FR2986270A1 - Systeme d'alimentation de demarrage d'apu hybride - Google Patents

Abstract

Un système d'alimentation (26 ; 62 ; 64 ; 76) pour une unité de puissance auxiliaire comprend une pompe à carburant mécanique (36), une pompe à carburant électrique (28) et un contrôleur (42). La pompe à carburant mécanique (36) assure une circulation de carburant vers l'unité de puissance auxiliaire et a une sortie qui est fonction de la vitesse de fonctionnement de l'unité de puissance auxiliaire. La pompe à carburant électrique (28) assure une circulation de carburant vers l'unité de puissance auxiliaire, et est située fluidiquement en série avec la pompe à carburant mécanique (36). Le contrôleur (42) commande la pompe à carburant électrique (28) pour assurer une circulation de carburant pendant le démarrage de l'unité de puissance auxiliaire.

Description

SYSTEME D'ALIMENTATION DE DEMARRAGE D'APU HYBRIDE CONTEXTE La présente description concerne généralement des unités de puissance auxiliaires, et plus particulièrement des systèmes d'alimentation pour fournir du carburant pendant le démarrage des unités de puissance auxiliaires. Les unités de puissance auxiliaires (APU) sont utilisées sur un avion pour le démarrage du moteur principal, pour fournir une assistance au redémarrage du moteur en vol, et pour fournir une puissance et de l'air comprimé pour des opérations au sol et en vol. Les APU sont généralement des moteurs à turbine à gaz qui comprennent une section de compression, une section de combustion et une section de turbine. La section de compression aspire et comprime l'air ambiant. L'air comprimé est mélangé avec du carburant et enflammé dans la section de combustion pour produire de l'air brûlé à haute énergie. L'air brûlé est détendu dans la section de turbine, qui tourne pour entraîner la section de compression et pour fournir une puissance supplémentaire par l'intermédiaire d'un arbre de sortie. Généralement, une boîte de vitesses est montée sur l'arbre de sortie des APU pour entraîner des génératrices d'accessoires et diverses pompes. Du carburant est envoyé à la section de combustion d'une APU par une ou plusieurs pompes à carburant. Les pompes à carburant généralement utilisées sont des pompes à haute pression, à volume fixe, entraînées par pignons qui nécessitent une rotation mécanique du moteur pour produire une circulation de carburant. Pendant une opération de démarrage de l'APU, les pompes entraînées par pignons tournent à des vitesses très inférieures aux vitesses de fonctionnement normales. Afin de délivrer le volume nécessaire de carburant pour un allumage initial dans la chambre de combustion, la pompe entraînée par pignons doit être dimensionnée pour effectuer un grand déplacement. Une fois que l'APU a été démarrée et tourne à des vitesses de fonctionnement normales, le déplacement de la pompe entraînée par pignons fournit un volume excédentaire de circulation de carburant. Par conséquent, la pompe entraînée par pignons type est surdimensionnée et fournit une capacité dépassant les besoins du fonctionnement normal de l'APU, ajoutant de ce fait une taille et un poids inutiles. RESUME Un système d'alimentation pour une unité de puissance auxiliaire comprend une pompe à carburant mécanique, une pompe à carburant électrique et un contrôleur. La 35 pompe à carburant mécanique assure une circulation de carburant vers l'unité de puissance auxiliaire et a une sortie qui est fonction d'une vitesse de fonctionnement de l'unité de puissance auxiliaire. La pompe à carburant électrique assure une circulation de carburant vers l'unité de puissance auxiliaire et est située fluidiquement en série avec la pompe à carburant mécanique. Le contrôleur commande la pompe à carburant électrique pour assurer une circulation de carburant pendant le démarrage de l'unité de puissance auxiliaire. Un système d'alimentation pour une unité de puissance auxiliaire comprend un conduit d'alimentation en carburant, une unité de dosage de carburant, une pompe mécanique entraînée par pignons, une pompe mécanique d'appoint, une pompe électrique et un contrôleur. Le conduit d'alimentation en carburant relie fluidiquement un réservoir de carburant à une chambre de combustion. L'unité de dosage de carburant est située sur le conduit d'alimentation en carburant en amont de la chambre de combustion. La pompe mécanique entraînée par pignons est située sur le conduit d'alimentation en carburant en amont de l'unité de dosage de carburant. La pompe mécanique d'appoint est située sur le conduit d'alimentation en carburant en amont de la pompe mécanique entraînée par pignons. La pompe électrique est située sur le conduit d'alimentation en carburant en amont de la pompe mécanique entraînée par pignons. Le contrôleur commande la pompe électrique pour provoquer une circulation de carburant par l'intermédiaire de la pompe mécanique entraînée par pignons vers l'unité de dosage de carburant pendant le démarrage de l'unité de puissance auxiliaire. La pompe à carburant électrique peut être située en amont de la pompe à carburant mécanique sur un conduit d'alimentation en carburant commun. Le système d'alimentation peut en outre comprendre un conduit de dérivation comportant une première extrémité et une deuxième extrémité, la première extrémité étant reliée fluidiquement au conduit d'alimentation en carburant en amont de la pompe à carburant électrique et la deuxième extrémité étant reliée fluidiquement au conduit d'alimentation en carburant en aval de la pompe à carburant électrique, et un clapet antiretour de dérivation situé sur le conduit de dérivation, le clapet anti-retour ayant une configuration ouverte pour permettre au carburant de circuler de la première extrémité vers la deuxième extrémité du conduit de dérivation. Le système d'alimentation peut en outre comprendre un conduit de décharge comportant une première extrémité et une deuxième extrémité, la première extrémité étant reliée fluidiquement au conduit d'alimentation en carburant en aval de la pompe à carburant électrique et la deuxième extrémité étant reliée fluidiquement au conduit d'alimentation en carburant en amont de la pompe à carburant électrique, et un clapet anti-retour de décharge situé sur le conduit de décharge, le clapet anti-retour ayant une configuration ouverte pour permettre au carburant de circuler de la première extrémité vers la deuxième extrémité du conduit de décharge. Le système d'alimentation peut en outre comprendre une unité de dosage de carburant pour gérer la circulation de carburant vers l'unité de puissance auxiliaire, l'unité de dosage de carburant étant située en aval à la fois de la pompe à carburant électrique et de la pompe à carburant mécanique sur le conduit d'alimentation en carburant. Le système d'alimentation peut en outre comprendre un conduit de recirculation 10 comportant une première extrémité et une deuxième extrémité, la première extrémité étant reliée à l'unité de dosage de carburant et la deuxième extrémité étant reliée au conduit d'alimentation en carburant à un emplacement en aval de la pompe à carburant électrique. Le système d'alimentation peut en outre comprendre une pompe à carburant 15 d'appoint pour augmenter la circulation de carburant vers l'unité de puissance auxiliaire, la pompe à carburant d'appoint étant située sur le conduit d'alimentation en carburant en amont de la pompe à carburant mécanique, et la pompe à carburant d'appoint peut être reliée à la pompe à carburant mécanique par un arbre rotatif. La pompe à carburant électrique peut être située en amont de la pompe à 20 carburant d'appoint. En variante, la pompe à carburant électrique peut être située en aval de la pompe à carburant d'appoint. Le système d'alimentation peut en outre comprendre un conduit d'alimentation en carburant reliant fluidiquement un réservoir de carburant à une chambre de 25 combustion, une unité de dosage de carburant située sur le conduit d'alimentation en carburant en amont de la chambre de combustion, dans lequel la pompe à carburant mécanique est située sur le conduit d'alimentation en carburant en amont de l'unité de dosage de carburant, et dans lequel la pompe à carburant électrique est située sur le conduit d'alimentation en carburant en amont de la pompe à carburant mécanique, et 30 une pompe mécanique d'appoint située sur le conduit d'alimentation en carburant en amont de la pompe à carburant mécanique, dans lequel le contrôleur sert à commander la pompe à carburant électrique pour la circulation de carburant par l'intermédiaire de la pompe à carburant mécanique vers l'unité de dosage de carburant pendant le démarrage de l'unité de puissance auxiliaire.

Le système d'alimentation peut en outre comprendre une vanne d'arrêt de carburant située sur le conduit d'alimentation en carburant entre l'unité de dosage de carburant et la chambre de combustion, la vanne d'arrêt de carburant ayant une configuration ouverte et une configuration fermée, et un conduit de décharge reliant fluidiquement une sortie de la pompe à carburant électrique à une entrée de la pompe à carburant électrique, dans lequel le carburant circule le long du conduit de décharge lorsque la vanne d'arrêt de carburant est dans la configuration fermée. Le système d'alimentation peut en outre comprendre un moteur de démarreur, dans lequel le contrôleur est configuré pour commander le moteur de démarreur pour débuter la rotation de l'unité de puissance auxiliaire après que le carburant qui a circulé le long du conduit de décharge a été chauffé. Le système d'alimentation peut en outre comprendre un relais de démarreur connecté à la pompe à carburant électrique, un moteur de démarreur connecté au relais de démarreur et une source de puissance connectée au relais de démarreur, dans lequel le relais de démarreur alimente simultanément le moteur de démarreur et la pompe à carburant électrique. La pompe à carburant électrique peut être située entre la pompe mécanique d'appoint et la pompe à carburant mécanique. En variante, la pompe à carburant électrique peut être située en amont à la fois 20 de la pompe mécanique d'appoint et de la pompe à carburant mécanique. Un procédé pour démarrer une unité de puissance auxiliaire comprend la fourniture de puissance à un moteur de démarreur pour débuter la rotation de l'unité de puissance auxiliaire et la fourniture de puissance à une pompe électrique pour faire circuler le carburant vers l'unité de puissance auxiliaire. L'étape de fourniture de 25 puissance au moteur de démarreur et l'étape de fourniture de puissance à la pompe électrique sont effectuées simultanément. Le procédé peut en outre comprendre l'entraînement d'une pompe mécanique, reliée en série à la pompe électrique et en aval de la pompe électrique, pour faire circuler le carburant vers l'unité de puissance auxiliaire, la pompe mécanique ayant une 30 sortie qui est fonction de la vitesse de fonctionnement de l'unité de puissance auxiliaire. Le procédé peut en outre comprendre la coupure de la puissance vers la pompe électrique lorsque la sortie de la pompe mécanique permet une circulation de carburant suffisante pour entretenir le fonctionnement de l'unité de puissance auxiliaire.

