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Toulouse Ingénierie Multidisciplinaire (TIM UPS INSA) est une association étudiante basée à Toulouse, France, qui se consacre à la conception et à la construction de véhicules ultra-économes en énergie[1]. Fondée par des étudiants de l’Université Toulouse III-Paul Sabatier et de l’INSA (Institut National des Sciences Appliquées), l’équipe participe régulièrement à des compétitions d’éco-mobilité. Leur objectif est de concevoir des véhicules qui peuvent parcourir de longues distances avec une quantité minimale d’énergie. L’association met l’accent sur l’innovation, la durabilité et la promotion de solutions pour relever les défis environnementaux actuels. Chaque année, ils participent au Shell Eco-marathon, où ils rivalisent avec d’autres équipes du monde entier pour concevoir des véhicules économes en carburant. En somme, TIM UPS INSA] incarne la passion pour la mobilité durable et l’ingénierie multidisciplinaire.
Entré en compétition en 1997, est en apparence la sœur jumelle de TIM01. Cependant, les techniques utilisées pour sa construction ont permis un important gain de masse.
Matériau innovant : L’utilisation de la soie naturelle en lieu et place des fibres de kevlar a réduit la masse totale du véhicule. Ainsi, TIM02 ne pèse que 28 kg au lieu des 32 kg de son prédécesseur, ce qui lui a valu d’obtenir le troisième prix de l’innovation en 1997.
Moteur 4 temps à détente prolongée : TIM02 reprend le même moteur 4 temps à détente prolongée que le TIM01.
Performances remarquables :
En 2002, elle a atteint 3494 km/l à une vitesse moyenne de 25 km/h.
En 2004, elle a réalisé 3012 km/l à une vitesse moyenne de 30 km/h.
Elle a également remporté la course spéciale de Ladoux en 2005, combinant vitesse et économie de carburant.
Palmarès : TIM 03 détient actuellement le meilleur palmarès parmi leurs prototypes, avec 13 podiums, dont 4 victoires en compétition.
Poids optimisé : Inspiré de la technologie de fabrication de TIM 02, l’équipe a maîtrisé le procédé pour réduire encore la masse de TIM 03. Ce dernier ne pèse que 25 kg, prêt pour la course ! La forme de la coque a également été modifiée pour s’approcher de celle d’une goutte d’eau et améliorer le coefficient de traînée (Cx : 0,12).
Propulsion variée : TIM 03 a été propulsé successivement par :
Coque Identique à Celle de TIM 04 : TIM 05 partage la même coque que son prédécesseur, TIM 04. Cependant, il a bénéficié de l’expérience acquise lors du travail sur sa sœur.
Année de Construction : TIM 05 a été terminé en avril 2009.
Moteur : TIM 05 est équipé du moteur de TIM 04, qui a été reconverti pour utiliser de l’hydrogène.
Performance :
En juillet 2010, TIM 05 a été présenté dans la catégorie Éthanol au Shell Eco-Marathon anglais.
Il a réalisé la performance de 3350 km/l, établissant ainsi le record du monde pour ce carburant.
Moteur à Cycle de Miller :
TIM 05 utilise un moteur à cycle de Miller de 32 cm³ de cylindrée.
L’injection et l’allumage sont gérés électroniquement.
Il est capable de fonctionner aussi bien avec de l’essence qu’avec de l’éthanol.
Manœuvrabilité Améliorée :
La direction arrière a été améliorée pour augmenter la manœuvrabilité.
Poids :
TIM 05 pèse 26,5 kg, prêt pour la course, avec le plein de carburant !
Période de Conception et Réalisation: Entre 2014 et 2018
Caractéristiques Clés:
Direction Avant: Malgré les contraintes imposées par le règlement, l’équipe a réussi à limiter la perte aérodynamique par rapport aux prototypes précédents, avec même un gain de performance d’environ 5 %.
Matériaux Avancés: Utilisation de fibre de carbone Module Intermédiaire et d’un bouclier en Kevlar pour augmenter la rigidité et la résistance sans augmenter la masse (26,5 kg).
Motorisation Interchangeable: Équipée d’une électronique modulaire, TIM 08 peut facilement interchanger sa motorisation entre moteur électrique et moteur thermique.
Participation aux Compétitions: Albi Eco Race (Électrique) et Shell Eco-Marathon (Éthanol)
1995 : Fondation de l'association et début du projet TIM01.
