Как работает двигатель внутреннего сгорания для авиамоделей (7 видео) | Технологии

Как работает двигатель внутреннего сгорания для авиамоделей

Запчасти для авиамодельных двигателей OS MAX 20FP/25FP/25LA/40LA, уточняйте по почте Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Содержание

Популярные метки
Устройство авиамодельного двигателя
Как работает двигатель внутреннего сгорания для авиамоделей
Бензиновые двигатели для авиамоделей: от винта!
📺 Видео

Устройство авиамодельного двигателя

На рис. 1 показан двигатель, его главная верхняя (оребренная) часть называется цилиндром;

внутри он имеет гладкую цилиндрическую поверхность, а сверху плотно закрыт пробкой — контрпоршнем. Внутри цилиндра ходит поршень. Он очень хорошо подогнан к цилиндру и герметично закрывает его снизу. Однако это не мешает поршню легко скользить в цилиндре вверх и вниз.

Цилиндр крепится к корпусу (картеру), объединяющему все основные части двигателя. Внутри картера находится коленчатый вал. Его колено соединено с поршнем при помощи шатуна.

При движении поршня вдоль цилиндра шатун вращает коленчатый вал.

Так устроен механизм двигателя. Но что заставляет поршень двигаться?

Представь себе, что в цилиндре двигателя находится смесь паров горючего (например, керосина или спирта) с воздухом, а поршень при этом находится в самом верхнем положении. Если мы ухитримся сжать, а затем поджечь эту смесь, то она сгорит почти мгновенно. При этом давление в цилиндре из-за сильного нагрева газов резко повысится. Под действием этого давления поршень будет опускаться вниз и передаст движение шатуну, а через него коленчатому валу, который начнет вращаться. Правда, повернется он всего на пол-оборота, так как при дальнейшем вращении поршню пришлось бы двигаться вверх, навстречу давлению газов, а это его бы остановило. Но каждый раз, как только поршень подойдет к нижнему положению (рис. 2), придуман способ выпускать сгоревшие газы из цилиндра и таким образом уменьшать почти до атмосферного давление над поршнем, а затем наполнять цилиндр новой порцией горючей смеси, снова поджечь и т. д. Благодаря этому вал двигателя поворачивается не на пол-оборота, а крутится до тех пор, пока не перестанут подавать горючую смесь.

В наше время есть много способов делать это. Например, в большинстве автомобильных двигателей один способ, у так называемых дизельных двигателей — другой, а у большинства мотоциклов и в модельных двигателях — третий.

Мы расскажем тебе лишь о третьем способе, так как им пользуются все моделисты. Называется он двухтактным с кривошипно-камерной продувкой. Особенность этого способа заключается в том, что в стенке цилиндра по окружности сделаны отверстия (окна). Когда поршень находится в самом нижнем положении, окна оказываются над поршнем. Вот и получается, что когда сгоревшие газы давят на поршень, он движется вниз и через шатун вращает коленчатый вал, а когда поршень опустится, он откроет окна в цилиндре и газы вырвутся наружу. Давление в цилиндре упадет, и теперь надо наполнить его свежей горючей смесью для следующего оборота.

Происходит это так: когда поршень от самого нижнего положения начнет двигаться вверх, в картере образуется разрежение, благодаря которому в него (рис. 3) начнет через всасывающий патрубок засасываться воздух. Поперек патрубка проходит тоненькая трубка, называемая жиклером, по которой горючее поступает из бачка. Когда воздух, засасываемый в картер через патрубок, проходит мимо жиклера, он через маленькое боковое отверстие в жиклере всасывает горючее и распыляет его.

Для того чтобы регулировать подачу горючего в патрубок, на верхнем конце жиклера имеется винтик с иглой, закручивая который, мы уменьшаем подачу горючего, а отвинчивая, увеличиваем ее. Все вместе это устройство называется карбюратором.

