Brevet FR3035167A1 — publié le 20161021

ELECTROVANNE DE PURGE POUR DISPOSITIF D'EVACUATION DE VAPEURS L'invention se rapporte à une électrovanne, tel qu'en particulier une électrovanne de purge pour l'évacuation de vapeurs, ainsi qu'à un moteur et un véhicule automobile comprenant une telle électrovanne. Une telle électrovanne comprend : - un boîtier muni d'un orifice d'entrée de fluide et d'un orifice de sortie de fluide, - un bobinot d'électroaimant monté dans ledit boîtier, - une armature en matériau magnétique située en regard d'une extrémité d'un noyau magnétique dudit bobinot et déplaçable selon un axe dudit noyau entre une première position d'ouverture et une seconde position de fermeture dudit orifice de sortie, - un siège d'un organe obturateur solidaire de l'orifice de sortie, - un organe obturateur solidaire à déplacement de ladite armature mobile, ledit organe obturateur étant écarté ou en appui contre ledit siège lorsque l'armature est dans sa première ou seconde position, respectivement, - un premier circuit d'écoulement de fluide contournant ledit noyau et faisant communiquer dans la première position de l'armature l'orifice d'entrée avec l'orifice de sortie au travers d'un passage du siège. De telles électrovannes peuvent trouver une application préférée, bien que non exclusive, dans les dispositifs de récupération des vapeurs d'essence qui s'accumulent dans les réservoirs d'essence, au- dessus de la phase liquide, destinés à accompagner un moteur à allumage commandé, en particulier dans les véhicules automobiles, afin d'éviter le rejet desdites vapeurs directement dans l'atmosphère. Lorsque l'armature est dans sa position d'ouverture, le débit de vapeur contourne le bobinot et s'écoule dans l'ouverture délimitée entre le siège et l'organe obturateur. 3035167 2 La bobine est alimentée en courant haché de rapport cyclique pouvant varier de 0 à 100%, de manière à faire varier la distance entre l'organe obturateur et le siège. Ceci a pour effet de déterminer le débit de la vanne pour une valeur donnée de la pression différentielle régnant de part 5 et d'autre de la vanne. Le débit est ainsi proportionnel au périmètre externe du passage du siège et à la distance séparant le siège de l'organe obturateur en position d'ouverture de l'armature. Dit autrement, le débit est fonction de la surface, séparant le siège de l'organe obturateur, au travers de laquelle le débit de vapeurs est autorisé à circuler en position 10 d'ouverture de l'armature. Ainsi, lorsque l'on souhaite augmenter le débit circulant au travers du siège en position d'ouverture de l'armature, il est nécessaire d'augmenter la surface de circulation de vapeurs. Lorsque le siège à une ouverture de forme par exemple circulaire, cela peut être réalisé en 15 augmentant le diamètre de l'ouverture du siège. Toutefois, cela conduit à augmenter la surface de l'organe obturateur sur laquelle s'applique la différence de pression ce qui conduit aux difficultés suivantes : - il est nécessaire d'augmenter la puissance magnétique de l'électroaimant pour contrer la force hydraulique additionnelle, ce qui 20 conduit à une augmentation du bruit de fonctionnement de l'électrovanne, - la force hydraulique additionnelle conduit à une augmentation du bruit de fermeture de la vanne, c'est-à-dire consécutif au choc de l'organe obturateur sur le siège, 25 - le temps de réponse de l'électrovanne est augmenté du fait de l'augmentation de la force hydraulique additionnelle. Ainsi, ce type de solution ne s'avère pas optimal et n'est pas privilégié par les constructeurs automobiles qui demandent que tous les dispositifs d'un véhicule soient individuellement rendus plus silencieux afin 30 que chaque dispositif contribue à l'obtention d'un niveau sonore aussi faible que possible dans l'habitacle du véhicule. 3035167 3 Il est donc requis de trouver une conception d'électrovanne autorisant une circulation d'un débit plus important des vapeurs sans pour autant augmenter la surface d'application de la différence de pression sur l'organe obturateur pour éviter les inconvénients précités. 