1996 : Première participation à une compétition sur le Circuit du Castelet (France) avec une performance de 540 km/l.
Le prix de l'innovation technique est remporté pour une direction utilisant des pivots à lames souples.
1997 : TIM02 fait son entrée. Sur le circuit du Castelet (France), la course est annulée en raison d'intempéries. TIM02 reçoit le troisième prix de l'innovation technique pour sa carrosserie en soie naturelle. De plus, l'équipe remporte le troisième prix du concours régional de l'innovation organisé par l'ADERMIP dans la catégorie "laboratoires et équipes de recherche" pour la carrosserie de TIM02. À Silverstone (Royaume-Uni), TIM02 se classe quatrième avec 1795 km/l.
1998 : TIM02 continue de briller. Sur le circuit du Castelet (France), l'équipe obtient la quatrième et cinquième place avec 1573 km/l et 1517 km/l respectivement. Le premier prix de l'innovation technique est remporté pour la présentation d'un moteur à "détente prolongée". À Silverstone (Royaume-Uni), TIM02 se classe deuxième avec 2782 km/l.
1999 : Sur le circuit du Castelet (France), TIM02 obtient la deuxième et la sixième place avec 1936 km/l et 1707 km/l respectivement. L'équipe reçoit le Prix de l'Éducation nationale du Festival de Cannes|prix de l'Éducation Nationale, de la Recherche et de la Technologie dans la catégorie "Écoles d'ingénieurs/Universités". À Silverstone (Royaume-Uni), TIM02 se classe deuxième avec un impressionnant 3418 km/l.
2000 : Sur le circuit de Nogaro (France), TIM02 remporte la première place toutes catégories confondues avec 3151 km/l. TIM03 fait son apparition. Sur le circuit de Nogaro (France), TIM03 se classe deuxième avec 3437 km/l, à seulement 7 km du premier.
2002 : Sur le circuit de Nogaro (France), TIM03 décroche la première place toutes catégories confondues avec 3494 km/l.
2003 : Sur le circuit de Nogaro (France), le règlement change et la vitesse moyenne passe de 25 à 30 km/h. TIM03 se classe deuxième avec 2761 km/l. À Nokia (Finlande), l'équipe obtient la troisième place avec 2852 km/l.
2004 : Sur le circuit de Nogaro (France), TIM03 se classe deuxième avec 3012 km/l.
2005 : Sur le circuit de Nogaro (France), le règlement subit une modification ponctuelle avec l'imposition d'un type de pneumatiques. TIM03 obtient la deuxième place au classement général et la première place dans la catégorie "Essence" avec 2535 km/l. À Ladoux (France), l'équipe remporte la première place toutes catégories confondues lors d'une compétition prenant en compte à la fois la vitesse et la consommation des concurrents. À Rockingham (Caroline du Nord)|Rockingham (Royaume-Uni), TIM03 se classe deuxième au classement général et remporte le classement des pneus crevés avec 5 pneus dans la journée.
2006 : Sur le circuit de Nogaro (France), TIM03 subit un crash mais est réparé. L'équipe se classe sixième au classement général avec 2382 km/l.
2007 : Sur le circuit de Nogaro (France), une erreur de carburant de la part de Shell oblige l'équipe à abandonner l'E85. TIM03 se classe cinquième au classement général avec 2048 km/l. TIM04 fait son entrée. À Rockingham (Royaume-Uni), TIM03 (utilisant de l'E85) obtient la quatrième place avec 2400 km/l.
2008 : Sur le circuit de Nogaro (France), TIM03 se classe deuxième avec 2187 km/l.
2009 : Sur le circuit de Nogaro (France), TIM03 obtient la deuxième place avec 2195 km/l.
2010 : Sur le circuit de Nogaro (France), TIM03 se classe deuxième avec 2213 km/l.
2011 : Sur le circuit de Nogaro (France), TIM03 décroche la première place toutes catégories confondues avec 2262 km/l.
2012 : Sur le circuit de Nogaro (France), TIM03 se classe deuxième avec 2274 km/l.
