FR3087876A1 - COMBUSTION CHAMBER ASSEMBLY - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un ensemble (1) pour chambre de combustion annulaire d'axe longitudinal (A) pour turbomachine comprenant une paroi annulaire de fond de chambre (8) traversée par une pluralité d'injecteurs (14) de carburant régulièrement répartis autour de l'axe longitudinal (A) et reliés à des moyens d'amenée de carburant, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de commande de moyens individuels de pilotage du débit de carburant (28) de chaque injecteur (14). The invention relates to an assembly (1) for an annular combustion chamber with a longitudinal axis (A) for a turbomachine comprising an annular chamber bottom wall (8) through which a plurality of fuel injectors (14) are distributed regularly around it. the longitudinal axis (A) and connected to fuel supply means, characterized in that it comprises means for controlling individual means for controlling the fuel flow (28) of each injector (14).
Description
ENSEMBLE POUR CHAMBRE DE COMBUSTION DOMAINE DOMAIN COMBUSTION CHAMBER KIT
[1] La présente invention concerne les chambres de combustion pour turbomachine, telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'aéronef.[1] The present invention relates to combustion chambers for a turbomachine, such as a turbojet or an aircraft turboprop.
CONTEXTE CONTEXT
[2] Un enjeu majeur du développement des turbomachines est de réduire la consommation en carburant, principalement pour des raisons économiques mais également écologiques.[2] A major stake in the development of turbomachines is to reduce fuel consumption, mainly for economic but also ecological reasons.
La réduction de la consommation en carburant ne devant pas impacter l'opérabilité de la turbomachine, c'est-à-dire les différents fonctionnements souhaités de la turbomachine, des techniques telle que la combustion sectorisée ont été développées. Since the reduction in fuel consumption must not have an impact on the operability of the turbomachine, that is to say the various desired operations of the turbomachine, techniques such as sectored combustion have been developed.
[3] La combustion sectorisée (sector burning en anglais) a été utilisée sur certaines turbomachines d'aéronefs et sur des turbines terrestres.[3] Sector burning has been used on certain aircraft turbomachines and on land turbines.
Cette technique s'appuie sur l'utilisation de deux rampes de carburant alimentant chacune une partie des injecteurs, en combinaison avec une vanne d'ouverture/fermeture du débit de carburant dans la seconde rampe d'alimentation des injecteurs associés.This technique is based on the use of two fuel rails each supplying part of the injectors, in combination with a valve for opening / closing the fuel flow in the second supply rail of the associated injectors.
Une telle technique permet de réduire les émissions de monoxyde de carbone (CO) lors du fonctionnement de la turbomachine au ralenti et de limiter les risques d'extinction de la chambre de combustion en interdisant l'alimentation des injecteurs reliés à la seconde rampe. Such a technique makes it possible to reduce carbon monoxide (CO) emissions when the turbomachine is operating at idle speed and to limit the risks of the combustion chamber going out by preventing the supply of the injectors connected to the second rail.
[4] Toutefois, ce type de combustion sectorisée présente des inconvénients.[4] However, this type of sectorized combustion has drawbacks.
En effet, lorsque l'alimentation est interrompue dans la deuxième rampe par le biais de la vanne, les injecteurs reliés à cette rampe qui ne débitent pas de carburant peuvent être sujet à la formation de coke dans certaines conditions de fonctionnement de la chambre de 2 combustion.In fact, when the supply is interrupted in the second rail via the valve, the injectors connected to this rail which do not deliver fuel may be subject to the formation of coke under certain operating conditions of the chamber of 2. combustion.
Une telle cokéfaction peut conduire à l'obstruction de ces injecteurs, impactant l'opérabilité de la turbomachine. Such coking can lead to the obstruction of these injectors, impacting the operability of the turbomachine.
[5] En outre, l'alimentation des injecteurs ne permet pas d'optimiser les performances de la turbomachine lors de ces différents régimes de 5 fonctionnement. [5] In addition, the supply of the injectors does not make it possible to optimize the performance of the turbomachine during these different operating speeds.
[6] L'invention a notamment pour but d'apporter une solution simple, efficace et économique aux inconvénients de la technique actuelle exposée ci-dessus.[6] The object of the invention is in particular to provide a simple, effective and economical solution to the drawbacks of the current technique described above.
RESUME DE L'INVENTION 10 SUMMARY OF THE INVENTION 10
[007] A cette fin, il est proposé un ensemble de chambre de combustion annulaire d'axe longitudinal pour turbomachine comprenant une paroi annulaire de fond de chambre traversée par une pluralité d'injecteurs de carburant régulièrement répartis autour de l'axe longitudinal et reliés à des moyens d'amenée de carburant, caractérisé en ce qu'il comprend 15 des moyens de commande de moyens individuels de pilotage du débit de carburant de chaque injecteur. To this end, there is proposed an annular combustion chamber assembly with a longitudinal axis for a turbomachine comprising an annular chamber bottom wall through which a plurality of fuel injectors are distributed regularly around the longitudinal axis and connected. to fuel supply means, characterized in that it comprises means for controlling individual means for controlling the flow of fuel from each injector.