5 A cette fin, une électrovanne telle que mentionnée au préambule se caractérise, étant agencée conformément à l'invention, en ce qu'elle comprend un second circuit d'écoulement de fluide comportant un passage tubulaire formé à l'intérieur du noyau et communiquant à une extrémité avec l'orifice d'entrée et à l'autre extrémité avec une ouverture traversant 10 l'armature et l'organe obturateur, et en ce que le passage du siège a une forme au moins partiellement annulaire qui est en communication fluidique avec l'ouverture de l'armature et de l'organe obturateur lorsque l'armature est dans sa première position. Grâce à cet agencement, en position d'ouverture de l'armature, 15 le fluide peut circuler à la fois dans le premier circuit par le périmètre extérieur du passage du siège et dans le second circuit par le périmètre intérieur du passage du siège. On comprend qu'il est ainsi possible de faire circuler un débit supérieur à l'art antérieur puisque le fluide peut circuler par deux circuits et non plus uniquement par le circuit de contournement. 20 L'intégration d'un passage au moins partiellement annulaire permet de configurer le passage du siège de sorte que sa surface mesurée dans une direction perpendiculaire à son axe soit égale à la surface de l'orifice circulaire de l'art antérieur, ce qui évite d'augmenter la différence de pression appliquée sur l'organe obturateur. 25 De plus, l'invention peut également permettre, en fonction de l'augmentation de débit souhaitée par rapport à l'art antérieur, de réduire la surface de l'ouverture du siège. Dès lors, la surface d'application de la différence de pression sur l'organe obturateur peut être réduite et les bruits d'impact de l'organe obturateur sur le siège et les bruits de fonctionnement 30 de l'électrovanne sont également réduits. 3035167 4 Selon une autre caractéristique de l'invention, le siège comprend un seul passage annulaire. Ce passage annulaire s'étend de préférence sur quasi 360°. Dans une autre réalisation, le siège comprend une pluralité de 5 passages en forme de secteur angulaire et de parties pleines disposés en alternance autour de l'axe du siège. Selon une autre caractéristique de l'invention, les extrémités circonférentielles des parties pleines comprennent des bords arrondis convexes, lesquels peuvent avoir un rayon de courbure constant. 10 Le siège peut comprendre une paroi cylindrique engagée intérieurement à étanchéité dans l'orifice de sortie et une portion centrale dont le pourtour externe délimite intérieurement le passage annulaire et est destinée à obturer l'ouverture de l'organe obturateur. La portion centrale est avantageusement reliée mécaniquement 15 à la paroi cylindrique. L'invention concerne encore un véhicule automobile, comprenant un moteur intégrant une électrovanne comme décrite ci-dessus. L'invention concerne également un véhicule automobile, 20 caractérisé en ce qu'il comprend un moteur du type précité. L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels : 25 - la figure 1 et la figure 2 sont des vues schématiques en coupe d'une électrovanne selon la technique antérieure dans une position d'ouverture et dans une position de fermeture, respectivement ; - la figure 3 et la figure 4 sont des vues schématiques en coupe d'une électrovanne selon l'invention dans une position d'ouverture et dans une 30 position de fermeture, respectivement ; 303 5 1 6 7 5 - la figure 5 est une vue schématique selon un plan de coupe passant par l'ouverture d'un siège d'une électrovanne selon une variante de l'invention. On se réfère tout d'abord à la figure 1 et à la figure 2 qui 5 représentent une électrovanne 10 de purge pour l'évacuation de vapeurs selon la technique antérieure, dans une position d'ouverture et une position de fermeture, respectivement. Une telle électrovanne comprend un boîtier 12 par exemple réalisé en matière plastique rigide, formé d'un corps de boîtier inférieur 14 10 et d'un corps de boîtier supérieur ou couvercle 16. Le corps de boîtier inférieur 14 forme une cuve dont le fond comporte un orifice d'entrée 18 prolongé par un conduit d'entrée 20 destiné à être raccordé à un conduit d'admission des vapeurs. Le corps de boîtier supérieur 16 est muni d'un orifice de sortie 22 des vapeurs prolongé par un conduit de sortie 24 15 destiné à être raccordé à un conduit d'évacuation des vapeurs. Un circuit en matériau magnétique 26 est disposé dans le corps de boîtier inférieur 14 et entoure un bobinot 28 d'électroaimant. Le bobinot 28 est rendu solidaire du