bicicleta a motor de combustiÓ · 4 pistó És un dels components principals del motor. es tracta...
TRANSCRIPT
ADAPTACIÓ I MILLORA D’UNA
BICICLETA A MOTOR DE COMBUSTIÓ
Treball de Recerca
Arturo Clavero Lisbona
(24/02/18-10/12/18)
Índex
1. Introducció 1
2. Descripció del Treball 2
2.1. Descripció i Objectius 2
2.2. Metodologia 2
3. Base Teòrica Motors 2T 3
3.1. Components 3
3.2. Funcionament i diferències amb un motor de 4T 9
3.3. Manteniment 12
4. Diari i Cronologia del Treball 13
4.1. Anàlisi Motor 29
5. Pla de Millores 39
6. Resultats 40
6.1. Fase 1 41
6.2. Fase 2 43
6.3. Gràfica de Resultats Generals 45
7. Taula de Costos 47
8. Conclusions 48
9. Vídeo 49
10. Agraïments 50
11. Bibliografia del Treball 51
1
1. Introducció
Al principi no sabia de què podia fer el treball de recerca.
Vaig estar cercant àmbits que m’agradessin i intentant trobar un possible treball,
amb això em van sorgir idees com fer un disseny d’un vaixell amb Autocad.
Uns dies després vaig pensar que potser podria fer un treball més complet si
dissenyés els plànols d’una piscina per casa meva, ja que ho podria fer tant extens
com vulgues, tenint en compte normatives, la instal·lació de la depuradora i totes les
canalitzacions necessàries per a aquesta, i tot, adaptant-ho a l’espai del que disposo
a casa meva.
Aquesta idea no m’acabava d’omplir perquè a part que no tenia una motivació total
pel tema, l’any passat, al treball de recerca de primer de batxillerat ja vam fer un
disseny, en aquell cas d’un motor de cotxe i, tot i que vam aconseguir uns bons
resultats ara em venia més de gust fer un treball més manual.
Finalment, donat que m’havia adonat que volia fer un treball manual i, lògicament,
d’algun tema que m’agradés, se’m va ocórrer que com m’agraden les bicis, els
motors, i fer que les coses funcionin millor, podia adaptar una bicicleta per que
funcioni a motor. Un cop la tingués adaptada, podria millorar-la, però no només
canviant components per altres de superiors sinó també traient el major partit als
components de sèrie.
2
2. Descripció del Treball
2.1. Descripció i Objectius
El meu treball consistirà en adaptar una bicicleta perquè funcioni a motor, és a dir,
fer un model similar als que es feien als principis del motociclisme.
Quan tot funcioni bé, intentaré millorar-la, però no només canviant alguns
components per altres de superiors sinó també traient el major partit a components
de sèrie.
2.2. Metodologia
Per fer-ho, primer vaig informar-me fent una base teòrica.
Això em va servir per conèixer el funcionament general d’un motor d’aquest tipus,
així com quines son les peces que el conformen.
A aquesta base hi vaig incloure una descripció de cada component del motor.
Seguidament una explicació de com funciona un generador d’aquest tipus i les
diferències amb un de 4T, tant avantatges com inconvenients.
Per acabar, vaig fer un apartat detallant tot el manteniment necessari perquè
funcioni sempre com si fos nou.
Un cop acabada la base teòrica vaig estar uns dies instal·lant tots els components i
vaig pensar que seria bona idea documentar-ho tot en forma de vídeo per després
fer un muntatge que complementés el treball.
*(Recomano veure el vídeo un cop llegit el contingut teòric)
El proper pas va ser concertar una entrevista amb un especialista de competició, en
José Frías, per que m’aconsellés sobre quins components podia modificar i quins
no, com fer-ho, etc. Al diari vaig incloure un resum de la seva vida professional i de
la relació que tenim. Els continguts de l’entrevista els vaig anar introduint a mesura
que els utilitzava.
Finalment, vaig provar de dur a terme els seus consells.
3
3. Base Teòrica Motors 2T
3.1. Components
Un motor d’aquest tipus, com tot motor, consta de diversos components que el
conformen. Aquests són els encarregats de transformar un combustible en un
moviment útil.
Cilindre
És la peça per la qual es desplaça el pistó.
A l’interior d’aquest trobem els espiralls, que fan la funció de canalitzacions per la
mescla i els gasos de combustió.
L’espirall d’admissió és el conducte per on entra la mescla de combustible i aire
provinent del carburador cap a la part baixa del motor. És l’orifici inferior del cilindre.
Els espiralls de càrrega, més coneguts com a trànsfers, són uns canals que
connecten la part baixa del motor (càrter), amb la cambra de combustió. Aquests es
troben a la part mitja del cilindre.
L’espirall d’escapament és el l’orifici per on són expulsats els gasos d’escapament
originats per la combustió. Aquest és l’espirall superior del cilindre.
Cilindre d’un motor 2T
Font: Andomoto
4
Pistó
És un dels components principals del motor. Es tracta d’un element cilíndric que té
la funció principal de constituir una paret mòbil de la cambra de combustió.
D’aquesta manera transmet l’energia dels gasos de combustió al cigonyal.
Hi han diversos tipus de pistons:
Pistons d’alumini fos: Son els més comuns i els més antics. Són fabricats fonent el
material.
Pistó d’alumini fos
Font: Andomoto
Pistons forjats a pressió: Aquests es fabriquen sota una pressió de 3000 tones,
això millora bastant les seves prestacions i per aquest motiu son els utilitzats en
competició.
Pistó forjat a pressió
Font: Monografies.com
5
Pistons hipereutèctics: Són fabricats amb la més alta tecnologia, fet que permet
modificar la composició del material per millorar-ne la seva funcionalitat.
Això fa que aquests estiguin dotats de característiques especials com suportar una
quantitat més alta de força, tenir una major resistència o controlar millor la dilatació a
altes temperatures.
Pistó Hipereutèctic
Font: Monografies.com
A més a tots ells se’ls poden fer tractaments per millorar-los, per exemple recobrir-
los amb un tractament de molibdé i grafit a les faldes per reduir-ne el fregament amb
el cilindre.
Càrter
Cavitat inferior del motor, és el lloc al qual va la mescla de combustible que entra al
motor.
Al seu interior s’hi troba el cigonyal.
Càrter Font: Ebay
6
Bugia
La bugia és el component que fa l’espurna que provoca l’explosió de la mescla.
A diferència de la resta de components, aquesta, cal substituir-la periòdicament.
Bugia Bosch Font: Moto y Casco
Culata
És el component on s’hi troba la cambra de compressió, a aquesta s’hi col·loca la
bugia.
Culata Font: Ebay
Cigonyal
El cigonyal és la peça d'un motor que converteix el moviment lineal del pistó en
moviment circular.
Per convertir el moviment altern en rotatiu, el cigonyal disposa de manovelles que
són accionades per les bieles.
7
Sistema Biela-Manovella-Cigonyal Font: Andomoto
Biela
És la peça que uneix el pistó amb les manovelles del cigonyal.
El sistema biela-manovella és molt utilitzat en tot tipus de mecanismes.
Biela Font: Andomoto
Embragatge
L’embragatge és el mecanisme que permet connectar o desconnectar un eix motriu
amb un eix conduït per aconseguir que tots dos tinguin o no la mateixa velocitat de
rotació.
Per exemple, si el motor sempre estigués connectat a les rodes motrius cada cop
que el vehicle es detingués, el motor també es pararia (calat).
8
Embragatge
Font: Ebay
Generador
El generador és un component que aprofita part de l’energia que genera el motor
per produir electricitat. Aquesta, s’envia a la bobina i amb aquesta energia
s’alimenta la bugia, llums, etc.
Generador
Font: Ebay
Bobina (CDI)
Component que alimenta i gestiona a la bugia. És a dir, al moment just, quan la
mescla està comprimida, li proporciona l’energia necessària per produir una espurna
que detona el combustible.
9
CDI BBR Tuning
Font: Amazon
3.2. Funcionament i diferències amb un motor de 4T
Conceptes Clau:
Cicle: Espai de temps entre un impuls i el següent.
Fase: Part d’un cicle.
PMI: Punt mort inferior del pistó, és a dir, el punt més baix del seu recorregut.
PMS: Punt mort superior del pistó, és a dir, el punt més alt del seu recorregut.
Funcionament
El motor de dos temps és un dels més senzills pel que fa a la mecànica. Això és
degut a que és el propi pistó qui, amb els seus moviments ascendents i descendents
actua com a vàlvula obrint o tancant orificis que permeten entrar o sortir els gasos.
