Silnik nitro
Silnik nitro ogólnie odnosi się do silnika zasilanego paliwem zawierającym pewną porcję (zwykle od 10% do 40%) nitrometanu zmieszanego z metanolem . Nitrometan jest wysoce łatwopalną substancją, która jest zwykle stosowana tylko w bardzo specjalnie zaprojektowanych silnikach, które można znaleźć w wyścigach Top Fuel drag racing i miniaturowych silnikach spalinowych w sterowaniu radiowym , przewodach sterujących i modelach samolotów do swobodnego lotu .
Termin „nitro” wszedł do użytku w ciągu ostatnich kilku dekad [ kiedy? ] , aby opisać te silniki i ma swoje korzenie w szumie marketingowym na rynku modeli samochodów. Przez mniej więcej pięćdziesiąt lat poprzedzających ten termin, odkąd silniki zostały opracowane, nazywano je po prostu „silnikami żarowymi”, ale termin „nitro” ma większy wpływ na tekst reklamy. Silniki te są w rzeczywistości napędzane metanolem, ale paliwo jest często domieszkowane nitrometanem jako dodatkiem poprawiającym osiągi. Układ zapłonowy składa się ze świecy żarowej – stąd starsze określenie „jarzący się” silnik, który ma cewkę wykonaną ze stopu drutu zawierającego platynę, zwykle platynowo - irydowego . Świeca żarowa jest podgrzewana prądem elektrycznym w celu rozruchu, po czym zasilanie jest odłączane, a połączenie ciepła resztkowego i katalitycznego stopu platyny z metanolem powoduje zapłon mieszanki paliwowej.
Cykl pracy
Silniki nitro do modeli mogą obracać się z prędkością przekraczającą 50 000 obr./min. Typowa robocza prędkość obrotowa silników modeli samolotów sportowych wynosi 10 000–14 000 obr./min. W przypadku sterowanych radiowo (RC) i silników samolotów z wentylatorami kanałowymi typowy zakres to 20 000–25 000, a w przypadku samochodów obroty w zakresie 25 000–37 000 są powszechne. Przy tak dużym ruchu generowane jest dużo ciepła tarcia, a paliwo stosowane w tych silnikach zawiera zwykle od 12 do 20% zawartości oleju, w zależności od procentowej zawartości nitrometanu i metanolu, typu silnika i zastosowania. Większość silników w samochodach RC to silniki 2-suwowe , co oznacza, że do zakończenia cyklu pracy silnika potrzebne są dwa skoki tłoka (jeden obrót). Podczas pierwszego suwu, gdy tłok porusza się w górę, mieszanka paliwa i powietrza jest zasysana do skrzyni korbowej z gaźnika . Kiedy tłok porusza się w dół, nowa mieszanka paliwowo-powietrzna trafia do otworu wlotowego i ostatecznie do komory spalania. Gdy tłok porusza się w górę, mieszanka jest sprężana, co powoduje zapłon mieszanki paliwowo-powietrznej, wytwarzając gorący gaz pod ciśnieniem, który wypycha tłok w dół. Gdy tłok porusza się w dół, zużyte gazy wydechowe wydostają się z komory spalania przez otwór wydechowy, a cykl rozpoczyna się od ponownego wciśnięcia mieszanki paliwowej do otworu wlotowego.
Zapłon
Podczas rozruchu świeca żarowa jest podgrzewana elektrycznie przez prąd elektryczny. Świecy żarowej nie należy mylić ze świecą zapłonową – w świecy żarowej nie ma iskry. Kataliza oparów metanolu na rozgrzanym elemencie platynowym utrzymuje go do czerwoności nawet po odłączeniu napięcia, co powoduje zapłon paliwa i utrzymanie pracy silnika. Podczas gdy świece zapłonowe są stale używane do zapalania mieszanki paliwowo-powietrznej za każdym razem, gdy tłok się podnosi, jak widać w silniku benzynowym, w którym używana jest świeca zapłonowa, paliwa nie można zapalić samą kompresją. To temperatura świecy, wciąż gorąca do czerwoności z poprzedniego zapłonu oraz z katalizy z nową sprężoną mieszanką, która zapala paliwo.