[8] Un tel ensemble, présentant des moyens individualisés dédiés au réglage du débit de chaque injecteur, permet de modifier la richesse du mélange air-carburant de chaque secteur de la chambre de combustion 20 auquel est associé un ou plusieurs injecteurs, c'est-à-dire la proportion d'air par rapport à la proportion de carburant, et ainsi d'optimiser les performances de la chambre de combustion.[8] Such an assembly, having individualized means dedicated to adjusting the flow rate of each injector, makes it possible to modify the richness of the air-fuel mixture of each sector of the combustion chamber 20 with which one or more injectors is associated, that is, that is to say the proportion of air relative to the proportion of fuel, and thus to optimize the performance of the combustion chamber.
Par ailleurs, cet ensemble permet de réduire les risques d'extinction, de non allumage et d'instabilité de la combustion, tout en réduisant les émissions de fumées et de gaz 25 polluants (par exemple CO, CH, NOx). Furthermore, this assembly makes it possible to reduce the risks of extinction, non-ignition and combustion instability, while reducing the emissions of smoke and polluting gases (for example CO, CH, NOx).
[9] Selon les performances recherchées, cet ensemble permet de piloter la richesse de fonctionnement des secteurs de la chambre de combustion, indépendamment de la richesse globale de la chambre de combustion.[9] Depending on the desired performance, this assembly makes it possible to control the operating richness of the sectors of the combustion chamber, independently of the overall richness of the combustion chamber.
Ainsi, cet ensemble permet un fonctionnement de la 3 chambre de combustion en richesse globale pauvre lors de régimes proches du plein gaz afin de limiter les émissions de fumées et de NOx.Thus, this assembly allows operation of the 3rd combustion chamber in lean overall richness during speeds close to full throttle in order to limit smoke and NOx emissions.
Egalement, l'ensemble assure des richesses locales suffisamment élevées dans les secteur d'injection de carburant d'un injecteur lors des 5 régimes intermédiaires et des régimes proches du ralenti pour limiter les émissions de CO et CH tout en préservant la chambre d'une extinction non souhaitée. Also, the whole ensures sufficiently high local wealth in the fuel injection sector of an injector during 5 intermediate speeds and speeds close to idling to limit CO and CH emissions while preserving the chamber from unwanted extinction.
[10] Selon une caractéristique supplémentaire, les moyens d'amenée peuvent comprendre une unique rampe annulaire d'alimentation en 10 carburant reliée à chacun des moyens de pilotage du débit de carburant d'un injecteur. [10] According to an additional characteristic, the supply means may comprise a single annular fuel supply rail connected to each of the means for controlling the fuel flow of an injector.
[11] L'ensemble ne nécessite qu'une rampe d'alimentation, contrairement aux chambres de combustion de l'art antérieur où la sectorisation est effectuée en associant à chaque secteur une rampe d'alimentation.[11] The assembly only requires a supply ramp, unlike the combustion chambers of the prior art where the sectorization is performed by associating each sector with a supply ramp.
Dans 15 l'ensemble ici proposé, les moyens de pilotage individuel permettent, avec une unique rampe, de gérer le contrôle de la richesse dans chaque secteur de combustion. In all 15 proposed here, the individual control means make it possible, with a single ramp, to manage the control of the richness in each combustion sector.
[12] En outre, ledit moyen de pilotage du débit peut être une électrovanne. [12] In addition, said flow control means may be a solenoid valve.
[13] Par ailleurs, lesdits moyens de commande peuvent être intégrés à un 20 calculateur d'une turbomachine, comme par exemple un système FADEC (en anglais, Full Authority Digital Engine Control). [13] Furthermore, said control means can be integrated into a computer of a turbomachine, such as for example a FADEC system (in English, Full Authority Digital Engine Control).
[14] Une telle intégration permet ainsi un contrôle dynamique de l'allumage des injecteurs ainsi que leur débit de carburant selon des cycles prédéfinis en réponse à une consigne relative au régime de 25 fonctionnement du moteur (ralenti, plein gaz, croisière, décélération) et des conditions extérieures (températures, pression, vitesse et débit). [14] Such an integration thus allows dynamic control of the ignition of the injectors as well as their fuel flow according to predefined cycles in response to a setpoint relating to the operating speed of the engine (idle, full throttle, cruising, deceleration). and external conditions (temperature, pressure, speed and flow).