Как мы уже сказали, поршень, двигаясь вверх, засасывает в картер горючую смесь, приготовленную карбюратором. Дойдя до верха, он начнет опускаться, сжимая при этом смесь, находящуюся в картере, так как специальное устройство (золотник) при движении поршня вниз закрывает в картере отверстие, через которое всасывается смесь. Сжатие смеси в картере продолжается до тех пор, пока поршень своей верхней кромкой не опустится ниже продувочных каналов, проходящих в нижней части цилиндра. Как только это произойдет, смесь, сжатая в картере, устремится по каналам в цилиндр и наполнитего, одновременно она вытеснит из него остатки сгоревших газов.

Теперь только остается рассказать, отчего загорается смесь в цилиндре.

Многим из вас, наверное, приходилось накачивать насосом камеры велосипеда. И вы не могли не заметить, что при этом насос сильно нагревается. Происходит это потому, что двигая поршень насоса, мы сжимаем воздух. В цилиндре двигателя происходит то же самое: поршень, двигаясь вверх, сжимает горючую смесь, и она нагревается тем сильнее, чем сильнее ее сожмут. Практически в цилиндре двигателя ее сжимают до тех пор, пока она не загорится. Горючее подбирают таким, чтобы оно легко воспламенялось при сжатии. Наиболее подходящим для этого является керосин. Для того чтобы облегчить воспламенение смеси и сделать его надежным, в горючее добавляют сернистый эфир, который чрезвычайно легко загорается и поджигает остальное горючее.

Чтобы получить возможность регулировать момент зажигания смеси, дно цилиндра делают подвижным: в цилиндр сверху вставляют контрпоршень, который при помощи винта сверху можно вдавливать внутрь цилиндра. Этим изменяют объем цилиндра и, следовательно, давление в нем, что, в свою очередь, меняет момент зажигания смеси. Обычно на работающем двигателе поворачивают регулировочный винт, пока не добьются наибольшего числа оборотов вала.

В действительности все обстоит несколько сложнее, потому что, кроме правильного выбора момента зажигания, приходится еще подбирать нужный состав горючей смеси (наилучшее соотношение между количеством засасываемого воздуха и количеством горючего).

Дело в том, что смесь горючего с воздухом легко загорается только при определенном соотношении, если оно нарушено, двигатель работать не будет, но что интересно — плохо и когда слишком много горючего в смеси. Поэтому запуск авиамодельных двигателей требует определенного навыка.

Отрывок из книги «Лети модель» Лебединский М.

Кордовые модели F2B | Control line stunt | Aerobatics

Источник

Видео:Как работает двигатель внутреннего сгорания автомобиля?Скачать

Как работает двигатель внутреннего сгорания для авиамоделей

это значит, что сюда необходим калильный ДВС объемом 0.25 in 3 или

Топливо

Топливо для калильных ДВС включает в себя метиловый спирт (метанол), нитрометан и масло. Метанол – основной по объему компонент калильного топлива и имеет большую удельную энергоемкость чем бензин. Ввиду того, что пропорция воздуха топливной смеси калильных ДВС почти на 55% ниже чем у бензина, соответственно большее количество топлива может быть впрыснуто в камеру сгорания.

В калильном топливе также применяется нитрометан в объеме 5-15%. Нитрометан применяется для стабилизации процесса горения топлива, вследствие чего мотор работает устойчивее на малых оборотах и отдает больше мощности на больших.

Калильное топливо имеет высокую скорость сгорания, что делает это топливо идеальным для достижения высоких оборотов двигателя.

Мощность

Бензиновый двигатель имеет меньшую мощность и меньшую частоту вращения вала по сравнению с калильным двигателем. Однако это компенсируется более мощным крутящим моментом и большей экономичностью двигателя – почти в 9 раз экономнее, чем у калильного двигателя того же объема.

Система зажигания

В бензиновых двигателях используется искровая свеча, в то время как в калильных моторах применяется калильная свеча для поджига топливо-воздушной смеси. На бензиновых ДВС необходима бортовая система зажигания, подающая напряжение на свечу в определенный момент времени. У калильных ДВС внешнее питание подключается к свече на время запуска двигателя. После запуска мотора её накал поддерживают раскаленные продукты сгорания.

