Biomobile

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biomobile
Logo de la marque biomobile

Marque Drapeau : Suisse biomobile
Années de production 2004 -
Moteur et transmission
Moteur(s) Honda monocylindre à 4 temps
Cylindrée 25 cm3
Transmission Propulsion, embrayage centrifuge (à trois mordaches)
Poids et performances
Poids à vide 25 kg
Vitesse maximale Environ 60 km/h
Consommation mixte 0.12 L/100 km
Châssis - Carrosserie
Carrosserie(s) Abaca, lin et cellulose
Châssis Fibres végétales et balsa
Direction Avant, avec épure de Jeantaud "tridimensionnelle"
Dimensions
Longueur 2 950 mm
Largeur 620 mm
Hauteur 550 mm
Empattement 1 430 mm
Voies 500 mm

Le projet biomobile, qui s'articule autour de la conception et de la réalisation de véhicules à très faible consommation, a été lancé en 2004. Il fait suite à la proposition de quelques étudiants de la HES-SO et s'inscrit dans la continuation du projet Consomini initié par trois écoles d'ingénieurs de la HES-SO (Fribourg, Le Locle et Genève), chacune ayant développé une partie de ce premier véhicule.

L'idée initiale du projet reposait sur la conception et la réalisation d'un véhicule participant à des compétitions telles que le Shell Eco-marathon dont l'objectif est de réaliser le plus grand nombre de kilomètres avec une quantité d’essence donnée.

Cet objectif s'est rapidement avéré limité et le projet a été réorienté vers d'autres objectifs :

  • La réalisation d'un véhicule, démonstrateur technologique d'une mobilité « raisonnable », dont la conception et l'utilisation minimisent le recours aux ressources fossiles
  • La formation de jeunes issus de diverses écoles européennes au travers d’un projet motivant et rassembleur [1]
  • La sensibilisation du public aux problèmes liés à la mobilité [2]

Le premier objectif est atteint au travers de deux types d'actions :

  • Minimiser les besoins par une consommation faible (de l'ordre de 0,12 l/100 km), d'une masse très réduite (de l'ordre de 25 kg)
  • Substituer, dans la mesure du possible, toutes les matières fossiles, par des matières d'origine renouvelable. Ainsi, biomobile utilise de l'essence issue de déchets organiques, la carrosserie et de nombreux éléments du véhicule sont réalisés en composites végétaux, etc.

La bio essence[modifier | modifier le code]

Le moteur est alimenté par une bio essence (le X41) fabriquée à partir de déchets organiques transformés en bio pétrole. Celui-ci est ensuite distillé de la même manière que le pétrole conventionnel. Cette opération produit de l’essence, du kérosène et du diesel. Seule l'essence est retenue pour biomobile.

Contrairement à quasiment toutes les autres bios essences, qui sont des succédanés de l’essence fossile, le X41 est son équivalent sur les plans physique et chimique. Elle n’est donc pas un carburant de substitution, mais un carburant équivalent à l’essence normale RON95. Elle peut ainsi alimenter n’importe quel moteur à cycle de Beau de Rochas sans nécessiter de modifications constructives ou de réglages et sans influencer les performances. De plus, cette bio essence n'entre pas en concurrence avec la production alimentaire ou fouragère, ce qui règle le problème éthique posé par les autres carburants alternatifs à base de produits alimentaires.

Ce carburant est parfaitement renouvelable et quasiment neutre du point de vue CO2 : sa combustion ne rejette que du CO2 préalablement absorbé par le végétal.

L'association[modifier | modifier le code]

Une association a été créée en 2008 par l'initiateur du projet, le prof. Michel Perraudin. Elle compte actuellement une centaine de membres. Son activité repose essentiellement sur le bénévolat. Elle a été reconnue d’utilité publique par les instances officielles[3].

Les 3 générations de biomobile
  • Elle accueille régulièrement des stagiaires issus d'écoles diverses (Europe), elle participe à la formation de jeunes, les sensibilise aux difficultés environnementales, économiques et sociales.
  • Elle collabore avec plusieurs écoles, dont la Haute École du paysage, d'ingénierie et d'architecture de Genève et plusieurs équipes poursuivant des objectifs similaires.
  • Elle travaille en partenariat avec de nombreuses entreprises détentrices de compétences de haut niveau dans les domaines concernés.

