Свеча накаливания (модель двигателя)

Двигатель со свечой накаливания или двигатель накаливания — это тип небольшого двигателя внутреннего сгорания. ^{[ 1 ]} обычно используется в моделях самолетов , моделях автомобилей и подобных приложениях. Воспламенение осуществляется за счет сочетания нагрева от сжатия, нагрева от свечи накаливания и каталитического воздействия платины внутри свечи накаливания на метанол в топливе.

История

Немецкий изобретатель Рэй Арден изобрел первую свечу накаливания для моделей двигателей в 1947 году. ^{[ 2 ]}

Модель конструкции свечи накаливания

Свечи накаливания, используемые в модельных двигателях, существенно отличаются от свечей, используемых в полноразмерных дизельных двигателях . В полноразмерных двигателях свеча накаливания используется только для запуска. В модельных двигателях свеча накаливания является неотъемлемой частью системы зажигания из-за каталитического эффекта платиновой проволоки. Свеча накаливания представляет собой прочную, в основном платиновую, спиральную проволочную нить, утопленную в кончик свечи. Когда электрический ток проходит через свечу или подвергается воздействию тепла камеры сгорания, нить накала светится, что позволяет ей воспламенить специальное топливо, используемое в этих двигателях. Питание можно подать с помощью специального разъема, прикрепленного к внешней стороне двигателя, а также использовать аккумуляторную батарею или источник питания постоянного тока.

Существует три типа/формы (по крайней мере) свечей накаливания. Стандартная свеча накаливания, которая бывает длинной/стандартной и короткой (для двигателей меньшего размера), как в открытой конфигурации, так и в конфигурации холостого хода, имеет трубку с резьбой, которая в различной степени проникает в камеру сгорания. Из-за небольшого размера камеры сгорания смена марки или типа стандартной свечи накаливания может повлиять на степень сжатия. Свечи накаливания типа «Турбо» (европейские/метрические) и «Нельсона» (Североамериканские/английские) не проникают в камеру сгорания. Вместо этого они имеют наклонный выступ, который плотно прилегает к соответствующей поверхности в нижней части отверстия для свечи накаливания. Поскольку свеча Турбо или Нельсона установлена и герметизирует камеру сгорания, они создают гладкую поверхность внутри головки. Эта гладкая поверхность очень желательна для высокопроизводительных приложений, таких как соревнования по скорости на линии управления, а также для высокоскоростных радиоуправляемых автомобилей. Конструкция свечей Turbo/Nelson позволяет переключаться между марками без возможности влияния на компрессию. Пробки Turbo и Nelson не взаимозаменяемы, поскольку имеют разную резьбу и размеры.

Топливо

Тлеющее топливо обычно состоит из метанола с различной степенью содержания нитрометана в качестве окислителя для большей мощности, обычно от 5% до 30% от общей смеси. Эти летучие вещества суспендированы в базовом масле, состоящем из касторового масла , синтетического масла или их смеси для смазки и контроля тепла. Система смазки относится к типу «полная потеря», что означает, что масло выбрасывается из выхлопных газов после циркуляции через двигатель. Топливо воспламеняется при контакте с нагревательным элементом свечи накаливания. Между тактами двигателя проволока остается горячей, продолжая светиться частично за счет тепловой инерции, но во многом за счет каталитической реакции сгорания метанола, оставшегося на платиновой нити. Это сохраняет нить накала горячей, позволяя ей воспламенить следующий заряд, тем самым поддерживая цикл питания.

Некоторые авиационные двигатели предназначены для работы на топливе, вообще не содержащем нитрометана. Тлеющее топливо этого типа называется «топливом FAI» в честь одноименного авиационного руководящего органа, которому такое топливо требуется на некоторых соревнованиях.