Amb això aconseguim que, a diferencia d’un motor de quatre temps, no els cal
utilitzar vàlvules que controlin aquestes entrades i sortides i, per tant, tampoc arbres
de lleves, que són els encarregats d’accionar aquestes vàlvules.
Aquests motors, en tenir molts menys components són molt més robustos ja que hi
ha menys peces que es puguin espatllar.
10
Diferències
Tant els motor de 2 com de 4 temps, han de completar un cicle compost per 4 fases.
Aquestes són admissió, compressió, explosió i escapament.
La diferencia entre tots dos motors és la manera en que s’efectuen aquestes fases
per completar un cicle.
Un motor de 4T efectua cada fase per separat, és a dir, utilitza 4 unitats de temps
per completar el cicle.
Cicle Motor de 4 temps Font: Enciclopèdia Britànica
En canvi, un motor de 2T, aprofita la mateixa unitat de temps per realitzar dues
d’aquestes fases alhora.
1r Temps→ Admissió i Compressió
Quan el pistó és a punt d’arribar al PMI (punt mort inferior) obre l’espirall de càrrega,
això fa pujar el combustible que hi havia preparat cap a la cambra de combustió.
Immediatament, el pistó comença a ascendir, tanca l’espirall de càrrega i
comprimeix la mescla.
2n Temps→ Explosió i Escapament
La bugia provoca una espurna que dona lloc a l’explosió de la mescla comprimida.
Degut a l’explosió, el pistó, que és l’únic component mòbil de la cambra de
combustió descendeix amb una gran força.
Quan és a prop del PMI, obre l’espirall d’escapament i s’alliberen les restes de
l’explosió.
11
Cicle Motor de 2 temps Font: Surgarden.es
Amb això aconsegueix completar el cicle en només dues unitats de temps.
És a dir, un motor 2T genera impulsos més seguits, conseqüentment, desenvolupa
una major potència però també té un major consum de combustible.
Està comprovat per motorpasiónmoto que un motor 2T de la mateixa cilindrada que
un 4T i sotmès al mateix esforç, el supera d’un 20% a un 30% en potencia màxima.
Com a exemple les actuals “motoGP” gairebé dupliquen en cilindrada les 500cc 2T
per poder aconseguir unes prestacions competitives.
També cal destacar que en aquest tipus de motors l’augment del consum de
combustible respecte un motor de 4T no ve donat exclusivament pel major nombre
d’explosions. Aquest altre paràmetre a tenir en compte és que quan el pistó es troba
al PMI hi ha oberts els espiralls d’escapament i de càrrega alhora. Això produeix que
una petita part de combustible pot ser expulsada per l’escapament abans de ser
aprofitada. Aquest efecte es coneix com a escombrat Schnurle.
12
Escombrat Schnurle
Font: Repositori Jonathan Flórez Agudelo
3.3. Manteniment
Els motors de 2T necessiten un manteniment rigorós.
Quan el motor és nou es recomana fer-li un rodatge (en teoria ja el porten fet de
fàbrica però no està de més) aquest consisteix en no forçar al màxim el motor durant
els primers dies d’ús.
Igualment, tampoc s’ha de forçar quan aquest s’acaba d’engegar i encara no ha
arribat a la temperatura de servei.
És indispensable utilitzar un oli sintètic de qualitat i amb la proporció adequada ja
que és el que s’utilitza com a lubricació pel motor i és un dels factors que més poden
determinar la vida útil d’aquest.
Com a manteniment regular cal mantenir la cadena ben engreixada i el filtre d’aire
sempre net.
Un cop a l’any s’han de substituir els segments o cèrcols, que són, d’una manera
molt simplificada, les juntes que hi han entre el pistó i el cilindre.
El pistó, ha de ser reemplaçat una vegada cada dos anys.
13
4. Diari i Cronologia del Treball
*Previ: Cal tenir en compte que el diari comprèn el dia a dia del treball des del seu
inici fins al final, per tant, s’utilitza una part de la informació ja anomenada, i un cop
s’avança en el temps també es parla de conceptes o parts del treball que encara no
han aparegut a aquest.
24/02/18 He estat mirant quina podria ser la meva base, he trobat un kit que inclou totes les
peces necessàries per fer que funcioni, té un preu de 108€ a la plataforma d’Ebay i
penso que per aquest preu pot ser una bona opció per començar el projecte,
sobretot tractant-se d’un motor nou.
Aquest kit inclou:
-1X Buixia
-1X Protector de Cadena
-1X Tub d’Escapament
-1X Palanca d’Embragatge
-1X Tensor per la cadena
-1X Cadena
-1X Motor de 80cc.
-1X Dipòsit de 2L.
-1X Carburador
-1X Cable Accelerador
-1X Pinyó de 44 dents.
-1X Puny Accelerador.
-1X Ancoratges necessaris, juntes i hardware.
kit motor 80cc
Font:Ebay
14
01/03/18 He seguit mirant i com no he trobat res millor qualitat/preu he comprat el kit.
Faré una part teòrica per conèixer el funcionament general d’un motor d’aquest
tipus, així com quines son les peces que el conformen. Això em servirà com a punt
de partida per conèixer millor amb que estic tractant.
09/03/18 Ja m’ha arribat el paquet. Es troba tot en bones condicions i quan tingui acabada la
base teòrica començaré a instal·lar-lo.
Un cop estigui instal·lat començaré la part més sòlida i laboriosa del treball, que serà
intentar millorar-lo.
10/03/18 Per aprendre amb profunditat com puc millorar el rendiment d’un motor d’aquestes
característiques d’una manera segura m’agradaria concertar una entrevista amb un
especialista del tema, de manera que em pugui aconsellar sobre quins components
podem modificar i quins no, com fer-ho, etc.
27/03/18 Ara he acabat la base teòrica de motors 2T.
A aquesta hi he inclòs una explicació de cada component del motor.
Després una explicació del funcionament d’un motor d’aquest tipus i les diferències
amb un motor de 4T, tant avantatges com inconvenients.
Per acabar, he fet un apartat detallant tot el manteniment necessari perquè funcioni
sempre com si fos nou.
Demà començaré a instal·lar el kit i he pensat que seria bona idea documentar
aquesta fase amb un vídeo per fer un muntatge a càmera ràpida.
28/03/18
Avui he dedicat tot el dia al muntatge, han sorgit uns quants problemes.
El primer ha estat que per posar el pinyó s’han de posar 4 components al mateix
cargol amb els radis de la llanta pel mig, cosa que dificulta molt treballar. Ho he
pogut solucionar amb una mica de paciència.
El següent ha estat amb els suports del motor, que no encaixaven amb el quadre.
15
La solució ha estat allargar els forats de la planxa on havien d’encaixar per donar
una mica més de marge, després adaptar el suport fins que he trobat una forma
amb la qual encaixava.
L’última complicació ha estat muntar el cable de l’accelerador pel carburador ja que
s’ha de mantenir un conjunt de peces alineades amb una sola mà i alhora amb l’altra
comprimir un motlle que és força dur per treure un tros del cable que passa per
l’interior d’aquest. El problema és que o es desalineen les peces que subjectes amb
una mà, o es rellisca el cable, o simplement, encara que ho facis tot bé, et tremola
molt la mà que està comprimint el motlle i és difícil col·locar el cable al seu lloc.
La solució ha estat simplement anar provant fins que després d’una estona ho he
aconseguit.
En total he muntat el pinyó a la llanta, he col·locat i subjectat el motor al seu lloc i he
instal·lat el sistema de l’accelerador, des del puny fins al carburador.
Demà continuaré amb el projecte. De moment, tot i aquestes petites complicacions,
pinta força bé.
29/03/18
He deixat pràcticament enllestit el muntatge.
Com sempre que es fa qualsevol cosa al taller hi han punts més laboriosos que
d’altres.
Els d’avui han estat:
El primer col·locar la cadena, ja que la he hagut de tallar diverses vegades perquè
era massa llarga, finalment ha quedat ben col·locada.
El següent ha estat el tensor de la cadena perquè és una peça metàl·lica que no
quedava prou ben fixada al quadre de la bici i feia que la cadena toqués la roda.
Ho he solucionat aplicant diverses voltes de cinta americana al quadre per millorar el
recolzament de la peça.
També he hagut de buscar una solució pel cable accelerador ja que és molt llarg i
no es pot tallar perquè calen les dues puntes del cable d’acer de l’interior per
subjectar-lo al puny i al carburador.
Finalment li he donat una volta a la part davantera del quadre i l’he subjectat
utilitzant brides amb la resta de cables per que no es moguessin gaire, de totes
maneres això és una solució provisional per fer les primeres proves.
