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Title:
COOLING OF AN ALTERNATIVE INTERNAL COMBUSTION ENGINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2015/052424
Kind Code:
A1
Abstract:
The cooling system of an alternative internal combustion engine comprises a fuel tank (R), and at least one of the following cooling assemblies: an assembly (ENS1) for cooling the engine (M); an assembly (ENS2) for cooling the engine (M) supercharging air; and an assembly (ENS3) for cooling the engine (M) lubricating oil. In said cooling system, the fuel contributes to cooling a cooling assembly (ENS1; ENS2; ENS3) by means of a heat exchange during the circulation thereof in said cooling assembly (ENS1; ENS2; ENS3).

Inventors:
JOUBERT, Hugues Denis (295 Rue Saint Jacques, Paris, Paris, F-75005, FR)
HURTES, Thierry (43 Avenue Gambetta, Saint Maur des Fosses, Saint Maur des Fosses, F-94100, FR)
LABEDAN, Guillaume (50 Rue du Faubourg Poissonnière, Paris, Paris, F-75010, FR)
Application Number:
FR2014/052531
Publication Date:
April 16, 2015
Filing Date:
October 06, 2014
Export Citation:
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Assignee:
SOCIETE DE MOTORISATIONS AERONAUTIQUES (10-12 Rue Didier Daurat, Bourges, F-18000, FR)
International Classes:
F01P9/00; F01M5/00; F01P3/20; F02M31/14
Foreign References:
DE19631981A11998-02-12
DE19817976A11999-11-04
US6167978B12001-01-02
DE10058057A12002-06-13
US4759401A1988-07-26
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
CAMUS, Olivier (Cabinet CAMUS LEBKIRI, 87 Rue Taitbout, Paris, F-75009, FR)
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Claims:
REVENDICATIONS

Système de refroidissement d'un moteur (M) alternatif à combustion interne, comprenant:

• Un réservoir (R) de carburant;

et un ou plusieurs parmi les ensembles de refroidissement suivants :

• Un ensemble (ENS-i) de refroidissement du moteur (M) ;

• Un ensemble (ENS2) de refroidissement de l'air de suralimentation du moteur (M) ;

• Un ensemble (ENS3) de refroidissement de l'huile de lubrification du moteur (M),

système de refroidissement dans lequel :

le carburant contribue à refroidir un ensemble de refroidissement (ENS1 ; ENS2 ; ENS3) par un échange calorifique lors de sa circulation dans ledit ensemble de refroidissement (ENS1 ; ENS2 ; ENSs) ;

l'ensemble de refroidissement du moteur (ENS1) comprend un premier radiateur (RAD1) comprenant un premier liquide de refroidissement (LlC ) destiné à circuler dans le moteur (M), ledit premier liquide de refroidissement (LlCh) étant refroidi par un premier volume (VOLi) de carburant prélevé d'une première sortie (Si) du réservoir (R), ledit premier volume (VOL1) de carburant circulant dans le radiateur (RAD1) et étant réinjecté dans le réservoir (R).

Système de refroidissement selon la revendication 1 , dans lequel le premier liquide de refroidissement (LlCh) est un mélange d'eau et de glycol.

3. Système de refroidissement selon la revendication 1 , dans lequel l'ensemble de refroidissement du moteur (ENS1) comprend un circuit acheminant directement le premier volume (VOLi) de carburant prélevé dans ledit moteur, le premier volume (VOL-i) de carburant circulant dans ledit moteur (M) étant réinjecté dans le réservoir (R).

Système de refroidissement d'un moteur (M) alternatif à combustion interne, comprenant:

• Un réservoir (R) de carburant;

et un ou plusieurs parmi les ensembles de refroidissement suivants :

• Un ensemble (ENS-i) de refroidissement du moteur (M) ;

• Un ensemble (ENS2) de refroidissement de l'air de suralimentation du moteur (M) ;

• Un ensemble (ENS3) de refroidissement de l'huile de lubrification du moteur (M),

système de refroidissement dans lequel :

le carburant contribue à refroidir un ensemble de refroidissement (ENS1 ; ENS2 ; ENS3) par un échange calorifique lors de sa circulation dans ledit ensemble de refroidissement (ENS1 ; ENS2 ; ENSs) ;

l'ensemble de refroidissement de l'air de suralimentation du moteur (ENS2) de l'air de suralimentation du moteur (M) comprend une entrée permettant de prélever un second volume (VOL2) de carburant d'une seconde sortie (S2) du réservoir (R) de carburant, ledit second volume (VOL2) de carburant contribuant à refroidir l'air de suralimentation (VOLAIR) injecté dans le moteur (M) par un échange calorifique lors de sa circulation dans l'ensemble de refroidissement de l'air de suralimentation du moteur

