Нитродвигатель обычно относится к двигателю , работающему на топливе, которое содержит некоторую часть (обычно от 10% до 40%) нитрометана, смешанного с метанолом . Нитрометан - это легковоспламеняющееся вещество, которое обычно используется только в очень специально разработанных двигателях, используемых в дрэг-рейсинге Top Fuel , а также в миниатюрных двигателях внутреннего сгорания в радиоуправляемых , контрольных и свободно летающих моделях самолетов.
Термин «нитро» вошёл в употребление в последние несколько десятилетий [ когда? ] для описания этих двигателей и берет свое начало в маркетинговой шумихе на рынке моделей автомобилей. Примерно за пятьдесят лет до этого термина, с тех пор как двигатели были впервые разработаны, их просто называли «тлеющими двигателями», но термин «нитро» имеет большее влияние в рекламных текстах. Эти двигатели на самом деле работают на метаноле, но в топливо часто добавляют нитрометан в качестве присадки, повышающей производительность. Система зажигания состоит из свечи накаливания – отсюда и более старый термин «двигатель накаливания», который имеет катушку из платиносодержащего проволочного сплава, обычно платино - иридиевого . Свеча накаливания нагревается электрическим током для запуска, после чего питание отключается и сочетание остаточного тепла и каталитического действия сплава платины с метанолом воспламеняет топливную смесь.
Нитродвигатели моделей могут вращаться со скоростью более 50 000 об/мин. Типичные рабочие обороты двигателей спортивных моделей самолетов составляют 10 000–14 000 об/мин. Для лодок с радиоуправлением (RC) и авиационных двигателей с канальным вентилятором обычным является диапазон 20 000–25 000, а для автомобилей обычным является диапазон оборотов в минуту 25 000–37 000. При таком большом движении выделяется много тепла от трения, а топливо, используемое для этих двигателей, обычно содержит от 12 до 20% содержания масла в зависимости от процентного содержания нитрометана и метанола, типа двигателя и применения. Большинство современных двигателей радиоуправляемых автомобилей являются двухтактными , а это означает, что для завершения рабочего цикла двигателя требуется два хода поршня (один оборот). При первом такте, когда поршень движется вверх, смесь топлива и воздуха всасывается в картер из карбюратора . Когда поршень движется вниз, новая топливно-воздушная смесь попадает в впускной канал и, наконец, в камеру сгорания. Когда поршень движется вверх, смесь сжимается, что приводит к воспламенению топливно-воздушной смеси, образуя горячий газ под давлением, который заставляет поршень опускаться вниз. Когда поршень движется вниз, отработанные выхлопные газы выходят из камеры сгорания через выпускное отверстие, и цикл начинается заново, когда топливная смесь снова выталкивается в впускное отверстие.
При запуске свеча накаливания электрически подогревается электрическим током. Свечу накаливания не следует путать со свечой зажигания – в свече накаливания нет искры. Катализ паров метанола на нагретом платиновом элементе сохраняет его раскаленным докрасна даже после отключения напряжения, что воспламеняет топливо и поддерживает работу двигателя. В то время как свечи зажигания постоянно используются для воспламенения топливно-воздушной смеси каждый раз, когда поршень поднимается вверх, как это видно на бензиновом двигателе, где используется свеча зажигания, топливо не может воспламениться только за счет сжатия. Именно температура свечи, все еще раскаленная от предыдущего зажигания и от катализа новой сжатой смесью, воспламеняет топливо.