Le procédé peut en outre comprendre la fourniture de puissance au moteur de démarreur, et la fourniture de puissance à la pompe électrique est effectuée par l'intermédiaire d'un relais de démarreur.

BREVE DESCRIPTION DES DESSINS La figure 1 est un schéma d'un système d'alimentation selon l'art antérieur. La figure 2 est un schéma d'un premier mode de réalisation d'un système d'alimentation comportant une pompe électrique selon la présente description. La figure 3 est un schéma d'un deuxième mode de réalisation d'un système 10 d'alimentation comportant une pompe électrique selon la présente description. La figure 4 est un schéma montrant un entraînement mécanique et une alimentation pour des systèmes d'alimentation selon la présente description. La figure 5 est un schéma montrant une vanne d'arrêt et un conduit de carburant de décharge pour des systèmes d'alimentation selon la présente description. 15 DESCRIPTION DETAILLEE La figure 1 est un schéma d'un système d'alimentation 10 pour une unité de puissance auxiliaire (APU) selon l'art antérieur. Le système d'alimentation 10 comprend un conduit d'alimentation en carburant 12, une alimentation en carburant 14, une pompe 20 mécanique entraînée par pignons 16, une unité de dosage de carburant 18, un moteur 20, un contrôleur 22 et un conduit de recirculation de carburant 24. Le système d'alimentation 10 fournit du carburant de l'alimentation en carburant 14 au moteur 20 pour une combustion. Le conduit d'alimentation en carburant 12 relie fluidiquement l'alimentation en 25 carburant 14 à une chambre de combustion dans le moteur 20. Plus spécifiquement, le conduit d'alimentation en carburant 12 relie l'alimentation en carburant 14, la pompe mécanique entraînée par pignons 16, l'unité de dosage de carburant 18 et le moteur 20 fluidiquement en série. L'unité de dosage de carburant 18 est située en amont du moteur 20, la pompe à carburant mécanique entraînée par pignons 16 est située en amont de 30 l'unité de dosage de carburant 18, et l'alimentation en carburant 14 est située en amont de la pompe à carburant mécanique entraînée par pignons 16 le long du conduit d'alimentation en carburant 12. Le contrôleur 22 est connecté électriquement à l'unité de dosage de carburant 18. Le conduit de recirculation de carburant 24 relie fluidiquement l'unité de dosage de carburant 18 au conduit d'alimentation en carburant 12 à proximité 35 de la pompe à carburant mécanique entraînée par pignons 16. Plus spécifiquement, une entrée du conduit de recirculation de carburant 24 est reliée à l'unité de dosage de carburant 18 et une sortie du conduit de recirculation de carburant 24 est reliée au conduit d'alimentation en carburant 12 à un emplacement en aval de l'alimentation en carburant 14 et à un emplacement en amont de la pompe à carburant mécanique entraînée par pignons 16. Pendant l'utilisation du moteur 20, le carburant circule de l'alimentation en carburant 14 vers le moteur 20 le long du conduit d'alimentation en carburant 12. Plus spécifiquement, le carburant circule de l'alimentation en carburant 14 le long du conduit d'alimentation en carburant 12 vers la pompe à carburant mécanique entraînée par pignons 16. La pompe à carburant mécanique entraînée par pignons 16 pompe le carburant le long du conduit d'alimentation en carburant 12 vers l'unité de dosage de carburant 18. L'unité de dosage de carburant 18 reçoit un signal du contrôleur 22 qui indique une circulation de carburant souhaitée vers le moteur 20 sur la base d'un besoin de fonctionnement. L'unité de dosage de carburant 18 répond au signal provenant du contrôleur 22 en assurant ensuite la circulation de carburant souhaitée vers le moteur 20 par l'intermédiaire du conduit d'alimentation en carburant 12. Le carburant dépassant la quantité nécessaire au moteur 20 est renvoyé par l'unité de dosage de carburant 18 au conduit d'alimentation en carburant 12 le long du conduit de recirculation de carburant 24.

La sortie de carburant de la pompe à carburant mécanique entraînée par pignons 16 dépend de la vitesse de fonctionnement du moteur 20. Lorsque le moteur 20 fonctionne à des vitesses d'auto-entretien normales (par exemple, 50 à 100 % de la « vitesse assignée maximum », c'est-à-dire une vitesse de rotation maximum à laquelle le moteur fonctionnera en toute sécurité), la pompe mécanique entraînée par pignons 16 est relativement efficace et assure une circulation de carburant plus que suffisante vers l'unité de dosage de carburant 18. A des vitesses de fonctionnement plus faibles (par exemple, 1 à 10 % de la vitesse assignée maximum), la pompe mécanique entraînée par pignons 16 est beaucoup moins efficace et peut ne pas assurer une circulation de carburant suffisante. Ce problème est particulièrement prononcé pendant un démarrage, lorsque la vitesse de fonctionnement du moteur 20 est égale ou inférieure à environ 12 % de la vitesse assignée. Il est, cependant, souhaitable de démarrer le moteur 20 à une faible vitesse de rotation pour faciliter l'allumage dans la chambre de combustion. En conséquence, la pompe mécanique entraînée par pignons 16 est surdimensionnée pour satisfaire aux besoins de spécifications de circulation de carburant de démarrage par rapport à la taille nécessaire à des vitesses de fonctionnement de moteur plus élevées. Ce surdimensionnement de la pompe mécanique entraînée par pignons 16 augmente le poids et les besoins de puissance, et résulte également en une circulation de carburant et une perte thermique excessives. La présente description concerne une amélioration de la capacité de systèmes d'alimentation à délivrer un carburant en une quantité et avec une pression suffisantes pour enflammer le carburant pendant le démarrage du moteur à faible vitesse. Comme décrit en détail ci-dessous en faisant référence aux figures 2 à 5, la description suggère l'amélioration du rendement à faible vitesse de la pompe à carburant mécanique entraînée par pignons (telle que la pompe à carburant mécanique entraînée par pignons 16 de la figure 1) en ajoutant une pompe à carburant entraînée par moteur électrique en série. La pompe à carburant électrique peut être entraînée indépendamment de la vitesse de fonctionnement du moteur pour compléter une circulation de carburant lorsque la pompe mécanique entraînée par pignons fonctionne à une faible vitesse de rotation (par exemple, pendant le démarrage de l'APU). La pompe à carburant entraînée par moteur électrique proposée augmente une circulation/une pression de carburant vers la pompe mécanique entraînée par pignons, surchargeant de ce fait une entrée de la pompe mécanique entraînée par pignons. La figure 2 est un schéma d'un système d'alimentation 26 comportant une pompe à carburant électrique 28 pour une APU selon un premier mode de réalisation de la présente description. Le système d'alimentation 26 comprend une pompe à carburant électrique 28, un conduit d'alimentation en carburant 30, une alimentation en carburant 32, une pompe à carburant mécanique d'appoint 34, une pompe à carburant mécanique entraînée par pignons 36, une unité de dosage de carburant 38, un moteur 40, un contrôleur 42, des connexions électriques 44, un conduit de recirculation de carburant 46 comportant une entrée 48 et une sortie 50, un conduit de dérivation de carburant 52 comportant une entrée 54 et une sortie 56, un clapet anti-retour de dérivation 58 et un arbre rotatif 60. Le système d'alimentation 26 est présenté sous une forme simplifiée et peut en plus comprendre des filtres, des échangeurs de chaleur, et/ou d'autres composants classiques connus dans l'art. L'inclusion de la pompe électrique 28 permet au système d'alimentation 26 de fournir plus de carburant à une faible vitesse du moteur 40 que ce qui serait autrement possible. Le conduit d'alimentation en carburant 30 relie fluidiquement l'alimentation en carburant 32 à une chambre de combustion dans le moteur 40. Plus spécifiquement, le conduit d'alimentation en carburant 30 relie l'alimentation en carburant 32, la pompe à 35 carburant électrique 28, la pompe à carburant mécanique d'appoint 34, la pompe à carburant mécanique entraînée par pignons 36, l'unité de dosage de carburant 38 et le moteur 40 fluidiquement en série. Le long du conduit d'alimentation en carburant 30, l'unité de dosage de carburant 38 est située en amont du moteur 40, la pompe à carburant mécanique entraînée par pignons 36 est située en amont de l'unité de dosage de carburant 38, la pompe à carburant mécanique d'appoint 34 est située en amont de la pompe à carburant mécanique entraînée par pignons 36, la pompe à carburant électrique 28 est située en amont de la pompe à carburant mécanique d'appoint 34, et l'alimentation en carburant 32 est située en amont de la pompe à carburant électrique 28. Le contrôleur 42 est connecté électriquement à l'unité de dosage de carburant 38 et à la pompe à carburant électrique 28 par des connexions électriques 44. Le conduit de recirculation de carburant 46 relie fluidiquement l'unité de dosage de carburant 38 au conduit d'alimentation en carburant 30 au niveau ou à proximité de la pompe mécanique entraînée par pignons 36. Plus spécifiquement, l'entrée 48 du conduit de recirculation de carburant 46 est reliée à l'unité de dosage de carburant 38 et la sortie 50 du conduit de recirculation de carburant 46 est reliée au conduit d'alimentation en carburant 30 à un emplacement en aval de la pompe à carburant mécanique d'appoint 34 et à un emplacement en amont de la pompe à carburant mécanique entraînée par pignons 36. Le conduit de dérivation de carburant 52 relie fluidiquement le conduit d'alimentation en carburant 30 en amont de la pompe à carburant électrique 28 au conduit d'alimentation en carburant 30 en aval de la pompe à carburant électrique 28. Plus spécifiquement, l'entrée 54 du conduit de dérivation de carburant 52 est reliée au conduit d'alimentation en carburant 30 à un emplacement en aval de l'alimentation en carburant 32 et à un emplacement en amont de la pompe à carburant électrique 28, et la sortie 56 du conduit de dérivation de carburant 52 est reliée au conduit d'alimentation en carburant 30 à un emplacement en aval de la pompe à carburant électrique 28 et à un emplacement en amont de la pompe à carburant mécanique d'appoint 34. Le clapet antiretour de dérivation 58 est situé sur le conduit de carburant de dérivation 52. L'arbre rotatif 60 relie la pompe à carburant mécanique d'appoint 34 à la pompe à carburant mécanique entraînée par pignons 36.