Système de refroidissement selon la revendication 4, dans lequel l'ensemble de refroidissement de l'air de suralimentation du moteur (ENS2) comprend un second radiateur (RAD2) comprenant un volume d'air de suralimentation destiné à circuler dans le moteur (M), ledit volume d'air de suralimentation (VOLAIR) de suralimentation étant refroidi par le second volume (VOL2) de carburant prélevé, ledit second volume (VOL2) de carburant circulant dans le second radiateur (RAD2) et étant réinjecté dans le réservoir (R) au moyen d'une seconde entrée (E2).

Système de refroidissement selon la revendication 4, dans lequel l'ensemble de refroidissement de l'air de suralimentation du moteur (ENS2) comprend un troisième radiateur (RAD3) et un quatrième radiateur (RAD4) agencés en série, ledit troisième radiateur (RAD3) comprenant un second liquide de refroidissement (LIQ2) destiné à circuler dans le quatrième radiateur (RAD4), ledit second liquide de refroidissement (LIQ2) étant refroidi par le second volume (VOL2) de carburant prélevé, ledit second volume (VOL2) de carburant circulant dans le troisième radiateur (RAD3) et étant réinjecté dans le réservoir (R) au moyen d'une seconde entrée (E2), le quatrième radiateur (RAD4) comprenant un volume d'air de suralimentation (VOLAIR) destiné à circuler dans le moteur (M), ledit volume d'air de suralimentation (VOLAIR) étant refroidi par le second liquide de refroidissement (LIQ2).

Système de refroidissement selon la revendication 6, dans lequel le second volume de refroidissement (LIQ2) est un mélange de glycol et d'eau.

8. Système de refroidissement selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'ensemble de refroidissement de l'huile de lubrification du moteur (ENS3) de l'huile de lubrification injectée dans le moteur (M) comprend une entrée permettant de prélever un troisième volume (VOL3) de carburant d'une troisième sortie (S3) du réservoir (R) de carburant, ledit troisième volume (VOL3) de carburant contribuant à refroidir l'huile de lubrification injectée dans le moteur par un échange calorifique lors de sa circulation dans l'ensemble de refroidissement de l'huile de lubrification du moteur (ENS3).

9. Système de refroidissement selon la revendication 8 dans lequel l'ensemble de refroidissement de l'huile de lubrification du moteur (ENS3) comprend un cinquième radiateur (RAD5), ledit cinquième radiateur (RAD5) comprenant un volume d'huile (VOLHUILE) de lubrification destiné à circuler dans le moteur (M), ledit volume d'huile (VOLHUILE) de lubrification étant refroidi par le troisième volume (VOL3) de carburant prélevé, ledit troisième volume (VOL3) de carburant circulant dans le cinquième radiateur (RAD5) et étant réinjecté dans le réservoir (R) au moyen d'une troisième entrée (E3).

10. Système de refroidissement selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel une pompe hydraulique est commandée de manière à assurer une circulation du carburant dans les différents ensembles de refroidissement ( ENS1 , ENS2, ENS3) du système de refroidissement.

1 1 . Système de refroidissement selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel une pompe hydraulique est commandée de manière à assurer une circulation de carburant en cas d'arrêt à chaud du moteur (M).

12. Système de refroidissement selon l'une quelconque des revendications 1 1 à 1 1 , caractérisé en ce qu'il comprend des vannes associées à la pompe hydraulique et pilotées afin de réguler les températures d'huile de lubrification de l'ensemble de refroidissement de l'huile de lubrification du moteur (ENS3) et les températures de l'air de suralimentation de l'ensemble de refroidissement de l'air de suralimentation du moteur (ENS2).

13. Système de refroidissement selon l'une quelconque des revendications 1 à 12 caractérisé en ce qu'il comprend un vase de détente disposé sur une boucle retour du carburant vers le réservoir (R).

14. Système de refroidissement d'un moteur alternatif à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce qu'il comprend un système de préchauffage électrique du carburant de sorte à chauffer le moteur (M).

15. Système de refroidissement d'un moteur alternatif à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce qu'il comprend une dérivation du carburant réchauffé dans au moins un échangeur pour alimenter le moteur (M).

