IUT de Ville d’Avray (dpt GTE) 

SHELL Eco-Marathon 2004

902km pour 1 litre d’essence 

plus de 1000km pour 1 litre de gasole!

véhicule EcoCar 3 , n°92

Le véhicule EcoCar3 de l’IUT de Ville d’Avray vient de participer au 20ème SHELL Eco-Marathon, compétition internationale d’économie d’énergie, en réalisant une performance de 902km par litre équivalent-essence (0,111 aux 100km), c’est-à-dire plus de 1000km/l de gasole, qui le classe 2ème meilleur véhicule francilien (derrière l’ESTACA mais devant Polytechnique, Centrale, etc…) et 36ème au classement général sur plus de 200 inscrits

 

L’épreuve :

Les 15 et 16 mai 2004, il s’agissait de parcourir 7 tours du circuit de Nogaro (Gers), soit 25,4km, en consommant le moins de carburant possible à une vitesse moyenne supérieure à 30km/h . Le ciel était dégagé à légèrement couvert, la température douce à élevée, le vent réduit et la concurrence nombreuse et de qualité (256 équipes inscrites dont des quasi professionnelles de différentes nationalités). Équipé d’un moteur Diesel de 232cm3 et d’une transmission mono-bras entièrement nouveaux, le véhicule a montré dès les essais du jeudi une grande fiabilité qui nous a permis de parcourir, sans problème majeur, plus de 200km pendant les essais et de familiariser les nouveaux pilotes avec le circuit. Cependant le montage du mono-bras, assisté au dernier moment d’un bras auxiliaire pour palier les défauts de rigidité de son articulation à excentriques, a montré ses limites : les frottements, résultants d’un alignement délicat des 3 roulements de l’axe de roue arrière, étaient supérieurs à ceux constatés l’an passé. Ceci explique la stagnation de nos performances : en effet, le gain de consommation dû au rendement supérieur du nouveau moteur a été réduit à néant par la sur-consommation engendrée par l’augmentation des frottements. Des 4 tentatives autorisées, les 3 du samedi 15 ont donné 853, 902 et 740km/l ; la tentative du dimanche matin, bien qu’entamée dans de bonnes conditions, s’est soldée par un échec : la chaîne de transmission a sauté au bout de 5 tours. Notre meilleure performance restait donc de 902 km/l. Notre record de 2002, 963 km/l obtenus avec la vitesse moyenne minimale imposée de 25 km/h, n’a pas été battu. Une simulation a montré cependant que nous aurions parcouru plus de 1050 km/l avec cette vitesse de 25 km/h. Nous sommes donc en progrès.

sur la ligne de départ

L’équipe :

Elle est constituée d’étudiants de 1ère et 2ème années du département GTE, d’enseignants et techniciens de l’IUT. Cette année, le pool des pilotes étaient constitué de 2 étudiantes de 1ère année et d’un étudiant de 2ème année, déjà pilote l’an passé.

Le véhicule :

du fait de moyens relativement réduits, tant financiers qu’humains (env. 1000h de travail), les matériaux utilisés ont été simples (par ex. : tube d’aluminium, contre plaqué, polystyrène) et les techniques de mise en oeuvre à la fois simples et raffinées (par ex. : sandwich « maison » contre plaqué/polystyrène/contre plaqué, collage-rivetage, fixations réglables par rotules)

le véhicule sans sa carrosserie

Quelques caractéristiques résumées du véhicule

véhicule monoplace motorisé à 3 roues

dimensions hors tout (L*l*h en m) : 2,68*0,72*0,62

moteur Diesel Hatz à 4 temps de 232cm3 de série, injection de gasole à haute pression

1 roue arrière motrice avec roue libre dans le moyeu

transmission mono-étagée par chaîne et embrayage centrifuge sur le vilebrequin du moteur

2 roues directrices à épure de Jeantaud et direction à colonne basculante

châssis en tubes d’aluminium (15*15) et sandwich contre plaqué/polystyrène

carrosserie en surfaces développables (contre plaqué 1mm et Lexan 1mm)

poids : 55kg

 

Objectifs : réduire les frottements, augmenter les rendements

Réduction des frottements aérodynamiques :

- carrosserie au plus près des équipements intérieurs et du pilote, en surfaces développables par souci de simplicité de fabrication,

- lignes tracées selon les équations des profils aérodynamiques NACA

- intégration des rétroviseurs et des roues avant dans la carrosserie afin de réduire les traînées indésirables.

Réduction des frottements mécaniques :

- poids réduit (structure en tubes d’aluminium et sandwich contre plaqué/polystyrène)

- roulements de série sans bague d’étanchéité frottante et à faible couple de frottement

- pneus « verts » et « bleus » Michelin gonflés à 5 bars et transmissions par chaîne de pas 8mm

- respect de l’épure de Jeantaud/Ackermann pour la direction

- utilisation d’un moyeu « maison » à roue libre modifiée

Amélioration du rendement du moteur :

- démultiplication réglable

- allégement du moteur (réduction de 32 à 21kg)

- isolation du cylindre

la roue libre modifiée à rampes et rouleaux

Les partenaires :

en plus des crédits alloués par le département GTE de l’IUT de Ville d’Avray, des organismes et des sociétés nous ont soutenus financièrement, la société SMPF, par exemple. Les sociétés FIAT et IVECO nous ont permis, par le prêt de véhicules, d’assurer le transport des biens et des personnes jusqu’au circuit. Les sociétés SNR, SIAM ont fourni, parfois gratuitement, du matériel. Un journaliste reporter de TF1 a suivi notre équipe pendant la préparation du véhicule et la compétition. Nous n’oublions pas la société SHELL et les sociétés co-organisatrices de l’Eco-Marathon : Adia, Autosur, Bosch, Butagaz, Gepel, Hertz et Michelin

