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Est-a
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Tif
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Adap
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Physical
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38,5 kg/h
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0,230 kg
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49 kg
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0,188 kg
(1)
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0,179 kg
(1)
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Molecule
(3/ 4)
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DES
(2)
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etin
(1)
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minee
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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2516599A1
Family ID 30509294
Probable Assignee Teledyne Technologies Inc
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title DISPOSITIF DE COMMANDE DU DEBIT DE CARBURANT ET PROCEDE POUR
COMMANDER LE DEBIT DE CARBURANT FOURNI NOTAMMENT A UN MOTEUR
Abstract
_________________________________________________________________
L'INVENTION CONCERNE UN PROCEDE ET UN DISPOSITIF DE COMMANDE DU DEBIT
DE CARBURANT POUR UN MOTEUR 30 A COMBUSTION INTERNE A ALLUMAGE PAR
ETINCELLES DU TYPE QUI COMPORTE UNE SOURCE DE CARBURANT 28 ET UNE
SOUPAPE 42 POUR REGLER LE DEBIT DE CARBURANT FOURNI AU MOTEUR. UN
DETECTEUR 20 DE TEMPERATURE FOURNIT CONSTAMMENT LA TEMPERATURE DES GAZ
D'ECHAPPEMENT A UN MICROPROCESSEUR 10 QUI COMMANDE INITIALEMENT LA
SOUPAPE DE REGLAGE POUR QU'ELLE FOURNISSE UN MELANGE RICHE AU MOTEUR
PUIS QUI DECREMENTE PROGRESSIVEMENT LE DEBIT FOURNI AU MOTEUR JUSQU'A
CE QUE LA TEMPERATURE DES GAZ D'ECHAPPEMENT, APRES AVOIR ATTEINT UNE
VALEUR MAXIMALE, RETOMBE A UNE VALEUR INFERIEURE A CETTE TEMPERATURE
D'UNE QUANTITE PREDETERMINEE. APRES QUOI, LE DISPOSITIF MAINTIENT LA
FOURNITURE D'UN DEBIT CONSTANT AU MOTEUR.
Description
_________________________________________________________________
La presente invention se rapporte a un dispositif de com-
mande du debit de carburant et plus particulierement a un dis-
positif de commande du debit de carburant pour un moteura com-
bustion interne.
Dans les moteurs a combustion interne a allumage par etin- celles,
tels que les moteurs a pistons d'avion, une charge de
carburant est normalement fournie au moteur soit par carbura-
tion soit par injection de carburant d'une maniere telle que la charge
d'air aspiree fournit un melange combustible aux chambres de
combustion ou cylindres dumoteur La quantite de carburant fournie au
moteur peut etre reglee a l'aide d'un
certain nombre de moyens differents -
Dans la plupart des moteurs a piston d'avion actuels, ce-
pendant, le circuit carburant est commande manuellement au
moyen d'un levier de commande du melange Ce levier est ac-
tionne par le pilote pour fournir des melanges de carburant
plus pauvres au moteur afin de reduire la consommation de car-
burant et egalement dans le but d'eviter la formation de me-
langes excessivement riches aux hautes altitudes De tels me-
langes excessivement riches peuvent provoquer une combustion
irreguliere dans le moteur et meme le calage du moteur, Normalement,
le pilote actionne le levier de commande du melange en reponse a un ou
plusieurs parametres predetermines de fonctionnement du moteur, tels
que la temperature des gaz d'echappement (TGE), la temperature de la
culasse (TC), le debit de carburant, l'altitude, la vitesse du-moteur
et/ou la
pression de la tubulure Par consequent, la commande et le re-
glage du levier de commande par le pilote accroissent inutile-
ment la charge de travail du pilote et,en meme temps,ils
peuvent avoir pour resultat qu'un melange carburant/air incor-
rect soit fourni au moteur Un melange carburant/air incorrect fourni
au moteur se traduit non seulement par une consommation excessive de
carburant mais egalement par un endommagement du
moteur de a une temperature excessive de la culasse.
