828km/l d’essence avec EcoCar 5
734km/l d’ester méthylique de colza avec EcoCar 6
Résumé :
le département Génie Thermique et Énergie de l’IUT de Ville d’Avray participe depuis 1985, avec quelques interruptions, au European Shell Eco-Marathon, compétition internationale d’économie de carburant.
En 2006, le département a présenté 2 véhicules (EcoCar5 et EcoCar6) à cette 22ème édition en réalisant une performance de 828km par litre d’essence avec EcoCar5 et 734km par litre (équivalent essence) avec EcoCar6 en l'alimentant en ester méthylique de colza (EMC); et ceci malgré des circonstances de course adverses (pilotes novices, nombreux incidents et accidents de course). Les classements sont respectivement 43ème et 47ème sur plus de 240 inscrits.
L’épreuve, ses résultats :
Cette année encore, les 20 et 21 mai, le département GTE a participé au European Shell Eco-marathon. Lors des 4 tentatives autorisées, il s’agissait de parcourir 7 tours du circuit de Nogaro (Gers, France), soit 25,4km, sur un véhicule à 3 ou 4 roues en consommant le moins de carburant possible à une vitesse moyenne supérieure à 30km/h. Le département GTE a présenté 2 véhicules : l’un (n°92), équipé d’un moteur Diesel Hatz de série (1B20) utilisant un bio-carburant, l'ester méthylique de colza, et l’autre (n°91) équipé d’un nouveau moteur Honda de série (NPS50), à injection d’essence et allumage électroniques. Lors des 2 jours de l’épreuve, les conditions atmosphériques moyennes (un peu de vent), des incidents mécaniques et accidents (éclatement de pneus, tonneau, demi-tonneau) et des pilotes trop novices ne nous ont pas permis d’atteindre les objectifs fixés.
La distance de 828km/l
43ème toutes catégories sur plus de 240 inscrits et le véhicule n° 92 (EcoCar 6) a parcouru l'équivalent de 737km/l d'essence en utilisant de l'ester de colza (EMC).
Le premier véhicule (EcoCar6, n°92) reconstruit cette année avec des éléments du véhicule EcoCar4, détruit l’an passé lors d’une sortie de route, n’a pas répondu à nos attentes en réalisant une performance moyenne. Ce véhicule a connu des incidents et accidents de course (électrovanne bloquée ouverte, tonneau, éclatement de pneu) qui ont entamés la confiance de pilotes novices. D’autre part, sa mise au point n’était pas achevée. Les travaux prévus pour l’année à venir devrait lui permettre d’être compétitif lors de la prochaine compétition.
Le deuxième véhicule (EcoCar5, n°91), construit l’an passé, a fait ses preuves cette année en atteignant 828km/l d’essence avec des pilotes novices et un moteur à essence de série dont, seul, le radiateur avait été supprimé. Il aurait pu largement dépasser cette performance si la roue libre, utilisée depuis de nombreuses années sur différents véhicules, n’avait pas connu des desserrages chroniques qui pourront être résolus par la fabrication d’une pièce de rétention. Ce véhicule a montré qu’il est globalement sain : la construction du châssis en planche de composite nid d’abeille et sa carrosserie légère et aérodynamique, associés à une base motrice efficace devraient permettre de voir ses capacités augmentées l’an prochain après des améliorations visant à optimiser le moteur, la transmission et les frottements mécaniques.
L’équipe :
elle était constituée d’étudiants de 1ère et 2ème années du département GTE, d’enseignants et techniciens de l’IUT (soit une quinzaine de personnes). Cette année, le pool des pilotes était constitué de 3 étudiantes et d’un apprenti de 1ère année. D’anciens étudiants nous ont rejoints sur le circuit.
Les véhicules :
un gros effort a été encore fait cette année par la présentation de 2 véhicules. Du fait de moyens relativement réduits, tant financiers qu’humains (env. 1000h de travail), les matériaux utilisés ont été simples ou de mise en œuvre aisée (par ex. : tube d’aluminium, contreplaqué, polystyrène pour le nouveau véhicule, planche de composite nid d’abeille, châssis arrière en tubes d’aluminium rivetés/collés pour l’ancien véhicule, carrosserie en tissu de verre/polyester pour les 2 véhicules) et les techniques d’assemblage à la fois simples et raffinées (par ex. : sandwich « maison » contre plaqué/polystyrène/contreplaqué, collage-rivetage, fixations réglables par rotules)
l’équipe et les 2 véhicules
Quelques caractéristiques du nouveau véhicule (EcoCar6, n°92)
véhicule monoplace motorisé à 3 roues
dimensions hors tout (L*l*h en m) : 2,83*0,78*0,60
moteur Diesel Hatz à 4 temps de 232cm3 de série, injection d’ester méthylique de colza à haute pression
1 roue arrière motrice avec roue libre à rampes et rouleaux dans le moyeu
transmission mono-étagée par chaîne et embrayage centrifuge sur le vilebrequin du moteur
2 roues avant directrices à épure de Jeantaud et direction à colonne basculante
châssis en tubes d’aluminium (15*15) et sandwich contreplaqué/polystyrène
carrosserie en forme, identique à celle du véhicule EcoCar5, (en tissu de verre et polyester + verrière en polycarbonate 1mm)
poids : 80kg en ordre de marche
Objectifs : réduire les frottements, augmenter les rendements
Réduction des frottements aérodynamiques :
- carrosserie au plus près des équipements intérieurs et du pilote, en forme, moulée sur la matrice de la carrosserie du véhicule EcoCar5 par souci de simplicité de fabrication,
- lignes de carrosserie tracées selon les équations des profils aérodynamiques NACA
- intégration totale des rétroviseurs et des roues dans la carrosserie afin de réduire les traînées indésirables.
