Silnik nitro - Nitro engine
Silnik nitro ogólnie odnosi się do silnika na paliwo, który zawiera pewną część (zwykle pomiędzy 10% i 40%) nitrometanu miesza się z metanolem . Nitrometan jest wysoce łatwopalną substancją, która jest zwykle stosowana tylko w bardzo specjalnie zaprojektowanych silnikach stosowanych w wyścigach samochodowych Top Fuel i miniaturowych silnikach spalinowych stosowanych w sterowaniu radiowym , liniach kontrolnych i modelach samolotów swobodnego lotu .
Termin „nitro” wszedł w życie w ciągu ostatnich kilkudziesięciu lat do opisania tych silników i wywodzi się z szumu marketingowego na rynku modeli samochodów. Przez około pięćdziesiąt lat poprzedzających ten termin, odkąd silniki zostały po raz pierwszy opracowane, były one po prostu określane jako „silniki świecące”, 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 wydajność. Układ zapłonowy składa się ze świecy żarowej – stąd starszy termin „żarowy” silnika – która ma cewkę ze stopu drutu zawierającego platynę , zwykle platynę – Iryd . Świeca żarowa jest podgrzewana prądem elektrycznym w celu uruchomienia, po czym zasilanie jest odłączane, a połączenie ciepła resztkowego i katalitycznego działania stopu platyny z metanolem powoduje zapłon mieszanki paliwowej.
Cykl pracy
Silniki nitro dla modeli mogą obracać się powyżej 50 000 obr./min. Typowa prędkość obrotowa dla silników sportowych modeli samolotów wynosi 10 000-14 000 obr./min. W przypadku łodzi ze sterowaniem radiowym (RC) i silników lotniczych z wentylatorami kanałowymi zwykle stosuje się zakres 20 000–25 000, a dla samochodów częstość obrotów wynosi 25 000–37 000 obrotów. Przy tak dużym ruchu wytwarza się dużo ciepła tarcia, a paliwo stosowane w tych silnikach zwykle zawiera od 12 do 20% oleju, w zależności od zawartości procentowej nitrometanu i metanolu, typu silnika i zastosowania. Większość silników w dzisiejszych samochodach RC to silniki dwusuwowe , co oznacza, że do zakończenia cyklu silnika potrzeba 2 suwów tłoka (jeden obrót). Podczas pierwszego suwu, gdy tłok porusza się w górę, mieszanina paliwa i powietrza jest zasysana do skrzyni korbowej z gaźnika . Gdy tłok porusza się w dół, nowa mieszanka paliwowo-powietrzna przemieszcza się do portu wlotowego i ostatecznie do komory spalania. Gdy tłok porusza się w górę, mieszanina jest sprężana, co powoduje zapłon mieszanki paliwowo-powietrznej, wytwarzając gorący gaz pod ciśnieniem, który zmusza tłok w dół. Gdy tłok przesuwa się w dół, zużyte gazy spalinowe wydostają się z komory spalania przez otwór wylotowy, a cykl rozpoczyna się od ponownego wepchnięcia 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 z oparów metanolu na podgrzewanym elemencie platynowym utrzymuje go w stanie rozgrzanym do czerwoności nawet po odłączeniu napięcia, co powoduje zapłon paliwa i utrzymuje silnik w ruchu. Podczas gdy świece zapłonowe są stale używane do zapalania mieszanki paliwowo-powietrznej za każdym razem, gdy tłok podnosi się, jak widać w silniku benzynowym, w którym używana jest świeca zapłonowa, paliwa nie można zapalić samym kompresją. To temperatura świecy, jeszcze rozgrzana od poprzedniego zapłonu i katalizy z nową sprężoną mieszanką, powoduje zapłon paliwa.