[15] Un procédé d'alimentation en carburant d'une chambre de combustion est également proposé pour un ensemble tel que décrit précédemment ainsi que deux viroles annulaires coaxiales interne et externe reliées à leurs extrémités amont à la paroi annulaire de fond de chambre.[15] A method of supplying fuel to a combustion chamber is also proposed for an assembly as described above as well as two internal and external coaxial annular shrouds connected at their upstream ends to the annular chamber bottom wall.
Le procédé comprend les étapes suivantes : 4 a) Déterminer le régime du moteur ; b) Piloter l'alimentation d'une partie des injecteurs par le biais des moyens individuels de pilotage du débit. The method comprises the following steps: 4 a) Determining the engine speed; b) Control the supply of part of the injectors by means of individual flow control means.
[16] Par régime moteur, on entend la vitesse de rotation de l'arbre du 5 compresseur haute pression.[16] By engine speed is meant the speed of rotation of the shaft of the high pressure compressor.
Le régime moteur peut, par exemple, être mesuré au moyen d'une roue phonique. The engine speed can, for example, be measured by means of a tone wheel.
[17] Un tel procédé, permet de piloter individuellement le débit de carburant injecté par chacun des injecteurs, permettant ainsi d'adapter, au régime du moteur, de manière plus fine que dans l'art antérieur, la 10 richesse du mélange air-carburant par secteur d'injection de carburant, les secteurs étant également modulables en faisant évoluer les motifs des injecteurs débitant du carburant. [17] Such a method makes it possible to individually control the flow of fuel injected by each of the injectors, thus making it possible to adapt, to the engine speed, in a finer manner than in the prior art, the richness of the air-mixture. fuel by fuel injection sector, the sectors also being modular by changing the patterns of the injectors delivering fuel.
[18] Par ailleurs, l'étape b) peut être effectuée en maintenant constant le débit total du carburant acheminé vers tous les moyens individuels de 15 pilotage du débit. [18] Furthermore, step b) can be carried out by keeping constant the total flow rate of the fuel conveyed to all the individual means for controlling the flow rate.
[19] Ainsi, le procédé permet de faire varier la richesse locale des secteurs tout en maintenant la richesse globale de la chambre de combustion adaptée au régime du moteur. [19] Thus, the process makes it possible to vary the local richness of the sectors while maintaining the overall richness of the combustion chamber adapted to the engine speed.
[20] Egalement, pour une chambre de combustion comprenant en outre 20 au moins une bougie d'allumage, l'étape a) peut être précédée des étapes : Commander les moyens individuels de pilotage du débit de sorte que seul un premier injecteur, agencé circonférentiellement à proximité de la bougie d'allumage 25 de la chambre de combustion, est alimenté en carburant ; Commander les moyens de pilotage du débit de sorte qu'au moins un second injecteur circonférentiellement adjacent audit premier injecteur est alimenté ; Commander les moyens individuels de pilotage du débit de 30 sorte que les injecteurs restants sont alimentés en 5 carburant successivement en direction circonférentielle à partir dudit au moins un second injecteur. [20] Also, for a combustion chamber further comprising at least one spark plug, step a) can be preceded by the steps: Controlling the individual flow control means so that only a first injector, arranged circumferentially near the spark plug 25 of the combustion chamber, is supplied with fuel; Controlling the flow control means so that at least one second injector circumferentially adjacent to said first injector is supplied; Control the individual flow control means 30 so that the remaining injectors are successively supplied with fuel in a circumferential direction from said at least one second injector.
[21] Cela permet d'optimiser la combustion, en maintenant une marge par rapport aux risques d'extinction, mais également de limiter les instabilités 5 de combustion en modifiant la réponse de flamme au perturbations acoustiques ou en supprimant la périodicité circonférentielle de la température et de la pression de la chambre. [21] This makes it possible to optimize combustion, while maintaining a margin in relation to the risks of extinction, but also to limit combustion instabilities by modifying the flame response to acoustic disturbances or by eliminating the circumferential periodicity of the temperature. and chamber pressure.
[22] Selon des caractéristiques supplémentaires, l'étape b) peut varier selon une période dt. 10 [22] According to additional characteristics, step b) can vary according to a period dt. 10
[023] L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés.[023] The invention will be better understood and other details, characteristics and advantages of the invention will become apparent on reading the following description given by way of non-limiting example with reference to the appended drawings.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES 15 la figure 1 est une vue schématique en coupe d'un ensemble selon l'invention ; - la figure 2 est une vue schématique d'un ensemble pour chambre de combustion ; - les figures 3A, 3B, 3C et 3D sont des schémas d'exemples de motifs 20 d'injection en mode statique ; - la figure 4 est un schéma d'un exemple de motif d'injections variable périodiquement, en mode dynamique.BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES Figure 1 is a schematic sectional view of an assembly according to the invention; - Figure 2 is a schematic view of an assembly for a combustion chamber; FIGS. 3A, 3B, 3C and 3D are diagrams of examples of injection patterns in static mode; FIG. 4 is a diagram of an example of a periodically variable injection pattern, in dynamic mode.