L'últim punt a tenir en compte ha estat la col·locació del dipòsit ja que al lloc on s’ha
de posar és per on passen els cables de canvi i del fre del darrera.
16
Per tal que no els toqués hi he posat unes tires d’escuma entre els cables per
aconseguir que el dipòsit s’assentés en aquestes i no bloquegés els cables.
Ara l’únic que falta és ajustar l’embragatge, el ralentí al carburador i un parell de
coses més i ja es poden fer les primeres proves.
30/03/18
Per fi he acabat el muntatge i he fet les primeres proves.
Ha engegat al primer intent i per ser la primera vegada que funciona ha anat força
bé.
Tot i així sempre es poden millorar coses i li he hagut de pujar una mica més el
ralentí ja que quan parava, encara que tingués l’embragatge pitjat, s’apagava.
De totes maneres, això ha tingut fàcil solució, li he donat una volta més al cargol,
que es troba al carburador, i ja no s’ha tornat a apagar.
12/05/18
Acabo de fer l’entrevista a en José Frías, hem estat pràcticament tot el dia plegats.
Ell ha estat molts anys treballant a competició d’alt rendiment com a mecànic i pilot
de proves. Ha treballat, entre d’altres, a competicions com el Campionat d’Espanya
de velocitat el 2011 o amb curses de resistència entre el 2012 i el 2017 a més de
múltiples participacions a les 24 hores de Montmeló.
Ens vam conèixer farà un any gràcies a que ara es troba treballant amb el meu pare
a un concessionari Bmw. Vam estar parlant del meu projecte i finalment ha estat un
dels màxims col·laboradors d’aquest.
José Frias en tanda de proves Font: José Frías
17
Amb el projecte davant m’ha donat molts consells, alguns d’aquests tant útils com
curiosos, per exemple, una de les millores que m’ha recomanat que podia fer-li és
polir el càrter per aconseguir que la benzina llisqui millor i d’aquesta manera
accelerar els cicles.
”T’ho hauràs de currar fins que et vegis tu quan ho miris, i això només ho
aconseguiràs amb moltes, moltes hores.”
M’he quedat amb aquestes paraules, que tenint en compte que és una peça d’acer,
puc suposar que no és cap exageració.
Deixant de banda aquesta petita curiositat, també m’ha recomanat teories i fórmules
que m'hauria d’estudiar com la d’ones d’escapament, o la fórmula estequiomètrica,
que especifica la proporció de la mescla de benzina amb oli ideal.
Ara tinc molt material que haig de treballar.
13/05/18 He trobat més informació que em pot ser útil per conèixer i millorar el motor.
He estat parlant amb l’Alejandro Francés, un antic alumne de l’escola que ara està
fent un grau de mecànica. M’ha enviat unes fórmules que serveixen per determinar
totes les característiques del motor com cilindrada real, compressió màxima,
temperatura o treball total prenent algunes mesures. Aquests aspectes em poden
ser molt útils a l’hora de dur a terme millores o inclús poder suposar a quina
temperatura i pressió arribarà per valorar les causes-conseqüències que provocarà
abans de realitzar la pròpia millora.
20/05/18 Estic informant-me sobre el funcionament de les ones d’escapament per poder
determinar com hauria de ser el tub d’escapament perfecte per al meu motor, ja que
encara que sembli una cosa molt simple, a un motor de 4 temps quan més recte
sigui millor, però a un 2 temps és un component de vital importància.
Cada motor té unes necessitats diferents i si es compleixen pot variar
significativament el seu rendiment.
18
29/06/18 Avui volia fer unes proves per poder contrastar el rendiment del motor de sèrie amb
el rendiment final un cop apliqui les millores.
Els paràmetres que volia tenir en compte eren la velocitat màxima que podia assolir
en un terreny pla i la potència que desenvolupava. Quan he trobat el lloc idoni he
realitzat la prova de velocitat màxima.
Aquesta ha consistit simplement en dur el motor fins el límit de revolucions (un cop
escalfat), i utilitzant un velocímetre digital enregistrar el resultat de la prova.
Aquest ha estat de 39,4 Km/h.
Per aconseguir la potencia he tingut més problemes ja que les fórmules
convencionals per calcular-la contenen característiques que no puc esbrinar, per
tant, he de pensar una manera per poder calcular-la amb les dades que puc obtenir.
La idea inicial era:
𝑃 =𝑊
𝛥𝑡
𝑃 → 𝑃𝑜𝑡è𝑛𝑐𝑖𝑎 [𝑊]
𝑊 → 𝑇𝑟𝑒𝑏𝑎𝑙𝑙 [𝐽]
𝛥𝑡 → 𝐷𝑖𝑓𝑒𝑟è𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑠 [𝑠]
𝑊 = 𝛥𝐸𝑐
𝑊 → 𝑇𝑟𝑒𝑏𝑎𝑙𝑙 [𝐽]
𝛥𝐸𝑐 → 𝐷𝑖𝑓𝑒𝑟è𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑′𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎 𝐶𝑖𝑛è𝑡𝑖𝑐𝑎 [𝑁]
𝐸𝑐 = 1
2× 𝑚 × (𝑣)2
𝐸𝑐 → 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎 𝐶𝑖𝑛è𝑡𝑖𝑐𝑎 [𝐽]
𝑚 → 𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 [𝐾𝑔]
𝑣 → 𝑉𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑡𝑎𝑡 [𝑚/𝑠]
19
Per tant, sabent això he deduït la següent fórmula:
𝑃 =[12
× 𝑚 × (𝑣1)2] − [12
× 𝑚 × (𝑣0)2]
𝛥𝑡
𝑃 → 𝑃𝑜𝑡è𝑛𝑐𝑖𝑎 [𝑊]
𝑚 → 𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙[𝐾𝑔]
𝑣1 → 𝑉𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑡𝑎𝑡 𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 [𝑚/𝑠]
𝑣0 → 𝑉𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑡𝑎𝑡 𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 [𝑚/𝑠]
𝛥𝑡 → 𝐷𝑖𝑓𝑒𝑟è𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑠 [𝑠]
Un cop he sabut com fer-ho he mirat com aconseguir les dades que necessitava,
aquestes eren: massa, velocitat inicial, velocitat final i diferència de temps.
La massa és tota la que mou el motor, per tant, he agafat una bàscula i m´he pesat
agafant la bici, el resultat ha estat de 96,4Kg.
El següent que necessitava era una velocitat inicial, una velocitat final i una
diferència de temps.
Un cop arribat aquest punt, ja he pogut pensar en la prova.
Aquesta consistiria en agafar un tram de distància (70 metres).
Entrar a aquest tram a una velocitat inicial de 10 Km/h (𝑣0).
Mesurar el temps que trigava en arribar a la segona marca (𝛥𝑡), i alhora a quina
velocitat o feia (𝑣1).
Com no ho podia calcular tot jo sol, he demanat ajuda a un amic que em
cronometrava i jo alhora, mirava al velocímetre a quina velocitat passava per
aquesta segona marca.
Hem fet tres intents i hem contat la menor marca de temps. Els resultats totals han
estat:
𝑚 = 96,4𝑘𝑔
𝑣0 = 10𝑘𝑚/ℎ → 2,77𝑚/𝑠
𝑣1 = 36,8𝑘𝑚/ℎ → 10,22𝑚/𝑠
𝛥𝑡(70𝑚) = 12𝑠
20
Per tant substituint a la fórmula ha quedat:
{𝑃 =[12
× 96,4 × (10,22)2] − [12
× 96,4 × (2,77)2]
12=
=5034,4 − 369,8
12= 388𝑊}
{1𝐶𝑉 ×388𝑊
736𝑊= 0,528𝐶𝑉}
Ara bé, aquest càlcul no és correcte ja que al treball si hauria d´afegir la força de
fregament amb el terra i per ser perfeccionistes també la de l´aire.
No obstant, això no ho podia saber ja que:
𝐹𝑓 = 𝜇 × 𝑛
𝐹𝑓 → 𝐹𝑜𝑟ç𝑎 𝑑𝑒 𝑓𝑟𝑒𝑔𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡 [𝑁]
𝜇 → 𝐶𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡 𝑑𝑒 𝑓𝑟𝑒𝑔𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡 𝑑𝑖𝑛à𝑚𝑖𝑐
𝑛 → 𝐹𝑜𝑟ç𝑎 𝑛𝑜𝑟𝑚𝑎𝑙 [𝑁]
Per tant:
𝐹𝑓 = 𝜇 × 96,4 × 9,8 = 944,72𝜇 Però no puc saber el coeficient de fregament dinàmic (𝜇) del terra.