Вес двигателя

Если сравнивать одинаковые по мощности двигатели, то получается следующее:

Надежность

Надежность – немаловажный фактор для ДВС. Износ калильных ДВС происходит быстрее по следующим причинам:

Экономичность

В процессе одного рабочего хода поршня калильного топлива сгорает в 8.7 раз больше, чем бензина.

Одно из достоинств бензиновых ДВС против калильных – это низкая цена топлива и экономичность бензиновых моторов. Цена калильного топлива в 5 и более раз дороже чем бензинового.

Радиопомехи

Система зажигания бензинового двигателя создает радиопомехи. В момент возникновения электрической дуги на свече зажигания образуется электромагнитное поле, являющееся источником радиопомех. Для уменьшения вредного влияния, приемник следует размещать на расстоянии не менее 30 см система зажигания и использовать добавочный резистора в цепи свечи зажигания.

В калильных ДВС данная проблема отсутствует.

За и против бензиновых ДВС

Видео

Информацию о них предоставил yuri_la (Юрий Арзуманян).

Источник

Видео:Принцип действия поршневого авиационного двигателяСкачать

Бензиновые двигатели для авиамоделей: от винта!

Бензиновые двигатели теперь стали популярны для применения на моделях самолетов. Они имеют длительный срок службы, низкую цену эксплуатации и хорошо адаптируются к большим размерам самолетов.
Осталось только разобраться в них!

Охлаждение двигателя.
Долговечность и эффективность вашего двигателя зависит от адекватного охлаждения. Двигатели производят огромное количество мощности в очень малом и легком агрегате. Просто обеспечение входа и выхода воздушного потока недостаточно. По этой причине двигатели должны быть правильно оснащены системой охлаждающих воздушных каналов. Каналы должны быть устроены так в капоте, чтобы усилить поток воздуха и направить его для охлаждения цилиндров двигателя. Воздух должен быть направлен так, чтобы протекая через охлаждающие ребра охлаждал цилиндр. Воздух не глуп, чтобы простым путем войти и выйти из капота, и этот путь может пройти не обязательно через ребра охлаждения. Вы должны создать этот поток любым способом каким Вы хотите. но через ребра охлаждения цилиндра!

Каналы должны быть размещены напротив лицевой стороны капота, не далее как 3мм от цилиндра.

Лучшее охлаждение будет тогда, когда Вы можете направить большую часть воздушного потока, входящего в фронтальную часть капота, для охлаждения боковых ребер цилиндра и на ребра головной части.

Мягкое крепление.

Жесткое крепление.

Многие полагают, что жесткое крепление лучший способ. Этот способ проще, выбирая из двух вариантов и в случае, если двигатель достаточно мягко работает, это действительно так. Если Вы имеете двигатель с задним расположением карбюратора, Вы должны запланировать доступ к карбюратору, потому что вам придется устанавливать связь с дросселем и доступ к подсосу. Бензиновые двигатели требуют применения подсоса для старта, поэтому подумайте, как Вы откроете и закроете крышку подсоса прежде, чем Вы начнете все соединять и отрезать.
Крепление двигателя довольно простое. Большинство установок выполняется соединением двигателя болтами жестко к силовому шпангоуту. Убедитесь, что силовой моторный шпангоут прочен и правильно приклеен.

Карбюратор.

Начальная настройка карбюратора.

В большинстве случаев, карбюратор установлен на фабрике в режим, который будет близок к тому, что необходим, для получения работы двигателя и в полете. Поэтому Вы не будете иметь проблем со стартом двигателя. Единственное, что Вам останется сделать, чтобы начать, это настроить иглы карбюратора. У карбюратора бензинового двигателя, низкая игла влияет на высокую, но высокая игла не влияет на низкую. Это означает, что Вы устанавливаете сначала низкую иглу, а затем высокую.
Если по любой причине установки игл были полностью потеряны, закройте полностью иглы. Вращение игл можно делать любым способом, но будьте внимательными и не перекрутите их или не повредите их гнезда. Закрывайте их достаточно аккуратно. Затем для выполнения начальных установок начните их открывать: низкая игла L должна быть открыта на 1,25 оборота, высокая игла H установлена открыта на 1,5 оборота.

Управление карбюратором (дросселирование) и подсосом.