La presente invention supprime les inconvenients des dis-
positifs de commande du debit de carburant deja connus en re-
alisant un dispositif de commande du melange carburant/air automatique
qui reduit au minimum la consommation effective specifique de
carburant au frein pendant le fonctionnement en
regime stabilise du moteur.
En resume, la presente invention a pour objet un disposi-
tif de commande du melange carburant/air a micro-ordinateur qui est
plus particulierement approprie pour un moteur a pis- tons d'avion
ayant une source de carburant et des moyens pour
fournir le carburant au moteur a des debits variables Le cir-
cuit carburant accroit initialement le debit de carburant four-
ni au moteur fournissant ainsi un melange carburant/air exces-
sivement riche Le debit de carburant est ensuite diminue par
decrements successifs tandis que la valeur de la temperature
des gaz d'echappement est simultanement mesuree a chaque de-
crement du debit Ce processus est repete jusqu'a ce que la
temperature maximale des gaz d'echappement soit atteinte.
Ensuite, le dispositif de commande du debit de carburant dimine a
nouveau le debit de carburant fourni au moteur par decrements de debit
de carburant predetermines tandis que la
temperature des gaz d'echappement est mesuree a chaque decre-
ment du debit de carburant Ce processus est repete jusqu'a ce que la
temperature des gaz d'echappement soit inferieure d'une quantite
predeterminee a sa valeur maximale Ensuite, le dispositif de commande
du debit de carburant maintient la fourniture d'un debit regulier de
carburant au moteur tant
que le moteur reste dans une condition de regime stabilise.
Une caracteristique importante de la presente invention reside en ce
que le debit de carburant fourni au moteur est diminue jusqu'a ce que
la temperature des gaz d'echappement soit inferieure a la temperature
maximale des gaz d'echappement d'une quantite predeterminee ou
decalage de temperature, quelle que soit la valeur de la temperature
maximale des gaz d'echappement En outre, on a trouve; en pratique, que
l'on
peut reduire au minimum la consommation specifique de carbu-
rant au frein (CSCF), pour un moteur particulier quelconque,
simplement en changeant le decalage de temperature, c'est-a-
dire la difference de temperature entre la temperature maxi-
male des gaz d'echappement et la temperature des gaz d'echap-
pement a la consommation specifique minimale de carburant au
frein pour ce moteur particulier.
On comprendra mieux l'invention a la lecture de la des-
cription detaillee qui va suivre consideree ala-lumiere des
dessins annexes dans les diverses figures desquels on a uti-
lise les memes references pour designer les memes elements et dans
lesquels: la Fig 1 est un schema-bloc qui represente un mode de
realisation prefere du dispositif de commande du debit de car-
burant de la presente invention;
la Fig 2 est un graphique qui represente le fonctionne-
ment du mode de realisation prefere du dispositif de commande du debit
de carburant selon la presente invention; et
la Fig 3 est un organigramme qui represente le fonction-
nement du mode de realisation prefere du dispositif de com-
mande du debit de carburant de la presente invention.
Le dispositif de commande du debit de carburant de la presente
invention est particulierement approprie pour etre utilise avec un
moteur a combustion interne a allumage par etincelles du type utilise
dans les avions etde ce faiton le decrira tel qu'il est concu pour
etre utilise avec u-n tel moteur d'avion Cependant, il ne faudrait en
deduire aucune limitation inutile etant donne que le dispositif de
commande
du debit de carburant de la presente invention peut etre adap-
te pour etre utilise avec d'autres types de moteurs -a combus-
tion interne a allumage par etincelles.
