final d’alimentation 102 est agencé pour recevoir un deuxième carburant 132. On note à ce stade de la description que le premier carburant 131 comporte une teneur en alcool, éthanol notamment, qui est inférieure à une teneur-seuil tandis que le deuxième carburant 132 comporte une teneur en alcool, qui est supérieure à la teneur-seuil. La teneur-seuil est quant à elle couramment de l’ordre de 10%, à +/- 10% près.
Le système d’alimentation 3 comprend une pluralité de dispositifs d’alimentation qui sont chacun affectés à une ou plusieurs chambres de combustion 4 du moteur thermique 2. Le dispositif initial d’alimentation 101 comprend un gicleur 110 et une aiguille initiale 121 tandis que le dispositif final d’alimentation 102 comprend le gicleur 110 et une aiguille finale 122. On note que le gicleur 110 est d’un premier diamètre D1
Le procédé de modification 1 vise à convertir le dispositif initial d’alimentation 101 apte à fonctionner avec le premier carburant 131 en un dispositif final d’alimentation 102 apte à fonctionner avec le deuxième carburant 132 en remplaçant l’aiguille initiale 121 par l’aiguille finale 122 dont les caractéristiques dépendent de celles de l’aiguille initiale 121. Cette simple et rapide transformation permet d’utiliser sur le même véhicule automobile le deuxième carburant 132 alors qu’au départ le véhicule automobile était destiné à fonctionner avec le premier carburant 131.
Les caractéristiques définies de l’aiguille finale 122 à partir des caractéristiques de l’aiguille initiale 121 sont le fruit d’efforts conséquents de recherche qui conduisent à remplacer l’aiguille initiale 121 qui est d’un deuxième diamètre D2 pris à la hauteur d’épaulement H par une aiguille finale 122 d’un troisième diamètre D3 pris à la hauteur d’épaulement H qui vérifie sur toute la longueur de l’aiguille :
dans lequel R est un coefficient correcteur compris entre 1 et 2 préférentiellement entre 1,35 et 1, 55, plus préférentiellement encore entre 1,40 et 1,50, encore plus préférentiellement entre 1,42 et 1,46.
Ainsi, le troisième diamètre D3 de l’aiguille finale 122 du dispositif final d’alimentation 102 à la hauteur d’épaulement H est réduit par rapport au deuxième diamètre D2 de l’aiguille initiale 121 du dispositif initial d’alimentation 101.
Aussi, une deuxième surface libre finale S2 du dispositif final d’alimentation 102 entre le gicleur 110 et l’aiguille finale 122 est augmentée d’un coefficient fixe de l’ordre de 1,44, à +/- 30%, préférentiellement 1,44, à +/- 10%, près par rapport à une première surface libre initiale S1 du dispositif initial d’alimentation 101 entre le gicleur 110 et l’aiguille initiale 121.
On note à ce stade de la description que sur la , les dimensions réelles ne sont pas respectées et sont volontairement exagérées pour mieux expliciter la présente invention.
A titre d’exemple, pour un gicleur 110 d’un premier diamètre D1 de 2,286 mm et pour une hauteur d’épaulement H de 33 mm correspondant au rang 10, une aiguille initiale 121 d’un deuxième diamètre D2 de 1,72 mm est remplacé par une aiguille finale 122 d’un troisième diamètre D3 de 1,40 mm et un rapport entre la première surface S1 et la deuxième surface S2 est égal à 1,44.
Si par calcul, on obtient un troisième diamètre D3 qui est négatif, on comprend que l’aiguille finale est raccourcie en longueur, sans déroger aux règles de la présente invention.
DISPOSITIF DE REDUCTION DU BRUIT AEROACOUSTIQUE D’UNE PALE D’UN EQUIPEMENT AERAULIQUE ET PALE D’EOLIENNE EQUIPEE D’UN TEL DISPOSITIF DE REDUCTION DE BRUIT Domaine technique de l’invention Le domaine technique de l’invention est celui des dispositifs de réduction des bruits aéroacoustiques, en particulier destinés à équiper des pales d’éoliennes. L’invention concerne aussi un équipement aéraulique, telle qu’une pale d’éolienne, équipée d’un tel dispositif de réduction de bruit aéroacoustique.