Gaźnik
Silniki nitro zazwyczaj używają gaźnika do mieszania paliwa i powietrza, chociaż w niektórych zastosowaniach, gdzie dławienie nie jest wymagane, mają prostą zwężkę Venturiego z dyszą natryskową i zaworem iglicowym . Gaźnik może być przesuwny lub obrotowy. W gaźniku obrotowym suwak jest otwierany, gdy ramię jest obracane przez serwo . Na gaźniku suwakowym suwak otwiera się wysuwając ramię za pomocą serwa. Oba są lekko otwarte przez śrubę biegu jałowego, która pozwala silnikowi otrzymać bardzo małą ilość paliwa, aby utrzymać silnik w ruchu, gdy pojazd jest na postoju. Gaźniki zwykle mają 2 igły służące do strojenia mieszanki. Igła o wysokiej prędkości dostraja ilość paliwa dopuszczonego do gaźnika przy średnich i wysokich obrotach, a wskazówka o niskiej prędkości określa, ile paliwa jest dopuszczone do gaźnika przy niskich i średnich obrotach na minutę. Obracanie igłą w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara rozrzedza mieszankę paliwową . Lean opisuje ilość paliwa w mieszance paliwowo-powietrznej. Do pewnego stopnia sprawi to, że silnik będzie działał szybciej i będzie miał lepsze osiągi, ale zbyt ubogi silnik przegrzeje się i zużyje przedwcześnie z powodu niedostatecznego smarowania. Obracanie którejkolwiek igły przeciwnie do ruchu wskazówek zegara wzbogaci mieszankę paliwową (chyba że wskazówka niskiej prędkości jest odpowietrznikiem, w którym to przypadku jest odwrotnie). Bogaty jest przeciwieństwem ubogiego, oznacza to, że do silnika dostaje się więcej oleju (mieszanki paliwowej). Jeśli silnik jest zbyt bogaty, będzie pracował słabo, a paliwo, które jeszcze nie zostało spalone, może zacząć wypluwać ze spalin. Silnik będzie pracował bardzo wolno i wydaje się, że nie ma mocy i prawdopodobnie zostanie odcięty od 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 idealnie 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. Prawidłowo zestrojony silnik będzie służył przez długi czas przy dobrych osiągach przez cały okres eksploatacji.
Wariacje
Istnieją różne typy silników R/C. Dostępne są silniki drogowe, terenowe, lotnicze, morskie i monster truck.
Na drodze i w terenie
Silniki drogowe są zaprojektowane tak, aby wchodziły w zakres mocy od średnich do wysokich obrotów. Silniki te mogą być stosowane w pojazdach terenowych, ale zwykle są używane w sedanach drogowych, gdzie 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, który rozciąga się przez większość zakresu obrotów. Silniki terenowe nie obracają się tak wysoko, 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 do monster trucków 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 trucków generują większość swojego momentu obrotowego i mocy przy niskich i średnich obrotach. Są one zwykle używane w dużych i ciężkich samochodach ciężarowych, w których cała ta moc jest potrzebna, aby uzyskać dobre osiągi pojazdu.
Samolot
Silniki lotnicze są produkowane tak, aby były w stanie utrzymać wysokie obroty. Największą różnicą między wszystkimi innymi silnikami nitro a silnikami lotniczymi jest zdolność do utrzymywania obrotów. Inne silniki nitro mają tendencję do pękania, jeśli działają na pełnym gazie na pełny bak paliwa.
Morski
Silniki morskie są chłodzone wodą, a nie powietrzem, jak inne silniki nitro.
Drag Racing
Członkowie branży wyścigów na pełną skalę używają znacznie wyższych stężeń nitrometanu: są one ograniczone przez przepisy do 90% (przynajmniej w NHRA, głównym organie nakładającym sankcje). Historycznie, zawodnicy wykorzystywali wyższe wartości procentowe, co często powodowało masowe eksplozje. Szacuje się, że nowoczesne silniki generują około 8000 koni mechanicznych. Samochody mogą przyspieszyć od 0 do 100 mph w 0,8 sekundy i od 0 do 335 mph w 4,5 sekundy.