DESCRIPTION DETAILLEE DETAILED DESCRIPTION
[024] La figure 1 illustre un ensemble 1 comprenant une chambre annulaire 25 de combustion 2 pour turbomachine, telle par exemple qu'un turboréacteur ou turbopropulseur d'avion.[024] FIG. 1 illustrates an assembly 1 comprising an annular combustion chamber 25 2 for a turbomachine, such as for example an airplane turbojet or turboprop.
La chambre annulaire de combustion 2 comprend deux viroles ou parois annulaires interne 4 et externe 6, sensiblement tronconiques, dont la section augmente vers 6 l'aval, et coaxiales d'axe longitudinal s'étendant vers l'aval et étant reliées à leurs extrémités amont à une paroi annulaire de fond de chambre 8.The annular combustion chamber 2 comprises two rings or annular walls, internal 4 and external 6, substantially frustoconical, the section of which increases towards 6 downstream, and coaxial with a longitudinal axis extending downstream and being connected at their ends. upstream to an annular chamber bottom wall 8.
Un carénage ou capotage 10 annulaire fixé sur le fond de chambre 8 s'étend vers l'amont et comportant des orifices de passage 12 de têtes 5 d'injecteurs 14. An annular fairing or cowling 10 fixed to the bottom of the chamber 8 extends upstream and comprising passage orifices 12 of the heads 5 of injectors 14.
[25] Les termes amont et aval sont définis par rapport au sens de circulation des gaz au sein de la turbomachine.[25] The terms upstream and downstream are defined with respect to the direction of gas flow within the turbomachine.
Les termes axial et radial sont définis par rapport à l'axe A de la turbomachine. The terms axial and radial are defined with respect to the axis A of the turbomachine.
[26] Le carénage 10 guide le flux d'air sortant du compresseur haute 10 pression amont de la turbomachine et le partage en un écoulement d'air central qui alimente la chambre de combustion 2 et en deux veines annulaires périphériques qui contournent la chambre de combustion 2. [26] The fairing 10 guides the flow of air leaving the high pressure compressor 10 upstream of the turbomachine and divides it into a central air flow which supplies the combustion chamber 2 and into two peripheral annular veins which bypass the combustion chamber. combustion 2.
[27] L'air issu du compresseur est amené dans la chambre de combustion 2, au travers notamment de vrilles 16, et mélangé à du carburant issu des 15 injecteurs 14.[27] The air coming from the compressor is brought into the combustion chamber 2, in particular through augers 16, and mixed with the fuel coming from the 15 injectors 14.
La combustion du mélange air-carburant est initiée par au moins une bougie d'allumage 18 montée sur un carter externe 20, traversant la virole annulaire externe 6 et débouchant entre les viroles annulaire interne 4 et externe 6 dans l'espace annulaire d'injection de carburant. 20 The combustion of the air-fuel mixture is initiated by at least one spark plug 18 mounted on an outer casing 20, passing through the outer annular shell 6 and emerging between the inner 4 and outer annular rings 6 in the annular injection space. fuel. 20
[028] Comme visible sur la figure 2, chaque injecteur 14 de l'ensemble traverse la paroi annulaire de fond de chambre 8, et les injecteurs 14 sont régulièrement répartis autour de l'axe longitudinal A de la chambre de combustion 2.[028] As can be seen in FIG. 2, each injector 14 of the assembly passes through the annular chamber bottom wall 8, and the injectors 14 are regularly distributed around the longitudinal axis A of the combustion chamber 2.
Les injecteurs 14 sont reliés à des moyens d'amenée de carburant qui comprennent une unique rampe annulaire d'alimentation 22 25 en carburant, d'axe longitudinal A, et disposée radialement à l'extérieur du carter externe 20.The injectors 14 are connected to fuel supply means which comprise a single annular fuel supply rail 22, of longitudinal axis A, and disposed radially outside the outer casing 20.
Les moyens d'amenée comprennent également des conduits individuels d'alimentation 24 de chaque injecteur 14, reliant la rampe annulaire d'alimentation 22 à chacun des injecteurs 14.The supply means also comprise individual supply conduits 24 of each injector 14, connecting the annular supply rail 22 to each of the injectors 14.
La figure 2 représente également les platines ou brides de fixation 26 de chaque 30 injecteur 14 sur la face radialement externe du carter externe 20. 7 FIG. 2 also shows the mounting plates or flanges 26 of each injector 14 on the radially outer face of the outer casing 20. 7
[29] En particulier, entre chaque conduit individuel 24 et la rampe annulaire d'alimentation 22, sont disposés des moyens individuels de pilotage du débit 28, permettant notamment de piloter le débit de carburant issu de la rampe d'alimentation 22, convoyé par le biais du conduit individuel 24 5 vers l'injecteur 14. [29] In particular, between each individual duct 24 and the annular feed rail 22, there are individual means for controlling the flow 28, making it possible in particular to control the fuel flow from the feed rail 22, conveyed by through the individual duct 24 to the injector 14.