2013 : TIM03 continue d’impressionner. Sur le circuit de Nogaro (France), l’équipe obtient la première place toutes catégories confondues avec un incroyable 2846.2 km/l en utilisant de l’éthanol. À Rockingham (Royaume-Uni), TIM03 se classe deuxième au classement général et remporte le classement des pneus crevés avec 5 pneus dans la journée. C’est également l’année où TIM04 fait son entrée. Sur le circuit de Rockingham (Royaume-Uni), TIM03 (utilisant de l’E85) obtient la quatrième place avec 2400 km/l, tandis que TIM04 (utilisant du Super95) se classe cinquième avec 2280 km/l.
2014 : TIM03 continue de briller. Sur le circuit de Nogaro (France), l’équipe remporte la première place toutes catégories confondues avec 2757.20 km/l en utilisant de l’éthanol. À Silverstone (Royaume-Uni), TIM03 se classe deuxième avec 2782 km/l. TIM04 se classe quatrième avec 2400 km/l.
2015-2017 : L’équipe équipe son véhicule d’un moteur thermique à éthanol et établit le record du monde dans la catégorie Urban Concept avec 711 km/l.[3]
TIM UPS INSA sur le podium, 2017
2018 : Le véhicule est équipé d’un moteur électrique et bat également le record du monde dans cette catégorie avec 188 km/kWh.
2019 : TIM03 bat le record du monde de vitesse enregistré avec un Urban Concept Électrique : 234,3 km/kWh.
2022 : TIM 09, un prototype de moteur à combustion interne, a fait ses débuts sur plusieurs circuits en France et aux Pays-Bas. Voici les moments forts :
TIM 09 a obtenu la troisième place en catégorie Prototype Thermique, parcourant 2055,63 km/l grâce à l’éthanol.
2023 : TIM 07 et TIM 09 ont continué à briller lors des compétitions :
Circuit de Loire Atlantique (Fay-de-Bretagne, FR) - Challenge EcoGreen Energy :
TIM 07 a remporté la première place en catégorie Battery Electric Urban Concept, avec une efficacité de 2367 km/l (SP95) ou 263 km/kWh.
TIM 09 a pris la deuxième place en catégorie Prototype Bio-GNV, avec 2030 km/l.
Circuit de Nogaro (FR) - Shell Eco Marathon 2023 :
TIM 07 a terminé troisième en catégorie Battery Electric Urban Concept, avec une efficacité de 233,6 km/kWh, se qualifiant à la 7ème place pour le Driver Regional Championship.
TIM 09 a obtenu la deuxième place en catégorie Prototype ICE, avec 2378,8 km/l.
Driver Regional Championship et qualification pour le World Driver Championship :
TIM 07 a terminé troisième au Driver Regional Championship, se qualifiant pour le World Driver Championship en octobre 2023 à Bangalore, en Inde.
TIM UPS INSA célébrant leur victoire à Bangalore en Inde
Le jeudi 12 octobre 2023, TIM UPS INSA devient champion du monde du Shell Eco Marathon avec TIM07 pour la première fois :[4]
Pour la première fois, l’équipe TIM UPS INSA a remporté le titre de champion du monde lors de cette compétition. Ils ont réussi à surpasser 11 autres équipes mondiales toutes catégories confondues. C’est une grande réalisation pour l’équipe qui a travaillé dur pour optimiser la performance énergétique de leur véhicule.
Parmi les innovations mises au point sur leur véhicule, TIM 07, figuraient la conception d’un nouveau volant pour centraliser les commandes, le développement d’un nouveau contrôleur moteur pour fusionner les deux anciens en une seule carte et réduire ainsi la consommation énergétique de la voiture.
En récompense de leur victoire, l’équipe a gagné une visite exclusive des ateliers de Ferrari en février 2024
2024 : Lancée en fin 2023, la fabrication d'un deuxième urban concept, TIMX, est au coeur des préocupations de l'équipe qui donne tout pour sa première participation au Shell Eco Marathon de l'édition 2024.
Fonctionnement du moteur à détente prolongée (DP) :
Le mécanisme à train épicycloïdal, avec le vilebrequin jouant le rôle de porte-satellite, est au cœur du moteur à détente prolongée.
Le rapport de réduction 1:2 entre le satellite et la planétaire permet d’obtenir deux courses différentes du piston.
Pendant les temps d’admission-compression, la petite course est utilisée, tandis que la grande course est utilisée lors des temps de détente-échappement.
Schéma du fonctionnement du moteur à détente prolongée
Avantages thermodynamiques :
Le moteur à détente prolongée permet d’exploiter plus efficacement l’énergie contenue dans les gaz de combustion.