Le véhicule[modifier | modifier le code]

Moteur[modifier | modifier le code]

À l'origine, biomobile était propulsée par un moteur GX35 fabriqué par Honda pour équiper certaines débroussailleuses. Ce moteur, à essence, repose sur un cycle à quatre temps et possède un rendement intéressant, compte-tenu de son origine et de sa destination. Le choix d'un moteur du commerce repose l'universalité de la bio essence. Il est certain que ce moteur n'est pas adapté pour cette utilisation; il trop puissant, tourne trop rapidement, etc.

Puis, le moteur Honda GX35 a été remplacé par un moteur plus petit, le GX25, du même constructeur, entraînant ainsi le passage d’une transmission d'un étage à deux étages. Certains périphériques ont également été modifiés, afin d'améliorer l'adéquation du moteur au fonctionnement de la voiture. Ainsi, il est équipé d'une injection pilotée et d'un allumage électronique par une carte Magneti Marelli.

Transmission[modifier | modifier le code]

À l'origine, la voiture était équipée d’un embrayage à crabos, puis d'un embrayage à disque commandé. Finalement, c'est un embrayage centrifuge qui a été retenu. Finalement, c'est un embrayage novateur (centrifuge à trois mordaches) où la force de rappel habituellement exercée par des ressorts se fait par des aimants permanents. De plus, biomobile utilise une roue-libre sophistiquée qui fonctionne avec un principe intertiel. Contrairement à tous les autres dispositifs semblables, elle ne génère aucun frottement.

Partie cycle[modifier | modifier le code]

Support d'axe de la roue avant réalisé par un sandwich constitué d'une âme composite lin + époxy et d'une peau métallique.

biomobile a introduit et diffusé le concept de la roue arrière directrice et motrice sur les engins de ce type.

Initialement équipée d'un berceau pivotant autour d'un axe, elle possède actuellement une direction tout à fait originale, à centre de rotation virtuel. Elle repose sur une géométrie déformable, basée sur des rotules et biellettes. Sa géométrie est telle, qu'en virage, la roue s'incline à l'image de celle d'un vélo et la voiture se soulève, assurant une forte stabilité statique (théorème de l'énergie potentielle minimale ou de Torricelli).

Le véhicule a connu trois générations de roues : des roues lenticulaires en carbone, puis des roues assemblées sur la base de jantes aluminium du commerce; puis, récemment, des roues réalisées par notre partenaires Mavic. Elles sont particulièrement légères et résistantes et sont équipées de pneus sans chambre à air. Ces jantes sont nettement plus légères, plus aérodynamiques et possèdent une précision géométrique meilleure que les roues lenticulaires. Enfin, le véhicule possède actuellement des jantes en lin.

Aérodynamique[modifier | modifier le code]

L’aérodynamique du véhicule est basée sur des essais aérodynamiques menés, à échelle 1:1, dans la grande soufflerie du CMEFE et sur des simulations de type CFD (Computational fluid dynamics). Ces campagnes ont permis la détermination des champs de pressions et des vitesses autour de la voiture en fonction des angles de lacet, roulis et tangage. Le positionnement des ''organes'' a été optimisé. Elles ont également déterminé l’angle de tangage minimisant la traînée induite et améliorant l’aérodynamiquegénérale de la voiture.

Le moteur[modifier | modifier le code]

  • Moteur : Honda monocylindre à 4 temps
  • Cylindrée : 25 cm3
  • Taux de compression : 14
  • Injection / allumage : électronique Magneti Marelli
  • Puissance délivrée : 1 kW
  • Arbre à cames : en tête, deux soupapes
  • Lubrification : séparée
  • Masse : 2,2 kg
  • Embrayage : centrifuge, à mordaches oscillantes

La carrosserie[modifier | modifier le code]

En fait, le véhicule existe en trois versions (l'ensemble transmission et motorisation étant identique) :

Un véhicule, bleu et blanc, réalisé en fibres de carbone liées par de la résine fossile. Elle possède un châssis tubulaire acier. C'est ce véhicule qui participe, en principe, aux diverses compétitions[4].