[30] Les moyens individuels de pilotage de débit 28, sont ainsi des moyens de pilotage dédiés pour chaque injecteur 14, individualisés, de sorte que le débit de carburant convoyé vers chaque injecteur 14 puisse être contrôlé indépendamment les uns des autres. 10 [30] The individual flow control means 28 are thus dedicated control means for each injector 14, individualized, so that the flow of fuel conveyed to each injector 14 can be controlled independently of each other. 10
[031] Les moyens individuels de pilotage de débit 28 peuvent être par exemple des électrovannes.[031] The individual flow control means 28 may for example be solenoid valves.
Les électrovannes peuvent être de type tout ou rien, c'est-à-dire pouvant prendre deux positions : ouverte ou fermée.The solenoid valves can be of the all or nothing type, that is to say can take two positions: open or closed.
Pour un contrôle plus précis du débit, les électrovannes peuvent être de type proportionnelles, dont l'ouverture est proportionnelle au courant 15 électrique d'alimentation. For more precise control of the flow, the solenoid valves can be of the proportional type, the opening of which is proportional to the electric current supplied.
[32] Ainsi, chacun des moyens individuels de pilotage du débit 28 de carburant convoyé vers les injecteurs 14 est relié à la rampe annulaire d'alimentation 22 en carburant de l'ensemble. [32] Thus, each of the individual means for controlling the flow 28 of fuel conveyed to the injectors 14 is connected to the annular fuel supply rail 22 of the assembly.
[33] Chacun de ces moyens individuels de pilotage du débit 28 est contrôlé 20 par le biais de moyens de commande, permettant d'envoyer à chacun les consignes relatives au débit de carburant souhaité, convoyé vers les injecteurs 14, en fonction du régime de fonctionnement de la turbomachine. [33] Each of these individual flow control means 28 is controlled by means of control means, making it possible to send each of the instructions relating to the desired fuel flow rate, conveyed to the injectors 14, as a function of the operating speed. operation of the turbomachine.
[34] Les moyens de commande électriques peuvent être par exemple 25 intégrés à un calculateur embarqué de la turbomachine, en particulier à un système FADEC permettant l'interfaçage entre le cockpit et le moteur de l'aéronef.[34] The electrical control means can for example be integrated into an onboard computer of the turbomachine, in particular into a FADEC system allowing the interface between the cockpit and the engine of the aircraft.
Les moyens de commande envoient des instructions aux moyens individuels de pilotage du débit 28 en prenant en considération le régime de la turbomachine. 30 The control means send instructions to the individual flow control means 28 taking into consideration the speed of the turbomachine. 30
[035] Cet ensemble 1 permet la mise en oeuvre de procédés d'alimentation en carburant d'une chambre de combustion 2. 8 [035] This assembly 1 allows the implementation of methods of supplying fuel to a combustion chamber 2. 8
[36] Le point commun de ces procédés est de faire varier localement, dans certains secteurs de la chambre de combustion, la richesse du mélange air-carburant tout en conservant une même valeur de richesse globale. [36] The common point of these processes is to vary locally, in certain sectors of the combustion chamber, the richness of the air-fuel mixture while maintaining the same overall richness value.
[37] Comme illustré par la figure 2, les injecteurs 14 sont régulièrement 5 répartis autour de l'axe longitudinal A de la chambre de combustion.[37] As illustrated by FIG. 2, the injectors 14 are regularly distributed around the longitudinal axis A of the combustion chamber.
Les secteurs de la chambre de combustion 2, visibles sur les figures 3A, 3B, 3C et 3D, sont les portions angulaires comprenant un ou plusieurs injecteurs 14 dont les moyens individuels de pilotage de débit 28 sont dans le même état, par rapport à l'axe longitudinal A. 10 The sectors of the combustion chamber 2, visible in FIGS. 3A, 3B, 3C and 3D, are the angular portions comprising one or more injectors 14 of which the individual flow control means 28 are in the same state, with respect to the 'longitudinal axis A. 10
[038] Comme détaillé précédemment, les moyens individuels de pilotage 28 sont aptes à prendre deux états, un état fermé où le débit de carburant est nul, et un état ouvert, où le débit de carburant est non nul.[038] As detailed above, the individual control means 28 are able to assume two states, a closed state where the fuel flow is zero, and an open state, where the fuel flow is non-zero.
Chacun des moyens individuels de pilotage 28 est pilotable de sorte, qu'indépendamment des uns des autres, ils puissent être commuté d'un 15 état fermé à un état ouvert et inversement. Each of the individual driving means 28 is controllable so that, independently of each other, they can be switched from a closed state to an open state and vice versa.