Un cop vist aquest problema el primer que se m´ha ocorregut ha estat agafar el
valor del potència del primer càlcul encara que no sigui el real i quan es trobi tot
millorat fer les proves al mateix lloc.
Fent-ho així aconseguiria un valor també sense la força de fregament però aquesta
en ser un valor igual en els dos casos el que si podria determinar és la diferència
entre la potència inicial i la final, que això si que seria un valor correcte.
21
De totes maneres quan ja estava decidit a fer-ho així, no m´agradava la idea d´anar
treballant amb valors que no són els correctes.
Per solucionar això se m´ha acudit mirar a la fitxa del motor quina era la potència
màxima real i, d’aquesta manera podia saber l´impacte de la força de fregament,
tenint en compte que:
𝑃𝑇 =𝑊𝑇
𝛥𝑡
𝑃𝑡 → 𝑃𝑜𝑡è𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 [𝑊]
𝑊𝑡 → 𝑇𝑟𝑒𝑏𝑎𝑙𝑙 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 [𝐽]
𝛥𝑡 → 𝐷𝑖𝑓𝑒𝑟è𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑠 [𝑠]
de la qual he extret:
𝑃𝑡 =4664,6 + 944,72 × 𝜇
𝛥𝑡
𝑃𝑡 → 𝑃𝑜𝑡è𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 [𝑊]
𝐹𝑓 → 𝐹𝑜𝑟ç𝑎 𝑑𝑒 𝐹𝑟𝑒𝑔𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡 [𝑁]
𝛥𝑡 → 𝐷𝑖𝑓𝑒𝑟è𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑠 [𝑠]
𝜇 =𝑃𝑇 × 𝛥𝑡 − 4664,6
944,72
La potència nominal del motor (màxima) són 2000W (2,71CV)
Per tant:
𝜇 =2000 × 12 − 4664,6
944,72= 20,46
En aquest punt me’n he adonat que això no era possible ja que 𝜇 sempre és un
valor entre 0 i 1 per tant el meu resultat no és coherent.
He estat pensant a que pot ser degut i quan he calculat la potència amb l’experiment
dels 70 metres he fet un error.
22
Aquest ha estat que he pres el valor resultant com a potència màxima sense tenir en
compte la força de fregament.
No és així, aquest valor es la potència mitja de tot el trajecte, no la màxima,
igualment sense tenir en compte el fregament.
De totes maneres he trobat una taula que no pensava que existís, però que m’ha
anat molt bé.
Taula coeficients de fregament dinàmic Font: Investigació i Reconstrucció d’Accidents de Trànsit
A aquesta hi apareixen els coeficients de fregament segons la superfície i les
condicions en què es troba.
Utilitzant aquesta taula puc fer una aproximació de la potencia mitjana real.
23
Segons la taula l’asfalt que ja té uns anys, sec, i a menys de 50 km/h té un coeficient
d’entre un 0,6 i un 0,8, per tant, agafaré el valor entremig, 0,7.
Ara refaré la fórmula de la potència i calcularé els resultats.
La fórmula completa és:
𝑃 =[12
× 𝑚 × (𝑣1)2] − [12
× 𝑚 × (𝑣0)2] + 𝑚 × 𝑔 × 𝜇
𝛥𝑡
𝑃 → 𝑃𝑜𝑡è𝑛𝑐𝑖𝑎 [𝑊]
𝑚 → 𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙[𝐾𝑔]
𝑣1 → 𝑉𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑡𝑎𝑡 𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 [𝑚/𝑠]
𝑣0 → 𝑉𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑡𝑎𝑡 𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 [𝑚/𝑠]
𝛥𝑡 → 𝐷𝑖𝑓𝑒𝑟è𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑠 [𝑠]
𝜇 → 𝐶𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡 𝑑𝑒 𝑓𝑟𝑒𝑔𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡 𝑑𝑖𝑛à𝑚𝑖𝑐
𝑔 → 𝐺𝑟𝑎𝑣𝑒𝑡𝑎𝑡 [𝑚/𝑠2]
02/07/18 Avui he desmuntat el motor de la bici i un cop el tenia fora l'he obert sencer per
primera vegada.
Desglossament motor 80cc 2T Font: Pròpia
Això m´ha servit per veure components que estaven molt malament.
Ja a l´espirall d'admissió he trobat problemes.
El primer a la junta que porta entre el cilindre i l'espirall, la qual tenia un orifici molt
més petit del que hauria de ser, i limitava molt el pas de combustible i aire.
24
Junta Admissió Original Font: Pròpia
Junta Admissió Original Font: Pròpia
Ho he solucionat tallant-la amb un bisturí a la mesura que li tocava.
A més, tot seguit, l’orifici de l’espirall també es trobava en unes condicions
deplorables. Estava ple de rugositats i imperfeccions, i tenint en compte que l’aire a
una certa velocitat i pressió es comporta com si fos un fluid, això afecta en gran
mesura al rendiment final.
A més, m’he adonat que tot el motor esta pintat, inclús per l’interior, cosa que no té
sentit i l'únic que provoca és que totes les superfícies del circuit siguin més rugoses.
25
Espirall d’Admissió Original Font: Pròpia
03/07/18 Ja he solucionat el problema que hi havia a l’admissió.
El que he fet ha estat polir-lo amb el paper de vidre més fi que tenia.
A més, l’he estat utilitzant abans en un altre projecte per aconseguir que es
desgastés i d’aquesta manera poder aconseguir un acabat encara més fi.
Cal destacar que el que jo volia aconseguir és una superfície el més llisa possible,
per tant com hi havia parts més profundes, a aquestes hi he deixat una capa de
pintura, i a les més altes, la he polit.
A aquest procés hi he dedicat unes 10 hores entre ahir i avui.
Espirall d’Admissió Polit Font: Pròpia
26
04/07/18 Acabo de comprovar com es troba el filtre d’aire i està pitjor encara que l’espirall
d’admissió.
Té quatre orificis per on ha d’entrar l’aire dels quals només hi havia un en bones
condicions, dos dels altres no estaven perforats del tot i un, ni tan sols tenia forat.
Filtre d’aire Original Font: Pròpia
Això ha tingut fàcil solució ja que com és un component de plàstic és fàcil de
rectificar.
Ho he fet utilitzant una eina rotativa Dremel.
Filtre d’aire Rectificat Font: Pròpia
27
Com he acabat ràpid, m’ha donat temps d’obrir el motor més en profunditat.
He obert el càrter i he vist que inclús aquí, hi portava pintura.
Alhora, aprofitant que ja tenia el motor obert, he desmuntat els rodaments.
Ho he fet perquè pensava substituir-los però si els desmuntava ara no els caurien
virutes metàl·liques i així els podia conservar com a recanvis si algun dia en
necessito.
Aquest ha estat un dels punts que més m’ha agradat.
Per treure’ls cal un extractor especial, com no en tenia, he hagut de pensar com
podia fer-ho.
A cops no es pot fer degut a que les esferes de l’interior se surten de les seves
pistes i queden inservibles.
Finalment se m’ha acudit una manera de fer-ho i ha funcionat a la perfecció.
Extractor de Rodaments Caser
Font: Pròpia
05/07/18 Ja amb els rodaments fora m’he posat a polir tota la superfície interior del càrter.
Així és com es trobava inicialment, encara amb els rodaments instal·lats.
28
Semi càrter Original Font: Pròpia
07/07/18 Aquesta és la part on hi he dedicat més hores (amb diferència) de tot el procés.
Ara mateix he acabat de polir, en aquest procés m’ha aparegut algun inconvenient.
El principal ha estat que a una de les meitats, quan he polit la pintura, han aparegut
força bombolles d’aire que hi havien dins de la pròpia peça.
Això, tot i no ser culpa meva, m’ha afectat força ja que no he pogut seguir polint
aquestes parts, ja que hauria estat més perjudicial que beneficiós.
De totes maneres, jo crec que hi haurà una diferència força notable.
Aquest ha estat el resultat final després d’unes 12 hores de treball per cada meitat.
Semi càrter Polit Font: Pròpi
29
08/07/18 Per últim, pel que fa a la millora interna vaig rectificar l’espirall d’escapament del
cilindre.
Es trobava en un estat similar al de l’admissió i igualment, després d’unes 10 hores
de treball va acabar amb un resultat òptim.
A més el fet d´obrir el motor, també m'ha permès calcular força característiques
d´aquest.
4.1. Anàlisi Motor
El primer que he calculat ha estat el volum unitari.
Aquesta característica marca la capacitat que té cada cilindre entre el PMI (punt
mort inferior) i el PMS (punt mort superior) del recorregut del pistó, és a dir, la
carrera.