boîtier par l'intermédiaire d'une liaison mécanique, non représentée, comprenant par exemple un ou plusieurs flasques et 20 comprend un noyau magnétique 30 tubulaire de forme générale de tige. Un bobinage électrique 32 est monté fixe autour du noyau 30. Une armature métallique 34 formée d'une plaquette métallique en matériau magnétique est située en regard de l'extrémité supérieure du noyau magnétique 30 et porte un organe obturateur 36 réalisé dans un 25 matériau apte à coopérer de façon étanche avec un siège 38 de l'électrovanne 10 qui est formé par l'extrémité interne du conduit de sortie 22. Sur les figures 1 à 4, l'organe obturateur 36 est constitué par une couche d'un matériau d'étanchéité, tel que de l'élastomère, déposée sur la face supérieure de l'armature métallique 34. 30 L'armature métallique 34 peut ainsi prendre une première position d'ouverture (figure 1) de l'écoulement de vapeurs dans l'orifice de 303 5 1 6 7 6 sortie 22 et une deuxième position de fermeture (figure 2) dudit écoulement de vapeurs. En l'absence de l'application d'un champ magnétique, l'organe obturateur 36 est en contraint en appui sur le siège 38 par un organe élastique tel qu'un ressort (non représenté). Lorsqu'un champ magnétique 5 est appliqué, celui contre la force du ressort et déplace l'armature métallique 34 dans sa première position d'ouverture ce qui éloigne l'organe obturateur 36 du siège 38. Comme indiqué précédemment, le débit de vapeurs au travers de l'orifice de sortie 22 est fonction de la distance séparant l'organe 10 obturateur 36 du siège 38 lorsque l'armature est en position d'ouverture. La figure 1 et la figure 2 comprennent un disque 40 qui représente la surface d'application de la différence de pression sur l'organe obturateur 36. Cette surface 40 correspond à la section de l'orifice de sortie 22. Comme évoqué auparavant, l'augmentation du diamètre de l'orifice de sortie 22 pour 15 augmenter le débit n'est pas souhaitable puisque cela conduirait à augmenter la surface du disque 40 d'application de la différence pression sur l'organe obturateur 36. Cela conduit inévitablement à une augmentation de bruit et à une baisse de réactivité de l'électrovanne comme indiqué plus en détail précédemment. 20 Afin de remédier à cette difficulté, il est ainsi proposé de modifier la forme de l'ouverture du siège et d'ajouter un second circuit d'écoulement de vapeurs indépendant du premier circuit contournant le bobino. Pour cela, l'électrovanne selon l'invention 42 comprend un siège 44 qui comporte une paroi sensiblement cylindrique 46 engagée à 25 étanchéité dans l'orifice de sortie 48 grâce à un joint d'étanchéité 50 intercalé entre la paroi cylindrique 46 et une paroi du conduit 52 de l'orifice de sortie 48. La paroi cylindrique 46 est reliée mécaniquement à une portion centrale 54 délimitant avec la paroi cylindrique 46 une ouverture sensiblement annulaire 55. On remarque que le conduit de sortie 52 30 comprend une première portion 56 amont d'un diamètre plus important que le diamètre d'une seconde portion 58. 3035167 7 L'électrovanne selon l'invention 42 comprend un second circuit d'écoulement de fluide formé par un passage tubulaire 60 du noyau 30. Ce passage tubulaire 60 s'étend selon l'axe 62 du noyau et débouche à son extrémité interne en vis-à-vis de l'orifice d'entrée 18 et à son extrémité 5 externe opposée en vis-à-vis d'une ouverture 64 de l'armature métallique 66 et de l'organe obturateur 68 (figures 3 et 4). On remarque que la portion centrale 54 du siège 44 est agencée en vis-à-vis axial de l'ouverture 64 de l'organe obturateur 68. Ainsi, lorsque l'armature métallique 66 est dans sa première 10 position d'ouverture les vapeurs circulent par le premier circuit de contournement du bobino 28 (flèches A) et par le second circuit d'écoulement dans le noyau magnétique 30 (flèches B). Les vapeurs peuvent ainsi s'écouler au travers de toute la première zone annulaire 70 délimitée axialement entre la paroi cylindrique 46 et l'organe obturateur 68 15 et au travers de toute la seconde zone annulaire 72 délimitée axialement entre le bord périphérique radialement externe de la portion centrale 54 et l'organe obturateur 68. L'invention permet ainsi de faire circuler un débit plus important de vapeurs sans avoir à augmenter la section de passage de