- garde au sol augmentée
Réduction des frottements mécaniques :
- poids limité (structure en tubes d’aluminium et sandwich contreplaqué/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 20kg)
- joint de culasse de hauteur minimale
Un descriptif détaillé et des photos se trouvent en annexe
sur la ligne
Quelques caractéristiques de l’ancien véhicule (EcoCar5, n°91
véhicule monoplace motorisé à 3 roues (réalisation 2005)
dimensions hors tout (L*l*h en m) : 2,83*0,78*0,60
moteur à essence Honda de série, de 50cm3 de cylindrée, à 4 temps, à injection et allumage électroniques, refroidi par eau d'origine.
1 roue arrière motrice avec roue libre à cliquet dans le moyeu
transmission mono-étagée par chaîne et embrayage centrifuge sur le vilebrequin du moteur
2 roues directrices à épure de Jeantaud et colonne de direction à articulation à faux cardan
châssis en planche de composite nid d’abeille d’aluminium et peaux de fibre de verre/epoxy, châssis arrière en tubes d’aluminium
carrosserie à surface en forme (paroi en tissu de verre/polyester et verrière en polycarbonate 1mm)
poids : 65kg en ordre de marche
Objectifs : réduire les frottements, augmenter les rendements (particularités par rapport au nouveau véhicule)
Réduction des frottements mécaniques :
- poids réduit (structure en planche composite et tubes d’aluminium)
Amélioration du rendement du moteur :
- suppression du radiateur de refroidissement afin de conserver l'homogénéisation et le maintien des températures du moteur par l'eau du circuit sans refroidissement excessif
Les partenaires :
en plus des crédits alloués par le département GTE de l’IUT de Ville d’Avray, dans le cadre des Etudes Techniques, le Conseil de l'IUT, des organismes et des sociétés nous ont soutenus financièrement, le Conseil Général des Hauts de Seine, l’Association des Anciens Etudiants de Ville d’Avray (AAEVA) et la Mairie de Ville d’Avray, par exemple. Les sociétés IVECO et Technical Studio nous ont permis, par le prêt de véhicules, d’assurer le transport des biens et des personnes jusqu’au circuit. Les sociétés SNR, Honda, SMPF, Calamit, GMI ont fourni, parfois gratuitement, du matériel et des services. Nous n’oublions pas la société SHELL et les sociétés co-organisatrices de l’Eco-Marathon : Autosur, Bosch, Michelin et SKF.
Le budget et les besoins
Budget :
les partenaires nous ont fournis :
CG92 3000€
IUT GTE (ET) 1000€
IUT (Conseil) 1500€
Mairie de Ville d’Avray 1000€
AAEVA 500€
TOTAL 7000€
Besoin :
(des besoins en matériels et services sont couverts directement par les partenaires et ne sont pas décomptés ici)
logistique 2500€
carrosserie 1000€
divers (matériaux, matériels) 3500€
TOTAL 7000€
Annexe
Descriptif détaillé du véhicule G.T.E.VA/UP10 : EcoCar5
Moteur, Transmission et Train arrière :
Moteur essence Honda 4 temps de série NPS50 (50cm3):
- injection et allumage électroniques
- circuit de carburant pressurisé à 3 bars par air comprimé
- circuit de refroidissement par eau modifié (suppression du radiateur)
- embrayage centrifuge d'origine (sur l'axe de roue) modifié et déplacé en bout d'arbre moteur
- allégement du moteur par suppression des accessoires inutiles (bras de transmission,...)