[39] Comme on peut le voir sur les figures 3A, 3B, 3C et 3D, certains des injecteurs 14 sont alimentés (représentés en blanc), et d'autres ne sont pas alimentés (représentés en noir), en fonction de l'état (ouvert ou fermé) des moyens individuels de pilotage 28 auxquels les injecteurs 14 20 sont reliés. [39] As can be seen in Figures 3A, 3B, 3C and 3D, some of the injectors 14 are powered (shown in white), and others are not powered (shown in black), depending on the state (open or closed) of the individual control means 28 to which the injectors 14 20 are connected.
[40] Les secteurs sont définis comme les secteurs angulaires de la chambre de combustion 2, comprenant un ou plusieurs injecteurs 14 consécutifs étant dans le même état, c'est-à-dire alimentés ou non alimentés. 25 [40] The sectors are defined as the angular sectors of the combustion chamber 2, comprising one or more consecutive injectors 14 being in the same state, that is to say supplied or not supplied. 25
[041] On appelle « motif » le positionnement et l'état de l'ensemble des injecteurs 14 de la chambre de combustion 2.[041] The position and condition of all the injectors 14 of the combustion chamber 2 is called a “pattern”.
Ces motifs peuvent être statiques (mode statique), ou variable en fonction du temps (mode dynamique). These patterns can be static (static mode), or variable as a function of time (dynamic mode).
[042] De manière générale, les procédés d'alimentation d'un ensemble tel 30 que décrit précédemment comprennent les étapes suivantes : a) Déterminer le régime du moteur ; 9 b) Piloter l'alimentation d'une partie des injecteurs 14 par le biais des moyens de pilotage du débit 28. [042] In general, the methods of supplying an assembly as described above comprise the following steps: a) determining the engine speed; 9 b) Control the supply of part of the injectors 14 by means of the flow control means 28.
[043] Les étapes de ce procédé peuvent être supervisées en partie ou intégralement par le système FADEC de l'aéronef. 5 [043] The steps of this method can be partially or fully supervised by the FADEC system of the aircraft. 5
[044] Ainsi, le calculateur, intégrant les moyens de commande, détermine, en récupérant une multitude de données de contrôle, le régime de fonctionnement du moteur. [044] Thus, the computer, integrating the control means, determines, by recovering a multitude of control data, the operating speed of the engine.
[45] En prenant en compte le régime de fonctionnement moteur, un motif d'alimentation des injecteurs 14 est choisi en mode statique ou en mode 10 dynamique.[45] By taking into account the engine operating speed, a fuel pattern for the injectors 14 is chosen in static mode or in dynamic mode.
Les électrovannes 28 sont ainsi pilotées et synchronisées par le biais du calculateur, en fonction de l'environnement ainsi que des performances du moteur recherché. The solenoid valves 28 are thus controlled and synchronized by means of the computer, as a function of the environment as well as the performance of the desired engine.
[46] L'étape b) peut être de plus effectuée en maintenant constant le débit total du carburant acheminé vers les moyens de pilotage du débit.[46] Step b) can also be carried out by maintaining constant the total flow rate of the fuel conveyed to the flow control means.
Pour 15 cela, l'ouverture et la fermeture des électrovannes 28 de chaque injecteur 14 sont légèrement décalées dans le temps pour limiter le phénomène de « coup de bélier » c'est à dire limiter les fortes variations de pression dans la rampe 22 alimentant l'ensemble des injecteurs 14. To do this, the opening and closing of the solenoid valves 28 of each injector 14 are slightly offset in time to limit the phenomenon of "water hammer", that is to say to limit the strong variations in pressure in the ramp 22 supplying the tank. 'set of injectors 14.
[47] L'étape b) consiste à autoriser ou non l'alimentation de certains 20 injecteurs 14, de sorte que certains injecteurs 14 sont débitants et d'autres non débitants. [47] Step b) consists in authorizing or not the supply of certain injectors 14, so that certain injectors 14 are debiting and others not debiting.
[48] Le nombre d'injecteurs 14 non débitants, ainsi que le motif, est choisi de sorte à assurer le meilleur compromis entre les performances de combustion recherchés et les hétérogénéités circonférentielles, en 25 température notamment, pouvant affecter des modules situés en aval de la chambre de combustion 2, telle que par exemple la turbine haute pression.[48] The number of non-flowable injectors 14, as well as the pattern, is chosen so as to ensure the best compromise between the desired combustion performance and the circumferential heterogeneities, in particular in temperature, which may affect modules located downstream of the combustion chamber. the combustion chamber 2, such as for example the high pressure turbine.