Sur la Fig 1 a laquelle on se referera tout d'abord, on
a represente un schema-bloc du dispositif de commande du de-
bit de carburant qui comporte un micro-ordinateur ou micro-
processeur 10 lequel comporte un point d'acces d'entree 12 et un point
d'acces de sortie 14 Les points d'acces d'entree et de sortie 12 et 14
pourraient alternativement etre constitues
par un unique point d'acces d'entree/sortie pour le micro-
processeur 10 et, comme il est bien connu dans la technique, chaque
point d'acces comporte plusieurs lignes bien qu'on
n'ait represente sur le dessin qu'une unique ligne.
Une memoire 16 a acces selectif est connectee de maniere
operante au microprocesseur 10 pour la mise en memoire de va-.
leurs de donnees temporaires comme il apparaitra clairement
ci-apres En outre, une memoire morte 18 est egalement con-
nectee de maniere operante au microprocesseur 10, cette me-
moire contenant le programme necessaire pour le fonctionnne-
ment du microprocesseur 10 Bien que la memoire 16 a acces selectif et
la memoire morte 18 soient representees sur la Fig 1 comme etant
externes au microprocesseur 10 l'une ou
l'autre ou meme les deux peuvent etre contenues interieure-
ment dans le microprocesseur 10.
Comme represente sur la Fig 1 a laquelle on continuera
de se referer,-le dispositif de commande du debit de carbu-
rant comporte un detecteur 20 de temperature qui produit sur
sa sortie 22 un signal analogique representatif dela tempe-
rature des gaz d'echappement (TGE) du moteur a combustion in-
terne Le signal de sortie du detecteur 20 de temperature est
traite par un convertisseur A/N 24 qui fournit au point d'ac-
ces d'entree-12 du microprocesseur 10 un signal de sortie re-
presentatif de la temperature des gaz d'echappement Ainsi, sous la
commande du programme, le microprocesseur 10 peut, a tout moment,
determiner la temperature des gaz d'echappement
du moteur.
D'une maniere semblable, le point d'acces de sortie 14.
du microprocesseur 10 fournit un signal de sortie a un dispo-
sitif 26 de pompage de carburant a debit variable qui pompe le
carburant dans une source 28 de carburant et le refoule au moteur 30
Le debit de carburant effectif du-dispositif de
pompage 26 est commande par le microproceseur 10 par l'inter-
mediaire de son acces de sortie 14 -Le dispositif 26 de pom-
page de carburant est d'une construction classique et comporte, par
exemple un moteur pas a pas 40,qui commande la position
d'une soupape 42 de commande de debit -
Sur la Fig 3 a laquelle on se referera maintenant, on a represente un
organigramme representant le fonctionnement du dispositif de commande
du debit de carburant de la presente invention A la suite de la mise
en marche du-dispositif, a l'etape 48, le dispositif de commande du
debit de carburant commande initialement la fourniture d'un melange
carburant/
air excessivement riche au moteur, a l'etape 50 Le disposi-
tif produit le melange carburant/air excessivement riche en
appliquant sur son acces de sortie 14 au dispositif 26 de pom-
page de carburant les signaux appropries-necessaires pour pro-
voquer la fourniture d'un debit eleve de carburant au moteur 30 A
l'etape 52, une valeur initiale de la temperature des gaz
d'echappement, TGE 1, est prereglee a une valeur faible
telle que zero.
A l'etape 54, la temperature efffective des gaz d'echappe-
ment (TGE eff),telle que determinee par le detecteur TGE 20, est lue
par le microprocesseur 10 et attribuee a la valeur TGE A l'etape 56,
la valeur de la temperature effective des gaz d'echappement, TGE 2,
est comparee a la valeur TGE Etant donne que la valeur TGE 1 a ete
initialement prereglee a zero lors de l'etape 52, lorsque l'etape 56
est executee pour la premiere fois, la valeur TGE 2 est toujours
superieure a la
valeur TGE 1.
Etant donne que la valeur TGE 2 est superieure a la valeur
TGE 1 a l'etape 56, l'etape 56 effectue un branchement a l'e-
tape 58 au cours de laquelle le microprocesseur 10 reduit le
debit de carburant fourni au moteur 30 d'un decrement prede-
termine Le microprocesseur 10 provoque une telle decrementa-
tion du debit de carburant en appliquant sur son acces de sortie 14,
le signal approprie au dispositif 26 de pompage
a debit variable.