En séparant les temps de compression et de détente, on évite les pertes d’énergie dues à la détente prématurée des gaz lors de l’ouverture de la soupape d’échappement.
Cela se traduit par une meilleure efficacité globale du moteur et une réduction des émissions.
Applications :
DPII 2023Bien que le moteur à détente prolongée ne soit pas encore largement utilisé, il suscite un grand intérêt dans le domaine de l’efficacité énergétique et de la réduction des émissions.
Des recherches et des développements sont en cours pour intégrer cette technologie dans les moteurs automobiles, les groupes électrogènes et
Le cycle de Miller est une approche intéressante qui combine les avantages d’un moteur classique avec ceux d’un cycle à détente prolongée.
Schéma du moteur à cycle de Miller
Le cycle de Miller reprend la chaîne cinématique d’un moteur classique, mais avec des ajustements spécifiques au niveau de la distribution.
Voici les étapes du cycle de Miller :
Admission : L’admission se déroule comme dans un moteur classique.
Refoulement : La soupape d’admission se ferme avec un retard important, ce qui permet de refouler une partie du mélange dans la pipe d’admission. Ce mélange restera là jusqu’au cycle moteur suivant.
Compression : Comme une partie du mélange a été refoulée, seule une fraction de la cylindrée est comprimée.
Détente : Les gaz de combustion sont détendus sur la totalité de la course du piston.
Échappement : Le processus d’échappement se déroule comme dans un moteur classique.
Avantages du cycle de Miller :
Le principal avantage réside dans l’utilisation efficace de l’énergie contenue dans les gaz de combustion.
En comprimant une cylindrée donnée (par exemple, 22 cm³) et en la détendant sur un volume plus important (par exemple, 30 cm³), le cycle de Miller permet d’obtenir un rendement supérieur sans les inconvénients liés à la complexité mécanique.
L’utilisation de techniques manuelles permet un contrôle précis lors de la fabrication.
Pour les pièces telles que les longerons ou la cloison entre la pilote et le moteur, vous pouvez mettre l’ensemble sous vide pour obtenir un bon état de surface.
Cependant, lorsqu’il s’agit de la coque, vous devez être particulièrement précautionneux, car le vide n’est pas toujours possible.
Utilisation de la soie :
La soie est un tissu extrêmement fin (0,05 mm).
La préparation du support doit être quasi-parfaite, car la moindre poussière incrustée peut entraîner des défauts.
Une fois la soie posée, il est difficile de récupérer de gros défauts de forme sans endommager cette mince couche.
Drapage sur le moule
Application de la résine époxy :
Avant le drapage, la zone à recouvrir est recouverte d’une légère couche de résine époxy.
Chaque morceau de soie appliqué doit être débarrassé de ses plis.
Le drapage de la soie suit des techniques similaires à celles utilisées pour d’autres tissus comme le verre ou le carbone.
Élimination des bulles et des plis :
Pour éliminer une bulle ou un pli, il faut tirer délicatement le tissu depuis l’extérieur, dans le sens des fibres et de préférence perpendiculairement au pli.
Il est essentiel de procéder progressivement sur l’ensemble de la couche pour éviter de créer d’autres défauts.
L’association TIM UPS INSA est en pleine évolution ! Après 27 ans passés dans les sous-sols du Génie Mécanique, elle a déménagé dans
les nouveaux bâtiments de la Maison de la Formation Jacqueline Auriol (MFJA). Ces locaux ultramodernes sont équipés d’un vaste atelier d’usinage, d’une salle dédiée aux composites, d’un espace de métrologie et même d’une soufflerie. Le TIM UPS INSA est désormais au cœur de ce nouveau bâtiment, qui abrite également l’Université Paul Sabatier, l’INSA et l’IUT GMP.
TIM07 dans les nouveaux locaux
Usinage
Composite
En plus de ces nouveaux locaux, l’équipe a opéré un changement d’image en 2023. Leur logo a été modernisé tout en conservant les couleurs emblématiques de l’association. De plus, le TIM UPS INSA s’est activement investi sur les réseaux sociaux, notamment sur Instagram, où ils partagent régulièrement des techniques de fabrication. Cette présence en ligne a porté ses fruits, puisqu’elle a permis de recruter de nouveaux membres pour l’année 2024. Une belle évolution pour cette association étudiante.
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TIM07 dans les nouveaux locaux
Usinage
Composite
Ancien logo
Nouveau logo