Ainsi, ce choix dépend du régime de fonctionnement du moteur pouvant être transitoire (allumage, enroulement, accélération, décélération) ou stabilisé, du débit carburant et de paramètres 30 environnementaux telles que la température, la pression, et l'humidité. 10 Thus, this choice depends on the operating speed of the engine which may be transient (ignition, winding, acceleration, deceleration) or stabilized, on the fuel flow rate and on environmental parameters such as temperature, pressure and humidity. 10
[049] Des exemples de motifs en mode statique sont illustrés aux figures 3A, 3B, 3C et 3D.[049] Examples of patterns in static mode are illustrated in Figures 3A, 3B, 3C and 3D.
Ces figures illustrent des exemples de motifs pour douze injecteurs 14 débitants, c'est-à-dire alimentés, et six injecteurs 14 non débitants, c'est-à-dire non alimentés. 5 These figures illustrate examples of patterns for twelve injectors 14 flow, that is to say supplied, and six injectors 14 non-flow, that is to say not supplied. 5
[050] Le motif de la figure 3A est un exemple de motif permettant de favoriser la combustion, notamment lorsque l'aéronef est en phase de descente.[050] The pattern of FIG. 3A is an example of a pattern making it possible to promote combustion, in particular when the aircraft is in the descent phase.
Un injecteur 14 est non débitant sur trois injecteurs 14 successifs circonférentiellement. An injector 14 does not flow over three successive injectors 14 circumferentially.
[51] Le motif de la figure 3B présente un avantage lorsque le 10 fonctionnement du régime moteur est au ralenti, au sol par exemple.[51] The pattern of Figure 3B has an advantage when the engine speed operation is at idle, for example on the ground.
Ce motif se caractérise par deux injecteurs 14 successifs sont non débitants sur six injecteurs 14 successifs.This pattern is characterized by two successive injectors 14 which do not flow on six successive injectors 14.
Il permet en particulier, de limiter les émissions de CO, lorsque l'aéronef se trouve au sol. In particular, it makes it possible to limit CO emissions when the aircraft is on the ground.
[52] La figure 3C illustre également un motif permettant de réduire les 15 émissions de CO lors d'un régime au ralenti du moteur, le motif se distinguant du 3B, par sa non périodicité. [52] Figure 3C also illustrates a pattern for reducing CO emissions at engine idle speed, the pattern being distinguished from 3B by its non-periodicity.
[53] La figure 3D illustre un motif pour favoriser la propagation de flamme après l'allumage de la turbomachine.[53] Figure 3D illustrates a pattern to promote flame propagation after ignition of the turbomachine.
Ce motif se caractérise par un secteur angulaire de la chambre de combustion 2 dans lequel aucun des 20 injecteurs 14 n'est débitant. This pattern is characterized by an angular sector of the combustion chamber 2 in which none of the 20 injectors 14 is discharging.
[54] De manière générale, des motifs axisymétriques et non axisymétriques d'injecteurs 14 débitants et non débitants peuvent être envisagés en fonction du régime de fonctionnement et des performances recherchés de la turbomachine. 25 [54] In general, axisymmetric and non-axisymmetric patterns of flow and non-flow injectors 14 can be considered depending on the operating speed and the desired performance of the turbomachine. 25
[055] Le nombre d'injecteurs 14 non débitant peut varier dynamiquement et périodiquement pour un régime de fonctionnement moteur, en particulier lorsqu'il est transitoire. [055] The number of non-outputting injectors 14 can vary dynamically and periodically for an engine operating speed, in particular when it is transient.
[056] Par exemple, l'étape b) du procédé peut varier selon une période dt.[056] For example, step b) of the process can vary according to a period dt.
Entre autres, la période dt est adaptée au régime de fonctionnement du 30 moteur, ainsi qu'aux performances souhaitées. 11 Among other things, the period dt is adapted to the operating speed of the engine, as well as to the desired performance. 11
[57] Dans un exemple particulier, le démarrage de la turbomachine, lors de l'allumage de la chambre de combustion 2, le nombre d'injecteurs 14 non débitants peut varier dynamiquement mais non périodiquement.[57] In a particular example, when the turbomachine is started, when the combustion chamber 2 is ignited, the number of non-flow injectors 14 can vary dynamically but not periodically.
L'étape a) du procédé d'alimentation précédemment décrit peut être 5 précédée des étapes suivantes, d'allumage de la chambre de combustion 2: Commander les moyens de pilotage du débit 28 de sorte qu'un premier injecteur 14, disposé à proximité de la bougie d'allumage 18 de la chambre de combustion 2, est alimenté en carburant ; 10 Commander les moyens de pilotage du débit 28 de sorte qu'au moins un second injecteur 14 circonférentiellement adjacent audit premier injecteur 14 est alimenté ; Commander les moyens de pilotage du débit 28 de sorte que les injecteurs 14 restants sont alimentés en carburant successivement en 15 direction circonférentielle à partir dudit moins un second injecteur 14. Step a) of the feed method described above can be preceded by the following steps, for ignition of the combustion chamber 2: Control the flow control means 28 so that a first injector 14, arranged nearby the ignition plug 18 of the combustion chamber 2 is supplied with fuel; Control the flow control means 28 so that at least one second injector 14 circumferentially adjacent to said first injector 14 is supplied; Control the flow control means 28 so that the remaining injectors 14 are successively supplied with fuel in the circumferential direction from said at least one second injector 14.