16. Moteur alternatif à combustion interne comprenant un système de refroidissement selon l'une quelconque des revendications 1 à 15.

Description:
REFROIDISSEMENT D'UN MOTEUR ALTERNATIF A

COMBUSTION INTERNE

DOMAINE

Le domaine de l'invention concerne les circuits de refroidissement d'un moteur d'aéronef. Plus particulièrement, le domaine de l'invention se rapporte aux circuits de refroidissement de moteur alternatif à combustion interne de type un moteur diesel couplé à une turbine.

ETAT DE L'ART

Actuellement, il existe certains dispositifs de refroidissement d'un moteur d'un Groupe Auxiliaire de Puissance installé dans un aéronef.

Généralement un groupe auxiliaire de puissance a pour objectif de fournir de la puissance électrique ou de l'air comprimé à l'aéronef au sol et parfois en vol.

L'utilisation d'un moteur thermique à allumage par compression, par exemple par un cycle diesel, permet de réduire très fortement la consommation de carburant par rapport à un turbomoteur. Cette solution présente un avantage du point de vue la consommation, en revanche la masse du moteur alternatif à combustion interne est plus élevée que celle d'un turbomoteur.

Une des raisons de la masse plus élevée du moteur alternatif à combustion interne est liée à la nécessité de refroidir le moteur, de refroidir l'huile du moteur, de refroidir l'air de suralimentation du moteur.

La solution habituellement utilisée pour refroidir le moteur alternatif à combustion interne est de faire circuler un mélange glycol-eau entre le moteur et un radiateur prévu à cet effet. Ce dernier radiateur doit lui-même être refroidi par de l'air aspiré à l'extérieur de l'aéronef par un compresseur.

De la même façon l'huile utilisée pour lubrifier le groupe auxiliaire de puissance doit être refroidie. A cet effet un radiateur eau-huile peut être utilisé. L'eau provenant de ce radiateur eau-huile est également refroidie par de l'air aspiré à l'extérieur de l'aéronef par un ventilateur. Enfin l'air destiné à suralimenter le moteur alternatif à combustion interne est refroidi dans un radiateur air-air. L'air de refroidissement est encore une fois aspiré à l'extérieur de l'aéronef par un ventilateur .

Par conséquent, un moteur alternatif à combustion interne est équipé d'au moins trois radiateurs de refroidissement.

Une variante possible consiste à refroidir le moteur thermique par de l'air directement issu de l'extérieur. Ce dispositif limite la puissance thermique du moteur alternatif à combustion interne et nécessite également la mise en place d'un ventilateur afin de souffler de l'air sur les culasses et les cylindres du moteur alternatif à combustion interne.

Les solutions existantes sont lourdes d'un point de vue de la masse nécessaire au fonctionnement d'un tel refroidissement. En outre, elles sont difficiles à mettre en œuvre et coûteuses du fait des trois circuits de refroidissement

Par ailleurs, ces solutions sont faiblement efficaces en raison de la faible capacité calorifique de l'air. Par conséquent ces solutions nécessitent la mise en place de radiateurs de grande taille et donc encombrants. Les entrées d'air de ces radiateurs sont de grande dimension. De plus elles doivent être obturées en vol lorsque le Groupe Auxiliaire de Puissance est à l'arrêt.

RESUME DE L'INVENTION

L'invention permet de résoudre les inconvénients précités. Notamment, l'invention s'applique à un tel moteur alternatif à combustion interne.

La présente invention permet de diminuer la masse des dispositifs de refroidissement nécessaire au fonctionnement du moteur alternatif à combustion interne utilisé en tant que Groupe Auxiliaire de Puissance sur un aéronef.

Un objet de l'invention concerne un système de refroidissement d'un moteur alternatif à combustion interne, comprenant:

• Un réservoir de carburant; Et un ou plusieurs parmi les ensembles de refroidissement suivants :

• Un ensemble de refroidissement du moteur;

• Un ensemble de refroidissement de l'air de suralimentation du moteur;

• Un ensemble de refroidissement de l'huile de lubrification du moteur,

système de refroidissement dans lequel le carburant contribue à refroidir un ensemble de refroidissement par un échange calorifique lors de sa circulation dans ledit ensemble de refroidissement.

Un avantage est d'utiliser la capacité thermique du carburant qui n'est aujourd'hui pas utilisée. En effet, dans les systèmes actuels, le carburant est destiné à alimenter le moteur. Dans la présente invention, le carburant est également utilisé pour refroidir le moteur. Un autre avantage d'utiliser le carburant au lieu d'un liquide de refroidissement à base d'eau est sa plage de température plus étendue vers les basses et les hautes températures. De plus, il présente une meilleure résistance à la cavitation dans les pompes et vannes hydrauliques.