Arrière-plan technologique Il est connu qu’un équipement aéraulique équipé d’une pale, tel qu’une éolienne génère, en fonctionnement, un bruit aérodynamique indésirable causé par des tourbillons turbulents créés par l’écoulement.
Ces tourbillons interagissent notamment avec le bord de fuite de la pale pour former des ondes de pression acoustique perçues comme un bruit audible.
Dans le cas de l’évaluation de l’état du véhicule 1, si la valeur mesurée diffère de la valeur attendue, on en déduit que le véhicule 1 présente une anomalie.
On peut indiquer, notamment en temps réel, la donnée mesurée au cours du trajet du véhicule 1 sur la portion du réseau routier. On peut ainsi avertir un utilisateur du véhicule d’une anomalie, notamment par un affichage, par exemple lorsque la donnée mesurée ne correspond pas à la donnée de référence.
L’au moins une donnée permet ainsi d’obtenir au moins une information liée au véhicule 1.
Une anomalie du véhicule 1 peut être détectée par l’au moins un capteur 2, par exemple à partir d’informations telles que la vitesse du véhicule et/ou la vitesse de rotation d’une roue 7 à une fréquence de rotation donnée. Ceci permet par exemple de détecter un détachement d’une roue 7 du véhicule 1.
Dans une étape E5, on peut déterminer ou mesurer ou recueillir d’autres informations en lien avec ladite portion.
L’étape E5 peut notamment comprendre une sous-étape E51 de géolocalisation de l’au moins une donnée obtenue à l’issue de l’étape E2. Cela permet une association de ladite donnée et de la localisation, et de construire ainsi une cartographie des données, et d’obtenir ainsi une cartographie de l’état d’un réseau routier.
On peut déterminer ou mesurer ou recueillir une information de localisation, par exemple de signaux satellites GPS permettant de déterminer la position géographique du véhicule.
Lors de la sous-étape E51, on peut réaliser une association de ladite au moins une donnée à au moins une information, en particulier de localisation, notamment fournie par un capteur de position, par exemple de type GPS, notamment pour obtenir au moins une donnée géolocalisée.
De préférence, chaque donnée acoustique brute obtenue à l’issue de l’étape E2 peut être associée à une position du véhicule 1.
L’au moins une donnée obtenue à l’issue de l’étape E2 peut être contextualisée à l’au moins une information fournie par le dispositif 14 de fourniture d’informations, notamment de type GPS.
L’étape E5 peut notamment comprendre une sous-étape E52 de datation de l’au moins une donnée obtenue à l’issue de l’étape E2.
Avantageusement, l’au moins une donnée, de préférence chaque donnée, peut associée à une date.
Le véhicule 1 et/ou le système 10 et/ou le système de contrôle actif 12 du véhicule peut être en liaison de communication par ondes radio avec le dispositif 14 de fourniture d’informations.
L’étape E5 peut être réalisée par traitement embarqué ou post-traitement débarqué. Un ou des traitements du signal plus ou moins avancés peuvent être réalisés.
L’étape E5 peut notamment comprendre une sous-étape E53 de stockage de l’au moins une donnée obtenue à l’issue de l’étape E2.
Au cours de la session d’utilisation du véhicule 1, le système 10 peut enregistrer dans la mémoire 16 les données acoustiques brutes, éventuellement associées à au moins une information de localisation, notamment associées aux positions du véhicule, et/ou éventuellement datées.
Enfin, le module 76 de gestion est également configuré pour augmenter la température du fluide de refroidissement parcourant l’échangeur 30, notamment à l’aide d’un calorstat piloté permettant de faire circuler ou non le liquide dans un radiateur, afin d’augmenter la température T_WCAC des parois de l’échangeur 30.