[58] En d'autres termes, lors de l'allumage, les injecteurs 14 proches de la bougie 18 sont commandés pour être débitants, puis les électrovannes 28 sont individuellement pilotées pour que les injecteurs 14 voisins de proche en proche et circonférentiellement soient débitants pour assurer 20 la propagation de la flamme à toute la chambre. [58] In other words, during ignition, the injectors 14 close to the spark plug 18 are controlled to be debiting, then the solenoid valves 28 are individually controlled so that the neighboring injectors 14 step by step and circumferentially are debiting to ensure the flame spread throughout the chamber.
[59] En dehors du cas particulier de la phase d'allumage de la chambre de combustion 2, la gestion dynamique des injecteurs 14 débitants et non débitants, permet, à richesse de chambre de combustion 2 constante, de faire varier la richesse locale dans les secteurs où les injecteurs 14 sont 25 débitants, c'est-à-dire alimentés.[59] Apart from the particular case of the ignition phase of the combustion chamber 2, the dynamic management of the injectors 14 discharging and non-discharging, allows, with constant combustion chamber 2 richness, to vary the local richness in the sectors where the injectors 14 are discharging, that is to say supplied.
Ce contrôle de la richesse locale, permet ainsi d'optimiser la combustion sur les plans suivants : la marge à l'extinction, la capacité d'allumage, l'émission de particules et de polluants gazeux, la marge aux instabilités de combustion. This control of the local richness thus makes it possible to optimize the combustion in the following areas: the extinction margin, the ignition capacity, the emission of particles and gaseous pollutants, the combustion instability margin.
[60] Le contrôle dynamique de la richesse par secteur, permet, lors d'un 30 fonctionnement prolongé, de contrôler la durée de coupure de l'alimentation de chacun des injecteurs 14, selon un motif et une 12 périodicité de la combustion sectorisée.[60] The dynamic control of the richness by sector, makes it possible, during a prolonged operation, to control the duration of cut-off of the supply of each of the injectors 14, according to a pattern and a periodicity of the sectorized combustion.
La figure 4 illustre un exemple de mode dynamique de variation périodique du motif d'un ensemble 1, comprenant dix-huit injecteurs 14.FIG. 4 illustrates an example of a dynamic mode of periodic variation of the pattern of an assembly 1, comprising eighteen injectors 14.
Chaque injecteur 14 est alimenté, donc débitant, pendant deux périodes, c'est-à-dire 2 x dt et non alimenté, donc 5 non débitant, pendant une période cit.Each injector 14 is supplied, therefore discharging, for two periods, that is to say 2 x dt and not supplied, therefore not discharging, for a period cit.
La période dt ainsi que le motif sont choisis de sorte à obtenir les meilleures performances de combustion dépendant également du débit du carburant d'alimentation, de la pression et de la température de la chambre 2.The period dt as well as the pattern are chosen so as to obtain the best combustion performance, also depending on the flow rate of the feed fuel, on the pressure and on the temperature of the chamber 2.
Les durées d'alimentation et de coupure des injecteurs 14 sont aussi choisies de 10 manière à assurer un délai d'autoallumage satisfaisant lors de la réalimentation des injecteurs 14. The feed and cut-off times of the injectors 14 are also chosen so as to ensure a satisfactory self-ignition delay when the injectors 14 are refueled.
[061] Le contrôle dynamique des injecteurs 14 peut donc reposer à la fois sur des lois préétablies, stockées dans la mémoire du système FADEC ou d'un calculateur, basées sur le régime de fonctionnement du moteur 15 (par exemple prenant en compte les conditions de vol, le régime fonctionnement du moteur stabilisé ou transitoire, l'ingestion d'eau, des conditions givrantes) mais aussi sur des lois basées sur la surveillance en temps réel de l'état thermique du moteur, des conditions d'alimentations de la chambre de combustion 2 (débit du carburant) et de 20 la réponse du moteur (gradients de régime, températures des gaz aval chambre,[061] The dynamic control of the injectors 14 can therefore be based both on pre-established laws, stored in the memory of the FADEC system or of a computer, based on the operating speed of the engine 15 (for example taking into account the conditions. speed, stabilized or transient engine operating speed, water ingestion, icing conditions) but also on laws based on real-time monitoring of the thermal state of the engine, of the supply conditions of the engine. combustion chamber 2 (fuel flow) and engine response 20 (speed gradients, downstream gas chamber temperatures,
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