При использовании бензинового двигателя (это относится к любому двигателю) важно использовать сервопривод хорошего качества для соединения с дросселем. Слабое управление дросселем может сделать самолет тяжелым для полета. Только не применяйте бывших в употреблении серво для дросселя. Для работы дросселя не требуется больших усилий, важнее, чтобы соединение серво было точным, без люфтов, и чтобы непосредственно сам сервопривод был бы точным. Хороший сервомеханизм с шарикоподшипником и шестеренками из нейлона будет делать это легко. Не допускайте любого контакта металла с металлом, особенно не позволяйте, чтобы металлическая тяга управления имела электрический контакт с двигателем, это может действовать как антенна и излучать помехи. Если Вы хотите применить ваши дешевые или изношенные сервоприводы, вы можете поставить только их для управления воздушной заслонкой (подсосом). Подсос имеет два положения: открыто и закрыто. Откорректируйте правильно механическое перемещение, затем используя ваше радио, откорректируйте положение конечных точек так, чтобы сервомотор не гудел в открытом или закрытом положении.

Масло после обкатки.
После обкатки мы рекомендуем использовать синтетическое масло для двух-тактных двигателей, смешанное в соответствии с инструкцией производителя как 50:1. Важно обратить внимание на то, что при смешивании масел в соотношении ниже рекомендуемого (большее количество масла) возможно осаждение сажи, коксование поршневых колец, и загрязнение запальной свечи. Всегда смешивайте масло с бензином в соответствии с инструкцией производителя двигателя! Высокое качество синтетического масла позволяет работать двигателю более чисто и значительно увеличивает его срок службы.

Монтаж блока зажигания.

Свеча зажигания.

Рекомендуется использовать тот тип искровых свечей, который требует двигатель.
Зазоры свечи зажигания. Нормальный диапазон для зазора запальной свечи 0,45мм – 0,64мм. Не превысьте эти пределы.

Провода зажигания.

Важно понять, как система зажигания должна быть защищена. Пара проводов черный и красный концы должны быть соединены через переключатель с источником питания 4.8В, если иначе не определено изготовителем, и емкостью, по крайней мере, 1000мА/час. Говоря о батареях, используйте только высококачественные NiCad или NiMH батареи, находящиеся в заряженном состоянии. Зажигание одноцилиндрового двигателя около 600мА в час. Решите, как долго хотите летать и выберите соответствующий блок батареи. Не используйте напряжение выше чем определено производителем, это даст отрицательный результат и может повредить зажигание. Трехпроводный соединитель из модуля зажигания должен быть соединен с трехпроводным разъемом который соединен с датчиком Холла размещенным на двигателе.
Зажигание установлено при фабрике, и дальнейшая его корректировка не требуется. Установите блок зажигания и батарею зажигания в каучуковую пену, чтобы защитить их от машинной вибрации. Это важно; система зажигания может быть легко повреждена при сильной вибрации.

Радиопомехи.
Это та область бензиновых двигателей, которую можно назвать меньше чем приятной. Системы зажигания работают с генерацией искры, чтобы воспламенить топливовоздушную смесь в двигателе. Это может вести к потенциально опасным проблемам радиопомех, если не принять мер предосторожности. Было время, когда системы искрового зажигания и радио совместно не применялись вообще. Современные системы зажигания и радио PCM типа не имеют проблем совместимости, если все установлено должным образом. Только следуйте некоторым простым правилам. Сначала прочитайте и изучите инструкцию изготовителя и установки зажигания. После заполнения топливного бака соответствующей смесью бензина/масла, убедитесь, что зажигание выключено и что помощник надежно держит самолет!