Un véhicule, représentant la première étape vers le véhicule ''vert''. Sa carrosserie est réalisée en sandwich cellulose, papier et abaca. Son châssis est constitué de tubes de composite lin - résine biosourcée et assemblés par des manchons en aluminium[5].

Un troisième véhicule, démonstrateur de technologies nouvelles, réalisé quasiment exclusivement en matériaux ''verts'' (à l'exclusion des verrières, des roues et du moteur)[6]. Sa carrosserie est constituée d'une peau de cellulose doublée d'abaca, renforcée par des résilles de lin selon le procédé Amplitex – PowerRibs de Bcomp liées par une bio-résine[7]. Son châssis utilise le balsa, la cellulose et le lin. Le harnais de sécurité est en lin; le support de siège, pare-feu, support d'extincteur, passages de roues sont réalisés selon le procédé Amplitex. Le siège est en mousse végétale recouverte de cuir. Les résines utilisées tiennent compte des propriétés attendues. Certaines pièces, très sollicitées mécaniquement (support des axes de roues par exemple), sont réalisées par un sandwich constitué d'une âme composite multicouche et d'une peau métallique (aluminium ou titane).

Le châssis[modifier | modifier le code]

Dans la première version, le châssis était réalisé en tubes d'acier à haute résistance d'une épaisseur de 0,5 mm.

alternative textuelle
Châssis basé sur une structure en treillis, est réalisé en tubes de carbone et aluminium. Il pèse 2.5 kg.
La troisième version est équipée d'un châssis réalisé avec des tubes de lin liés par des jonctions en aluminium.

Puis, biomobile a été équipée d'un châssis en lin et aluminium. Celui-ci est deux fois plus léger que le précédent… et nettement plus ''vert'' [8]!

La version la plus récente accueille un châssis constitué principalement de balsa, de cellulose (Porcher Industries) et de lin, liés par une résine largement biosourcée. Il comporte quelques inserts en acier (60 grammes!).

L'électronique embarquée[modifier | modifier le code]

Afin d'améliorer le rendement du moteur et, surtout, de faciliter la prise en compte des paramètres de course, il est équipé d'une injection indirecte. Les commandes de l'injecteur et de l'allumage sont assurées par un boîtier Magneti Marelli.

Le suivi de course et les relevés des paramètres sont réalisés par le dispositif Togodo développé par Nicolas Schroeter de École d'ingénieurs et d'architectes de Fribourg. Ce dispositif est d'une sensibilité exceptionnelle; il est doté, entre autres, d'un GPS, de trois accéléromètres, d'un gyroscope tridimensionnel et d'un magnétomètre. Ce système donne des informations détaillées sur le comportement du véhicule, de la transmission et du pilote tout au long de la course. Il permet aussi la projection de la trajectoire suivie sur Google Earth.

Togodo est utilisé principalement pour le diagnostic des problèmes et pour le perfectionnement du véhicule[9].

Les étapes du projet[modifier | modifier le code]

  • 2004-2005 : lancement du projet et développement du procédé de fabrication de la bio essence
  • 2005 : premier prototype en fibres de carbone et châssis acier et participation à la première course
  • 2005-2008 : développement des éléments de biomobile
  • Automne 2008 : constitution de l’Association biomobile et définition du projet
  • Automne 2008 : choix du moteur, conception du châssis et de la transmission
  • Hiver 2008-2009 : intégration de ces éléments dans le véhicule actuel, tests. Miniaturisation de l’informatique
  • Fin hiver 2008- début printemps 2009 : formation et entraînement des pilotes sur le nouveau véhicule
  • Printemps 2009 : premiers constats, corrections des « défauts » relevés
  • Fin du printemps 2009 : préparation de la course + course
  • Été 2009 : bilan, première esquisse de la nouvelle carrosserie
  • Automne 2009 : étude CFD et expérimentale de la nouvelle carrosserie
  • Hiver 2009 : définition de la tactique de course adaptée au nouveau circuit
  • Printemps 2010 : formation et entraînement des pilotes sur le nouveau véhicule
  • Fin printemps 2010 : préparation des courses + courses à Nogaro et Rockingham
  • Fin 2010 : réalisation d’une nouvelle carrosserie en matériaux renouvelables
  • Première moitié 2011 : conception, réalisation d’une nouvelle partie cycle
  • 2011 : adaptation d’un cycle de Miller sur le moteur
  • Mai 2011 : première participation au Challenge EducEco à Nogaro
  • 2012-2013 : réalisation d’une nouvelle voiture, en fibres végétales (b)mobile
  • Début 2013 - mi 2014 : conception d'un châssis en composite végétal, modélisation du comportement de la voiture et caractérisation des tubes de lin
  • Automne 2013 : naissance de la marque biomobile et nouvelle charte graphique (comprenant un nouveau logo et l'extension des activités)
  • Début 2014 : modification de la biomobile n°1 au niveau de la carrosserie
  • Mars 2014 : réalisation de pièces structurales en composites végétaux donc un châssis en sandwich Lin-Balsa
  • Eté 2014 : Ventilation automatique de l'habitacle, nouveau siège et système de régulation de pression
  • 2014-? : application des technologies de biomobile à d'autres réalisations
  • Fin 2014 : mise en service de la voiture avec le châssis en fibres de lin
  • 2016 : étude préliminaire en vue de la réalisation de (c)mobile