Avantageusement, l'ensemble de refroidissement du moteur comprend un premier radiateur comprenant un premier liquide de refroidissement destiné à circuler dans le moteur. Le premier liquide de refroidissement est refroidi par le premier volume de carburant prélevé, ledit premier volume de carburant circulant dans le radiateur et étant réinjecté dans le réservoir au moyen d'une première entrée.

Un avantage est d'utiliser un radiateur intermédiaire qui n'impose pas de nombreuses modifications de l'ensemble de refroidissement du moteur puisqu'un liquide de refroidissement peut être déjà utilisé pour refroidir le moteur. L'invention permet de refroidir dans ce mode ce liquide de refroidissement.

De préférence, le premier liquide de refroidissement est un mélange d'eau et de glycol. Avantageusement, l'ensemble de refroidissement du moteur comprend un circuit acheminant directement le premier volume de carburant prélevé dans ledit moteur, le premier volume de carburant circulant dans ledit moteur étant réinjecté dans le réservoir au moyen d'une première entrée.

Un avantage de cette solution est qu'elle permet d'économiser en coût et en masse un radiateur intermédiaire.

Avantageusement, l'ensemble de refroidissement de l'air de suralimentation du moteur de l'air de suralimentation du moteur comprend une entrée permettant de prélever un second volume de carburant d'une seconde sortie du réservoir de carburant. Le second volume de carburant contribue à refroidir l'air de suralimentation injecté dans le moteur par un échange calorifique lors de sa circulation dans l'ensemble de refroidissement de l'air de suralimentation du moteur.

Un avantage est de bénéficier de la capacité thermique du carburant pour abaisser la température de l'air de suralimentation.

Avantageusement, l'ensemble de refroidissement de l'air de suralimentation du moteur comprend un second radiateur comprenant un volume d'air de suralimentation destiné à circuler dans le moteur, ledit volume d'air de suralimentation étant refroidi par le second volume de carburant prélevé, ledit second volume de carburant circulant dans le second radiateur et étant réinjecté dans le réservoir au moyen d'une seconde entrée. Avantageusement, l'ensemble de refroidissement de l'air de suralimentation du moteur comprend un troisième radiateur et un quatrième radiateur agencés en série. Le troisième radiateur comprend un second liquide de refroidissement destiné à circuler dans le quatrième radiateur, ledit second liquide de refroidissement étant refroidi par le second volume de carburant prélevé, ledit second volume de carburant circulant dans le troisième radiateur et étant réinjecté dans le réservoir au moyen d'une seconde entrée. Le quatrième radiateur comprend un volume d'air de suralimentation destiné à circuler dans le moteur, ledit volume d'air de suralimentation étant refroidi par le second liquide de refroidissement. De préférence, le second volume de refroidissement est un mélange d'eau et de glycol.

Avantageusement, l'ensemble de refroidissement de l'huile de lubrification du moteur comprenant une entrée permettant de prélever un troisième volume de carburant d'une troisième sortie du réservoir de carburant, ledit troisième volume de carburant contribuant à refroidir l'huile de lubrification injectée dans le moteur par un échange calorifique lors de sa circulation dans l'ensemble de refroidissement de l'huile de lubrification du moteur .

Avantageusement, l'ensemble de refroidissement de l'huile de lubrification du moteur comprend un cinquième radiateur, ledit cinquième radiateur comprenant un volume d'huile de lubrification destiné à circuler dans le moteur, ledit volume d'huile de lubrification étant refroidi par le troisième volume de carburant prélevé, ledit troisième volume de carburant circulant dans le cinquième radiateur et étant réinjecté dans le réservoir au moyen d'une troisième entrée. L'invention comprend en outre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :

• Une pompe hydraulique est commandée de manière à assurer une circulation du carburant dans les différents ensembles de refroidissement du système de refroidissement.

· Une pompe hydraulique est commandée de manière à assurer une circulation de carburant en cas d'arrêt à chaud du moteur.

• Des vannes sont associées à la pompe hydraulique et pilotées afin de réguler les températures d'huile de lubrification de l'ensemble de refroidissement de l'huile de lubrification du moteur et les températures de l'air de suralimentation de l'ensemble de refroidissement de l'air de suralimentation du moteur.