НАСТРОИМ КАРБЮРАТОР.
Установите обе иглы примерно на 1.5 оборота. Закройте чок и вращайте винт до тех пор пока в карбюраторе не появится топливо или просто впрысните бензин в карбюратор. Заведите двигатель как обычно и прогрейте. Сначала настроим максимальные обороты, поскольку это проще чем настроить холостой ход. Откройте дроссельную заслонку полностью. Вращая иглу максимальных оборотов добейтесь максимальных оборотов ( не рекомендую крутить иглу при работающем моторе). Держите двигатель на полных оборотах примерно с минуту и внимательно наблюдайте за оборотами. Если двигатель забедняется, откройте иглу холостого хода (LE) слегка. Если двигатель работает на максимальных оборотах нормально медленно двигайте ручку газа снижая обороты до тех пор, пока двигатель не начнет «тарахтеть» как четырехтактник. Остановите ручку газа в этом положении. Настройте (LE) пока двигатель не перстанет «тарахтеть». Снова начинайте двиигать ручку газа в направлении уменьшения оборотов до тех пор пока двигатель не начинает «тарахтеть» опять. Снова настройте иглу LE. Продолжайте эту процедуру пока ручка не достигнет холостого хода. Теперь, двигайте ручку газа в направлении полного газа, пока двигатель не начнет «просирать» или «задумываться». Откройте слегка иглу (HE), чтобы устранить это явление. Если все сделано правильно, в любом положении ручки газа двигатель не будет «тарахтеть», кроме того переход от холостого хода до полного газа будет происходить без задержек.

ПОНИМАНИЕ КАРБЮРАТОРА WALBRO.
Начнем с топливного бака. Топливо поступает из бака в карбюратор через впускное отверстие. Топливо поступает сюда через топливный насос сквозь маленькую диафрагму которая контролируется двумя клапанами (такие маленькие крылышки). Затем топливо проходит через иглу которая контрлируется плавающей диафрагмой. Эта диафрагма отвечает за количествуо топлива для холостого хода, средних и максимальных оборотов. Плавающая диафрагма открывает и закрывает игольчатый клапан при посредстве небольшого рычага, прикрепленного к игле. Топливо находится в камере ожидая вакуумного сигнала в различных жиклерах. Настройка высоты рычага очень важна, поскольку он отвечает за наличие потока топлива через жиклеры. Если рычаг слишком низкий, двигатель будет забедняться. Если рычаг слишком высок, двигатель будет богатиться и скорее всего будет заливаться на холостом ходу.
Итак, топливо начинает свое движение через насос. Затем топливо, регулируемое плавающей диафрагмой, которое управляет игольчатым клапаном. Все эти части, находятся в топливной камере вместе с топливом, готовым быть поданным через жиклеры когда необходимо. Объем топлива, находящегося в камере определяется взаимоотношениями рычага и плавающей диафрагмы. Поэтому очень важно, чотбы рычаг был настроен правильно. Внтури камеры находятся распределительные отверстия, управляемые LE и HE иглами. Кроме того, есть кольцевой канал холостого хода, который имеет фиксированный размер.
Внимание! Все карбюраторы Вальбро будут работать в любом положении, но они работают наилучшим образом в боковом положении. Карбюратор, расположенный снизу, немного склонен к забогащению в режиме холостого хода, однако, разница чрезвычайно незначительна и легко устраняется настройкой.
Теперь давайте поговорим о пульсирующем сигнале для топливной помпы. Ваш мотор сам решит какой тип пульса на входе будет нужен. Если основание карбюратора имеет отверстие, просверленное в картер, вы будете использовать СТАНДАРТНЫЙ пульсирующий порт и добавочный порт (если таковой есть) должен быть закрыт. Если отверстие не просверлено, должен быть фиттинг, расположенный где-то на картере. Используйте кусок топливопровода чтобы соединить жиклер на картере с добавочным жиклером на карбюраторе. В этом случае нет нужды блокировать стандартный впуск, он уже блокирован при сборке мотора.
Карбюратор должен получать пульсовой сигнал от двигателя. Этот сигнал (перепад давления) толкает и тянет диафрагму помпы которая подает топливо в карбюратор.
Теперь давайте проверим настройку плавающего игольчатого клапана. Это самая критичная настройка на карбюраторе Вальбро. Валбро предлагает специальный настроечный шаблон, чтобы правильно настроить высоту рычага клапан для вашего конкретного карбюратора. Если у вас нет такового, настройка может быть сделана только методом проб и ошибок и будет настоящей головной болью, поскольку вам нужно будет разбирать карбюратор каждый раз чтобы подрегулировать положение рычага. В основнмо рычаг игольчатого клапана должен параллелен основе корпуса карбюратора. Это уже очень близко к правильной настройке. Если рычаг слишком высок, то ваш карбюратор будет иметь тенденцию к неустойчивой работе на холостом ходу. Если рычаг слишком низко, ваш холостой ход будет нормален, но мотор будет иметь тенденцию забедняться на средних и высоких оборотах. Это может также привести к тому что на полном газу, топливная камера может опустеть и мотор заглохнет, независимо от настроек игл HE и LE.
Седло игольчатого клапана запрессовано в корпус карбюратора и не нужно его удалять без соответствующих инструментов и шаблонов. Не вынимайте седло клапана!