Dans le cas où le véhicule automobile est un véhicule hybride comprenant un moteur thermique et au moins un moteur électrique, le module 76 de gestion est configuré pour piloter le régime N et le couple C du moteur électrique pour augmenter le débit aspiré par le moteur thermique de sorte à évacuer ponctuellement le film d’eau stocké sur les parois de l’échangeur 30.
Le module 76 de gestion est donc configuré pour choisir, en fonction des conditions et du point de fonctionnement du moteur l’une des solutions permettant de limiter la masse d’eau stockée dans l’échangeur 30.
Ainsi, si le besoin d’intervention visant à contenir la masse d’eau stockée en temps réel apparaît à faible charge, et en l’absence de besoin de contenir la température d’admission pour limiter le cliquetis, ou favoriser les performances, on pourra par exemple prioriser la hausse de la température du fluide de refroidissement parcourant l’échangeur 30. A forte charge au contraire, et pour contenir la température d’admission pour limiter le cliquetis, ou favoriser les performances, on préférera plutôt réduire la consigne Tx_EGR de taux d’EGR. Par température ambiante basse, et en l’absence de risque sur le circuit de refroidissement, on privilégiera par exemple l’augmentation de la température du fluide de refroidissement parcourant l’échangeur 30, alors qu’à température ambiante (ou température moteur) chaude on exclura cette solution. On notera que l’usage de chacune de ces solutions est possible individuellement ou de manière simultanée.
Le procédé 100 de commande du moteur, illustré en détails sur la , comprend une étape 102 d’initialisation de la masse d’eau stockée dans l’échangeur 30.
Le procédé 100 de commande du moteur comprend en outre une étape 110 d’estimation de la masse M_eau d’eau liquide stockée en temps réel sur les parois internes de l’échangeur 30, une étape 125 de détermination d’un écart de masses d’eau ΔM_eau entre la masse d’eau M_eau et une masse MC d’eau liquide critique correspondant à la masse d’eau minimale qui conduirait à l’extinction de la combustion si elle parvenait rapidement dans les chambres de combustion, et une étape 130 de gestion de la masse d’eau maximale stockable par l’échangeur 30 lorsque la valeur absolue abs(ΔM_eau) de l’écart ΔM_eau est inférieure à une valeur de seuil S. Lors de l’étape 130 de gestion de la masse d’eau maximale stockable par l’échangeur 30, on commande les différents actionneurs du moteur à combustion interne afin de limiter la masse d’eau stockée dans l’échangeur 30, comme il sera décrit ultérieurement.
L’étape 110 d’estimation de la masse M_eau est détaillée sur la .
L’étape 110 d’estimation de la masse M_eau d’eau liquide stockée en temps réel sur les parois internes de l’échangeur 30 comprend une étape 111 d’estimation du débit massique Q_M_vapeur_A de vapeur d’eau contenue dans l’air frais admis en fonction de la température d’air T_air frais admis, du débit d’air Qair obtenu par le débitmètre 24, et d’une estimation de l’humidité relative ambiante H, soit au travers d’un capteur de taux d’hygrométrie disposé dans le circuit d’admission Ca, par exemple dans le débitmètre 24, soit à l’extérieur du véhicule, soit par un service de météorologie notamment si le véhicule est un véhicule dit « connecté ».
L’étape 110 d’estimation de la masse M_eau comprend en outre une étape 112 d’estimation du débit massique Q_M_vapeur_E de vapeur d’eau contenue dans les gaz d’échappement, en considérant la totalité du débit des gaz de combustion sortant du moteur, en fonction du débit d’air frais Qair, du débit de carburant injecté Qcarb, de la composition moyenne dudit carburant carb et de la richesse de combustion, et une étape 113 d’estimation du débit massique Q_M_vapeur_EGR de vapeur d’eau dans le conduit EGR 38 en fonction du débit massique Q_M_vapeur_E de vapeur d’eau contenue dans les gaz d’échappement et du taux d’EGR Tx_EGR.