• Un vase de détente est disposé sur une boucle retour du carburant vers le réservoir. • Le système de refroidissement d'un moteur alternatif à combustion interne comprend un système de préchauffage électrique du carburant de sorte à préchauffer le moteur.

• Le système de refroidissement d'un moteur alternatif à combustion interne comprend une dérivation du carburant réchauffé dans au moins un échangeur pour alimenter le moteur.

Un autre objet de l'invention concerne un moteur alternatif à combustion interne comprenant un système de refroidissement de l'invention.

BREVES DESCRIPTION DES FIGURES

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description détaillée qui suit, en référence aux figures annexées, qui illustrent :

figure 1 : un schéma d'un système de refroidissement d'un moteur alternatif à combustion interne ;

figures 2A et 2B : une vue détaillée d'un ensemble de refroidissement du moteur selon deux modes de réalisation de l'invention ;

figures 3A et 3B : une vue détaillée d'un ensemble de refroidissement de l'air de suralimentation injecté dans le moteur selon deux modes de réalisation de l'invention ;

■ figure 4 : une vue détaillée d'un ensemble de refroidissement de l'huile de lubrification injectée dans le moteur selon un mode de réalisation de l'invention.

DESCRIPTION

L'invention s'applique notamment à un moteur alternatif à combustion interne. L'invention s'applique donc aussi bien aux moteurs à allumage par compression qu'aux moteurs à allumage commandé.

Dans la suite de la description, on nomme un volume d'air de suralimentation ou d'huile ou de carburant, une quantité d'air ou d'huile ou de carburant qui transite pendant une durée dans un organe. Ainsi, par exemple, quand on nomme un volume de carburant extrait du réservoir et injecté dans un ensemble de refroidissement, on considère aussi bien le « débit de carburant » entrant dans l'ensemble que la « quantité de carburant » nécessaire à assurer un refroidissement pendant une certaine durée. On peut donc entendre dans la présente description un volume comme un débit ou une quantité.

La figure 1 représente un moteur M d'un aéronef couplé à une turbomachine TC permettant de générer un flux d'air compressé destiné pour une partie à être injecté dans le moteur M. La turbomachine TC comprend un compresseur C, un arbre moteur et une turbine TU permettant l'expulsion d'un volume d'air AIR_EXT notamment évacué hors de l'aéronef. La turbomachine peut être par exemple un turbocompresseur.

Le moteur M peut être couplé à une boite d'engrenages BV, un alternateur électrique ALT et un compresseur supplémentaire CP.

ENS1

Un ensemble de refroidissement du moteur ENSi permet d'assurer le refroidissement du moteur lui-même. Selon l'invention, l'ensemble de refroidissement du moteur ENSi permet d'extraire un premier volume VOLi de carburant 10 du réservoir R en carburant de l'aéronef.

L'ensemble ENSi assure le refroidissement du moteur M par l'injection dans le moteur M d'un volume d'un premier liquide de refroidissement. Selon un premier mode, le liquide de refroidissement circulant dans le moteur peut être différent du carburant, selon un second mode le liquide de refroidissement transitant dans le moteur est le carburant lui-même.

Les figures 2A et 2B représentent deux modes de réalisation de l'ensemble ENSi de refroidissement du moteur M selon l'invention.

Un premier mode est représenté à la figure 2A. L'ensemble ENSi de refroidissement du moteur M comprend un premier radiateur RADi . Le premier radiateur RADi comprend une entrée pour l'acquisition d'un débit de carburant 10 provenant du réservoir R. Le réservoir R comporte une première sortie Si permettant de délivrer un premier volume VOLi de carburant 10. En outre, le premier radiateur RADi comprend une sortie permettant de réacheminer un débit de carburant 1 1 vers le réservoir R via une première entrée E-i .

Le carburant 10 transitant dans le premier radiateur RADi permet de refroidir un premier débit 14 d'un liquide de refroidissement LlCh entrant dans le premier radiateur RADi au moyen d'une seconde entrée. Le carburant 10 présente une capacité thermique permettant de refroidir le liquide de refroidissement LlCh via le premier radiateur RADi . Le liquide de refroidissement LlCh, qui est refroidi par le carburant 10, est ensuite injecté dans le moteur M pour le refroidir. Le liquide de refroidissement LlCh présente alors une température plus basse pour refroidir le moteur M que s'il n'avait pas été refroidi par le carburant 10. A cet effet, le premier radiateur RADi comporte une sortie pour injecter un débit LlCh de liquide de refroidissement 12 dans le moteur M. Le volume LlCh de liquide de refroidissement 12 injecté dans le moteur M est ensuite éjecté par l'intermédiaire d'une sortie du moteur M. Selon un mode de réalisation, le volume LlCh de liquide de refroidissement 13 en sortie du moteur M peut être traité par l'ensemble de refroidissement ENSi de sorte à réacheminer le liquide de refroidissement LlCh dans un réservoir spécifique non représenté.