ТИПИЧНЫЕ ПРОБЛЕМЫ
1. Мотор останавливается когда добавляется газ. Возможное решение: игла HE слишком забеднена или LE слегка перебеднена.
2. Мотор забогащается в полете. LE слишком забогащена.
3. Мотор забедняется в полете. HE слегка бедная и LE забогащена.
4. Двигатель работате нормально, но нет холостого хода. Скорее всего мусор в жиклерах холостого хода. Нужно снять карбюратор и почистить. Возможно так же есть подсос воздуха под фланцем карбюратора. Дроссельная заслонка может быть повреждена или износилась.
5. Топливо течет из карбюратора, при неработающем моторе. Игольчатый клапан не в порядке или там застрял мусор. Возможно также что рычаг игольчатого клапана слишком высоко или прохудилась диафрагма.
Мой мотор «тарахтит» на коротокий момент когда я сбрасываю газ, затем снова работает нормально. Это вполне нормально для карбюратора не оборудованного обратным клапаном на сопле полного газа. Если у вас есть такой клапан, то значит игольчатый клапан слегка высок или он течет.
6. Топливо течет обратно в бак, при неработающем моторе. Провреждена топливная мембрана или подтекает трубопровод.

Замечание 1.
Самая общая проблема с закапотированными мотрами состоит в том, что давление воздуха в полете меняет «естественное» давление на плавающую диафрагму. Это перебогащает мотор во время полета. Есть несколько способов решить эту проблему. В большинстве случаев вы можете настроить ваш мотор для полета методом проб и ошибок. Однако, самы простой способ – сделать отверстие в капоте в районе карбюратора чтобы снизить давление воздуха.

Замечание 2.
Карбюратор снабженный клапаном высоких обротов превосходно подходит для пилотажа или везде, где газом интенсивно манипулируют. Этот клапан предотвращает течь жиклера, когда вы сбрасываете газ. Это все что этот клапан делает. Жиклеры не снабженные таким клапаном всегда пропускают неможко топлива, когда газ сбрасывается и заставляют мотор кратковременно «тарахтеть», пока поток топливной смеси не стабилизируется с новым потоком воздуха. Это нормально.

Замечание 3.
При 3D маневрах. Поток воздха через мотор не достатчен. Самолет не движется вперед так, как когда выполняется обычный полет, поэтому очень важно следить за тем, что мотор не перегревается. Чтобы обеспечить охлаждение мотора, нужно установить правильные направляющие перегородки на входе в капот, чтобы направить поток воздуха на рубашку цилиндра. Важно установить направляющие перегородки как можно ближе к рубашке, т.к. воздух пойдет по пути наименьшего сопривления. Обычно это слгека ниже оси цилиндра. Воздух должен быть направлен вокруг цилиндров и между ними и моторным шпангоутом (задней стенкой). Замечание: не нужно монтировать двигатель слишком близко к задней стенке, т.к. это затруднит циркуляцию вздуха. Особенно полезно поместить небольшой козырек по передней кромке нижнего отверстия в капоте, если у вас настоящая проблема с перегревом. Этот козырек создаст зону разряжения, котрая будет подсасывать воздух и ускорит поток его сквозь подкапотное пространство.

Общее правило – площадь выходых отверстий должна быть как минимуим в 2 раза больше чем входные.
Всегда помните, что богатая смесь лучше бедной, но не жертвуйте мощностью из-за того, что вы боитесь перегреть мотор.

Источник