Le financement du projet[modifier | modifier le code]

Le financement du projet repose entièrement sur le bénévolat, le mécénat et le sponsoring. Les sources sont essentiellement toutes privées.

Certaines entités fournissent une aide exclusivement financière (mécénat). Cependant, la plupart des soutiens découlent du sponsoring. Ce dernier est souvent organisé à la manière d'un troc : les entreprises soutiennent biomobile dans son développement, participent à la réalisation de certains éléments de la voiture et font bénéficier biomobile de leur savoir-faire et de leur expérience. En contrepartie, biomobile fournit des prestations correspondant aux compétences de son équipe.

Manifestations, expositions et distinctions[modifier | modifier le code]

Une photo prise juste après le passage du contrôle technique.
Biomobile au salon de l'automobile de Genève en 2011 sur le stand de la HES-SO

Du fait de son orientation originale et s'inscrivant bien dans les préoccupations de l'époque, le projet biomobile connaît une excellente visibilité tant sur le plan national qu’international. Pour la maintenir, et la développer, biomobile participe régulièrement à des présentations, expositions et autres manifestations dédiées à la préservation de l'environnement ou à la mobilité.

  • 2004 : World Engineers’ Convention à Shanghaï
  • 2005- 2010 : Shell Eco-marathon à Nogaro (sauf 2010 à Rockingham)
  • 2005 : Humantech à Zurich
  • 2006 : Fondation européenne pour le développement durable des régions à Genève
  • 2006-2013 : Salon international de l'automobile de Genève [10]
  • 2007 : Salon des énergies renouvelables à Lyon
  • 2008 : Salon de la Recherche et de l’innovation à Paris
  • 2009 : Salon Aria Nuova à Monza
  • 2009 : Forum suisse de l’Innovation à Bâle
  • 2010 : Foire d'Hanovre
  • 2010-2013 : Challenge EducEco à Nogaro
  • 2011 : Energissima salon des énergies renouvelables à Fribourg
  • 2012-2013 : JEC-Composites à Paris [11]
  • 2013 : 7e conférence européenne des villes durables à Genève,
  • 2013 : Manifestation e-mobile au Rolex learning center
  • 2013 : Journée de la technique à Fribourg
  • 2014 : Salon international de l'automobile et des accessoires de Genève
  • 2014 : Invitée d'honneur de l'île verte au salon des Inventions de Genève
  • 2014 : Salon international des inventions à Genève
  • 2014 : Journée de la technique Swiss Engineering à Dübendorg
  • 2015 : Plant based Summit à Lille
  • 2015 : Salon I-Connect à Lyon
  • 2015 : BMW Group Sustainability Day à Munich
  • 2015 : Journée de la technique EPFL à Lausanne
  • 2016 : Salon de la mobilité durable à Morges

Le projet biomobile a reçu, entre autres, la Bourse cantonale du développement durable délivrée par le canton de Genève en 2013[12] ainsi que le certificat du prix Suisse de l'Ethique en 2013.

Notes et références[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]