Pour un fonctionnement à faible vitesse du moteur 40 (par exemple, un démarrage du moteur), le contrôleur 42 commande la pompe à carburant électrique 28 de manière à ce qu'elle fonctionne par l'intermédiaire de la connexion électrique 44. Le carburant circule de l'alimentation en carburant 32, le long du conduit d'alimentation en carburant 30, vers la pompe à carburant électrique 28, qui pompe le carburant, le long du conduit d'alimentation en carburant 30, vers une chambre de combustion dans le moteur 40 (par l'intermédiaire de la pompe à carburant mécanique d'appoint 34, de la pompe à carburant mécanique entraînée par pignons 36 et de l'unité de dosage de carburant 38). Etant donné que la pompe à carburant électrique 28 est entraînée de manière indépendante du moteur 40 (par exemple, par un moteur), une sortie de circulation de carburant avec une pression et une quantité suffisantes est immédiatement disponible pour le moteur 40 à une faible vitesse de moteur. Par exemple, une quantité de carburant suffisante pour un allumage dans la chambre de combustion est anticipée autour de 3 % de la vitesse de moteur maximum. En comparaison, le système d'alimentation de l'art antérieur de la figure 1, qui repose uniquement sur la pompe à carburant mécanique entraînée par pignons 16, nécessitera généralement un minimum d'environ 8 % de la vitesse maximum de moteur pour développer une circulation de carburant suffisante pour un allumage dans la chambre de combustion. Par conséquent, par l'inclusion de la pompe à carburant électrique 28 dans le système d'alimentation 26, la fenêtre pour un allumage dans la chambre de combustion (c'est-à-dire une plage de vitesse de moteur dans laquelle un allumage du carburant est possible) est prolongée d'environ 8 à 15 % de la vitesse de moteur maximum à environ 3 à 15 % de la vitesse de moteur maximum par l'inclusion de la pompe à carburant électrique 28 dans le système d'alimentation 26. En plus de la pompe à carburant électrique 28, la pompe à carburant mécanique 20 d'appoint 34 et la pompe à carburant mécanique entraînée par pignons 36 pompent le carburant le long du conduit d'alimentation en carburant 30 vers le moteur 40. La pompe à carburant électrique 28, la pompe à carburant mécanique d'appoint 34 et la pompe à carburant mécanique entraînée par pignons 36 sont situées fluidiquement en série. Le carburant circule vers la pompe à carburant mécanique d'appoint 34 à partir de la pompe 25 à carburant électrique 28 par l'intermédiaire du conduit d'alimentation en carburant 30. La pompe à carburant mécanique d'appoint 34 pompe le carburant le long du conduit d'alimentation en carburant 30 vers la pompe à carburant mécanique entraînée par pignons 36, qui pompe le carburant le long du conduit d'alimentation en carburant 30 vers l'unité de dosage de carburant 38. L'unité de dosage de carburant 38 reçoit un 30 signal du contrôleur 42 qui indique une circulation de carburant correcte vers le moteur 40 sur la base d'un besoin de fonctionnement. L'unité de dosage de carburant 38 répond à la commande du contrôleur 42 par l'intermédiaire de la connexion électrique 44 en assurant la circulation de carburant correcte vers le moteur 40 par l'intermédiaire du conduit d'alimentation en carburant 30. L'unité de dosage de carburant 38 peut 35 comprendre une vanne de dosage de carburant, une vanne de pression différentielle (delta P), et/ou une électrovanne, comme cela est connu dans l'art. Le carburant dépassant la quantité nécessaire au moteur 40 est renvoyé par l'unité de dosage de carburant 38 vers le conduit d'alimentation en carburant 30 le long du conduit de recirculation de carburant 46. Plus spécifiquement, le carburant en excès sort de l'unité de dosage de carburant 38, circule à travers l'entrée 48 du conduit de recirculation de carburant 46 vers la sortie 50 et de retour dans le conduit d'alimentation en carburant 30 à un emplacement à proximité d'une entrée de la pompe à carburant mécanique entraînée par pignons 36. Une sortie de circulation de carburant à la fois de la pompe à carburant mécanique d'appoint 34 et de la pompe à carburant mécanique entraînée par pignons 36 est fonction de la vitesse de fonctionnement du moteur 40 et proportionnelle à celle-ci. Par conséquent, la pompe à carburant mécanique d'appoint 34 et la pompe à carburant mécanique entraînée par pignons 36 sont inefficaces à de faibles vitesses et de plus en plus efficaces alors que la vitesse du moteur 40 augmente. Une fois que le moteur 40 a atteint environ 50 % de la vitesse maximum, la pompe à carburant mécanique d'appoint 34 et la pompe à carburant mécanique entraînée par pignons 36 assurent une circulation de carburant plus que suffisante pour les besoins du moteur 40 (c'est-à-dire que le moteur est auto-entretenu). Le contrôleur 42 commande ensuite la pompe à carburant électrique 28 pour arrêter son fonctionnement, étendant de ce fait la durée de vie de la pompe à carburant électrique 28 et économisant l'énergie. Au même instant ou presque, le clapet anti-retour de dérivation 58 sur le conduit de carburant de dérivation 52 commutera d'un état fermé vers un état ouvert, permettant de ce fait au carburant de circuler le long du conduit de carburant de dérivation 52 et autour de la pompe à carburant électrique 28.

