IUT de Ville d’Avray (dpt GTE) 

SHELL Eco-Marathon 2003

906km pour 1 litre d’essence 

véhicule EcoCar 3 , n°92

Le véhicule EcoCar3 de l’IUT de Ville d’Avray vient de participer au 19^ème SHELL Eco-Marathon, compétition d’économie d’énergie, en réalisant cette performance de 906km/l d’essence (0,1103 aux 100km) qui le classe 2^ème meilleur véhicule équipé d’un moteur de série à carburateur et 2^ème des véhicules franciliens, 33^ème au classement général sur plus de 200 inscrits

L’épreuve :

Les 17 et 18 mai 2003, 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(en 2002, la distance était de 6 tours et la vitesse moyenne de 25 km/h). Le ciel était dégagé à couvert, la température supportable à élevée, le vent réduit et la concurrence nombreuse et de qualité (200 équipes inscrites dont des quasi professionnelles de différentes nationalités). Après des nuits de réglage et des séances d’essai sur piste finalement satisfaisantes, nous avons décidé de garder le moteur modifié qui avait été monté en dernier sur le véhicule, bien qu’il ait serré par 2 fois auparavant sur le banc d’essai de l’IUT ; c’est un moteur 4 temps de 31cm3 à rapport de compression augmenté et équipé d’un carburateur réglable. Ce choix était bon car, des 4 tentatives autorisées, les 3 du samedi 17 nous ont donné, après des réglages successifs de la carburation, 657, 708 et 906km/l ; après un changement du bloc-cylindre, un réglage de carburation extrême et une réduction de la quantité d’huile dans le carter, la tentative du dimanche matin s’est soldée par un échec : le moteur, réglé trop pauvre, a refusé de démarrer au bout du 4ème tour. Notre meilleure performance restait donc de 906 km/l, soit à 2 km derrière notre éternel rival, l’IUT de Valenciennes, premier des véhicules équipé d’un moteur de série à carburateur. Notre record de l’an passé, 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.

réglages de carburation nocturnes

L’équipe :

Constituée d’étudiants de 1ére et 2éme années du département GTE, d’enseignants et techniciens de l’IUT, elle a bénéficié de l’aide d’un professeur de dessin d’une section Arts Appliqués du lycée de Sèvres pour la décoration du véhicule.

quelques membres de l’équipe devant le stand

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, contreplaqué, polystyrène) et les techniques de mise en oeuvre à la fois simples et raffinées (par ex. : sandwich « maison » contreplaqué/polystyrène/contreplaqué, collage-rivetage, fixations réglables par rotules)

le véhicule dans le paddock

Quelques caractéristiques résumées du véhicule

véhicule monoplace motorisé à 3 roues

dimensions hors tout (L*l*h en m) : 2,68*0,72*0,59

moteur Honda à 4 temps de 31cm3 , carburation essence réglable

1 roue arrière motrice avec transmission mono-étagée par chaîne et embrayage centrifuge

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

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

carrosserie en surfaces développables (contreplaqué 1mm et Lexan 1mm)

poids : 35kg

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 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 :

- optimisation du diamètre de gicleur et du réglage d’avance

- démultiplication réglable

- rapport de compression augmenté par fixation d’une pastille sur le piston

- suppression d’un joint à lèvre par bouchage d’une sortie de vilebrequin

- utilisation d’un analyseur de gaz pour affiner les réglages au banc d’essai

 

Un descriptif détaillé et des photos se trouvent en annexe

Les partenaires :

en plus des crédits alloués par le département GTE de l’IUT de Ville d’Avray et l’Université Paris 10-Nanterre, des organismes et des sociétés nous ont soutenus financièrement ou par le don de matériel. L’ANVAR a participé à l’achat de l’analyseur de gaz permettant d’affiner la carburation. Le Conseil Général des Hauts de Seine nous a permis d’assurer partiellement, par sa participation financière, le transport des biens et des personnes. Les sociétés SNR, SOFRAM, Rando-Boutique, CELTI/Moteur Diffusion, SIAM ont fourni, parfois gratuitement, du matériel. Nous n’oublions pas la société SHELL et les sociétés co-organisatrices de l’Eco-Marathon : Autosur, Bosch, Butagaz, 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. Il constituera une base solide pour le véhicule que nous présenterons au SHELL Eco-Marathon 2004. Nous avons déjà envisagé des améliorations sur la carrosserie, sur le train arrière, sur les commandes, sur le moteur (passage au Diesel), sur l’embrayage, sur la stratégie de conduite, qui devraient nous permettre de franchir le cap des 1300km/l.

Annexe

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

 

Moteur, Transmission et Train arrière :

Moteur à essence Honda 4 temps de série GX31, modifié :

- carburateur à membrane modifié par l’adjonction d’un gicleur principal réglable, avec boisseau tournant et aiguille, commandé par câble mécanique,

- embrayage centrifuge de série (modèle GX31), à masselottes alourdies

- démarreur de scooter PeugeotMTC SV50

- allumage de moteur de modèle réduit Moteurs Diffusion

- réservoir calibré de 100cm³

- suppression d’une sortie de vilebrequin (→ suppression d’un joint à lèvre)

Transmission àalign="justify" 1 étage :

- transmission par chaîne 8mm de rapport 11/139, tension de chaîne réglable à l’arrêt par basculement du moteur

- isolation thermique partielle du cylindre

Train arrière :

- moyeu à roue libre Mavic modifiée, à 2 jeux de roulements non-étanches « faible couple de frottement », équipé d’un porte-couronne

- roue rayonnée à jante de 20 pouces,

- freins hydrauliques sur jante à 2 étriers indépendants Magura

le moteur au banc d’essai avec analyses des gaz

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 et de la cloison sont liés par un sandwich « maison » (contreplaqué 3mm/polystyrène expansé 15mm/contreplaqué 3mm + colle époxy)

- châssis arrière de même construction, réglable (sur rotules)

 

Commandes :

- 2 manettes de frein VTT hydraulique

- 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/12Ah Yuasa et batterie d’allumage 4,8V/3Ah

- boîte de gestion moteur contenant le boîtier d’allumage, 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 époxy)

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

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

à l’arrivée, le pilote en train de soulever la carrosserie avant pour sortir du véhicule

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

véhicule motorisé à 3 roues (fig. 1) d’un poids de 35kg

dimensions hors tout (L*l*h en m) : 2,68*0,72*0,59

moteur Honda à 4 temps de 31cm³ , carburation essence ou GPL

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

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

Fig. 1 : Plan 3 vues du véhicule 2003 :

Fig. 2 : la carrosserie :

*

le châssis complet, le moteur monté et la transmission à un étage (version 2002)

 

préchauffe du moteur avant le départ ; on notera le nouveau moyeu arrière