Dans ce premier mode de réalisation, le liquide de refroidissement LlCh peut être par exemple un mélange d'eau et de glycol. Un réservoir de liquide de refroidissement LlCh peut être disposé à proximité de l'ensemble ENSi de refroidissement. Des entrées/ sorties telles que l'entrée 14 peut permettre la circulation du liquide de refroidissement LlCh entre le réservoir du liquide de refroidissement LlCh et l'ensemble de refroidissement ENSi .

Selon un second mode de réalisation représenté à la figure 2B, l'ensemble ENSi de refroidissement permet le prélèvement d'un volume VOLi de carburant 10 du réservoir R et son acheminement vers le moteur M. Dans ce cas de figure, le carburant est lui-même le liquide de refroidissement LlCh qui circule dans le moteur M pour le refroidir. L'ensemble de refroidissement ENSi peut comprendre le moteur M, étant donné que c'est le carburant lui-même qui circule dans le moteur M pour le refroidir. Le volume VOLi extrait de carburant 10 est dans ce cas identique au volume VOLi de carburant 12' injecté dans le moteur M. Le volume VOL1 de carburant 13' permettant le refroidissement du moteur M est réacheminé en sortie du moteur M vers le réservoir R. Dans ce cas le volume VOL1 de carburant 1 1 réchauffé est identique au volume VOL1 de carburant 13'.

Le volume VOL1 de carburant 10 extrait du réservoir R est à une température T10 inférieure à la température Tu du volume de carburant 13' réchauffé ayant servi à refroidir le moteur M (cas de la figure 2B) ou à refroidir le liquide de refroidissement LIQ1 (cas de la figure 2A).

La proportion de volume VOL1 extrait du réservoir R pour refroidir le moteur M représente une faible quantité, moins de 10%, du volume du réservoir R de carburant. De ce fait, le carburant réchauffé après son passage dans le moteur M ou l'ensemble ENS1 ne contribue que faiblement à un réchauffement du carburant du moteur stocké dans le réservoir. Le système de refroidissement de l'invention permet donc de conserver une stabilité de température du carburant stocké dans le réservoir R.

Dans les deux modes de réalisation, une première pompe hydraulique peut être utilisée pour extraire le carburant du réservoir R. La première pompe hydraulique peut permettre de réguler la température du moteur M souhaitée en fonction d'un débit de carburant 10 prélevé.

Selon une variante de réalisation, la première pompe hydraulique peut être commune pour l'extraction d'une première partie du carburant pour alimenter le moteur en énergie et d'une seconde partie du carburant pour refroidir ce dernier.

La première pompe hydraulique peut être commandée de sorte à assurer la circulation du carburant prélevé en cas d'arrêt à chaud pour éviter sa cokéfaction.

ENS2

Selon une variante de réalisation du système de refroidissement de l'invention, le système peut comprendre un ensemble de refroidissement de l'air de suralimentation ENS2 qui permet d'assurer le refroidissement de l'air de suralimentation acheminé dans le moteur. Un volume d'air de suralimentation en entrée 22 est comprimé par le compresseur C de la turbomachine TC. Un second volume VOL2 de carburant 20 est extrait du réservoir R pour être acheminé vers l'ensemble de refroidissement de l'air de suralimentation du moteur ENS2. Selon un premier mode de réalisation représenté à la figure 3A, l'ensemble de refroidissement de l'air de suralimentation du moteur ENS2 comporte un radiateur AIR / CARBURANT, appelé RAD2. Le second volume VOL2 de carburant 20 est acheminé dans un second radiateur RAD2. Le carburant 20 présente une importante capacité thermique permettant de refroidir un volume d'air de suralimentation VOLAIR provenant du compresseur C de la turbomachine TC via une entrée 22.

Le volume d'air de suralimentation VOLAIR refroidi est ensuite acheminé dans le moteur par la sortie 23. Le volume d'air de suralimentation VOLAIR réchauffé en sortie 27 du moteur M est injecté dans la turbomachine TC à une température plus faible que si le volume d'air VOLAIR n'avait pas été refroidi par le carburant 20.