- démarreur électrique 12V
- réservoir calibré de 30 ou 100cm3
- suppression de la turbine de refroidissement, du pot d'échappement
Transmission à 1 étage :
- transmission par chaîne 8mm de rapport 16/139 à 15/151, tension de chaîne réglable à l’arrêt par basculement du moteur avec un tendeur
- roue libre à cliquets, à ressort assoupli, à nombre de dents réduit
- châssis arrière en tubes d’aluminium, à 2 roulements non-étanches « faible couple de frottement » pour l’axe porteur de roue arrière
Train arrière :
- moyeu à roue libre (cf. ci-dessus), à 2 roulements non-étanches « faible couple de frottement », équipé d’un porte-couronne
- roue à rayons à jante de 20 pouces,
- freins hydrauliques sur jante à 2 étriers indépendants Magura
le moteur Honda NPS50, l’embrayage rapporté sur l’arbre-moteur et la bouteille d’air de pressurisation du réservoir de carburant
Train avant et Direction :
- direction à épure de Jeantaud/Ackermann montée sur rotules et réglable (pincement et longueur du bras de fusée)
- colonne de direction à faux cardan, 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 principal en planche de composite à nid d’abeille aluminium et peaux en fibre de verre/epoxy, cloison coupe-feu structurelle en planche de composite à nid d’abeille aluminium et peaux en aluminium
- châssis arrière en tubes carrés d’aluminium (25*25) assemblés par plaques de liaison collées et rivetées, réglable (sur supports coulissants et rotules), solidaire du moteur
Commandes et indicateurs :
- 2 manettes de frein VTT hydrauliques
- 2 boutons poussoirs : démarreur, avertisseur
- 1 interrupteur : contact d’allumage et un voyant de contact
- 1 commande de gaz par câble et poignée tournante
- 1 compteur/ordinateur de vélo pour l’affichage du temps écoulé et de la vitesse instantanée
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/12Ah Yuasa
- boîtier électronique complet de gestion moteur d'origine
- radio VHF ou téléphone portable "main libre"
Carrosserie en forme, 2 parties, partie supérieure amovible :
- carrosserie inférieure en fibre de verre/polyester)
- carrosserie supérieure en fibre de verre/polyester et verrière en polycarbonate 1mm
- les 2 pièces de carrosserie sont assemblées par coincement et attaches élastiques
la déco de la carrosserie de l’ancien véhicule (une participation de nos étudiants chinois)
Descriptif détaillé du véhicule G.T.E.VA/UP10 : EcoCar6
Moteur, Transmission et Train arrière :
Moteur Diesel Hatz 4 temps 1B20 de série (232cm3) alimenté en ester méthylique de colza :
- embrayage centrifuge spécial « Eco-Marathon » Hatz
- allégement du moteur par suppression des accessoires inutiles (alternateur, réservoir,...)
- démarreur électrique de 650W/12V de série
- réservoir calibré de 30 ou 100cm3
Transmission à 1 étage :
- transmission par chaîne 8mm de rapport 17/114, tension de chaîne réglable à l’arrêt par réglage des supports glissants
- roue libre à rouleaux et rampes munies d’aimants de placage des rouleaux en phase d’arrêt
- châssis arrière en tubes d’aluminium, à 2 roulements non-étanches « faible couple de frottement » pour l’axe porteur de roue arrière équipé d’un porte-couronne
Train arrière :
- moyeu à roue libre (cf. ci-dessus), à 2 roulements non-étanches « faible couple de frottement »,
- roue pleine (en sandwich d’aluminium) à jante de 20 pouces,
- freins hydrauliques sur jante à 2 étriers indépendants Magura
- tension de chaîne par coulissement de l'axe de roue.
le véhicule en course
Train avant et Direction :
- direction à épure de Jeantaud/Ackermann montée sur rotules et réglable (pincement et longueur des bras de fusée)
- colonne de direction basculante à faux cardan 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 (tubes 20*20), réglable (sur rotules), solidaire du moteur
- cloison en planche de composite aluminium
Commandes :
- 2 manettes de frein VTT hydrauliques
- 2 boutons poussoirs : démarreur, avertisseur
- 1 interrupteur : contact d’allumage et un voyant de contact
- 1 commande de gaz par câble et poignée tournante
- 1 compteur/ordinateur de vélo pour l’affichage du temps écoulé et de la vitesse instantanée
- câbles électriques passant par la colonne de direction
après une tentative, retour au stand carrosserie enlevée révélant le poste de pilotage, le moteur et la transmission d’EcoCar6
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 ou téléphone portable "main libre"
Carrosserie en forme, 2 parties, partie supérieure amovible :
- carrosserie inférieure en fibre de verre/polyester)
- carrosserie supérieure en fibre de verre/polyester et verrière en polycarbonate 1mm
- les 2 pièces de carrosserie sont assemblées par coincement et attaches élastiques
Résumé des caractéristiques
Caractéristiques principales du véhicule EcoCar6 :
véhicule motorisé à 3 roues (fig. 1) d’un poids de 80kg en ordre de marche
dimensions hors tout (L*l*h en m) : 2,83*0,78*0,60
moteur Hatz Diesel à 4 temps de 232cm3 , injection d'ester de colza
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
Caractéristiques principales du véhicule EcoCar5 :
véhicule motorisé à 3 roues (fig. 3) d’un poids de 60kg en ordre de marche
dimensions hors tout (L*l*h en m) : 2,83*0,78*0,60
moteur à essence Honda de série, de 50cm3 de cylindrée, à 4 temps, à injection et allumage électroniques, refroidi par liquide
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. 3 : Plan 3 vues du véhicule EcoCar5 et du véhicule EcoCar6 :
Fig. 4 : la carrosserie :