Dans le mode de réalisation représenté, le clapet anti-retour de dérivation 58 est une vanne de pression passive qui reste fermée lorsque le différentiel de pression de part et d'autre du clapet anti-retour de dérivation 58 est positif, (la pression dans le conduit 52 est supérieure à celle dans le conduit 54) et qui s'ouvre lorsqu'un différentiel de pression de part et d'autre du clapet anti-retour de dérivation 58 est négatif, (la pression dans le conduit 52 est inférieure à celle dans le conduit 54) (par exemple, lorsque la pompe électrique 28 est arrêtée). Lorsque le différentiel de pression de part et d'autre du clapet anti-retour de dérivation 58 amène le clapet anti-retour de dérivation 58 à s'ouvrir, le carburant circule de l'alimentation en carburant 32 le long du conduit d'alimentation en carburant 30 vers l'entrée 54 du conduit de carburant de dérivation 52, à travers le clapet anti-retour de dérivation 58, vers la sortie 56 du conduit de carburant de dérivation 52, et retourne dans le conduit d'alimentation en carburant 30 à un emplacement en aval de la pompe électrique 28 et en amont de la pompe à carburant mécanique d'appoint 34. Autrement dit, le carburant contournera la pompe électrique 28 lorsque le clapet anti-retour de dérivation 58 est ouvert. La circulation de carburant le long du conduit de carburant de dérivation 52 peut être gérée, en variante, par d'autres types de vannes (par exemple, des vannes actives commandées par le contrôleur 42 en coordination avec d'autres événements dans le système d'alimentation 26). Dans un autre mode de réalisation, le carburant circule le long du conduit de carburant de dérivation 52 une fois que la pompe à carburant électrique 28 est arrêtée et/ou lorsque la circulation de carburant dépasse une capacité de circulation de la pompe à carburant électrique 28. Le système d'alimentation 26 utilise la pompe à carburant électrique 28 pour compléter la circulation de carburant pendant un fonctionnement à faible vitesse du moteur 40. Lorsque la pompe à carburant électrique 28 n'est plus nécessaire (c'est-à-dire lors d'un fonctionnement à vitesse plus élevée du moteur 40), le carburant contourne la pompe à carburant électrique 28 et n'est pompé que par la pompe à carburant mécanique d'appoint 34 et la pompe à carburant mécanique entraînée par pignons 36. La figure 3 est un schéma d'un système d'alimentation 62 comportant une pompe à carburant électrique 28 pour une APU selon un deuxième mode de réalisation de la présente description. Le système d'alimentation 62 comprend une pompe à carburant électrique 28, un conduit d'alimentation en carburant 30, une alimentation en carburant 32, une pompe à carburant mécanique d'appoint 34, une pompe à carburant mécanique entraînée par pignons 36, une unité de dosage de carburant 38, un moteur 40, un contrôleur 42, des connexions électriques 44, un conduit de recirculation de carburant 46 comportant une entrée 48 et une sortie 50, un conduit de dérivation de carburant 52 comportant une entrée 54 et une sortie 56, un clapet anti-retour de dérivation 58 et un arbre rotatif 60. Le système d'alimentation 62 est présenté sous une forme simplifiée et peut en plus comprendre des filtres, des échangeurs de chaleur, et/ou d'autres composants classiques connus dans l'art. L'inclusion de la pompe à carburant électrique 28 permet au système d'alimentation 62 de fournir plus de carburant à une faible vitesse du moteur 40 que ce qui serait autrement possible. Le système d'alimentation 62 de la figure 3 est similaire au système d'alimentation 26 de la figure 2 et des numéros similaires indiquent des composants similaires. Le système d'alimentation 62 de la figure 3 diffère du système d'alimentation 26 de la figure 2 en ce que la pompe à carburant électrique 28 est située entre la pompe à carburant mécanique d'appoint 34 et la pompe à carburant mécanique entraînée par pignons 36. Malgré l'emplacement différent de la pompe à carburant électrique 28, le système d'alimentation 62 de la figure 3 est mis en oeuvre d'une manière similaire au système d'alimentation 26 de la figure 2. L'examen qui suit met en évidence les similarités et les différences entre le système d'alimentation 62 de la figure 3 et le système d'alimentation 26 de la figure 2. Dans le système d'alimentation 62, le conduit d'alimentation en carburant 30 relie fluidiquement l'alimentation en carburant 32 à une chambre de combustion dans le moteur 40. Plus spécifiquement, le conduit d'alimentation en carburant 30 relie l'alimentation en carburant 32, la pompe à carburant mécanique d'appoint 34, la pompe 10 à carburant électrique 28, la pompe à carburant mécanique entraînée par pignons 36, l'unité de dosage de carburant 38 et le moteur 40 fluidiquement en série. Le long du conduit d'alimentation en carburant 30, l'unité de dosage de carburant 38 est située en amont du moteur 40, la pompe à carburant mécanique entraînée par pignons 36 est située en amont de l'unité de dosage de carburant 38, la pompe à carburant électrique 28 15 est située en amont de la pompe à carburant mécanique entraînée par pignons 36, la pompe à carburant mécanique d'appoint 34 est située en amont de la pompe à carburant électrique 28, et l'alimentation en carburant 32 est située en amont de la pompe à carburant mécanique d'appoint 34. Le contrôleur 42 est connecté électriquement à l'unité de dosage de carburant 38 et à la pompe à carburant électrique 28 par des 20 connexions électriques 44. Le conduit de recirculation de carburant 46 relie fluidiquement l'unité de dosage de carburant 38 au conduit d'alimentation en carburant 30. Plus spécifiquement, l'entrée 48 du conduit de recirculation de carburant 46 est reliée à l'unité de dosage de carburant 38 et la sortie 50 du conduit de recirculation de carburant 46 est reliée au conduit 25 d'alimentation en carburant 30 à un emplacement en aval de la pompe à carburant électrique 28 et à un emplacement en amont de la pompe à carburant mécanique entraînée par pignons 36. Le conduit de dérivation de carburant 52 relie fluidiquement le conduit d'alimentation en carburant 30 en amont de la pompe à carburant électrique 28 au conduit d'alimentation en carburant 30 en aval de la pompe à carburant électrique 30 28. Plus spécifiquement, l'entrée 54 du conduit de dérivation de carburant 52 est reliée au conduit d'alimentation en carburant 30 à un emplacement en aval de la pompe à carburant mécanique d'appoint 34 et à un emplacement en amont de la pompe électrique, et la sortie 56 du conduit de dérivation de carburant 52 est reliée au conduit d'alimentation en carburant 30 à un emplacement en aval de la pompe à carburant 35 électrique 28 et à un emplacement en amont de la pompe à carburant mécanique entraînée par pignons 36. Le clapet anti-retour de dérivation 58 est situé sur le conduit de carburant de dérivation 52. L'arbre rotatif 60 relie la pompe à carburant mécanique d'appoint 34 à la pompe à carburant mécanique entraînée par pignons 36. La pompe à carburant mécanique d'appoint 34, la pompe à carburant électrique 5 28 et la pompe à carburant mécanique entraînée par pignons 36 sont situées fluidiquement en série le long du conduit d'alimentation en carburant 30. Le carburant circule de l'alimentation en carburant 32 le long du conduit d'alimentation en carburant 30 vers la pompe à carburant mécanique d'appoint 34. Le carburant est pompé de la pompe mécanique d'appoint 34 à travers le conduit d'alimentation en carburant 30 vers 10 la pompe à carburant électrique 28. La pompe à carburant électrique 28 pompe le carburant reçu de la pompe à carburant mécanique d'appoint 34 le long du conduit d'alimentation en carburant 30 vers la pompe à carburant mécanique entraînée par pignons 36, laquelle pompe le carburant le long du conduit d'alimentation en carburant 30 vers l'unité de dosage de carburant 38. L'unité de dosage de carburant 38 reçoit un 15 signal du contrôleur 42 par l'intermédiaire de la connexion électrique 44 qui indique une circulation de carburant correcte vers le moteur 40 sur la base d'un besoin de fonctionnement. L'unité de dosage de carburant 38 répond à la commande provenant du contrôleur 42 en assurant la circulation de carburant correcte vers le moteur 40 à travers le conduit d'alimentation en carburant 30. L'unité de dosage de carburant 38 peut 20 comprendre une vanne de dosage de carburant, une vanne de pression différentielle (delta P), et/ou une électrovanne, comme cela est connu dans l'art. Le carburant dépassant la quantité nécessaire au moteur 40 est envoyé par l'unité de dosage de carburant 38 de retour vers le conduit d'alimentation en carburant 30 le long du conduit de recirculation de carburant 46. Plus spécifiquement, le carburant en excès quitte 25 l'unité de dosage de carburant 38, circule à travers l'entrée 48 du conduit de recirculation de carburant 46 vers la sortie 50 et de retour dans le conduit d'alimentation en carburant 30 à un emplacement en aval de la pompe à carburant électrique 28 et en amont de la pompe à carburant mécanique entraînée par pignons 36. Une sortie de circulation de carburant à la fois de la pompe à carburant 30 mécanique d'appoint 34 et de la pompe à carburant mécanique entraînée par pignons 36 est fonction de la vitesse de fonctionnement du moteur 40 et proportionnelle à celle-ci. Par conséquent, la pompe à carburant mécanique d'appoint 34 et la pompe à carburant mécanique entraînée par pignons 36 sont inefficaces à de faibles vitesses et de plus en plus efficaces alors que la vitesse du moteur 40 augmente. A une faible vitesse de 35 fonctionnement du moteur, le contrôleur 42 commande le fonctionnement de la pompe à carburant électrique 28 par l'intermédiaire de la connexion électrique 44 et complète le pompage inefficace de la pompe à carburant mécanique d'appoint 34 et de la pompe à carburant mécanique entraînée par pignons 36. Etant donné que la pompe à carburant électrique 28 est entraînée de manière indépendante du moteur 40 (par exemple, par un 5 moteur), une sortie de circulation de carburant avec une pression et une quantité suffisantes est immédiatement disponible pour le moteur 40 à une très faible vitesse de moteur. Une fois que le moteur 40 a atteint environ 50 % de la vitesse maximum, la pompe à carburant mécanique d'appoint 34 et la pompe à carburant mécanique entraînée par pignons 36 assurent une circulation de carburant plus que suffisante pour les besoins 10 du moteur 40 (c'est-à-dire que le moteur s'auto-entretient). Le contrôleur 42 commande ensuite la pompe à carburant électrique 28 pour arrêter son fonctionnement, étendant de ce fait la durée de vie de la pompe à carburant électrique 28 et économisant l'énergie. Au même instant ou presque, le clapet anti-retour de dérivation 58 sur le conduit de carburant de dérivation 52 passe d'un état fermé à un état ouvert, permettant de ce fait 15 une circulation de carburant le long du conduit de carburant de dérivation 52. Dans le mode de réalisation représenté, le clapet anti-retour de dérivation 58 est une vanne de pression passive qui reste fermée lorsque le différentiel de pression de part et d'autre du clapet anti-retour de dérivation 58 est positif, (la pression dans le conduit 52 est supérieure à celle dans le conduit 54) et qui s'ouvre lorsqu'un différentiel de 20 pression de part et d'autre du clapet anti-retour de dérivation 58 est négatif, (la pression dans le conduit 52 est inférieure à celle dans le conduit 54) (par exemple, lorsque la pompe électrique 28 est arrêtée et ne fournit pas d'aide). Lorsque le différentiel de pression de part et d'autre du clapet anti-retour de dérivation 58 amène le clapet antiretour de dérivation 58 à s'ouvrir, le carburant circule de la pompe à carburant 25 mécanique d'appoint 34 le long du conduit d'alimentation en carburant 30 vers l'entrée 54 du conduit de carburant de dérivation 52, à travers le clapet anti-retour de dérivation 58, vers la sortie 56 du conduit de carburant de dérivation 52, et de retour dans le conduit d'alimentation en carburant 30 à un emplacement en aval de la pompe à carburant électrique 28 et en amont de la pompe à carburant mécanique entraînée par 30 pignons 36. Autrement dit, le carburant contournera la pompe à carburant électrique 28 lorsque le clapet anti-retour de dérivation 58 est ouvert. Dans un autre mode de réalisation, le carburant circule le long du conduit de carburant de dérivation 52 une fois que la pompe à carburant électrique 28 est arrêtée et/ou lorsque la circulation de carburant dépasse une capacité de circulation de la pompe à carburant électrique 28. Le 35 système d'alimentation 26 utilise la pompe à carburant électrique 28 pour compléter la circulation de carburant pendant un fonctionnement à faible vitesse du moteur 40. Lorsque la pompe à carburant électrique 28 n'est plus nécessaire (c'est-à-dire lors d'un fonctionnement à vitesse plus élevée du moteur 40), le carburant contourne la pompe à carburant électrique 28 et est pompé uniquement par la pompe à carburant mécanique d'appoint 34 et la pompe mécanique entraînée par pignons 36. La figure 4 est un schéma d'un système d'alimentation 64 comportant un entraînement mécanique 66 et une alimentation 68 pour une APU. Le système d'alimentation 64 comprend une pompe à carburant électrique 28, un conduit d'alimentation en carburant 30, une alimentation en carburant 32, une pompe à carburant mécanique d'appoint 34, une pompe à carburant mécanique entraînée par pignons 36, une unité de dosage de carburant 38, un moteur 40, un contrôleur 42, des connexions électriques 44A à 44C, un conduit de carburant de recirculation 46 comportant une entrée 48 et une sortie 50, un conduit de carburant de dérivation 52 comportant une entrée 54 et une sortie 56, un clapet anti-retour de dérivation 58, un arbre rotatif 60, un entraînement mécanique 66, une alimentation 68, un relais de démarreur 70, un moteur de démarreur 72 et des connexions de puissance 74A à 74D. Le système d'alimentation 64 est présenté sous une forme simplifiée et peut en plus comprendre des filtres, des échangeurs de chaleur, et/ou d'autres composants classiques connus dans l'art. L'inclusion de la pompe à carburant électrique 28 permet au système d'alimentation 64 de réaliser une circulation de carburant indépendante de la vitesse de fonctionnement du moteur 40. Le système d'alimentation 64 de la figure 4 est similaire au système d'alimentation 62 de la figure 3 et des numéros similaires indiquent des composants similaires. Les composants (par exemple, la pompe à carburant électrique 28, le conduit d'alimentation en carburant 30, l'alimentation en carburant 32, la pompe à carburant mécanique d'appoint 34, la pompe à carburant mécanique entraînée par pignons 36, l'unité de dosage de carburant 38, le moteur 40, le contrôleur 42, les connexions électriques 44, le conduit de recirculation de carburant 46 comportant une entrée 48 et une sortie 50, le conduit de dérivation de carburant 52 comportant une entrée 54 et une sortie 56, le clapet anti-retour de dérivation 58, l'arbre rotatif 60) et la structure du système d'alimentation 64 de la figure 4 sont similaires à ceux décrits ci-dessus en faisant référence au système d'alimentation 62 de la figure 3. Le système d'alimentation 64 de la figure 4 diffère du système d'alimentation 62 de la figure 3 en ce que l'entraînement mécanique 66 et l'alimentation 68 sont illustrés pour décrire un procédé de mise en oeuvre du système d'alimentation 64. L'examen qui suit met en évidence le fonctionnement mécanique et électrique du système d'alimentation 64 de la figure 4, qui est applicable à n'importe quel système d'alimentation comportant à la fois des pompes à carburant mécanique et électrique (tel que le système d'alimentation 62 de la figure 3 et le système d'alimentation 26 de la figure 2).