Le second volume VOL2 de carburant 21 réchauffé après avoir refroidi le volume d'air de suralimentation VOLAIR est éjecté du radiateur RAD2 via une sortie dudit radiateur pour être réinjecté dans le réservoir R de carburant.

Le radiateur RAD2 permet d'augmenter le rendement du moteur M et permet de limiter la température à l'entrée de la turbine à un niveau acceptable pour ses matériaux.

Selon un second mode de réalisation représenté à la figure 3B, l'ensemble de refroidissement de l'air de suralimentation du moteur ENS2 comporte au moins deux radiateurs nommés troisième RAD3 et quatrième RAD 4 radiateurs pour éviter toute confusion avec le premier mode ou les radiateurs des autres ensembles. Le troisième radiateur RAD3 est un radiateur LIQ2 / CARBURANT, ou LIQ2 est un liquide de refroidissement. Le quatrième radiateur RAD 4 est un radiateur LIQ2 / AIR.

Dans ce second mode de réalisation, le second volume VOL2 de carburant 20 est acheminé dans le troisième radiateur RAD3 et par sa capacité thermique il permet de refroidir un volume d'un second liquide de refroidissement LIQ2 telle que de l'eau. Le troisième radiateur RAD3 comporte une entrée 24 permettant l'acheminement du liquide de refroidissement LIQ2. Le liquide de refroidissement LIQ2 ainsi refroidi par échange de chaleur avec le carburant 20 est alors injecté dans un autre radiateur nommé RAD 4 via une voie 25. Le carburant ayant servi au refroidissement de LIQ2 et ainsi réacheminé vers le réservoir R via la sortie de carburant 21 du troisième radiateur RAD3. Le radiateur comporte une sortie S2 destinée à extraire un volume de carburant vers l'ensemble de refroidissement de l'air de suralimentation du moteur ENS2 et une entrée E2 permettant de récupérer le volume de carburant ayant servi à refroidir l'air de suralimentation.

Le radiateur RAD 4 permet un échange calorifique entre le liquide de refroidissement LIQ2 refroidi par le carburant 20 et un volume d'air VOLAIR de suralimentation en provenance du compresseur C par l'intermédiaire de l'entrée 22. Le liquide de refroidissement LIQ2 refroidi dans le troisième radiateur RAD3 permet de refroidir le volume d'air de suralimentation VOLAIR.

Sur la figure 3B, on note la sortie 23 qui permet d'acheminer l'air de suralimentation refroidi dans le moteur M. En sortie du moteur M, l'air réchauffé lors de son transit dans le moteur M est réinjecté dans la turbine TU pour être totalement ou partiellement évacué via la sortie AIR_EXT.

Le liquide de refroidissement LIQ2 réchauffé après son échange calorifique dans le radiateur RAD 4 et évacué via la sortie 26 vers un réservoir spécifique non représenté.

De manière à extraire le carburant du réservoir R pour refroidir l'air de suralimentation, une seconde pompe hydraulique peut être utilisée. De manière avantageuse les températures du carburant et celle souhaitée de l'air de suralimentation peuvent être régulées via la seconde pompe hydraulique.

Un avantage est de refroidir l'air provenant du compresseur C avant qu'il ne pénètre dans le moteur M. Son écoulement dans le moteur M après être refroidi permet d'augmenter le rendement et la puissance spécifique du moteur M, ainsi que de limiter la température à l'entrée de la turbine TU à un niveau acceptable pour ses composants.

ENS3 Selon une variante de réalisation du système de refroidissement de l'invention, le système peut comprendre un ensemble de refroidissement de l'huile de lubrification du moteur ENS3 représenté à la figure 4 qui permet d'assurer le refroidissement de l'huile de lubrification du moteur M. Un volume d'huile VOLHUILE de lubrification 34 est extrait d'une réserve d'huile H.

Un troisième volume VOL3 de carburant 30 est extrait du réservoir R pour être acheminé vers l'ensemble de refroidissement de l'huile de lubrification du moteurENS3. Le réservoir R comporte une troisième sortie S3 pour l'extraction du carburant 30 vers le cinquième radiateur RAD5 et une troisième entrée E3 pour récupérer le volume VOL3 de carburant 31 utilisé pour refroidir l'huile de lubrification VOLHUILE.

Une troisième pompe hydraulique peut également être utilisée. La troisième pompe hydraulique peut servir à la régulation de la température de l'huile indirectement par configuration du débit de carburant prélevé par la pompe, la troisième pompe n'est pas représentée sur la figure 4.

