Consomini km avec un litre d essence. Thierry Robert Laboratoire Energie & Mobilité Rue de la Serre St-Imier

Transcription

1 Consomini km avec un litre d essence Thierry Robert Laboratoire Energie & Mobilité Rue de la Serre St-Imier Apéro énergie avril 2014

2 HE-ARC ingénierie Présentation Arts appliqués Gestion Ingénierie Santé

3 Shell Eco-Marathon Description Compétition internationale organisée par Shell Course à l économie d énergie Objectif : développer et exploiter un véhicule consommant un minimum de carburant

4 Shell Eco-Marathon - Historique 1 er Shell Eco-Marathon (Shell Mileage Marathon) en 1939 Compétition entre les employés Shell du laboratoire de recherche de Wood River (Illinois) Meilleure performance : km parcouru avec un litre d essence En organisant le Shell Eco-Marathon, le groupe énergétique veut souligner ses efforts en faveur de la mobilité durable.

5 Shell Eco-Marathon Europe - Historique 1985 : Shell France organise une compétition internationale du même type : la course se déroule au Castelet (France) : la course se déroule à Nogaro (France) : la course se déroule à l Eurospeedway, Lausitz (Allemagne) Depuis 2012 : la course se déroule à Ahoy, Rotterdam (Pays-Bas) Circuit du Castelet Circuit de Nogaro Eurospeedway Ahoy

6 Shell Eco-Marathon - Principe Principe de la compétition (Rotterdam) : Parcours d une distance de 16.3 km en moins de 39 minutes (vitesse moyenne mini de 25 km/h) Mesure de la consommation Par une règle de trois, extrapolation de la distance théorique parcourue avec un litre Le classement s effectue selon la consommation en km/l Catégories : Prototype : véhicules «extrêmes» à trois roues et avec un pilote de minimum 50 kg. UrbanConcept : véhicules plus proche d une voiture urbaine, quatre roues et un pilote de minimum 70 kg.

7 Projet Consomini - Historique 2000 : un groupe d étudiants ayant vu des reportages à la télévision au sujet du Shell Eco-Marathon décide de lancer une pré-étude 2001 : quelques professeurs et étudiants se déplacent à Nogaro pour assister à la manifestation et prendre des informations : étude et conception du 1 er prototype Consomini 2003 : première participation au Shell Eco-Marathon 2008 : première participation avec le 2 ème prototype, ConsominiEvoII 2010 : première participation avec ConsominiUrban

8 A la recherche de la performance Considérations de conception Objectifs : Minimiser la masse Minimiser les frottements aérodynamiques Minimiser les pertes au roulement Minimiser les pertes de transmission Optimiser le rendement du moteur Optimiser la stratégie de course

9 Stratégie de course Simulation Aide au développement Aide à la définition de la stratégie de course

10 Consomini.ch Catégorie prototype Roue arrière motrice et directrice Masse en ordre de marche : 35 kg Châssis-carrosserie monocoque carbone En fonction de 2003 à 2007 Meilleure performance : km/l Consommation : 0.06 l/100km

11 Carrosserie Fabrication Consomini : fibre de carbone-nid d abeille-epoxy Master Moules Pièces brutes

12 Moteur Développement Caractéristiques recherchées : Rendement maximum Faible poids et encombrement Puissance 1 kw Couple 2 Nm

13 Moteur Analyse dynamique Optimisation par analyses dynamiques Equilibrage du vilebrequin Optimisation de la distribution Analyse des efforts durant le fonctionnement du moteur

14 Moteur Analyse de structure Optimisation de la géométrie par analyses par éléments finis Bielle Piston

15 Moteur Banc d essais Banc moteur pour la mise au point des réglages du moteur

16 Transmission Embrayage Embrayage centrifuge Régime d embrayage réglable Embrayage centrifuge

17 Catégorie prototype Roue arrière motrice et directrice Masse en ordre de marche : 30 kg Châssis tubulaire aluminium Carrosserie fibre de verre En fonction depuis 2008 Meilleure performance : km/l Consommation : 0.05 l/100km

18 Carrosserie Développement Caractéristiques recherchées : Surface frontale minimum Surface mouillée minimum Cx minimum

19 Carrosserie Simulation (analyse CFD) Recherche de l optimum par analyse CFD Réalisation d un maquette Mesure de la maquette en soufflerie pour valider les simulations Maquette de soufflerie 0.3 Cx Maillage Lignes de courant et champ de pression

20 Châssis ConsominiEvoII Châssis tubulaire en aluminium Optimisé par analyse par éléments finis Direction sur la roue arrière Système à axe de rotation virtuel Commande par câbles Commande de direction Conception du chassis Réalisation du chassis Cinématique de direction

21 Carrosserie Fabrication ConsominiEvoII : fibre de verre-nid d abeille-epoxy Master Moules Pièces brutes

22 Catégorie Urban Concept Roues arrières motrices Masse en ordre de marche : 115 kg Châssis tubulaire acier / composite alu Carrosserie bois/fibre de verre En fonction depuis 2010 Meilleure performance : 336 km/l Consommation : 0.3 l/100km

23 Développement Pré-étude conceptuelle Planches et maquettes réalisées par des étudiants en Conception ergonomique et Design

24 Développement Etude mécanique et structurelle Développement mécanique et réalisation par des étudiants en Conception de Systèmes Mécaniques

25 Carrosserie Fabrication ConsominiUrban : bois-mousse-fibre de verre-epoxy Flan de la voiture Montage des éléments Pièces brutes

26 Le résultat

27 Rotterdam 2014 Situation générale Centre de congrès Ahoy 200 teams 24 pays Plus de étudiants visiteurs

28 Rotterdam 2013 Camping

29 Rotterdam 2013 Essais

30 Rotterdam 2013 Course

31 Rotterdam 2013 Course

32 Projet Consomini Résultats Meilleures performances : Consomini : km/l (6 ème sur 94) en 2006 à Nogaro ConsominiEvoII : km/l (5 ème sur 63) en 2009 à Lausitz ConsominiUrban : 336 km/l (2 ème sur 11) en 2011 à Lausitz Prix spéciaux: 1 er prix de la sécurité obtenu en ème prix du design obtenu en ème prix de l innovation technique obtenu en 2004

33 Influence des paramètres sur la consommation de carburant Influence de la masse (poids) Masse -10% -> Consommation -5% Influence de l aérodynamisme SCx -10% -> Consommation -5% Influence du coefficient de roulement (pneus) Cr -10% -> Consommation -2,5% Influence de la vitesse max Vmax -10% -> Consommation -7%

34 Conséquences de la mobilité urbaines Pollution Embouteillage

35 Solutions envisageables, mais Propulsion musculaire Biocarburants

36 Solutions envisageables, mais Hydrogène Electrique

37 Peut-être LA solution.

38 Projet Consomini Film édition 2010