Начало

Чтобы запустить двигатель накаливания, на свечу подается постоянный ток силой около 3 А и 1,5 В от «зажигателя свечи накаливания» или «драйвера накаливания», питаемого от сильноточной одноэлементной аккумуляторной батареи или специально изготовленного «зажигателя» свечи накаливания. панель питания», работающая от источника постоянного тока 12 В. ^{[ 3 ]} Ток нагревает платиновую нить, заставляя ее раскаляться докрасна, отсюда и название. Затем двигатель вращается снаружи с помощью ручного кривошипа, встроенного тросового ручного стартера, подпружиненного двигателя или специального электродвигателя или вручную для подачи топлива в камеру. После воспламенения топлива и запуска двигателя электрическое соединение больше не требуется и его можно снять. При каждом сгорании нить свечи накаливания остается горячей, что, наряду с катализом окисления метанола платиной, обеспечивает воспламенение следующего заряда в самоподдерживающемся энергетическом цикле. ^{[ 4 ]}^{[ 3 ]}

Аккумуляторная батарея может быть NiMH , NiCD , литий-ионной или свинцово-кислотной . Более высокие полностью заряженные напряжения свинцово-кислотных (2,0) и литий-ионных (4,2) элементов, если они приложены непосредственно к обычной свече накаливания на 1,5 В, приведут к ее мгновенному перегоранию, поэтому либо резистор подходящего номинала, либо мощность или переход база/эмиттер мощного германиевого транзистора (при последовательном соединении с одним из выводов вилки) можно использовать для ограничения тока через вилку до соответствующего уровня. Даже при соответствующей потребляемой мощности свечи накаливания могут перегореть в любой момент, поэтому любителям рекомендуется иметь при себе запасные части. ^{[ 5 ]}

Технически двигатель со свечой накаливания очень похож на дизельный двигатель и двигатель с горячей лампой в том, что он использует внутреннее тепло для воспламенения топлива, но поскольку момент зажигания не контролируется впрыском топлива (как в обычном дизельном двигателе) или электрически ( как и в двигателе с искровым зажиганием), его необходимо отрегулировать путем изменения топливно-воздушной смеси и конструкции свечи/катушки (обычно путем регулировки различных впускных отверстий и элементов управления на самом двигателе). Более богатая смесь будет иметь тенденцию охлаждать нить накала и, таким образом, замедлять зажигание. , замедляя двигатель. Более бедная смесь дает больше мощности, но двигатель хуже смазывается, что может вызвать перегрев и детонацию. Эту «конфигурацию» также можно отрегулировать, используя различные конструкции вилок для более точного термоконтроля. Из всех типов двигателей внутреннего сгорания двигатель со свечой накаливания больше всего напоминает двигатель с горячей лампой , поскольку в обоих типах воспламенение происходит из-за «горячей точки» внутри камеры сгорания двигателя.

Двигатели со свечами накаливания могут быть рассчитаны на двухтактную работу (зажигание при каждом обороте) или четырехтактную работу (зажигание каждые два оборота). ^{[ 4 ]} Двухтактная (или двухтактная) версия производит больше мощности, но четырехтактные двигатели имеют больший крутящий момент на низких оборотах, менее шумные и имеют более низкий и более реалистичный звук. ^{[ 5 ]}

Что следует учитывать при использовании свечей накаливания

Двигатель со свечами накаливания должен эксплуатироваться при правильной температуре свечей накаливания. Большие двигатели могут работать при более низких температурах, в то время как меньшие двигатели быстрее излучают тепло в воздух и требуют более горячей свечи накаливания для поддержания правильной температуры для зажигания. Температура окружающей среды также определяет наилучшую температуру свечи накаливания; в холодную погоду необходимы более горячие свечи. Поскольку двигатели со свечами накаливания имеют воздушное охлаждение, двигатель, который «перегревается», иногда может выиграть от более низкой температуры свечей, хотя это может привести к ухудшению работы на холостом ходу и затруднениям в настройке. Также необходимо учитывать рабочую скорость двигателя; Если двигатель должен работать на постоянно высоких оборотах, например, на самолете или автомобиле, движущемся преимущественно по прямой трассе, более эффективна более низкая температура свечи зажигания. Если двигатель должен работать на более низких оборотах, сгорание не будет так сильно нагревать двигатель, и потребуется более горячая свеча.