L'ensemble de refroidissement de l'huile de lubrification du moteur ENS3 comprend un cinquième radiateur RAD5 qui permet un échange de chaleur entre le carburant 30 et l'huile 34. Le carburant 30 permet de refroidir l'huile 34 grâce à sa bonne capacité thermique et sa température plus basse que celle de l'huile de lubrification.

Après cet échange de chaleur entre le carburant 30 et l'huile 34, le radiateur RAD5 permet :

de réacheminer le carburant 31 réchauffé vers le réservoir R ;

de diriger le débit d'huile VOLHUILE refroidi dans le radiateur RAD5 vers l'intérieur du moteur M via une sortie 32.

Le moteur M est ainsi lubrifié avec une huile refroidie qui contribue également à son refroidissement. En sortie 32, l'huile ayant transité dans le moteur M est ensuite réacheminée vers le réservoir d'huile de lubrification H par l'intermédiaire d'une voie 35.

Selon une variante de réalisation, le cinquième radiateur RAD5 peut comporter une seconde sortie permettant d'acheminer une fraction de l'huile refroidie vers la boite d'engrenage BV. Cette sortie n'est pas représentée mais peut faire partie de la solution du système de refroidissement de l'invention. En lieu et place des secondes et troisièmes pompes hydrauliques utilisées pour extraire le carburant 20 et 30 respectivement utilisées pour refroidir l'air de suralimentation et l'huile de lubrification, une seule pompe hydraulique peut être utilisée. Dans ce dernier cas, la pompe hydraulique commune comporte des vannes pilotées afin de réguler les températures d'huile de lubrification et d'air de suralimentation.

Selon un mode de de réalisation, en fonction du circuit carburant de l'aéronef, un vase de détente peut-être placé sur la boucle de retour du carburant au réservoir R. Le vase de détente permet de ne pas renvoyer de carburant sous pression dans le réservoir R et de séparer les gaz. Un échangeur de chaleur air-carburant peut être disposé sur la boucle de retour du carburant 1 1 , 21 , 31 dans son réservoir R. Cet échangeur permet de limiter la température du carburant retournant au réservoir R.

Selon un mode de réalisation, le réservoir R peut comporter différents réservoirs selon les usages du carburant, notamment pour :

le refroidissement du moteur M ;

l'alimentation du moteur M ;

■ le refroidissement d'air de suralimentation ;

le refroidissement de l'huile de lubrification.

En outre, le système de refroidissement de l'invention peut comporter une fonction de préchauffage dans un mode particulier. Pour assurer la fonction de préchauffage, le système de refroidissement, peut comporter un système de préchauffage électrique du carburant disposé dans le circuit de refroidissement. Ainsi pour faciliter les démarrages à basses températures, ce système peut être activé. Dans ce cas, les échangeurs permettent de réchauffer l'air comburant permettant la combustion du carburant dans le moteur ou encore l'huile de lubrification

Une dérivation du carburant réchauffé dans un des échangeurs peut être utilisée pour l'alimentation du moteur M. Cette solution permet de réduire la masse d'un groupe auxiliaire de puissance équipé d'un moteur alternatif à combustion interne. L'intérêt d'utiliser un moteur thermique à allumage par compression est sa plus faible consommation de carburant par rapport à une turbine. Un gain peut être obtenu d'un facteur 2. Le gain en émission de gaz à effet de serre est également dans les mêmes proportions.

L'utilisation du carburant comme liquide de refroidissement à la place de l'air ou du mélange eau-glycol permet de réduire la masse des dispositifs de refroidissement en raison de la capacité calorifique du carburant plus élevée que celle de l'air. La suppression du circuit de refroidissement à l'eau-glycol permet d'éliminer un fluide de l'aéronef et par conséquent diminue de façon supplémentaire la masse du Groupe Auxiliaire de Puissance.

L'utilisation du carburéacteur permet d'exploiter une plage de températures plus large qu'un liquide de refroidissement classique, grâce à son bas point de congélation et à un point d'ébullition supérieur. De plus sa plus faible pression de vapeur saturante limite les risques de cavitation dans la pompe hydraulique.

L'invention est applicable aussi bien aux moteurs alternatifs à combustion interne utilisés en tant que Groupe Auxiliaire de Puissance sur un aéronef, qu'aux moteurs alternatifs à combustion interne utilisés comme système propulsif sur un aéronef, pour entraîner un rotor de sustentation ou une hélice.