Нитродвигатели обычно используют карбюратор для смешивания топлива и воздуха, хотя для некоторых применений, где дросселирование не требуется, они имеют простую трубку Вентури с распылителем и игольчатым клапаном . Карбюратор может быть как скользящим, так и роторным. В ротационном карбюраторе заслонка открывается при повороте рычага сервоприводом . В скользящем карбюраторе затвор открывается путем выдвижения рычага сервопривода. Оба удерживаются слегка открытыми с помощью винта холостого хода, который позволяет двигателю получать очень небольшое количество топлива, чтобы поддерживать работу двигателя, когда автомобиль стоит. Карбюраторы обычно имеют две иглы, используемые для настройки смеси. Игла высоких оборотов определяет, сколько топлива подается в карбюратор при средних и высоких оборотах, а игла низких оборотов определяет, сколько топлива попадает в карбюратор при низких и средних оборотах. Поворот любой иглы по часовой стрелке приведет к разжижению топливной смеси . Бедная смесь описывает количество топлива в топливно-воздушной смеси. В какой-то степени это заставит двигатель работать быстрее и с более высокими характеристиками, но при слишком бедной смеси двигатель перегреется и преждевременно изнашивается из-за недостаточного количества смазки. Поворот любой иглы против часовой стрелки обогащает топливную смесь (если только игла низких оборотов не служит для отбора воздуха, в этом случае верно обратное). Богатое – это противоположность бедному, оно означает, что в двигатель попадает больше масла (топливной смеси). Если двигатель слишком богатый, он будет плохо работать, а еще не сгоревшее топливо может начать выплескиваться из выхлопных газов. Двигатель будет работать очень медленно, будет казаться, что он не имеет мощности и, возможно, отключится из-за залива топлива. Хотя слишком богатое масло лучше, чем слишком бедное, потому что слишком богатое масло означает, что в двигатель поступает слишком много масла, и это совершенно нормально, хотя производительность может быть не такой хорошей, как если бы двигатель был обедненным. Чрезмерно бедная смесь может за короткое время вывести из строя двигатель, поскольку его температура будет превышать расчетную. Правильно настроенный двигатель прослужит долго и будет иметь хорошие характеристики на протяжении всего срока службы.
Существуют разные типы радиоуправляемых двигателей. Существуют дорожные, внедорожные, авиационные, морские двигатели и двигатели для грузовиков-монстров.
Дорожные двигатели рассчитаны на работу в диапазоне мощности от средних до высоких оборотов. Эти двигатели можно использовать на внедорожниках, но обычно они используются в дорожных седанах, где требуются очень высокие обороты и высокая скорость. Внедорожные двигатели имеют менее крутую кривую мощности по сравнению с дорожными двигателями. Двигатели для бездорожья имеют диапазон мощности, охватывающий большую часть диапазона оборотов. Внедорожные двигатели не имеют таких высоких оборотов, как дорожные, но у них больший крутящий момент, который позволяет легко разогнать автомобиль до впечатляющих скоростей. Внедорожные двигатели обычно используются в багги масштаба 1/8, где высокие скорости и плохое ускорение менее важны.
Двигатели грузовиков-монстров, как правило, очень большие по сравнению с двигателями для дорог и бездорожья. В то время как двигатель для бездорожья может иметь объем 0,21 кубического дюйма (ки), двигатель монстр-трака может достигать 0,46 куб. дюйма. Двигатели грузовиков-монстров генерируют большую часть своего крутящего момента и мощности на низких и средних оборотах. Они обычно используются в больших и тяжелых грузовиках, где вся эта мощность необходима для обеспечения хорошей производительности автомобиля.
Авиационные двигатели производятся так, чтобы выдерживать высокие обороты. Самая большая разница между всеми другими нитродвигателями и авиационными двигателями — это способность поддерживать обороты. Другие нитродвигатели имеют тенденцию ломаться, если работать на полном газу и с полным баком топлива.
Судовые двигатели охлаждаются водой, а не воздухом, как другие нитродвигатели.
Представители полномасштабной индустрии дрэг-рейсинга используют гораздо более высокие концентрации нитрометана: правила ограничивают их до 90% (по крайней мере, в NHRA, главном санкционирующем органе). Исторически сложилось так, что гонщики использовали более высокие проценты, что часто приводило к массовым взрывам. По оценкам, современные двигатели производят около 8000 лошадиных сил. Автомобили могут разгоняться от 0 до 100 миль в час за 0,8 секунды и от 0 до 335 миль в час за 4,5 секунды.
