Модель двигателя — это небольшой двигатель внутреннего сгорания [1], обычно используемый для приведения в действие радиоуправляемого самолета , радиоуправляемого автомобиля , радиоуправляемой лодки , свободнолетающего самолета , управляемого по тросу самолета или модели наземного автомобиля .
Из-за закона квадрата-куба поведение многих двигателей не всегда масштабируется с той же скоростью, что и размер машины; обычно в лучшем случае это приводит к резкой потере мощности или эффективности, а в худшем — к тому, что они вообще не работают. Метанол и нитрометан являются распространенными видами топлива.
Полностью функциональные, хотя и небольшие, двигатели варьируются от самых распространенных одноцилиндровых двухтактных до экзотических одно- и многоцилиндровых четырехтактных , причем последние имеют форму оппозитных , v-образных , рядных и радиальных , также используются несколько конструкций двигателей Ванкеля . Большинство модельных двигателей работают на смеси метанола , нитрометана и смазки ( касторового или синтетического масла ).
Двухтактные модели двигателей, которые чаще всего проектируются с 1970 года с портами Schnuerle для лучшей производительности, имеют типичный размер от 0,12 кубических дюймов (2 кубических сантиметра) до 1,2 кубических дюймов (19,6 куб. см) и развивают мощность от 0,5 лошадиных сил (370 Вт ) до 5 л. с. (3,7 кВт), могут быть от 0,010 куб. см (0,16 куб. см) до 3-4 куб. см (49–66 куб. см). [2] Четырехтактные модели двигателей выпускались в размерах от 0,20 дюйма3 (3,3 куб. см) для самых маленьких одноцилиндровых моделей до 3,05 дюйма3 (50 куб. см) для самых больших одноцилиндровых агрегатов, при этом двух- и многоцилиндровые двигатели на рынке имеют объем от 10 куб. см для оппозитных двухцилиндровых двигателей, в то время как их размер несколько больше 50 куб. см, и даже значительно превышает 200 куб. см для некоторых моделей оппозитных поршневых, рядных и радиальных двигателей . В то время как двигатели на смеси метанола и нитрометана « запального топлива » являются наиболее распространенными, многие более крупные (особенно с рабочим объемом более 15 куб. см/0,90 куб. см) модельные двигатели, как двухтактные, так и все большее число четырехтактных примеров, имеют искровое зажигание и в основном работают на бензине — с некоторыми примерами как двухтактных, так и четырехтактных метаноловых авиамодельных двигателей, разработанных со свечами накаливания, способных, с модернизацией на вторичном рынке, иметь работающие от батареи, управляемые электроникой системы искрового зажигания, заменяющие обычно используемые свечи накаливания. Модельные двигатели, переоборудованные таким образом, часто работают более эффективно на топливе для двигателей со свечами накаливания на основе метанола, часто с возможностью полного исключения использования нитрометана в их топливных формулах.
В этой статье рассматриваются двигатели на метаноле; двигатели моделей на бензине похожи на те, которые предназначены для использования в триммерах , бензопилах и другом садовом оборудовании, если только они не предназначены специально для использования в авиамоделировании, что особенно актуально для четырехтактных двигателей моделей на бензине. Такие двигатели обычно используют топливо, содержащее небольшой процент моторного масла, которое двухтактный двигатель использует для смазки, поскольку большинство четырехтактных двигателей моделей — будь то двигатели со свечами накаливания или с искровым зажиганием — не имеют встроенного резервуара для моторного масла в картере или блоке двигателя.
Большинство модельных двигателей использовали и продолжают использовать принцип двухтактного цикла , чтобы избежать необходимости в клапанах в камере сгорания , но все большее число модельных двигателей используют вместо этого конструкцию четырехтактного цикла . Распространены как двухтактные двигатели с пластинчатым клапаном , так и двухтактные двигатели с роторным клапаном , причем четырехтактные двигатели используют либо обычный тарельчатый клапан , либо роторный клапан для впуска и выпуска.
Двигатель, показанный справа, имеет карбюратор в центре отливки из цинкового сплава слева. (Он использует ограничение потока, как дроссель в старом автомобильном двигателе, потому что эффект Вентури неэффективен в таком маленьком масштабе.) Клапанный язычок, крестообразный над его фиксирующей пружиной, в этом старом двигателе по-прежнему изготовлен из сплава бериллиевой меди. Свеча накаливания встроена в головку цилиндра. Большой объем производства позволяет использовать обработанный цилиндр и штампованный картер (вырезанный вручную в показанном примере). Эти двигатели Cox Bee с пластинчатым клапаном отличаются своей низкой стоимостью и способностью выдерживать аварии. Компоненты показанного двигателя взяты из нескольких разных двигателей.
