Под нитродвигателем обычно понимают двигатель, работающий на топливе, содержащем 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 гонках Top Fuel Drag Racing , а также в миниатюрных двигателях внутреннего сгорания в радиоуправляемых , линейных и свободнолетающих моделях самолетов.
Термин «нитро» вошел в употребление в последние несколько десятилетий [ когда? ] для описания этих двигателей и берет свое начало в маркетинговой шумихе на рынке модельных автомобилей. Примерно пятьдесят лет до этого термина с момента первой разработки двигателей их просто называли «двигателями накаливания», но термин «нитро» имеет большее влияние в рекламном тексте. Эти двигатели на самом деле работают на метаноле, но топливо часто легируется нитрометаном в качестве присадки для повышения производительности. Система зажигания состоит из свечи накаливания — отсюда и более старый термин «двигатель накаливания», которая имеет катушку из сплава проволоки, содержащего платину, обычно платина - иридий . 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 для моделей могут вращаться более 50 000 об/мин. Типичные рабочие обороты для двигателей спортивных моделей самолетов составляют 10 000–14 000 об/мин. Для радиоуправляемых (RC) лодок и авиационных двигателей с канальным вентилятором обычным является диапазон 20 000–25 000 об/мин, а для автомобилей обычным является диапазон оборотов в минуту 25 000–37 000. При таком большом движении выделяется много тепла трения, и топливо, используемое для этих двигателей, обычно содержит от 12 до 30% масла в зависимости от процентного содержания нитрометана и метанола, типа двигателя и области применения. Большинство двигателей в современных радиоуправляемых автомобилях являются двухтактными , что означает, что для завершения цикла двигателя требуется два хода поршня (один оборот). На первом такте, когда поршень движется вверх, смесь топлива и воздуха всасывается в картер из карбюратора . Когда поршень движется вниз, новая топливно-воздушная смесь движется во впускной порт и, наконец, в камеру сгорания. Когда поршень движется вверх, смесь сжимается, что приводит к воспламенению топливно-воздушной смеси, производя горячий газ под давлением, который заставляет поршень опускаться. Когда поршень движется вниз, отработанные выхлопные газы выходят из камеры сгорания через выпускной порт, и цикл начинается снова, когда топливная смесь снова вталкивается во впускной порт.
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 поддерживает его раскаленным даже после снятия 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, как это видно в бензиновом двигателе, где используется свеча зажигания, топливо не может быть воспламенено только сжатием. Именно температура свечи, все еще раскаленной от предыдущего зажигания и от катализа с новой сжатой смесью, воспламеняет топливо.
Двигатели Nitro 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 роторном карбюраторе золотник открывается, когда рычаг поворачивается сервоприводом . В скользящем карбюраторе золотник открывается, выдвигая рычаг сервоприводом. Оба удерживаются слегка открытыми винтом холостого хода, что позволяет двигателю получать очень небольшое количество топлива, чтобы поддерживать работу двигателя, когда транспортное средство стоит. Карбюраторы обычно оснащены двумя иглами, используемыми для настройки смеси. Игла высокой скорости настраивает, сколько топлива поступает в карбюратор на средних и высоких оборотах, а игла низкой скорости определяет, сколько топлива поступает в карбюратор на низких и средних оборотах. Поворот любой иглы по часовой стрелке разжижает топливную смесь . Обедненная смесь описывает количество топлива в топливно-воздушной смеси. В какой-то степени это заставит двигатель работать быстрее с лучшей производительностью, но как только он станет слишком бедным, двигатель перегреется и преждевременно износится из-за недостаточного количества смазки. Поворот любой из игл против часовой стрелки обогатит топливную смесь (если только игла низких оборотов не является воздухоотводчиком, в этом случае верно обратное). Богатая смесь противоположна бедной, это означает, что в двигатель поступает больше масла (топливной смеси). Если двигатель слишком богатый, он будет работать плохо, и топливо, которое еще не сгорело, может начать выплевываться из выхлопной трубы. Двигатель будет работать очень медленно и, по-видимому, не будет иметь мощности и, возможно, отключится из-за переполнения топливом. Хотя быть слишком богатым лучше, чем слишком бедным, потому что слишком богатая смесь просто означает, что двигатель получает слишком много масла, что совершенно нормально, хотя производительность может быть не такой хорошей, как если бы двигатель был бедным. Чрезмерно бедная смесь может повредить двигатель за короткое время, так как он будет работать выше своей расчетной температуры. Правильно настроенный двигатель прослужит долго с хорошей производительностью в течение всего срока службы.
Существуют различные типы двигателей для радиоуправляемых машин. Существуют дорожные, внедорожные, авиационные, морские и двигатели для монстр-траков.
Двигатели для бездорожья рассчитаны на диапазон мощности от средних до высоких оборотов. Эти двигатели могут использоваться во внедорожных транспортных средствах, но обычно используются в седанах для бездорожья, где требуются очень высокие обороты и высокая скорость. Внедорожные двигатели имеют менее крутую кривую мощности по сравнению с дорожными двигателями. Внедорожные двигатели имеют диапазон мощности, который простирается через большую часть диапазона оборотов. Внедорожные двигатели не развивают такие высокие обороты, как дорожные, но у них больше крутящего момента, который может легко разогнать транспортное средство до впечатляющих скоростей. Внедорожные двигатели обычно используются в багги в масштабе 1/8, где высокие скорости и плохое ускорение менее важны.
Двигатели для грузовиков-монстров, как правило, очень большие по сравнению с дорожными и внедорожными двигателями. Если внедорожный двигатель может иметь объем 0,21 кубического дюйма (ci), то двигатель для грузовика-монстров может достигать 0,46 ci. Двигатели для грузовиков-монстров вырабатывают большую часть крутящего момента и мощности на низких и средних оборотах. Обычно они используются в больших и тяжелых грузовиках, где вся эта мощность необходима для получения хорошей производительности от транспортного средства.
Авиационные двигатели производятся с расчетом на поддержание высоких оборотов. Самое большое различие между всеми другими нитродвигателями и авиадвигателями заключается в способности поддерживать обороты. Другие нитродвигатели имеют тенденцию ломаться, если работают на полном газу при полном баке топлива.
Судовые двигатели охлаждаются водой, а не воздухом, как другие нитродвигатели.
Участники полномасштабной индустрии дрэг-рейсинга используют гораздо более высокие концентрации нитрометана: правила ограничивают их до 90% (по крайней мере, в NHRA, главном санкционирующем органе). Исторически гонщики использовали более высокие проценты, что часто приводило к мощным взрывам. Современные двигатели, по оценкам, вырабатывают 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.