L’étape 110 d’estimation de la masse M_eau comprend en outre une étape 114 d’estimation du débit massique Q_M_vapeur_Ca du mélange air frais et gaz brûlés EGR en amont du compresseur d’air 18b, comme égal à la somme ΣQ_M, calculée à l’étape 115, du débit massique Q_M_vapeur_A de vapeur d’eau contenue dans l’air frais admis et du débit massique Q_M_vapeur_EGR de vapeur d’eau dans le conduit EGR 38.
L’étape 110 d’estimation de la masse M_eau comprend en outre une étape 116 d’estimation du débit massique Q_M_WCAC d’eau liquide se condensant sur les parois internes de l’échangeur 30 en fonction dudit débit massique Q_M_vapeur_Ca du mélange air frais et gaz brûlés EGR en amont du compresseur d’air 18b, de la température T_WCAC desdites parois internes, par exemple au travers d’une mesure de température du liquide de refroidissement parcourant ledit échangeur 30, via un ou plusieurs capteurs disposés en amont et/ou en aval dudit échangeur 30, et d’une valeur de la pression de suralimentation Psuralim.
L’étape 110 d’estimation de la masse M_eau comprend en outre une étape 117 d’estimation du débit massique Q_M du moteur en fonction du débit d’air Qair, du débit de carburant Qcarb et du taux d’EGR Tx_EGR, une étape 118 d’estimation du débit massique Q_M_eau_evap d’eau évaporée dans l’échangeur 30 en fonction dudit débit massique Q_M du moteur et de la température T_gaz_WCAC des gaz traversant l’échangeur 30, et une étape 119 d’estimation du débit Q_V volumique du moteur en fonction dudit débit massique Q_M du moteur et de la température T_gaz_WCAC des gaz traversant l’échangeur 30.
L’étape 110 d’estimation de la masse M_eau comprend en outre une étape 120 d’estimation de la masse M_eau d’eau liquide stockée à la surface des parois internes de l’échangeur 30 comme étant l’intégrale temporelle ∫ΔQ_M de la différence ΔQ_M entre le débit massique Q_M_WCAC d’eau liquide se condensant sur les parois internes de l’échangeur 30 et le débit massique Q_M_eau_evap d’eau évaporée dans l’échangeur 30. Ladite différence ΔQ_M est calculée à l’étape 121.
L’intégrale temporelle ∫ΔQ_M est saturée par une borne maximale M_eau_max, calculée à l’étape 122. La borne maximale M_eau_Max correspond à la masse maximale d’eau liquide stockable dans l’échangeur 30 compte tenu du débit volumique Q_V des gaz parcourant l’échangeur 30.
En effet, selon la géométrie de l’échangeur 30, son inclinaison, le matériau constituant sa surface d’échange du côté gaz, il est possible de caractériser la masse d’eau stockable par ledit échangeur 30 comme une courbe fonction du débit de gaz Q_V le traversant.
En particulier, chaque dispositif 4 est configuré pour fournir des mesures de tension par couplage capacitif, i.e. sans contact avec le conducteur électrique 8.
Ainsi, chaque dispositif 4 est un dispositif de mesure de tension par couplage capacitif.
Dans un mode de réalisation, chaque dispositif 4 est en outre configuré pour fournir des mesures de courant électrique en continu sur le ou sur chacun des conducteurs électriques 8 auquel il est connecté. En d’autres termes, dans ce mode de réalisation, chaque dispositif 4 est configuré pour mesurer le courant et la tension.
En plus, chaque dispositif 4 comporte un circuit électronique programmable, e.g. un processeur, un microprocesseur, un circuit électronique forme de composants logiques programmables, tels que des FPGA (de l’anglais Field Programmable Gate Array ), ou encore de circuits intégrés dédiés, tels que des ASIC (de l’anglais Application Specific Integrated Circuit ), configuré pour réaliser des calculs de grandeurs électriques choisies.