Dit d’una altra manera, el volum de mescla que desplaça el pistó cap a la cambra de
compressió.
Per fer aquest càlcul cal saber el diàmetre del pistó i la carrera del mateix, que, com
he explicat abans, és el recorregut entre aquest PMI i PMS, totes dues mesures en
mil·límetres.
𝑉𝑢 =(⊘)2
4× 𝜋 × 𝐿
𝑉𝑢 → 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚 𝑈𝑛𝑖𝑡𝑎𝑟𝑖 [𝑐𝑚3]
⊘ → 𝐷𝑖à𝑚𝑒𝑡𝑟𝑒 𝑃𝑖𝑠𝑡ó [𝑚𝑚]
𝐿 → 𝐶𝑎𝑟𝑟𝑒𝑟𝑎 [𝑚𝑚]
En el meu cas el diàmetre del pistó és de 47 mil·límetres i la carrera 37 mil·límetres,
per tant un cop substituït a la fórmula:
{𝑉𝑢 =(47)2
4× 𝜋 × 37 = 64,19 𝑐𝑚3}
La cilindrada és aquella mesura que indica la capacitat del motor.
30
Es calcula multiplicant el volum unitari pel nombre de cilindres del motor, en el meu
cas, com el motor té un únic cilindre la cilindrada és igual al volum unitari, és a dir
64,19 𝑐𝑚3.
De totes maneres no s'aprofita tota la cilindrada ja que la mescla només comença a
comprimir-se quan el pistó ha anat ascendint i ha tancat l´espirall d'escapament.
Per tant, per calcular el volum unitari efectiu s'hauria d'utilitzar la carrera efectiva del
pistó, és a dir no des de el PMI sinó des de que es tanca l´espirall d'escapament (ja
que és l'últim que es tanca i marca el punt on realment es comença a comprimir la
mescla.)
En el meu cas la carrera efectiva és de 25 mil·límetres, un cop repetim el càlcul:
{𝑉𝑢𝑒 =(47)2
4× 𝜋 × 25 = 43,37 𝑐𝑚3}
I de la mateixa manera que abans la cilindrada efectiva serà aquest mateix valor.
També volia saber el volum de la cambra de compressió però no he pogut calcular-
lo ja que no és cap polígon del qual en pugui extreure mides i calcular-ne el volum.
He estat buscant i he trobat que a la fórmula que s'utilitza per calcular la relació de
compressió apareix el volum de la cambra de compressió.
Per tant, sabent per la fitxa tècnica del motor que treballa amb una relació de
compressió de 6:1, puc invertir la fórmula per extreure´n el volum de la cambra,
aquesta és :
𝑅𝑐 =𝑉𝑢𝑒 + 𝑉𝑐
𝑉𝑐
𝑅𝑐 → 𝑅𝑒𝑙𝑎𝑐𝑖ó 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑟𝑒𝑠𝑠𝑖ó
𝑉𝑢𝑒 → 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚 𝑢𝑛𝑖𝑡𝑎𝑟𝑖 𝑒𝑓𝑒𝑐𝑡𝑖𝑢
𝑉𝑐 → 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚 𝑐𝑎𝑚𝑏𝑟𝑎 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑟𝑒𝑠𝑠𝑖ó
Per tant, podem extreure el sistema:
𝑅𝑐 × 𝑉𝑐 = 𝑉𝑢𝑒 + 𝑉𝑐
31
que un cop substituint amb les dades que sabem :
6 × 𝑉𝑐 = 43,37 + 𝑉𝑐
5 × 𝑉𝑐 = 43,37
{𝑉𝑐 =43,37
5= 8,67𝑐𝑚3}
Per tant, sabent el volum unitari efectiu i la relació de compressió hem pogut
esbrinar el volum de la càmera de compressió, en aquest cas de 8,67𝑐𝑚3.
Una altra dada que era interessant conèixer de cara a la preparació era la
temperatura a la que treballa el motor.
Per calcular-la s'utilitza la temperatura ambient ( en condicions normals 22 ºC) en
graus K, la compressió a la que treballa i la compressió inicial del combustible que
en el cas de la benzina és 1,33.
La fórmula es:
𝑇𝑐𝑎 = 𝑇0 × 𝑅𝑐
𝑎−1
𝑇𝑐𝑎 → 𝑇𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑎𝑙 𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑟𝑒𝑠𝑠𝑖ó [𝐾]
𝑇0 → 𝑇𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑙′𝑎𝑖𝑟𝑒 [𝐾] 𝑅𝑐 → 𝑅𝑒𝑙𝑎𝑐𝑖ó 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑟𝑒𝑠𝑠𝑖ó
𝑎 → 𝑃𝑟𝑒𝑠𝑠𝑖ó 𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 𝑑𝑒𝑙 𝑐𝑜𝑚𝑏𝑢𝑠𝑡𝑖𝑏𝑙𝑒 Que un cop substituïda ens queda:
𝑇𝑐𝑎 = 295 × 61,33−1 = 532,8º𝐾
{532,8 − 273 = 259,8º𝐶}
Sé que en moment de compressió màxima la temperatura és de 259,8 ºC, ara hauré
d´esbrinar si tinc marge per poder augmentar la compressió, ja que si ho faig,
aquesta temperatura serà major.
L'última prova que he realitzat ha estat la de pressió al final de la compressió.
32
Per aquesta ens cal saber la pressió inicial, la relació de compressió i la compressió
inicial de la benzina.
La fórmula és així:
𝑃𝑐 = 𝑃0 × 𝑅𝑐𝑎
𝑃𝑐 → 𝑃𝑟𝑒𝑠𝑠𝑖ó 𝑎𝑙 𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑟𝑒𝑠𝑠𝑖ó [𝐾𝑔
𝑐𝑚2]
𝑃0 → 𝑃𝑟𝑒𝑠𝑠𝑖ó 𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑙′𝑎𝑖𝑟𝑒 [𝐾𝑔
𝑐𝑚2]
𝑅𝑐 → 𝑅𝑒𝑙𝑎𝑐𝑖ó 𝑑𝑒 𝐶𝑜𝑚𝑝𝑟𝑒𝑠𝑠𝑖ó
𝑎 → 𝑃𝑟𝑒𝑠𝑠𝑖ó 𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 𝑑𝑒𝑙 𝑐𝑜𝑚𝑏𝑢𝑠𝑡𝑖𝑏𝑙𝑒
La pressió inicial és d’1 atmosfera però això s´ha de passar a Kg/Cm2.
{1𝑎𝑡𝑚 → 101300𝑃𝑎 →
1𝐾𝑔𝑐𝑚2
98066,5𝑃𝑎=
𝑋
101300𝑃𝑎→ 𝑋 =
1,03𝐾𝑔
𝑐𝑚2}
Un cop tenim això ja podem substituir a la fórmula:
{𝑃𝑐 = 1,03 × 61,33 = 11,19 𝐾𝑔/𝑐𝑚2}
{11,19 𝐾𝑔/𝑐𝑚2 → 1097869𝑃𝑎 → 10,83 𝑎𝑡𝑚}
Per tant la pressió a la que arriba al motor en el punt de compressió màxima seria
l'equivalent a estar a uns 100 metres sota el mar.
33
01/09/18 He estat uns dies reconstruint el motor de nou i quan l’acabi de reinstal·lar hauré de
fer les proves per anar comparant els resultats de cada fase.
Penso fer diverses taules seguides d’un anàlisi de cadascuna d’elles i
acompanyades amb gràfiques per representar els resultats d’una manera més
visual.
03/09/18
Ja he realitzat les proves, la veritat és que han anat força bé, em reconforta molt
pensar que totes les hores que he estat polint tots i cadascun dels components han
servit per a alguna cosa.
A més, tinc l’emoció afegida que és la primera vegada que faig una preparació i
tothom coincideix en que s’han de fer moltes per aprendre.
Per tant, el fet que l’he desmuntat sencer, modificat, i reconstruït, i no només
segueix funcionant sinó que ho fa millor que abans ja fa que estigui molt content
amb la meva feina.
El proper pas és fer una carburació fina a mida, per a això hauré de retocar
paràmetres com el percentatge d’aire i benzina que alimenta el motor, buscant
seguir la fórmula estequiomètrica.
Aquesta dicta que la proporció ideal és de tretze unitats d’aire per una de benzina,
ara bé, és difícil saber el punt en el que es troba sense maquinària específica.
Per solucionar això utilitzaré contingut de l’entrevista amb en Pep, pel qual conec
aquesta fórmula i com saber el punt on estem en cada moment.