Les perspectives :

nous avons pu constater que le châssis de ce véhicule est toujours sain et encore doté d’un bon potentiel. Cependant, l’utilisation d’un moteur Diesel lourd (21kg), bien que de cylindrée réduite, a fait apparaître des problèmes de stabilité du véhicule qui, associés aux futurs changements du règlement obligeant à modifier le train avant, imposent la construction d’un nouveau châssis et, donc, d’une nouvelle carrosserie pour le véhicule que nous présenterons au SHELL Eco-Marathon 2005. Nous profiterons de cette opportunité pour réaliser le châssis en panneau de sandwich composite et la carrosserie, en forme, en tissu de verre ou carbone et résine époxyde. Nous avons aussi prévu des améliorations du train arrière, des commandes, du moteur (augmentation du taux de compression, pré chauffage de l’huile), de la roue libre, de la stratégie de conduite, qui devraient nous permettre de franchir le cap des 1300km/l. L’ancien véhicule pourra continuer à être utilisé avec le moteur essence tant que le règlement n’aura pas changé.

ANNEXE

Descriptif détaillé du véhicule G.T.E.VA/UP10 : EcoCar3

Moteur, Transmission et Train arrière :

Moteur Diesel Hatz 4 temps 1B20 de série (232cm3):

- embrayage centrifuge spécial « Eco-Marathon » Hatz

- allégement du moteur par suppression des accessoires inutiles (alternateur, réservoir,...)

- démarreur électrique de 650W/12V

- réservoir calibré de 100cm3

- isolation du cylindre

Transmission à 1 étage :

- transmission par chaîne 8mm de rapport 17/114, tension de chaîne réglable à l’arrêt par réglage des excentriques

- roue libre à rouleaux et rampes munies d’aimants de placage en phase d’arrêt

- mono-bras support secondé par un bras auxiliaire, à 3 roulements non-étanches « faible couple de frottement »

Train arrière :

- moyeu à roue libre (cf. ci-dessus), à 2 roulements non-étanches « faible couple de frottement », équipé d’un porte-couronne

- roue pleine (en sandwich d’aluminium) à jante de 20 pouces,

- freins hydrauliques sur jante à 2 étriers indépendants Magura

Train avant et Direction :

- direction à épure de Jeantaud/Ackermann montée sur rotules et réglable (pincement et bras de guignol)

- colonne de direction basculante pour faciliter l’installation et la sortie du pilote

- roues rayonnées de 20 pouces à moyeu « rapide » et roulements non-étanches « faible couple »

Châssis :

- châssis avant en tubes carrés d’aluminium (15*15) assemblés par plaques de liaison collées et rivetées ; les tubes du fond de caisse et de la cloison sont liés par un sandwich « maison » (contreplaqué 3mm/polystyrène expansé 15mm/contreplaqué 3mm + colle époxyde)

- châssis arrière de même construction, réglable (sur excentriques et rotules), solidaire du moteur.

Commandes :

- 2 manettes de frein VTT hydrauliques

- 3 boutons poussoirs : démarreur, avertisseur, radio

- 1 interrupteur : contact d’allumage et un voyant de contact

- 1 commande de gaz par câble et manette

- 1 compteur/ordinateur de vélo pour l’affichage du temps écoulé et de la vitesse instantanée

- câbles électriques passant par la colonne de direction, connecteurs 7 et 5 broches

le guidon basculant équipé, avec ses manettes de frein et sa manette de gaz

Autres équipements

obligatoires : 

- avertisseur 12V

- extincteur 1kg homologué

- ceinture de sécurité à 4 points d’ancrage

- lampes-témoin de démarrage (12V, 21W)

- 2 rétroviseurs réglables

non obligatoires :

- batterie 12V/17Ah Yuasa

- boîte de gestion moteur contenant le relais de coupure d’allumage, le relais de démarreur, le relais d’avertisseur

- radio VHF

Carrosserie en 3 parties séparables du châssis :

- carrosserie inférieure en sandwich « maison » (contreplaqué de bouleau 1mm/polystyrène expansé 40mm/contre-plaqué 3mm enrobés de tissu de verre et de résine époxyde)

- carrosserie supérieure avant en surfaces développables de contreplaqué de bouleau 1mm et verrière développable en Lexan 1mm assemblées à la résine époxyde et au ruban de tissu de verre ; nez en forme en polystyrène expansé recouvert de tissu de verre et de résine époxyde

- carrosserie supérieure arrière en surfaces développables de contreplaqué de bouleau 1mm assemblées à la résine époxyde et au ruban de tissu de verre

dans la file d’attente pour le départ, pilote en place et carrosserie avant enlevée

 

au repos

Quelques caractéristiques du véhicule G.T.E.VA/UP10 :

 

véhicule motorisé à 3 roues (fig. 1) d’un poids de 60kg

dimensions hors tout (L*l*h en m) : 2,68*0,72*0,62

moteur Hatz Diesel à 4 temps de 232cm3 , injection de gasole

1 roue arrière motrice avec transmission à 1 étage par embrayage centrifuge, chaîne et roue libre modifiée

2 roues directrices à épure de Jeantaud et direction à colonne basculante

 

Fig. 1 : Plan 3 vues du véhicule 2004 :

Fig. 2 : la carrosserie :

le châssis équipé, le moteur monté et la transmission à un étage (version 2002) (moteur à essence de 31cm3)

préchauffe du moteur ; on notera le nouveau moteur, le mono-bras, les freins et l’excentrique de réglage de la version 2004