fluide du 20 siège 44 comme cela est visible par comparaison visuelle des figures 1 et 3 où l'on peut observer que la section 55 de l'ouverture annulaire du siège 44 selon l'invention (figure 3) est sensiblement identique à la section 40 de l'ouverture circulaire de l'orifice de sortie 22 selon la technique antérieure. De cette manière une même force, résultante de la différence de pression 25 appliquée sur la surface, s'applique sur l'organe obturateur 68 qu'avec la technique antérieure, ce qui permet de tirer avantage de l'augmentation du débit de vapeurs sans en avoir les inconvénients décrits précédemment. Le siège 44 comprendre un seul passage annulaire 55. Le siège 71 peut encore comprendre une pluralité de passages 74 en forme de 30 secteur angulaire disposés en alternance avec des parties pleines 76 (figure 5). Les secteurs annulaires 74 et les parties pleines sont 3035167 8 avantageusement régulièrement répartis autour de l'axe 80 du siège de manière à assurer une circulation uniforme du gaz autour dudit axe. Chaque partie pleine 76 peut avoir des bords 78 arrondis convexes qui peuvent avoir par exemple un rayon de courbure constant. 5 Le siège peut, par exemple, être réalisé en plastique rigide. REVENDICATIONS1. Electrovanne (42), par exemple de purge pour l'évacuation de vapeurs, comprenant un boîtier (12) muni d'un orifice d'entrée (18) de fluide et d'un orifice de sortie (48) de fluide, un. bobinot (28) d'électroaimant monté dans ledit boîtier (12), une armature (66) en matériau magnétique située en regard d'une extrémité d'un noyau magnétique (30) dudit bobinot (28) et déplaçable selon un axe dudit noyau (30) entre une première position d'ouverture et une seconde position de fermeture dudit orifice de sortie (48), un siège (44, 71) d'un organe obturateur (68) solidaire de l'orifice de sortie (48), un organe obturateur (68) solidaire à déplacement de ladite armature mobile (66), ledit organe obturateur (68) étant écarté ou en appui contre ledit siège (44, 71) lorsque l'armature (66) est dans sa première ou seconde position, respectivement, un premier circuit d'écoulement de fluide contournant ledit noyau (30) et faisant communiquer dans la première position de l'armature (66) l'orifice d'entrée (18) avec l'orifice de sortie (48) au travers d'un passage (55) du siège (44, 71), caractérisée en ce qu'elle comprend un second circuit d'écoulement de fluide comportant un passage tubulaire (60) formé à l'intérieur du noyau (30) communiquant, à une extrémité avec l'orifice d'entrée (18) et à l'autre extrémité avec une ouverture (64) traversant l'armature (66) et l'organe obturateur (68), et en ce que le passage (55) du siège (44, 71) a une forme au moins partiellement annulaire qui est en communication fluidique avec l'ouverture de l'armature (66) et de l'organe obturateur (68) lorsque l'armature (66) est dans sa première position. 2. Electrovanne selon la revendication 1, caractérisée en ce que le siège (44, 71) comprend un seul passage annulaire (55). 3. Electrovanne selon la revendication 1, caractérisée en ce que le siège (44, 71) comprend une pluralité de passages (74) en forme de secteur angulaire et de parties pleines (76) disposés en alternance autour de l'axe (80) du siège (44, 71). 4. Electrovanne selon la revendication 3, caractérisée en ce que les extrémités circonférentielles des parties pleines (76) comprennent des bords (78) arrondis convexes. 3035167 10 5. Electrovanne selon la revendication 4, caractérisée en ce que les bords (78) arrondis convexes ont un rayon de courbure constant. 6. Electrovanne selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le siège (44, 71) comprend une paroi cylindrique (46) engagée intérieurement à 5 étanchéité dans l'orifice de sortie (48) et une portion centrale (54) dont le pourtour externe délimite intérieurement le passage annulaire (55) et est destinée à obturer l'ouverture (64) de l'organe obturateur (68). 7. Electrovanne selon la revendication 6, caractérisée en ce que ladite portion centrale (54) est reliée mécaniquement à la paroi cylindrique (46). 10 8. Moteur de véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une vanne (42) selon l'une des revendications précédentes. 9. Véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend un moteur selon la revendication 8.