La clau està en la bugia, si l'aïllament està negre vol dir que té massa benzina i oli,
per contra, si està molt blanc té massa aire i poc combustible, el punt on la proporció
és la correcta és quan s’extreu la bugia i l'aïllament és de color crema.
Per modificar la proporció trobem una agulla situada al carburador que disposa de
cinc ranures a les quals s’hi pot introduir un altre component i depenent de la ranura
en el que el situem, farà la proporció d’una manera o altre.
04/09/18 He estat fent proves de carburació i finalment el punt on ha anat millor ha estat
restringint una mica més el pas de combustible, ja he realitzat les proves pertinents.
Ara vull augmentar la compressió del motor.
La manera de fer-ho és reduint l’espai de la cambra de compressió, i això es
tradueix en extreure un petit aro d’alumini de la culata.
34
Culata Rectificada
Font: Pròpia
Aquesta última millora de la fase 1, desafortunadament no la he pogut aplicar, els
motius estan explicats amb l’anàlisi de resultats de la taula d’aquesta fase.
05/09/18
Bé, resulta que el càlcul de la potència mitja segueix estant malament perquè el
coeficient de fregament dinàmic del terra que vaig extreure de la taula de
reconstrucció d’accidents de trànsit té en compte un vehicle frenant i, resumint, que
el valor canvia.
He estat investigant per mirar com podia calcular-ho i amb l’ajuda de’n Ferran
Garcia, professor de l’escola Gravi, he vist que podia utilitzar les següents fórmules:
𝜇 × 𝑚 × 𝑔 = 𝑚 × 𝑎
𝜇 → 𝐶𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡 𝑑𝑒 𝑓𝑟𝑒𝑔𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡 𝑑𝑖𝑛à𝑚𝑖𝑐 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓í𝑐𝑖𝑒
𝑚 → 𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎
𝑔 → 𝐺𝑟𝑎𝑣𝑒𝑡𝑎𝑡
𝑎 → 𝐴𝑐𝑐𝑒𝑙𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖ó
35
𝑎 =𝑣2 − 𝑣0
2
2𝑑
𝑎 → 𝐴𝑐𝑐𝑒𝑙𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖ó
𝑣 → 𝑉𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑡𝑎𝑡 𝐹𝑖𝑛𝑎𝑙
𝑣0 → 𝑉𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑡𝑎𝑡 𝐼𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙
𝑑 → 𝐷𝑖𝑠𝑡à𝑛𝑐𝑖𝑎
Tenint en compte això he fet un experiment que ha consistit en anar al lloc on faig
les proves, passar per un punt a 20 Km/h i, sense frenar, mesurar la distància que
trigo en parar, d’aquesta manera ja tinc totes les dades que necessito.
Aquestes han estat:
𝑣 = 0 𝑘𝑚/ℎ → 0𝑚/𝑠
𝑣0 = 20 𝑘𝑚/ℎ → 5,5𝑚/𝑠
𝑑 = 15,7𝑚
Per tant puc dir que:
|𝑎| =02 − 5,52
2 × 15,7= 0,98
{𝜇 =|𝑎|
𝑔=
0,98
9,8= 0,1}
Ara hauré de tornar a calculat tots els valors amb el coeficient de fregament correcte
i començar la segona fase de la preparació.
17/11/18
Avui he anat a engegar la bici i no ho ha fet.
He pensat que un motor tan simple com aquest només necessita 3 coses per
funcionar i aquestes són benzina, aire, i compressió.
Com sé que té compressió perquè quan intentes arrancar-lo oposa resistència,
només podia ser que no li arribés aire o benzina.
Arrel de l’entrevista amb en Pep se m’ha acudit comprovar l’estat de la benzina.
El truc està en que si la benzina s’evapora i no deixa marca és benzina neta i si
deixa un petit residu enganxifós porta mescla amb oli.
36
Quan he fet la comprovació me n’he adonat que quedava més enganxifós del que
hauria de quedar, per tant, portava un percentatge massa elevat d’oli a la mescla.
Vist això, he recordat que en Pep em va advertir que quan hi havia massa oli
s’espatllava el filtre de combustible perquè s’impermeabilitzava i no deixava passar
la benzina.
L’he substituït per un altre que casualment tenia i he tornat a provar.
Seguia sense engegar.
He seguit fent comprovacions sense estar gaire segur del que buscava i finalment
he comprovat la bugia, és clar, la bugia,.. com havia estat sotmesa a un nivell massa
alt d’oli s’havia comunicat i havia quedat inservible.
Quan la he substituït, ha tornat a engegar.
Estic content perquè recordant coses que m’han anat explicant i una mica de ment
freda, he pogut solucionar aquest problema.
La idea que he aprés amb això és que dins d’un motor la diferència entre un 3 i un
6% d’oli a la mescla suposa haver de canviar el filtre de combustible i la bugia.
En aquest món fins i tot el mínim detall és de vital importància.
01/12/18
Conceptes Clau
Motor en buit: Sense càrrega, és a dir, amb la roda sense tocar el terra o amb
l’embragatge pitjat.
Tinc un altre problema, he començat a instal·lar components de la fase 2 i el motor
no funciona bé, no sé el que li passa però en buit rendeix estupendament i quan
m’hi pujo, que ha d’arrossegar un pes, s’apaga.
Durant els propers dies ho intentaré solucionar.
06/12/18
Avui he tingut l’última possibilitat per deixar el motor a punt ja que no tinc més
temps.
Seguia arrossegant el mateix problema, amb el motor en buit arrencava i si obries
gas pujava i baixava bé de revolucions, lineal, el problema és que quan t’hi pujaves i
havia d’arrossegar pes no funcionava, es parava.
37
El primer que he fet ha estat anar substituint uns components per altres per
descartar que alguna de les modificacions no anés bé però res, hi he estat una
estona i no he aconseguit esbrinar quin era el problema.
Quan ja gairebé ho donava tot per perdut m’he posat a pensar fredament i donat
que sense càrrega engega bé només pot ser que perdi compressió, i que per tant
quan ha de vèncer una resistència li falti la potència que se li escapa, o que no es
transmeti bé la potencia que genera a la roda.
Com l’altre dia, intentant solucionar això mateix vaig obrir cilindre he descartat que
perdi compressió, per tant, només podia ser que algun dels elements del tren de
transmissió no funcionés correctament.
Si la corona estava ben subjecta a la llanta i la cadena estava treballant tensa amb
el nou tensor que vaig fabricar el problema havia de venir d’abans.
Arribats a aquest punt he pensat que potser el problema estava a l’embragatge ja
que si els discos patinen, la potència que transmet el motor no arriba a la roda.
He obert tot el sistema per veure com estava, he vist que els pads tenien alguna
marca negre, és a dir de que havia patinat. Els he polit perquè tornessin a tenir grip.
Alhora he posat l’escapament de sèrie sense l’últim tram i màgia…
Ara va millor que mai, no estic segur de si ha estat seny o sort però és just el que
necessitava per seguir amb un bon projecte, ara que després de tants maldecaps
està solucionat hauré d’acabar les proves que em queden per fer.
A més haig d’acabar el vídeo, les taules de resultats, i elaborar una conclusió pel
treball.
08/12/18
He realitzat les proves, he acabat el vídeo i he omplert les taules de dades amb els
seus anàlisis corresponents.
Ara la bici va molt millor, per les sensacions que aporta, si de sèrie segons la fitxa
tècnica té 2KW (2,71CV) de potència màxima ara jo diria que rendeix uns 2,5 o
3KW, és a dir, uns 4 CV.
Es nota molt que ha augmentat força la potència perquè de sèrie quan hi havia una
pujada amb molt pendent s’havia d’ajudar una mica amb pedals però ara serveixen
per arrencar i poc més ja que un cop en marxa no cal pedalar en cap moment, tot
això es pot veure al vídeo.
38
09/12/18
Acabo d’elaborar una gràfica per fer els resultats més visuals, l’he organitzat de
manera que es poden veure els 4 aspectes avaluats (Velocitat Màxima, Potència
Mitja, Temps en recórrer 70m a una velocitat inicial de 10 km/h i Velocitat final en
aquesta mateixa prova).
Hi ha preses 3 mesures de cadascuna de les parts (sèrie, final fase 1 i final fase 2).
Entre cada part es forma un quadrilàter que representa el rendiment del motor en
aquesta fase i es pot veure com a cada fase el quadrilàter és major.
Ara elaboraré unes conclusions on també hi inclouré possibles maneres de seguir el
meu treball i donaré el projecte per finalitzat.
39
5. Pla de Millores
El motor que estic utilitzant per aquest projecte és molt simple, però disposa de tot
tipus de recanvis a un preu molt econòmic, de fet, per això el vaig escollir. El
considero un motor per aprendre, el qual pots anar tocant i si trenques algun
component en trobes recanvis a molt bon preu.