Dans le système d'alimentation 64, le conduit d'alimentation en carburant 30 relie fluidiquement l'alimentation en carburant 32 à une chambre de combustion dans le moteur 40. Plus spécifiquement, le conduit d'alimentation en carburant 30 relie l'alimentation en carburant 32, la pompe à carburant mécanique d'appoint 34, la pompe à carburant électrique 28, la pompe à carburant mécanique entraînée par pignons 36, 10 l'unité de dosage de carburant 38 et le moteur 40 fluidiquement en série. Le long du conduit d'alimentation en carburant 30, l'unité de dosage de carburant 38 est située en amont du moteur 40, la pompe à carburant mécanique entraînée par pignons 36 est située en amont de l'unité de dosage de carburant 38, la pompe à carburant électrique 28 est située en amont de la pompe à carburant mécanique entraînée par pignons 36, la 15 pompe à carburant mécanique d'appoint 34 est située en amont de la pompe à carburant électrique 28, et l'alimentation en carburant 32 est située en amont de la pompe à carburant mécanique d'appoint 34. Le conduit de recirculation de carburant 46 relie fluidiquement l'unité de dosage de carburant 38 au conduit d'alimentation en carburant 30 à proximité de la pompe à 20 carburant mécanique entraînée par pignons 36. Plus spécifiquement, l'entrée 48 du conduit de recirculation de carburant 46 est reliée à l'unité de dosage de carburant 38 et la sortie 50 du conduit de recirculation de carburant 46 est reliée au conduit d'alimentation en carburant 30 à un emplacement en aval de la pompe à carburant électrique 28 et à un emplacement en amont de la pompe à carburant mécanique 25 entraînée par pignons 36. Le conduit de dérivation de carburant 52 relie fluidiquement le conduit d'alimentation en carburant 30 en amont de la pompe à carburant électrique 28 au conduit d'alimentation en carburant 30 en aval de la pompe à carburant électrique 28. Plus spécifiquement, l'entrée 54 du conduit de dérivation de carburant 52 est reliée au conduit d'alimentation en carburant 30 à un emplacement en aval de l'alimentation en 30 carburant 32 et à un emplacement en amont de la pompe électrique, et la sortie 56 du conduit de dérivation de carburant 52 est reliée au conduit d'alimentation en carburant 30 à un emplacement en aval de la pompe à carburant électrique 28 et à un emplacement en amont de la pompe à carburant mécanique d'appoint 34. Le clapet anti-retour de dérivation 58 est situé sur le conduit de carburant de dérivation 52.

L'entraînement mécanique 66 est relié à la pompe à carburant mécanique d'appoint 34 et à la pompe à carburant mécanique entraînée par pignons 36 par l'arbre rotatif commun 60. Le contrôleur 42 est connecté au relais de démarreur 70 par la première connexion électrique 44A, à la pompe à carburant électrique 28 par la deuxième connexion électrique 44B, et à l'unité de dosage de carburant 38 par la troisième connexion électrique 44C. L'alimentation 68 est connectée au contrôleur 42 par la première connexion de puissance 74A, et au relais de démarreur 70 par la deuxième connexion de puissance 74B. Le relais de démarreur 70 est connecté au moteur de démarreur 72 par la troisième connexion de puissance 74C, et à la pompe électrique 28 par la quatrième connexion de puissance 74D. Pour débuter le fonctionnement d'une APU, l'alimentation 68 est activée pour alimenter le contrôleur 42 par l'intermédiaire de la première connexion de puissance 74A et le relais de démarreur 70 par l'intermédiaire de la deuxième connexion de puissance 74B. Le contrôleur 42, maintenant alimenté, envoie une commande pour démarrer l'APU au relais de démarreur 70 par l'intermédiaire de la première connexion électrique 44A. Le relais de démarreur 70, soit simultanément, soit successivement de manière rapprochée, alimente le moteur de démarreur 72 par l'intermédiaire de la troisième connexion électrique 74C et la pompe à carburant électrique 28 par l'intermédiaire de la quatrième connexion électrique 74D. Par conséquent, le moteur de démarreur 72 démarre la rotation du moteur 40 au même instant ou presque à l'instant auquel la pompe à carburant électrique 28 commence à pomper le carburant le long du conduit d'alimentation en carburant 30. Le carburant est plus ou moins instantanément fourni à l'unité de dosage de carburant 38 avec une pression et une quantité suffisantes pour effectuer un allumage dans la chambre de combustion dès que le moteur 40 commence à tourner. Sur la base de la vitesse de fonctionnement souhaitée pour le moteur 40, le contrôleur 42 envoie des signaux à l'unité de dosage de carburant 38 par l'intermédiaire de la connexion électrique 44C indiquant la quantité de carburant à faire circuler le long du conduit d'alimentation en carburant 30 vers le moteur 40. La pompe à carburant électrique 28 peut être entraînée par n'importe quel moteur approprié comprenant, mais sans y être limité, un moteur continu à balais, continu sans balais, à commutation de reluctance, continu sans noyau, alternatif synchrone, alternatif à induction, ou n'importe quel autre type de moteur électrique. Si la pompe à carburant électrique 28 est attachée à un moteur à vitesse variable, alors le contrôleur 42 peut commander la vitesse de ce moteur et par conséquent une sortie de carburant de la pompe à carburant électrique 28 par l'intermédiaire de la connexion électrique 44B.