Изображения двигателя со свечой накаливания и «дизельного» двигателя показаны ниже для сравнения. Наиболее очевидное внешнее различие видно в верхней части головки цилиндра. Свеча накаливания двигателя со свечой накаливания имеет штифтовую клемму для своего центрального контакта, который является электрическим разъемом для свечи накаливания. «Дизельный» двигатель имеет Т-образный стержень, который используется для регулировки сжатия. Цилиндрический объект позади двигателя со свечой накаливания — это глушитель выхлопных газов или глушитель .
Свечи накаливания используются для запуска, а также для продолжения цикла мощности. Свеча накаливания состоит из прочной, в основном платиновой , спирально намотанной проволочной нити , внутри цилиндрического кармана в корпусе свечи, открытого для камеры сгорания . Небольшое постоянное напряжение тока (около 1,5 вольт) подается на свечу накаливания, затем двигатель запускается, и напряжение снимается. Сгорание топливно-воздушной смеси в двигателе модели со свечой накаливания, которому для работы свечи накаливания в первую очередь требуется метанол , а иногда и нитрометан для большей выходной мощности и более устойчивого холостого хода, происходит из-за каталитической реакции паров метанола с присутствием платины в нити накаливания, тем самым вызывая воспламенение. Это поддерживает нить накаливания свечи в горячем состоянии и позволяет ей воспламенить следующий заряд.
Поскольку момент зажигания не контролируется электрически, как в двигателе с искровым зажиганием или впрыском топлива , как в обычном дизеле , его необходимо регулировать с помощью обогащения смеси, соотношения нитрометана к метанолу, степени сжатия , охлаждения головки цилиндра , типа свечи накаливания и т. д. Более богатая смесь будет охлаждать нить накаливания и, таким образом, задерживать зажигание, замедляя двигатель, а также богатая смесь облегчает запуск. После запуска двигатель можно легко обеднить (регулируя игольчатый клапан в распылительной балке), чтобы получить максимальную мощность. Двигатели со свечами накаливания также известны как нитродвигатели. Для нитродвигателей требуется воспламенитель на 1,5 В, чтобы зажечь свечу накаливания в радиаторе . После заправки, потяните стартер с воспламенителем, чтобы запустить двигатель.
Дизельные двигатели являются альтернативой двигателям с метаноловыми свечами накаливания. Эти «дизели» работают на смеси керосина , эфира , касторового или растительного масла и усилителя цетана Amsoil или амилнитрата . Несмотря на свое название, использование воспламенения от сжатия и использование керосинового топлива, похожего на дизельное , модельные дизели имеют очень мало общего с полноразмерными дизельными двигателями .
Полноразмерные дизельные двигатели, такие как те, что установлены в грузовиках , являются инжекторными и двухтактными или четырехтактными . Они используют воспламенение от сжатия для воспламенения смеси: сжатие внутри цилиндра нагревает впускной заряд достаточно, чтобы вызвать воспламенение, не требуя приложенного источника зажигания. Фундаментальной особенностью таких двигателей, в отличие от бензиновых (газовых) двигателей, является то, что они всасывают только воздух, а топливо смешивается только путем отдельного впрыскивания в камеру сгорания. Модельные дизельные двигатели вместо этого являются карбюраторными двухтактными, использующими картер для сжатия. Карбюратор подает смесь топлива и воздуха в двигатель, при этом пропорции поддерживаются довольно постоянными, а их общий объем дросселируется для управления мощностью двигателя.
Помимо использования дизельного воспламенения от сжатия, их конструкция имеет больше общего с небольшим двухтактным двигателем мотоцикла или газонокосилки. В дополнение к этому, модельные дизели имеют переменную степень сжатия . Эта переменная степень сжатия достигается с помощью «противопоршня» в верхней части цилиндра, который можно регулировать с помощью винтовой «Т-образной планки». Рабочий объем двигателя остается прежним, но поскольку объем камеры сгорания в верхней мертвой точке изменяется путем регулировки противопоршня, степень сжатия (рабочий объем + камера сгорания / камера сгорания) изменяется соответственно.
Установлено, что модельные дизели производят больший крутящий момент , чем двигатели накаливания того же рабочего объема , и, как полагают, имеют лучшую топливную экономичность , поскольку та же мощность вырабатывается при меньших оборотах в минуту и в двигателе с меньшим рабочим объемом. Однако удельная мощность может не значительно превосходить мощность двигателя накаливания из-за более тяжелой конструкции, необходимой для обеспечения того, чтобы двигатель мог выдерживать гораздо более высокую степень сжатия , иногда достигающую 30:1. Дизельные двигатели также работают значительно тише из-за более быстрого сгорания, в отличие от двухтактных двигателей накаливания, в которых сгорание может все еще происходить, когда выпускные отверстия открыты, вызывая значительное количество шума.
Последние разработки в области моделирования привели к созданию настоящих дизельных двигателей с традиционным инжектором и насосом-форсункой, и эти двигатели работают так же, как большой дизельный двигатель.