Также необходимо учитывать тип топлива и топливно-воздушную смесь. Чем больше содержание нитрометана в топливе, тем горячее будет гореть топливо; Для топлива с высоким содержанием нитро требуются более холодные свечи накаливания. Бедные смеси (низкое соотношение топлива и воздуха) горят горячее, чем богатые смеси (более высокое соотношение топлива и воздуха), а рабочие температуры могут быть подняты до уровня, который может преждевременно разрушить свечу накаливания, если используется слишком бедная смесь («слишком бедная смесь»). - наклоняясь»).

Если при отключении питания аккумулятора двигатель замедляется («проседает»), следует повысить температуру свечи или содержание нитрометана в топливе, так как двигатель недостаточно прогрет. Если двигатель дает обратную вспышку при запуске вручную, значит, он работает слишком жарко, и необходимо снизить температуру свечи накаливания или содержание нитро.

Свечи накаливания имеют ограниченный срок службы, поэтому пользователям рекомендуется иметь под рукой несколько запасных свечей. Запасные вилки должны быть соответствующего типа; Свечи турбомоторов несовместимы со свечами стандартных двигателей. Пробки следует затягивать на четверть оборота после плотного прилегания, чтобы избежать чрезмерной затяжки. Свечи накаливания, как и все раскаленные предметы, очень горячие, и их нельзя вынимать, пока они горячие. Кроме того, необходимо соблюдать осторожность при заправке, поскольку горячая свеча накаливания может воспламенить топливо. Перегрев аккумулятора также может быть опасен, поэтому следует использовать только качественные разъемы.

Технические характеристики

Турбо свеча накаливания

Общая длина: 17 мм (0,67 дюйма).
Диаметр: 0,35 дюйма (9 мм)
Размер резьбы: M8x.75 мм ^{[ 6 ]}

Обычная свеча накаливания

Длина: 0,8 дюйма
Диаметр: 6,35 мм
Резьба: 1/4-32 UNEF ^{[ 6 ]} (чаще всего используется спецификация резьбы для моделей двигателей)

См. также

Нитро двигатель

Ссылки

^ «Понимание моделей авиационных двигателей» . Rc-airplane-world.com . Проверено 6 июля 2012 г.
^ «Биография РЭЯ АРДЕНА» (PDF) . Американская академия модельной аэронавтики . Проверено 24 февраля 2004 г.
^ Jump up to: ^а ^б «Понимание свечей накаливания для радиоуправляемых моделей самолетов» . www.rc-airplane-world.com . Проверено 19 августа 2020 г.
^ Jump up to: ^а ^б Британская ассоциация модельных полетов. «Британская ассоциация модельеров, выбор двигателей» . Британская ассоциация модельных полетов .
^ Jump up to: ^а ^б «Двигатели авиамоделистов – как они работают» . Rc-airplane-world.com . Проверено 6 июля 2012 г.
^ Jump up to: ^а ^б «Все о размерах резьбы» . Mdmetric.com. Архивировано из оригинала 25 декабря 2019 г. Проверено 6 июля 2012 г.

Внешние ссылки

[1] «Понимание моделей авиационных двигателей» . Rc-airplane-world.com . Проверено 6 июля 2012 г.

[2] «Биография РЭЯ АРДЕНА» (PDF) . Американская академия модельной аэронавтики . Проверено 24 февраля 2004 г.

[rc-airplane-world.com-3] Jump up to: ^а ^б «Понимание свечей накаливания для радиоуправляемых моделей самолетов» . www.rc-airplane-world.com . Проверено 19 августа 2020 г.

[:0-4] Jump up to: ^а ^б Британская ассоциация модельных полетов. «Британская ассоциация модельеров, выбор двигателей» . Британская ассоциация модельных полетов .

[:1-5] Jump up to: ^а ^б «Двигатели авиамоделистов – как они работают» . Rc-airplane-world.com . Проверено 6 июля 2012 г.

[mdmetric1-6] Jump up to: ^а ^б «Все о размерах резьбы» . Mdmetric.com. Архивировано из оригинала 25 декабря 2019 г. Проверено 6 июля 2012 г.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]