Dans d'autres modes de réalisation, la pompe à carburant électrique 28 est commandée directement par le contrôleur 42 par la connexion électrique 44B et de manière indépendante du moteur de démarreur 72. Une fois alimenté, le moteur de démarreur 72 démarre la rotation du moteur 40 comprenant l'entraînement mécanique 66 (par exemple, entraîné par une boîte de vitesse). L'entraînement mécanique 66 actionne la pompe à carburant mécanique d'appoint 34 et la pompe mécanique entraînée par pignons 36 par l'intermédiaire de l'arbre 60 à une vitesse proportionnelle à la vitesse du moteur 40. Une fois que le moteur 40 a atteint environ 50 % de la vitesse de moteur maximum, son fonctionnement est auto-entretenu (c'est-à-dire que la pompe à carburant mécanique d'appoint 34 et la pompe à carburant mécanisme entraînée par pignons 36 assurent une circulation de carburant suffisante et que le moteur de démarreur 72 n'est plus nécessaire pour aider à la rotation). A ce point, le moteur 40 est auto-entretenu, le contrôleur 42 commande le relais de démarreur 70 pour arrêter le fonctionnement du moteur de démarreur 72 et de la pompe à carburant électrique 28 par l'intermédiaire de la première connexion électrique 44A. Le relais de démarreur 70 cesse alors d'alimenter à la fois le moteur de démarreur 72 par l'intermédiaire de la troisième connexion de puissance 74C et la pompe à carburant électrique 28 par l'intermédiaire de la quatrième connexion de puissance 74D simultanément ou successivement rapidement. En utilisant le relais de démarreur 70, le contrôleur 42 active la pompe à carburant électrique 28 et le moteur de démarreur 72 pour le démarrage du moteur et désactive le moteur de démarreur 72 et la pompe à carburant électrique 28 une fois qu'ils ne sont plus nécessaires. La configuration représentée sur la figure 4 nécessite peu de matériel ou de logiciel supplémentaire et peut être installée dans des systèmes d'alimentation à APU existants.

La figure 5 est un schéma d'un système d'alimentation 76 comportant une vanne d'arrêt 78 et un conduit de carburant de décharge 80 pour une APU. Le système d'alimentation 76 comprend une pompe à carburant électrique 28, un conduit d'alimentation en carburant 30, une alimentation en carburant 32, une pompe à carburant mécanique d'appoint 34, une pompe à carburant mécanique entraînée par pignons 36, une unité de dosage de carburant 38, un moteur 40, un contrôleur 42, des connexions électriques 44B à 44D, un conduit de recirculation de carburant 46 comportant une entrée 48 et une sortie 50, un conduit de dérivation de carburant 52 comportant une entrée 54 et une sortie 56, un clapet anti-retour de dérivation 58, un arbre rotatif 60, une vanne d'arrêt de carburant 78, un conduit de carburant de décharge 80 comportant une entrée 82 et une sortie 84 et un clapet anti-retour de décharge 86. Le système d'alimentation 76 est présenté sous une forme simplifiée et peut en plus comprendre des filtres, des échangeurs de chaleur, et/ou d'autres composants classiques connus dans l'art. L'inclusion de la pompe à carburant électrique 28 permet au système d'alimentation 76 d'assurer une circulation de carburant indépendante de la vitesse de fonctionnement du moteur 40. Le système d'alimentation 76 de la figure 5 est similaire au système d'alimentation 62 de la figure 3 et des numéros similaires indiquent des composants similaires. Les composants (par exemple, la pompe à carburant électrique 28, le conduit d'alimentation en carburant 30, l'alimentation en carburant 32, la pompe à carburant mécanique d'appoint 34, la pompe à carburant mécanique entraînée par pignons 36, l'unité de dosage de carburant 38, le moteur 40, le contrôleur 42, les connexions électriques 44, le conduit de recirculation de carburant 46 comportant une entrée 48 et une sortie 50, le conduit de dérivation de carburant 52 comportant une entrée 54 et une sortie 56, le clapet anti-retour de dérivation 58, l'arbre rotatif 60) et la structure du système d'alimentation 76 de la figure 5 sont similaires à ceux décrits ci-dessus en faisant référence au système d'alimentation 62 de la figure 3. Le système d'alimentation 76 de la figure 5 diffère du système d'alimentation 62 de la figure 3 en ce que la vanne d'arrêt de carburant 78 et le conduit de carburant de décharge 80 sont ajoutés pour fournir une fonctionnalité supplémentaire. Malgré l'ajout de la vanne d'arrêt 78 et du conduit de carburant de décharge 80, le système d'alimentation 76 de la figure 5 peut être réalisé d'une manière similaire au système d'alimentation 62 de la figure 3. L'examen qui suit met en évidence l'ajout de la vanne d'arrêt 78 et du conduit de carburant de décharge 80 dans le contexte du système d'alimentation 76 de la figure 5, mais est applicable à n'importe quel système d'alimentation comportant à la fois des pompes à carburant mécanique et électrique (tel que le système d'alimentation 64 de la figure 4, le système d'alimentation 62 de la figure 3 et le système d'alimentation 26 de la figure 2). Dans le système d'alimentation 76, le conduit d'alimentation en carburant 30 relie fluidiquement l'alimentation en carburant 32 à une chambre de combustion d'un moteur 40. Plus spécifiquement, le conduit d'alimentation en carburant 30 relie l'alimentation en carburant 32, la pompe à carburant mécanique d'appoint 34, la pompe à carburant électrique 28, la pompe à carburant mécanique entraînée par pignons 36, l'unité de dosage de carburant 38, la vanne d'arrêt de carburant 78 et le moteur 40 fluidiquement en série. Le long du conduit d'alimentation en carburant 30, la vanne d'arrêt de carburant 78 est située en amont du moteur 40, l'unité de dosage de carburant 38 est située en amont de la vanne d'arrêt de carburant 78, la pompe à carburant mécanique entraînée par pignons 36 est située en amont de l'unité de dosage de carburant 38, la pompe à carburant électrique 28 est située en amont de la pompe à carburant mécanique entraînée par pignons 36, la pompe à carburant mécanique d'appoint 34 est située en amont de la pompe à carburant électrique 28, et l'alimentation en carburant 32 est située en amont de la pompe à carburant mécanique d'appoint 34. Le contrôleur 42 est connecté électriquement à la pompe à carburant électrique 28 par la connexion électrique 44B, à l'unité de dosage de carburant 38 par la connexion électrique 44C, et à la vanne d'arrêt de carburant 78 par la connexion électrique 44D.