A l'etape 60,la valeur TGE 2, c'est-a-dire la temperature des gaz
d'echappement telle que determinee au cours de l'etape
54, est attribuee a la variable TGE 1 et la commande du micro-
processeur retourne a l'etape 54 au cours de laquelle la tem-
perature effective des gaz d'echappement est a nouveau deter-
minee et attribuee a la variable TGE 2 Le dispositif de com-
mande du debit de carburant comporte, en outre, un retard (non
represente) entre les etapes 58 et 54 pour permettre a la re-
duction du debit de carburant fourni au moteur produite a l'e-
tape 58 d'avoir un effet lisible sur la temperature des gaz
d'echappement du moteur avant que la temperature des gaz d'e-
chappement soit a nouveau lue a l'etape 54.
On peut voir a la lecture de ce qui precede que les etapes 54 a 60
sont repetees d'une maniere iterative tant que la reduction du debit
de carburant fourni au moteur a l'etape 58
produit un accroissement de la temperature des gaz d'echappe-
ment Inversement, lorsque le decrement du debit de carburant produit
une baisse de la temperature des gaz d'echappement, l'etape 56
effectue un branchement a l'etape 62 qui attribue
la valeur de la derniere temperature des gaz d'echappement de-
terminee TGE 2 a'la variable TGE max, la valeur maximale de la
temperature des gaz d'echappement.
L'etape 64 reduit ensuite le debit de carburant fourni au moteur 30
d'un decrement predetermine Apres un court retard, une etape 66 lit a
nouveau la temperature effective des gaz d'echappement TG Eeff,telle
que determinee par le signal de
sortie du detecteur 20 de temperature A -l'etape 68, la diffe-
rence entre la temperature effective des gaz d'echappement
TG Eeff et la valeur maximale de la temperature TGE Max est de-
terminee, et si cette difference est inferieure a une cons-
tante K, les etapes 64 et 68 sont repetees d'une maniere ite-
rative. Comme on peut le voir a la lecture de ce qui precede, les
etapes 64 a 68 diminuent de maniere repetee le debit de car-
burant fourni au moteur par decrements predetermines jusqu'a ce que la
temperature des gaz d'echappement soit inferieure a la temperature
maximale des gaz d'echappement d'une quantite predeterminee, a savoir
la constante K En outre, ce decalage
de temperature K reste le meme quelle que soit la valeur ef-
fective de la temperature maximale des gaz d'echappement.
Une fois que la difference entre la temperature effective
des gaz d'echappement et la temperature maximale des gaz d'e-
chappement est egale ou superieure a la constante K, l'etape
attribue la valeur en cours de la temperature des gaz d'e-
chappement, telle que determinee par le detecteur 20 de tem-
perature,au parametre representatif de la temperature des gaz
d'echappement en regime stabilise TGERS' Les etapes 72 et
74 lisent alors de maniere reiteree la valeur de la tempera-
ture des gaz d'echappement et comparent la valeur TG Eeff en cours a
la valeur TGE Dans le cas o la difference absolue RS
entre la valeur TGERS et la valeur lue en cours de la tempe-
rature des gaz d'echappement TGE eff depasse un facteur d'er-
reur predetermine Fe, le dispositif de commande de debit de carburant
termine son intervention A ce moment, le moteur peut etre entre dans
une condition transitoire pendant la- quelle le dispositif de commande
du debit de carburant-n'est plus utilisable Inversement, une fois que
le moteur atteint a nouveau une condition de regime stabilise, le
dispositif de commande du debit de carburant de la presente invention
est
reinitialise en commencant a l'etape 50 de la Fig 3.