Le système 2 comporte en outre, dans un mode de réalisation, un seul dispositif 10 de mesure de tension, appelé dispositif de calibration, configuré pour réaliser une mesure de tension par contact, muni d’une interface de communication, de manière à permettre la diffusion (en anglais « broadcast ») des mesures de tension réalisées en continu aux dispositifs 4 de mesure de grandeurs électriques, ce qui permet d’améliorer la précision des mesures de tension dans le système.
Le système 2 comprend en outre, dans ce mode de réalisation, un dispositif de communication passerelle 12 (« gateway » en anglais), comportant une interface de communication 14 configurée pour communiquer selon le protocole de communication utilisé par les dispositifs 4, de manière à réaliser une communication bidirectionnelle avec ces dispositifs 4.
En outre, le dispositif de communication passerelle 12 est configuré pour communiquer, par exemple selon le même ou un autre protocole de communication sans fil, avec un ou plusieurs dispositifs utilisateur 16. Par exemple cet autre protocole de communication sans fil est le protocole Wifi ou Bluetooth®.
Selon une variante, une communication filaire est utilisée, par exemple en utilisant le protocole Ethernet ou ModBus.
Les dispositifs 4 de mesure de grandeurs électriques ont des structures similaires, un dispositif 4 de mesure de grandeurs électriques est décrit plus en détail en référence à la , étant entendu que les autres dispositifs 4 sont similaires.
Le dispositif 4 comporte une interface de communication 20, configurée pour communiquer selon le protocole de communication choisi avec les autres dispositifs 4 et avec le dispositif de communication passerelle 12.
Le dispositif 4 comporte un module 22 de mesure de tension par couplage capacitif.
Plusieurs agencements d’un tel module de la tension par couplage capacitif sont envisageables et à la portée de l’homme du métier.
Ainsi, le dispositif 4 est un dispositif de mesure de tension configuré pour effectuer une mesure de tension par couplage capacitif.
De plus le dispositif 4 comporte un processeur de calcul 24 et une horloge 26 associée, dite horloge locale. Une datation d’un évènement en utilisant l’horloge locale du dispositif 4 est appelée datation dans le référentiel temporel local.
Pour éviter l’utilisation d’un APU pour démarrer une telle turbomachine de moyenne puissance, il est connu de recourir à un générateur de gaz dit double corps, constitué de deux arbres compresseurs-turbines coaxiaux distincts et des enceintes des paliers supportant ces arbres, usuellement désignés respectivement corps HP (Haute Pression) et corps BP (Basse Pression). Le couple de démarrage nécessaire au démarrage d’une telle turbomachine est alors équivalent à celui d’une turbomachine simple corps de faible puissance, dans la mesure où le démarreur n’a à entraîner que le corps HP du générateur de gaz.
Ainsi, et comme le montre la , sous réserve d’être alimenté par une batterie de capacité suffisante, un démarreur-générateur 28V à balais d’une puissance de 12kW / 400A nominal en génération est capable de fournir un couple de démarrage 90 suffisant pour compenser le couple de trainée 92 modéré du corps HP caractéristique d’une architecture double corps, notamment à la vitesse critique (point A) où ce couple de trainée est maximal (marge d’accélération M2 positive). En revanche, lors du démarrage d’une turbomachine simple corps équivalente, le couple de trainée 94 plus important propre à cette architecture, excède le couple de démarrage que peut fournir un tel démarreur-générateur de 12kW / 400A, notamment dans des conditions ambiantes pénalisantes (comme de très basses températures d’air, de carburant et d’huile qui maximisent les couples résistants du compresseur et des pompes), aboutissant à une marge d’accélération M1 négative au point de couple de trainée maximal (point B) et donc à l’impossibilité de démarrer la turbomachine dans l’intégralité de son domaine de démarrage souhaité.