Le conduit de recirculation de carburant 46 relie fluidiquement l'unité de dosage de carburant 38 au conduit d'alimentation en carburant 30 au niveau ou à proximité de la pompe à carburant mécanique entraînée par pignons 36. Plus spécifiquement, l'entrée 48 du conduit de recirculation de carburant 46 est reliée à l'unité de dosage de carburant 38, et la sortie 50 du conduit de recirculation de carburant 46 est reliée au conduit d'alimentation en carburant 30 à un emplacement en aval de la pompe à carburant électrique 28 et à un emplacement en amont de la pompe à carburant mécanique entraînée par pignons 36. Le conduit de dérivation de carburant 52 relie fluidiquement le conduit d'alimentation en carburant 30 en amont de la pompe à carburant électrique 28 au conduit d'alimentation en carburant 30 en aval de la pompe à carburant électrique 28. Plus spécifiquement, l'entrée 54 du conduit de dérivation de carburant 52 est reliée au conduit d'alimentation en carburant 30 à un emplacement en aval de l'alimentation en carburant 32 et à un emplacement en amont de la pompe à carburant électrique 28, et la sortie 56 du conduit de dérivation de carburant 52 est reliée au conduit d'alimentation en carburant 30 à un emplacement en aval de la pompe à carburant électrique 28 et à un emplacement en amont de la pompe à carburant mécanique entraînée par pignons 36. Le clapet anti-retour de dérivation 58 est situé sur le conduit de carburant de dérivation 52. Le conduit de carburant de décharge 80 relie fluidiquement le conduit d'alimentation en carburant 30 en aval de la pompe à carburant électrique 28 au conduit d'alimentation en carburant 30 en amont de la pompe à carburant électrique 28. Plus spécifiquement, l'entrée 82 du conduit de carburant de décharge 80 est reliée au conduit d'alimentation en carburant 30 à un emplacement en aval de la pompe à carburant électrique 28 et à un emplacement en amont de la pompe à carburant mécanique entraînée par pignons 36, et la sortie 84 du conduit de carburant de décharge 80 est reliée au conduit d'alimentation en carburant 30 à un emplacement en aval de la pompe à carburant mécanique d'appoint 34 et à un emplacement en amont de la pompe à carburant électrique 28. Le clapet anti- retour de décharge 86 est situé sur le conduit de carburant de décharge 80. L'arbre rotatif 60 relie la pompe à carburant mécanique d'appoint 34 à la pompe à carburant mécanique entraînée par pignons 36. Pour réchauffer le carburant avant le démarrage du moteur 40, le contrôleur 42 5 commande la vanne d'arrêt de carburant 78 de manière à la fermer et à empêcher le carburant de circuler vers le moteur 40. Le contrôleur 42 commande également la pompe électrique 28 pour qu'elle fonctionne et pompe le carburant le long du conduit d'alimentation en carburant 30. Le carburant circule de la pompe à carburant 28 dans l'entrée 82 du conduit de carburant de décharge 80. La circulation du carburant se 10 poursuit le long du conduit de carburant de décharge 80, à travers le clapet anti-retour de décharge 86 ouvert et la sortie 84 du conduit de carburant de décharge 80 de retour dans le conduit d'alimentation en carburant 30. Autrement dit, le carburant recircule d'une sortie de la pompe à carburant électrique 28 de retour vers une entrée de la pompe à carburant électrique 28. Le clapet anti-retour de décharge 86 reste fermé lorsqu'un 15 différentiel de pression de part et d'autre de la pompe électrique 28 est relativement faible, et s'ouvre si le différentiel de pression de part et d'autre de la pompe électrique 28 atteint un point fixé prédéterminé. L'envoi de carburant le long du conduit de carburant de décharge 80 et de retour par l'intermédiaire de la pompe à carburant électrique 28 peut être mis en oeuvre pour ajouter une chaleur souhaitable dans le 20 système d'alimentation 76. Ce préchauffage du carburant est particulièrement bénéfique pendant le démarrage à froid du moteur 40. Après une certaine quantité de temps ou une fois que le carburant a atteint une certaine température, le contrôleur 42 commande la vanne d'arrêt de carburant 78 pour qu'elle s'ouvre et permette au carburant de circuler dans le moteur 40. Au même instant ou presque, un moteur de démarreur commence à 25 faire tourner le moteur 40. Au même instant ou presque, le clapet anti-retour de décharge 86 se ferme et ne permet plus la circulation de carburant à travers le conduit de carburant de décharge 80, de sorte que le carburant continue de circuler de la pompe à carburant électrique 28 par l'intermédiaire de la pompe à carburant mécanique entraînée par pignons 36, l'unité de dosage de carburant 38 et la vanne d'arrêt de carburant 78 vers 30 le moteur 40. La vanne d'arrêt de carburant 78 étant ouverte, le carburant circule de l'alimentation en carburant 32 le long du conduit d'alimentation en carburant 30 vers le moteur 40. Une fois que le moteur 40 a commencé à tourner, la pompe à carburant mécanique d'appoint 34 et la pompe à carburant mécanique entraînée par pignons 36 se 35 joignent à la pompe à carburant électrique 28 pour pomper le carburant le long du conduit d'alimentation en carburant 30. Comme décrit ci-dessus, la pompe à carburant mécanique d'appoint 34 et la pompe à carburant mécanique entraînée par pignons 36 sont inefficaces à de faibles vitesses de fonctionnement du moteur, et la pompe à carburant électrique 28 complète le carburant délivré à l'unité de dosage de carburant 38. L'unité de dosage de carburant 38 reçoit un signal du contrôleur 42 par l'intermédiaire de la connexion électrique 44C qui indique une circulation de carburant correcte vers le moteur 40 sur la base d'un besoin de fonctionnement. L'unité de dosage de carburant 38 répond à la commande du contrôleur 42 en assurant la circulation de carburant correcte vers le moteur 40 par l'intermédiaire du conduit d'alimentation en carburant 30 et à travers la vanne d'arrêt de carburant 78 ouverte. L'unité de dosage de carburant 38 peut comprendre une vanne de dosage de carburant, une vanne à delta de pression et/ou une électrovanne, comme cela est connu dans l'art. Le carburant dépassant la quantité nécessaire au moteur 40 est envoyé par l'unité de dosage de carburant 38 de retour vers le conduit d'alimentation en carburant 30 le long du conduit de recirculation de carburant 46. Plus spécifiquement, le carburant en excès quitte l'unité de dosage de carburant 38, circule à travers l'entrée 48 du conduit de recirculation de carburant 46 vers la sortie 50 et de retour dans le conduit d'alimentation en carburant 30 à un emplacement en aval de la pompe à carburant électrique 28 et en amont de la pompe à carburant mécanique entraînée par pignons 36.

Une sortie de circulation de carburant à la fois de la pompe à carburant mécanique d'appoint 34 et de la pompe à carburant mécanique entraînée par pignons 36 est fonction de la vitesse de fonctionnement du moteur 40 et proportionnelle à celle-ci. Par conséquent, la pompe à carburant mécanique d'appoint 34 et la pompe à carburant mécanique entraînée par pignons 36 sont inefficaces à de faibles vitesses et de plus en plus efficaces alors que la vitesse du moteur 40 augmente. A une faible vitesse de fonctionnement du moteur, le contrôleur 42 commande la pompe à carburant électrique 28 pour qu'elle fonctionne et complète le pompage inefficace de la pompe à carburant mécanique d'appoint 34 et de la pompe à carburant mécanique entraînée par pignons 36. Etant donné que la pompe à carburant électrique 28 est entraînée de manière indépendante du moteur 40 (par exemple, par un moteur), une sortie de circulation de carburant avec une pression et une quantité suffisantes est immédiatement disponible pour le moteur 40 à une plus faible vitesse de moteur que ce qui serait autrement possible sans aide. Une fois que le moteur 40 a atteint environ 50 % de la vitesse maximum, la pompe à carburant mécanique d'appoint 34 et la pompe à carburant mécanique entraînée par pignons 36 assurent une circulation de carburant plus que suffisante pour les besoins du moteur 40 (c'est-à-dire que le moteur est auto-entretenu). Le contrôleur 42 commande alors la pompe à carburant électrique 28 pour qu'elle cesse de fonctionner, étendant de ce fait la durée de vie de la pompe à carburant électrique 28 et économisant l'énergie. Au même instant ou presque, le clapet anti-retour de -5 dérivation 58 sur le conduit de carburant de dérivation 52 passera d'un état fermé dans un état ouvert, permettant de ce fait au carburant de circuler le long du conduit de carburant de dérivation 52. Notez que la circulation de carburant le long du conduit de carburant de dérivation 52 est contraire à la circulation de carburant précédente le long du conduit de carburant de décharge 80. 10 Dans le mode de réalisation représenté, le clapet anti-retour de dérivation 58 est une vanne de pression passive qui reste fermée lorsque le différentiel de pression de part et d'autre du clapet anti-retour de dérivation 58 est positif, (la pression dans le conduit 52 est supérieure à celle dans le conduit 54) et qui s'ouvre lorsqu'un différentiel de pression de part et d'autre du clapet anti-retour de dérivation 58 est négatif (la pression 15 dans le conduit 52 est inférieure à celle dans le conduit 54) (par exemple, lorsque la pompe électrique 28 est arrêtée et ne fournit pas d'aide). Lorsque le différentiel de pression de part et d'autre du clapet anti-retour de dérivation 58 provoque l'ouverture du clapet anti-retour de dérivation 58, le carburant circule de la pompe à carburant mécanique d'appoint 34 le long du conduit d'alimentation en carburant 30 vers l'entrée 20 54 du conduit de carburant de dérivation 52, à travers le clapet anti-retour de dérivation 58, vers la sortie 56 du conduit de carburant de dérivation 52, et de retour dans le conduit d'alimentation en carburant 30 à un emplacement en aval de la pompe à carburant électrique 28 et en amont de la pompe à carburant mécanique entraînée par pignons 36. Autrement dit, le carburant contournera la pompe électrique 28 lorsque le 25 clapet anti-retour de dérivation 58 est ouvert. Dans un autre mode de réalisation, le carburant circule le long du conduit de carburant de dérivation 52 une fois que la pompe à carburant électrique 28 a été arrêtée et/ou lorsqu'une circulation de carburant dépasse une capacité de circulation de la pompe à carburant électrique 28. Le système d'alimentation 76 utilise la pompe à carburant électrique 28 pour compléter la 30 circulation de carburant pendant le fonctionnement à faible vitesse du moteur 40. Lorsque la pompe à carburant électrique 28 n'est plus nécessaire (c'est-à-dire pour un fonctionnement à vitesse plus élevée du moteur 40), le carburant contourne la pompe à carburant électrique 28 et n'est pompé que par la pompe à carburant mécanique d'appoint 34 et la pompe à carburant mécanique entraînée par pignons 36.