Sur la Fig 2 a laquelle on se referera maintenant, on a represente le
fonctionnement du dispositif de commande du
debit de carburant de la presente invention, la ligne supe-
rieure 80 en trait plein representant la temperature effective des gaz
d'echappement du moteur tandis que la ligne inferieure 82 en traits
interrompus represente la consommation specifique
de carburant au frein (CSCF) du moteur Pour obtenir la con-
sommation minimale de carburant, la courbe CSCF doit etre a
son niveau minimal.
On se referera maintenant simultanement aux Fig 2 et 3.
A l'etape 50, le dispositif de commande du debit etablit ini-
tialement la fourniture d'un melange carburant/air excessive-
ment riche par exemple 49 kg de carburant a l'heure comme re-
presente par la ligne de reference 90 (Fig 2) Les etapes 54 a 60
decrementent ensuite le debit de carburant jusqu'a environ 38,5 kg/h
comme represente par la ligne de reference 92 (Fig 2) En outre, tandis
que le debit de carburant est
abaisse a 38,5 kg/h,la temperature des gaz d'echappement s'e-
leve continuellement jusqu'a sa valeur maximale et, simulta-
nement, la valeur CSCF diminue d'environ 0,230 kg par cheval au frein
disponible ( 0,230 kg/CV Fdis) a l'heure a environ
0,188 kg/CV Fdis-heure.
Dans l'exemple represente sur la Fig 2, l'etape 62 attri-
bue la valeur de 8270 C au parametre TGE maxet les etapes 64 a
68 decrementent ensuite de maniere iterative le debit de car-
burant fourni au moteur de decrements predetermines jusqu'a ce que la
temperature des gaz d'echappement soit inferieure a la temperature des
gaz d'echappement, a sa valeur maximale TGE, de la constante
predeterminee K Simultanement, la Max valeur CSCF diminue jusqu'a sa
valeur minimale d' environ 0,179 kg/CV Fdis-h comme indique par la
ligne de reference 94 (Fig 2) L'etape 70 attribue alors la temperature
des gaz d'echappement au parametre TGERS et les etapes 72 et 74 sont
executees continuellement de maniere iterative pour assurer que
l'ecart entre la temperature des gaz d'echappement et la valeur TGERS
reste a l'interieur de limites predeterminees telles qu'etablies par
le facteur d'erreur F e Une caracteristique importante de la presente
invention est que la valeur CSCF minimale est obtenue en reduisant le
debit de carburant fourni au moteur jusqu'a ce que la tempe-
rature-des gaz d'echappement soit inferieure a la valeur maxi-
male d'une quantite predeterminee quelle que soit la valeur
effective-de la temperature maximale des gaz d'echappement.
Par exemple, comme represente sur la Fig 2, la temperature maximale
des gaz d'echappement est egale a approximativement
8270 C tandis que la temperature TGER est egale a approximati-
vement 8110 C de sorte que la constante K est egale a 160 C Si
l'on suppose que, dans des conditions differentes, la tempe-
rature maximale des gaz d'echappement atteint une valeur de 8370 C, le
dispositif de commande du debit de carburant de la presente invention
fonctionne pour reduire la temperature des
gaz d'echappement a 821 'C afin d'obtenir la valeur CSCF mini-
male En outre, une fois que la temperature des gaz d' echappe-
ment a ete reduite,par rapport a sa valeur maximale, de la constante
predefinie K, le debit de-carburant fourni au moteur est maintenu a
une valeur constante tant que la condition de
regime stabilise est maintenue.
On peut constater a la lecture de la description qui pre-
cede que le dispositif de commande du debit de carburant de la
presente invention est-extremement avantageux en c e sens qu'il
utilise un unique parametre du moteur, la temperature des gaz
d'echappement, pour reduire la consommation specifique
de carburant et obtenir ainsi les economies de carburant maxi-
males pendant les conditions de fonctionnement du moteur en
regime stabilise Etant donne que le dispositif de la pre-
sente invention n'utilise qu'un unique transducteur, le dis-
positif de la presente invention peut etre construit a bon
marche tout en conservant une tres grande fiabilite.