En outre, toutes choses égales par ailleurs, une turbomachine double corps est sensiblement plus complexe d’un point de vue mécanique, plus encombrante, plus lourde et plus couteuse qu’une turbomachine simple corps de performances équivalentes, en raison notamment des deux arbres coaxiaux qui constituent son générateur de gaz.
Il a donc aussi été proposé un système de démarrage plus simple que ceux existants, c’est-à-dire ne nécessitant pas l’adjonction d’un APU ou une architecture double corps, et basé sur l’utilisation de deux batteries de tension nominale 28V connectées tout d’abord en parallèle se partageant le courant de démarrage puis en série pour délivrer une tension double de 56V. Alimenter un démarreur-générateur à balais avec deux batteries 28V en série permet de fournir un courant d’induit et donc un couple mécanique nettement plus importants à même d’assister l’accélération du générateur de gaz dans la plage de vitesse où le couple de trainée d’un générateur de gaz simple corps est trop élevé pour le couple de démarrage obtenu avec une seule batterie 28V.
Toutefois, un tel système n’est pas en mesure de gérer la problématique de l’accélération trop rapide qu’il procure pendant la fenêtre d’allumage du générateur de gaz, qui est susceptible de dégrader les performances d’allumage de la chambre de combustion. D’autre part, alimenter un démarreur à balais sous une tension double de 56V (au lieu de 28V sur une seule batterie) à vitesse initialement nulle provoque, pendant les premiers instants du démarrage, un couple très élevé qui exige de mécaniquement sur-dimensionner la transmission auxiliaire.
A cet effet, l'invention est le résultat des recherches technologiques visant à améliorer de manière très significative les performances des aéronefs et, en ce sens, contribue à la réduction de l’impact environnemental de ces aéronefs. Pour cela, la présente invention a donc pour but principal un procédé et un système de démarrage de turbomachines d’aéronefs bimoteur de moyenne puissance palliant les inconvénients précités.
Ce but est atteint par un procédé de démarrage d’une turbomachine aéronautique à turbine libre et générateur de gaz simple corps d’un aéronef bimoteur comportant deux réseaux électriques indépendants comprenant chacun une batterie 28V alimentant sélectivement un démarreur-générateur, un calculateur de régulation de la turbomachine commandant le démarrage de la turbomachine d’abord sous une tension nominale de 28V par la mise en parallèle des deux batteries puis sous une tension nominale de 56V par leur mise en série tout en évitant une accélération trop rapide du générateur de gaz, caractérisé en ce que le calculateur de régulation de la turbomachine est configuré pour ne commander la mise en série des deux batteries qu’une fois la chambre de combustion de générateur de gaz allumée et la vitesse du générateur de gaz supérieure à un seuil de vitesse N1 prédéterminé permettant d’assurer par cette mise en série une marge d’accélération positive au point de trainée maximale du générateur de gaz.
Ainsi, une accélération trop rapide pendant la fenêtre d’allumage peut être évitée permettant d’assurer des conditions optimales d’allumage de la chambre de combustion de la turbomachine.
Avantageusement, la mise en série des deux batteries peut être en outre commandée si, une fois la chambre de combustion allumée et avant le point de trainée maximale, l’accélération du générateur de gaz est inférieure à un seuil d’accélération DN2 prédéterminé, de manière à éviter un risque de stagnation du démarrage.
De préférence, le seuil de vitesse N1 du générateur de gaz est compris entre 10 et 25% d’une vitesse nominale NTOP du générateur de gaz ou le seuil d’accélération DN2 du générateur de gaz est compris entre 1 et 3% d’une vitesse nominale NTOP/s du générateur de gaz.
Avantageusement, le seuil de fin de démarrage NCUTOFF correspondant à la vitesse à partir de laquelle le générateur de gaz de la turbomachine est capable d’accélérer de lui-même jusqu’au régime de ralenti, est compris entre 50 et 60% d’une vitesse nominale NTOP du générateur de gaz.