Les systèmes d'alimentation décrits ci-dessus offrent un ou plusieurs des avantages suivants. La pompe électrique assure une circulation et une pression presque instantanées de carburant pour l'utilisation de la chambre de combustion à très faible vitesse de moteur. Le poids et la taille de la pompe ou des pompes mécaniques peuvent être réduits parce que le surdimensionnement type pour une opération de démarrage est rendu inutile par l'inclusion de la pompe à carburant électrique. La puissance nécessaire pour le système d'alimentation est réduite parce que les pompes sont plus petites. Une réduction de l'utilisation de la puissance résulte en une meilleure économie de carburant. Etant donné que la taille de la pompe mécanique est réduite, le carburant en excès est réduit, résultant de ce fait en une recirculation de carburant moins importante et en une perte thermique moins importante dans le système d'alimentation. Une perte thermique moins importante dans le système signifie que les pompes fonctionnent à plus faible température et sont davantage capables d'éviter une cavitation. Le système d'alimentation peut être configuré pour mettre en oeuvre une pompe électrique et faire recirculer le carburant avant un démarrage, chauffant de ce fait le carburant. Bien que l'invention ait été décrite en faisant référence à un exemple ou à des exemples de modes de réalisation, les hommes du métier comprendront que divers changements peuvent être apportés, et que des équivalents peuvent être substitués à des éléments de celle-ci sans s'écarter de l'étendue de l'invention. De plus, de nombreuses modifications peuvent être apportées pour adapter une situation ou un matériau particulier aux enseignements de l'invention sans s'écarter de l'étendue essentielle de celle-ci. Par conséquent, il est voulu que l'invention ne soit pas limitée au mode ou aux modes de réalisation particuliers présentés, mais que l'invention comprenne tous les modes de réalisation tombant dans l'étendue des revendications jointes.25

Claims (19)

1. REVENDICATIONS1. Système d'alimentation (26 ; 62 ; 64 ; 76) pour une unité de puissance auxiliaire, le système d'alimentation comprenant : une pompe à carburant mécanique (36) pour assurer une circulation de carburant vers l'unité de puissance auxiliaire, la pompe à carburant mécanique (36) comportant une sortie qui est fonction d'une vitesse de fonctionnement de l'unité de puissance auxiliaire ; une pompe à carburant électrique (28) pour assurer une circulation de carburant vers l'unité de puissance auxiliaire, la pompe à carburant électrique (28) étant située fluidiquement en série avec la pompe à carburant mécanique (36) ; et un contrôleur (42) commandant la pompe à carburant électrique (28) pour assurer la circulation de carburant pendant un démarrage de l'unité de puissance auxiliaire.
2. 2. Système d'alimentation (26 ; 62 ; 64 ; 76) selon la revendication 1, dans lequel la pompe à carburant électrique (28) est située en amont de la pompe à carburant mécanique (36) sur un conduit d'alimentation en carburant (30) commun.
3. 3. Système d'alimentation (26 ; 62 ; 64 ; 76) selon la revendication 2, comprenant en outre : un conduit de dérivation (52) comportant une première extrémité (54) et une deuxième extrémité (56), la première extrémité (54) étant reliée fluidiquement au conduit d'alimentation en carburant (30) en amont de la pompe à carburant électrique (28) et la deuxième extrémité (56) étant reliée fluidiquement au conduit d'alimentation en carburant (30) en aval de la pompe à carburant électrique (28) ; et un clapet anti-retour de dérivation (58) situé sur le conduit de dérivation (52), le clapet anti-retour (58) ayant une configuration ouverte pour permettre au carburant de circuler de la première extrémité (54) vers la deuxième extrémité (56) du conduit de dérivation (52).
4. 4. Système d'alimentation (76) selon la revendication 2 ou 3, comprenant en outre : un conduit de décharge (80) comportant une première extrémité (82) et une deuxième extrémité (84), la première extrémité (82) étant reliée fluidiquement au conduit d'alimentation en carburant (30) en aval de la pompe à carburant électrique (28) et la deuxième extrémité (84) étant reliée fluidiquement au conduit d'alimentation en carburant (30) en amont de la pompe à carburant électrique (28) ; etun clapet anti-retour de décharge (86) situé sur le conduit de décharge (80), le clapet anti-retour (86) ayant une configuration ouverte pour permettre au carburant de circuler de la première extrémité (82) vers la deuxième extrémité (84) du conduit de décharge (80).
5. 5. Système d'alimentation (26 ; 62 ; 64 ; 76) selon la revendication 2, 3 ou 4, comprenant en outre : une unité de dosage de carburant (38) pour gérer la circulation de carburant vers l'unité de puissance auxiliaire, l'unité de dosage de carburant (38) étant située en aval à la fois de la pompe à carburant électrique (28) et de la pompe à carburant mécanique (36) sur le conduit d'alimentation en carburant (30).
6. 6. Système d'alimentation (26 ; 62 ; 64 ; 76) selon la revendication 5, comprenant en outre : un conduit de recirculation (46) comportant une première extrémité (48) et une deuxième extrémité (50), la première extrémité (48) étant reliée à l'unité de dosage de carburant (38) et la deuxième extrémité (50) étant reliée au conduit d'alimentation en carburant (30) à un emplacement en aval de la pompe à carburant électrique (28).
7. 7. Système d'alimentation (26 ; 62 ; 64 ; 76) selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, comprenant en outre : une pompe à carburant d'appoint (34) pour augmenter la circulation de carburant vers l'unité de puissance auxiliaire, la pompe à carburant d'appoint (34) étant située sur le conduit d'alimentation en carburant (30) en amont de la pompe à carburant mécanique (36), et la pompe à carburant d'appoint (34) est de préférence reliée à la pompe à carburant mécanique (36) par un arbre rotatif (60).
8. 8. Système d'alimentation (26) selon la revendication 7, dans lequel la pompe à carburant électrique (28) est située en amont de la pompe à carburant d'appoint (34).
9. 9. Système d'alimentation (62 ; 64 ; 76) selon la revendication 7, dans lequel la pompe à carburant électrique (28) est située en aval de la pompe à carburant d'appoint (34).
10. 10. Système d'alimentation (26 ; 62 ; 64 ; 76) selon la revendication 1, 30 comprenant en outre : un conduit d'alimentation en carburant (30) reliant fluidiquement un réservoir de carburant (32) à une chambre de combustion (40) ; une unité de dosage de carburant (38) située sur le conduit d'alimentation en carburant (30) en amont de la chambre de combustion (40), dans lequel la pompe à 35 carburant mécanique (36) est située sur le conduit d'alimentation en carburant (30) enamont de l'unité de dosage de carburant (38), et dans lequel la pompe à carburant électrique (28) est située sur le conduit d'alimentation en carburant (30) en amont de la pompe à carburant mécanique (36) ; et une pompe mécanique d'appoint (34) située sur le conduit d'alimentation en 5 carburant (30) en amont de la pompe à carburant mécanique (36) ; dans lequel le contrôleur (42) sert à commander la pompe à carburant électrique (28) pour faire circuler le carburant par l'intermédiaire de la pompe à carburant mécanique (36) vers l'unité de dosage de carburant (38) pendant le démarrage de l'unité de puissance auxiliaire. 10
11. 11. Système d'alimentation (76) selon la revendication 10, comprenant en outre : une vanne d'arrêt de carburant (78) située sur le conduit d'alimentation en carburant (30) entre l'unité de dosage de carburant (38) et la chambre de combustion (40), la vanne d'arrêt de carburant (78) ayant une configuration ouverte et une configuration fermée ; et 15 un conduit de décharge (86) reliant fluidiquement une sortie de la pompe à carburant électrique (28) à une entrée de la pompe à carburant électrique (28), dans lequel le carburant circule le long du conduit de décharge (86) lorsque la vanne d'arrêt de carburant (78) est dans la configuration fermée.
12. 12. Système d'alimentation selon la revendication 11, comprenant en outre : 20 un moteur de démarreur (72), dans lequel le contrôleur (42) est configure pour commander le moteur de démarreur (72) pour débuter la rotation de l'unité de puissance auxiliaire après que le carburant a été chauffé par sa circulation le long du conduit de décharge (86).
13. 13. Système d'alimentation (64) selon la revendication 10, comprenant en outre : 25 un relais de démarreur (70) connecté à la pompe à carburant électrique (28) ; un moteur de démarreur (72) connecté au relais de démarreur (70) ; et une source de puissance (68) connectée au relais de démarreur, dans lequel le relais de démarreur (70) alimente simultanément le moteur de démarreur (72) et la pompe à carburant électrique (28). 30
14. 14. Système d'alimentation (62 ; 64 ; 76) selon l'une quelconque des revendications 10 à 13, dans lequel la pompe à carburant électrique (28) est située entre la pompe mécanique d'appoint (34) et la pompe à carburant mécanique (36).
15. 15. Système d'alimentation (26) selon l'une quelconque des revendications 10 à 13, dans lequel la pompe à carburant électrique (28) est située en amont à la fois de la 35 pompe mécanique d'appoint (34) et de la pompe à carburant mécanique (36).
16. 16. Procédé de démarrage d'une unité de puissance auxiliaire, le procédé comprenant : la fourniture de puissance à un moteur de démarreur (72) pour débuter la rotation de l'unité de puissance auxiliaire ; et la fourniture de puissance à une pompe électrique (28) pour faire circuler le carburant vers l'unité de puissance auxiliaire, dans lequel la fourniture de puissance au moteur de démarreur (72) et la fourniture de puissance à la pompe électrique (28) se produisent simultanément.
17. 17. Procédé selon la revendication 16, comprenant en outre : l'entraînement d'une pompe mécanique (36), reliée en série avec la pompe électrique (28) et en aval de la pompe électrique (28), pour faire circuler le carburant vers l'unité de puissance auxiliaire, la pompe mécanique (36) ayant une sortie qui est fonction de la vitesse de fonctionnement de l'unité de puissance auxiliaire.
18. 18. Procédé selon la revendication 17, comprenant en outre : l'arrêt de la puissance vers la pompe électrique (28) lorsque la sortie de la pompe mécanique (36) assure une circulation de carburant suffisante pour entretenir le fonctionnement de l'unité de puissance auxiliaire.
19. 19. Procédé selon la revendication 16, 17 ou 18, dans lequel la fourniture de puissance au moteur de démarreur (72) et la fourniture de puissance à la pompe électrique (28) sont effectuées par l'intermédiaire d'un relais de démarreur (70).