Gaźnik
Silniki nitro zwykle wykorzystują gaźnik do mieszania paliwa i powietrza, chociaż w niektórych zastosowaniach, w których nie jest wymagane dławienie, mają one prostą zwężkę Venturiego z listwą rozpylającą i zaworem iglicowym . Gaźnik może być przesuwny lub obrotowy. W obrotowym gaźniku suwak jest otwierany, gdy ramię jest obracane przez serwomechanizm . W gaźniku suwakowym suwak jest otwierany przez wysunięcie ramienia za pomocą serwomechanizmu. Oba są lekko otwarte przez śrubę biegu jałowego, która pozwala silnikowi otrzymać bardzo małą ilość paliwa, aby utrzymać pracę silnika, gdy pojazd jest zatrzymany. Gaźniki zwykle mają dwie igły służące do regulacji mieszanki. Igła szybkoobrotowa reguluje ilość paliwa wpuszczaną do gaźnika przy średnich i wysokich obrotach, a igła wolnoobrotowa określa ilość paliwa wpuszczaną do gaźnika przy niskich i średnich obrotach. Obracanie dowolnej igły zgodnie z ruchem wskazówek zegara spowoduje rozrzedzenie mieszanka paliwowa . Uboga opisuje ilość paliwa w mieszance paliwowo-powietrznej. Do pewnego stopnia sprawi to, że silnik będzie pracował szybciej z lepszymi osiągami, ale gdy będzie zbyt ubogi, silnik przegrzeje się i przedwcześnie zużyje z powodu niewystarczającego smarowania. Obracanie dowolnej igły w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara spowoduje wzbogacenie mieszanki paliwowej (chyba że igła przy niskiej prędkości jest ubytkiem powietrza, w którym to przypadku sytuacja jest odwrotna). Bogaty jest przeciwieństwem ubogiego, oznacza, że do silnika dostaje się więcej oleju (mieszanki paliwowej). Jeśli silnik jest zbyt bogaty, będzie słabo pracował, a paliwo, które nie zostało jeszcze spalone, może zacząć pluć z wydechu. Silnik będzie pracował bardzo wolno i wydaje się, że nie ma mocy i prawdopodobnie zostanie wyłączony z powodu zalania paliwem. Chociaż bycie zbyt bogatym jest lepsze niż bycie zbyt ubogim, ponieważ bycie zbyt bogatym oznacza po prostu, że silnik dostaje za dużo oleju, co jest całkowicie w porządku, chociaż osiągi mogą nie być tak dobre, jak gdyby silnik był ubogi. Zbyt uboga mieszanka może w krótkim czasie uszkodzić silnik, ponieważ będzie pracował powyżej temperatury projektowej. Odpowiednio wyregulowany silnik będzie służył przez długi czas z dobrymi osiągami przez cały okres eksploatacji.
Wariacje
Istnieją różne typy silników R/C. Istnieją silniki drogowe, terenowe, lotnicze, morskie i monster truck.
Na drodze i w terenie
Silniki drogowe są zaprojektowane tak, aby wchodziły w swój zakres mocy od średnich do wysokich obrotów. Silniki te mogą być stosowane w pojazdach terenowych, ale są zwykle stosowane w sedanach drogowych, w których wymagane są bardzo wysokie obroty i duża prędkość. Silniki terenowe mają mniej gwałtowną krzywą mocy w porównaniu z silnikami drogowymi. Silniki terenowe mają zakres mocy obejmujący większość zakresu obrotów. Silniki terenowe nie osiągają tak wysokich obrotów jak silniki drogowe, ale mają większy moment obrotowy, który może z łatwością rozpędzić pojazd do imponujących prędkości. Silniki terenowe są zwykle używane w buggy w skali 1/8, gdzie duże prędkości i złe przyspieszenia są mniej ważne.
Monster Truck
Silniki Monster Truck są na ogół bardzo duże w porównaniu z silnikami drogowymi i terenowymi. Tam, gdzie silnik terenowy może mieć rozmiar 0,21 cala sześciennego (ci), silnik monster trucka może mieć nawet 0,46 ci. Silniki Monster Truck generują znaczną część swojego momentu obrotowego i mocy przy niskich i średnich obrotach. Są one zwykle używane w dużych i ciężkich samochodach ciężarowych, gdzie cała ta moc jest potrzebna do uzyskania dobrych osiągów pojazdu.
Samolot
Silniki lotnicze są produkowane tak, aby mogły utrzymać wysokie obroty. Największą różnicą między wszystkimi innymi silnikami nitro i silnikami lotniczymi jest zdolność utrzymywania obrotów na minutę. Inne silniki nitro mają tendencję do pękania, jeśli pracują na pełnych obrotach przy pełnym zbiorniku paliwa.
Morski
Silniki okrętowe są chłodzone wodą, a nie powietrzem, jak inne silniki nitro.
Drag Racing
Członkowie pełnowymiarowego przemysłu drag racing używają znacznie wyższych stężeń nitrometanu: są one ograniczone przepisami do 90% (przynajmniej w NHRA, głównym organie sankcjonującym). W przeszłości zawodnicy stosowali wyższe wartości procentowe, które często powodowały masowe eksplozje. Szacuje się, że nowoczesne silniki generują około 8000 koni mechanicznych. Samochody przyspieszają od 0 do 100 mil na godzinę w 0,8 sekundy i od 0 do 335 mil na godzinę w 4,5 sekundy.