El que vull fer és dividir el procés de millora en dues fases.
La primera d’aquestes fases consistirà en treure el major partit al motor amb cost
econòmic 0, és a dir, sense canviar cap component, simplement optimitzant el
funcionament de cada un d’ells.
Per veure què és el que es pot fer, el que he pensat es anar obrint el motor i,
d’aquesta manera, veure tot el que es pot millorar, que ben segur, seran moltes
coses.
Un cop tingui el motor en el millor estat que pot estar sense invertir-li diners,
començaré la fase 2.
Aquesta segona fase consistirà en anar substituint components per altres de
superiors.
Després d’aplicar cada una de les millores realitzaré unes proves per determinar en
quina mesura afecta a les prestacions del conjunt i utilitzant aquestes dades aniré
omplint una taula comparativa.
Un cop acabat el tema motor faré un anàlisi dels resultats obtinguts respecte a les
prestacions inicials.
Ja per acabar hi inclouré les meves impressions mentre realitzava el treball
juntament amb una crítica sobre que es el que més m’ha agradat, què se m’ha fet
més pesat i una conclusió.
He explicat els meus progressos al diari.
40
6. Resultats
Fitxa Tècnica de Fàbrica
Per fer aquesta taula s’han utilitzat dades d’Ebay combinades amb dades que he
calculat a la part d’anàlisi.
Cilindrada exacta 64,19 cm3
Cicle 2T
Nombre Cilindres 1
Refrigeració Aire
Diàmetre per carrera 47mm*37mm
Compressió 6/1
Potència màxima 2,71CV (2KW)
Combustible Benzina S/P 95 amb un 3% d’oli sintètic
Consum 2,5L/100Km
Volum Cambra Compressió 8,67cm3
Temperatura al final Compressió 259,8ºC
Pressió al final Compressió 11,19 Kg/cm2
41
6.1. Fase 1
Fase 1 Sèrie Mill.Int./ Filt. Rect. Carburació Fina Culata Rebaixada
V.Max. (Km/h) 39,4 45,7 47,7 /
P. Mitja (CV) 1,26 1,43 1,45 /
Temps 70m (s) 12,1 11 10,6 /
V. Fin. 70m (km/h) 36,8 38 37,1 /
La taula està organitzada per columnes consecutives, és a dir, que anant d’esquerra
a dreta es va aplicant la millora del nom de la columna, sumada a totes les anteriors.
D’aquesta manera podem veure com evoluciona el projecte.
Aquells valors que milloren respecte a la fase anterior, són de color verd i el contrari,
en vermell.
Cal tenir en compte que en el cas del temps, a diferència de la resta, l’objectiu és
reduir-lo, per tant estan en verd els valors inferiors a la marca anterior.
Si fem un anàlisi de la taula, podem observar que amb la primera millora que se li
aplica, és a dir la millora interna i el filtre d’aire rectificat, milloren tots els resultats
respecte a com es trobava de sèrie.
Té una velocitat màxima superior, (de 39,4 a 45,7 Km/h).
A més augmenta la potència mitja de 1,26 a 1,43CV, fet que produeix que recorri els
70m en un temps inferior, (de 12,1 a 11 segons).
I a sobre de fer-ho en menys temps, arriba a la segona marca a una velocitat
superior (de 36,8 a 38 Km/h).
Pel que fa a la segona columna hi trobem els resultats de la carburació fina, després
de carburar unes quantes vegades provant diferents combinacions de mescla d’aire
i combustible, la millor que he trobat ha estat restringint una mica més el pas del
segon.
Amb això hem aconseguit augmentar una mica més la velocitat punta (de 45,7 a
47,7 Km/h).
També ha augmentat la potència mitja de 1,43 a 1,45CV.
A la prova dels 70m ha baixat el temps de 11 a 10,6 segons i tot i això ha arribat a la
segona marca a una velocitat inferior ( de 38 a 37,1 Km/h), per tant, amb aquestes
dades podem determinar que la configuració que li he fet a la carburació, li aporta
42
més força a baixes voltes però li restringeix una mica a mitjanes, per això ha arribat
una mica més a poc a poc, tot i a fer-ho en menys temps.
A altes voltes torna a tenir un pic de potència i això provoca que la velocitat punta
també millori.
De totes maneres, penso que és una evolució favorable.
Desafortunadament, l'última millora que pensava aplicar-li al motor dins de la fase 1
no ha estat possible. La idea era rebaixar una mica la culata per disminuir l’espai de
la mescla, així aconseguiria una mica més de compressió i per tant de potència. Ho
he fet, el problema no ha estat la peça en si, el problema ha estat per la forma de la
junta que va en aquest punt (entre el cilindre i la culata).
Aquesta no ajusta bé perquè li falta una mica de material per adaptar-se bé a la
millora, i jo puc tallar una junta però no afegir-hi material, a més, algunes juntes es
poden fer amb cartró fi, però aquesta en concret és metàl·lica i ha de ser
perfectament llisa i això ja no és al meu abast.
Per aquest motiu, la millora ha quedat desestimada.
Ara bé, és essencial tenir en compte que totes aquestes millores repercuteixen al
rendiment en base al rendiment inicial, no de manera fixa, és a dir, la mateixa millora
no afecta igual a un motor de 2cv que a un de 50cv.
Per exemple, si fem una modificació al motor que el fa pujar de 2 a 2,5cv si
apliquem la mateixa millora al de 50cv, segurament n’acabarà rendint uns 60.
Això és degut a que les millores repercuteixen d’una manera molt més propera al
tant per cent que a un augment de valor fixe.
Per tant, tenint en compte això, he realitzat una taula que mostra el percentatge de
rendiment respecte l’inicial, que és on realment es veu el treball fet.
Fase 1 Sèrie Mill.Int./ Filt. Rect. Carburació Fina Culata Rebaixada
V.Max. (%) 100 116 121 /
P. Mitja (%) 100 113 115 /
Temps 70m (%) 100 91 88 /
V. Fin. 70m (%) 100 103 101 /
43
Si analitzem aquesta taula podem observar com, simplement amb moltes hores i
encara més paciència he pogut augmentar la velocitat final fins al 121%, o el que és
el mateix, incrementar-la en un 21%.
De la mateixa manera també he aconseguit una potencia mitja que es troba al 115%
de l’inicial.
Això suposa recórrer la prova dels 70 metres en un 88% del temps i arribar-hi un 1%
més ràpid.
És a dir, si apliquem algun d’aquests percentatges al suposat motor de 50cv podem
esperar una potencia final d’uns 57cv.
Per tant, el que en el nostre model senzill es reflexa en una relativa petita diferència,
amb una base millor provocaria una millora força més significativa.
6.2. Fase 2
Fase 2 Millores Cost 0 Culata A.Comp Escapament Bugia Carb/Fil/Boost
V.Max. (Km/h) 47,7 48,5 46,2 49.1 50,3
P. Mitja (CV) 1,45 1,58 1,35 1,69 1,78
Temps 70m (s) 10,6 10,3 11,2 10,1 9,8
V. Fin. (km/h) 37,1 39.4 36,5 41,3 42,2
Bé, seguint l’estructura de la fase 1 pel que respecta a la taula, podem veure com
amb la primera millora que se li aplica dins d’aquesta fase, és a dir, la culata d’alta
compressió millora en tots els aspectes, la millora més significativa és la potència
mitjana que augmenta d’ 1,45 a 1,58CV.
Pel que fa al tub d’escapament hi ha hagut un problema. Aquest és que per la forma
del tub i de la bici no es podia instal·lar perquè tocava el quadre i la biela, vaig
intentar trobar-hi una solució però al final la manera en que el vaig posar no era la
correcta i això va influir clarament en els resultats, de totes maneres, ho he inclòs
perquè ajuda a prendre consciència de la importància que té aquest component en
motors 2T.
Com que el rendiment no era l’òptim per seguir amb les proves he instal·lat el tub
d’escapament de fàbrica.
44
Pel que fa a la bugia de nou tot resultats positius, és un component que a mi
personalment m’ha sorprès perquè no pensava que afectés tant al rendiment.
L’última millora és la que aporta més diferència, aquesta és el conjunt de
carburador, filtre d’aire cònic d’alt flux, i segurament el menys conegut Boost Bottle,
també anomenat pulmó, que és un sistema inventat per Yamaha sota el nom de
YEIS.
Aquest és un sistema de recuperació de gasos que es situa al col·lector d’admissió i
millora el rendiment general del motor.