On a decrit ci-dessus l'invention a des fins d'illustra- tion;
cependant, de nombreuses modifications qui peuvent lui
etre apportees viendront immediatement a l'esprit des specia-
listes de la technique interessee, de telles modifications entrant
dans l'esprit de l'invention telle que definie par
la portee des revendications annexees.
Claims
_________________________________________________________________
REVENDICATIONS
1 Un dispositif de commande du debit de carburant pour un moteur ( 30}
a combustion interne caracterise ence qu'il com- porte des moyens (
20) pour detecter de maniere repetee la temperature des gaz
d'echappement du moteur, la temperature des gaz d'echappement
diminuant a partir d'une valeur maxi- maie lorsque le melange
carburant/air fourni au moteur est soit enrichi, soit appauvri; des
moyens pour assurer que le rapport carburant/air est initialement plus
riche que le rap- port carburant/air correspondant a la temperature
maximale des gaz d'echappement; des moyens pour determiner ensuite la.
temperature maximale des gaz d'echappement en diminuant de maniere
repetee le debit de carburant fourni au moteur de de- crement de
carburant predetermines jusqu'a ce que la tem- perature des gaz
d'echappement soit inferieure a la tempera- ture des gaz d'echappement
precedemment determinee de sorte que le rapport carburant/air est
inferieur acelui qui corres- pond a la temperature maximale des gaz
d'echappement; et des moyens pour diminuer ensuite le debit de
carburant fourni au moteur par decrements predeterminees jusqu'a ce
que la tempe- rature des gaz d'echappement atteigne une temperature de
re- gime stabilise, cette temperature de regime stabilise etant egale
a une temperature predeterminee decalee par rapport a la temperature
maximale des gaz d'echappement puis a mainte- nir ensuite la
fourniture d'un debit constant au moteur.
2 Dispositif selon la revendication 1, caracterise en ce qu'il
comporte, en outre: des moyens pour comparer la tempe- rature des gaz
d'echappement a la temperature de regim stabi- lise, et des moyens
pour arreter le fonctionnement du dispo- sitif de commande du debit
carburant lorsque la comparaison depasse un facteur d'erreur
predetermine -
3 Dispositif selon la revendication 1, caracterise en ce que les
moyens servant a diminuer le debit de carburant four- ni au moteur
comprennent un moteur pas a pas ( 40) accouple de maniere operante a
une soupape ( 42) de commande du debit de carburant.
4 Dispositif selon la revendication 1, caracterise en ce qu'il
comporte des moyens pour arreter le fonctionnement du dispositif de
commande du debit de carburant lorsque la tem- prature des gaz
d'echappement s' ecarte de la temperature de regime stabilise d'une
valeur superieure a une valeur de tem- perature predeterminee. Un
procede pour commander le debit de carburant fourni a un moteur ( 30)
ayant une source de carburant ( 28) et des moyens ( 26) pour fournir
le carburant de la source au moteur a des debits variables, ce procede
etant caracterise en ce qu'il consiste: a) a determiner la
valeur-delatemperature maximale des gaz d'echappement du moteur; b) a
reduire en- suite le debit de carburant fourni au moteur par
decrements de debit de carburant predetermines jusqu'a ce que la
tempe- rature des gaz d'echappement atteigne une valeur de regime
stabilise, la valeur de regime stabilise etant inferieure a la
temperature maximale des gaz d'echappement d'une quantite
predeterminee; et c) a maintenir ensuite le debit de carbu- rant a sa
valeur en cours. 6 Procede selon la revendication
5, caracterise en ce qu'il comporte, en outre, l'etape qui consiste a
arreter le proce- de de commande du debit de carburant pendant une
periode de debit constant chaque fois que la temperature des gaz
d'echap- pement s'ecarte de la valeur de regime stabilise d'une quan-
tite superieure a une temperature predeterminee.
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