Aquest conjunt ha millorat tots els aspectes d’una manera força notable, marcant el
progrés final del projecte.
Aprofundiré més en els avenços generals a la conclusió del treball.
Fase 2 Millores Cost 0 Culata A.Comp Escapament Bugia Carb/Fil/Boost
V.Max. (%) 121 123 117 125 127
P. Mitja (%) 115 125 107 134 141
Temp. 70m (%) 88 86 93 84 81
V. Fin. 70m (%) 101 107 99 112 115
Després d’acabar la preparació hem aconseguit millorar la velocitat punta de 39,4 a
50,3 Km/h.
De totes maneres, aquest és el resultat menys representatiu ja que podria millorar
més amb una altra relació de pinyó/corona.
A les últimes fases el motor podria donar molt més de si en aquest aspecte si no fos
perquè arriba el límit de revolucions per minut que pot assolir.
De totes maneres ha augmentat un 27% respecte la marca inicial la qual cosa està
molt bé.
Com a possible projecte de futur s’hi podria aplicar la millora definitiva que és el
canvi, amb el qual el motor canvia radicalment les seves prestacions i ens pot
aportar molta potència amb una marxa curta i molta velocitat punta amb una de
llarga.
La potència era l’objectiu principal d’aquest treball i crec que s’ha vist reflectit en els
resultats.
45
La potència mitja que ha enregistrat al final de la preparació ha estat un 41%
superior a la de sèrie i això es tradueix en que, aplicant el mateix percentatge, si de
sèrie rendia 2,71CV de potència màxima ara es troba rendint-ne un valor proper als
4.
Finalment ha recorregut els 70 metres pràcticament en un 20% menys del temps i hi
ha arribat un 15% més ràpid.
6.3. Gràfica de Resultats Generals
Aquesta gràfica representa d’una manera molt visual el progrés total aconseguit.
Com explica a la mateixa gràfica, cada un dels angles representa un dels aspectes
avaluats durant el meu treball i hi apareixen els resultats de sèrie (vermell), del final
de la fase 1 (rosa) i del final de la fase 2 (blau).
46
En el cas del temps, com és millor un nombre menor però a la gràfica semblaria el
contrari ho he fet a l’inrevés només per fer aquesta gràfica, és a dir, si havia de
posar un 89% del temps, he contat la diferència respecte a 100, en aquest cas 11% i
he sumat aquesta diferencia a l’inicial, és a dir, quedaria un 111%.
47
7. Taula de Costos
A continuació deixo la taula de costos que m’ha suposat el treball.
No ha estat un treball econòmic, però jo penso que pel que he aprés em compensa
la inversió.
A més, tenint en compte que una bici de classe mitja ja costa uns 400€, fer una
inversió de 227€ per restaurar una bici a la qual ja no li donava ús i dotar-la d’un
atractiu especial és un cost assumible.
Component Cost
Kit motor Inicial 108€
Escapament 22€
Culata Alta Compressió 37€
Carburador i Filtre Alt Flux 14€
Boost Bottle (Pulmó) 10€
Col·lector d’Admissió 12€
Rodaments 20€
Segments (Cèrcols Pistó) 4€
TOTAL 227€
48
8. Conclusions
Com a valoració dels resultats obtinguts jo estic més que content perquè sent la
primera vegada que feia un projecte d’aquest tipus només el fet d’haver obert el
motor fins a no poder més, polir-ne tot l’interior, tornar-lo a muntar, i que engegui,
per mi ja és un gran assoliment.
A més no només això sinó que he aconseguit millorar el seu rendiment amb cost
econòmic 0 i solucionar els problemes que m’han anat sorgint ( que no han estat
pocs ni petits).
Aquestes són les parts del treball de les que em sento més orgullós.
Aquest treball es podria continuar per moltes vessants com per exemple,
considerant que a un motor de 2 temps el tub d’escapament és el component més
estudiat amb diferència i té una funció més complexa es podria fer un estudi
d’escapament per dissenyar l’escapament perfecte per aquest model i fer un disseny
en 3D o fabricar-lo.
Per altra banda també s’hi podria aplicar la millora que optimitzaria més el motor
amb diferència què és el canvi de marxes, o inclús fer un reportatge pas a pas de
com replicar el meu projecte.
I per acabar amb una valoració general del treball diria que tot i ser una càrrega en
alguns moments és un dels treballs més útils que he fet perquè m’ha servit per
conèixer molt més a fons que és un motor i com funciona.
Això ho trobo molt útil perquè tot i ser un tema que ja m'agradava ho desconeixia
pràcticament tot i ara ja tinc una base de coneixement sobre motors i mecanismes
que és al que algun dia em vull dedicar.
I a més dels coneixements que he adquirit pel propi treball he descobert fonts molt
interessants que ben segur em llegiré com per exemple el “Two-Stroke Tuners
Handbook” by Gordon Jennings.
Aquest és un llibre sencer dedicat a preparacions de motors 2T, al qual hi apareix
tota la informació necessària per, després d’unes quantes pràctiques, preparar el
motor perfecte.
I ja per acabar, una altra de les coses que més m’il·lusiona del treball és veure que
quan et fiques en un projecte així no pots esperar que tot vagi bé, no és un
trencaclosques al qual tot encaixa i encara així, dedicant-hi tantes hores com esforç
al final es pot aconseguir.
49
9. Vídeo
A continuació us deixo l’enllaç del vídeo que he fet i un codi QR.
Aquest vídeo és un resum del meu treball i es pot veure com va avançant el
projecte, distingint la fase en la que em trobo en tot moment i una prova després
d’acabar cadascuna d’aquestes fases.
https://youtu.be/BoBO93viLko
Espero que us hagi agradat!
Arturo Clavero Lisbona
50
10. Agraïments
Volia fer una sèrie d’agraïments a la gent que d’alguna manera ha fet possible
aquest treball.
Bé, la primera d’aquestes mencions m’agradaria dirigir-la als meus pares Ricardo
Clavero i Gemma Lisbona perquè són els qui han finançat el projecte i aquest és,
lògicament, un pas essencial per dur-lo a terme.
També m’agradaria agrair la participació d’en José Frías ja que m’ha aportat molts
més coneixements de mecànica bàsica dels que hagués adquirit per mi mateix, així
com trucs que s’adquireixen quan portes molts anys a l’ofici.
En Ferran Garcia va contribuir en el càlcul de les potències, que és una de les bases
del treball i no hagués estat possible sense la seva col·laboració.
Menció també per l’Oriol Martí, un amic que ha estat disposat sempre que l’he
necessitat per realitzar les proves de rendiment que he anat fent al llarg de tot el
treball.
Per últim agrair a la meva tutora del treball Bibiana Siscart per vetllar per aconseguir
que la qualitat del treball sigui la millor possible.
51
11. Bibliografia del Treball
Bibliografia Base Teòrica
Mecànica Bàsica: (01/03/18)
https://www.motorpasionmoto.com/tecnologia/mecanica-basica-el-motor-de-dos-
tiempos-explicado
Espiralls d’Admissió i Escapament: (05/03/18)
https://makinandovelez.wordpress.com/2017/11/28/lumbreras-de-admision-y-de-
escape-motor-2t-funciones/
Mecanisme Biela-Manovella-Cigonyal: (07/03/18)
http://concurso.cnice.mec.es/cnice2006/material107/mecanismos/mec_biela-maniv-
embolo.htm
Funcionament Motor 2T: (12/03/18)
http://andomoto.blogspot.com.es/2014/09/funcionamiento-de-un-motor-2-
tiempos.html
Cilindres: (15/03/18)
http://ramellarepuestos.com/portfolio-four-columns.html#prettyPhoto
Bugies: (21/03/18)
https://motoycasco.com/mantenimiento-moto/bujia
Conceptes Bàsics i Definicions: (27/03/18)
https://www.slideshare.net/ingpaguatiant2/clculo-de-motores-de-combustin-interna
Bibliografia Diari
Taula de Reconstrucció d’Accidents de Trànsit: (29/06/18)
https://www.causadirecta.com/especial/calculo-de-velocidades/tablas/tabla-de-
factores-de-rozamiento-del-pavimento-para-neumaticos-de-goma
52
Bibliografia Pla de Millores
Funcionament Tub d’Escapament: (29/06/18)
https://www.motoscoot.net/blog/funcionamiento-tubo-de-escape-en-motores-2-
tiempos/
http://repositorio.utp.edu.co/dspace/bitstream/handle/11059/5110/6292275F634.pdf;
sequence=1
Permisos: (30/06/18)
http://www.consumer.es/web/es/motor/educacion_y_seguridad_vial/2007/06/07/163
426.php