Бензиновые двигатели для авиамоделей: от винта!

Почему бензиновые? Имеется некоторая потеря мощности при использовании бензина как топлива перед метанолом, который является основным ингредиентом в калильном топливе. Метанол производит на 10-12% большее количество энергии, чем делает сжигаемый бензин, при равном количество воздуха. Нитрометан, добавляемый к спирту, для еще большего увеличения мощности, не решение проблемы- он не подходит для бензина. Поэтому мы должны использовать больший двигатель на бензине. Эквивалент калильного двигателя 26cc соответствует примерно 40 cc для бензина. Это - очень грубая эквивалентность. Калильный двигатель потребляет грубо вдвое больше количество топлива, чем бензиновый двигатель. Практически, калильные двигатели применяют на самолетах весом приблизительно до 5кг. Соотнося количество потребляемого топлива, и его стоимость, видна существенная разница. Калильный двигатель 15-26сс потребляет от 40 до 50г топлива в минуту. Это работа все равно что 1,5 часа полета на галлоне (3,78л) топлива. При стоимости около 1200р за галлон, это составляет около 14р за минуту полета. Для 40cc бензинового двигателя Вам потребуется примерно 330мл на 15минут полета. При цене 30р за литр 95 бензина это составляет 60 коп. за минуту. Сравнивайте!
Имеются хорошие и не очень хорошие двигатели в обеих категориях. Обычно, бензиновые двигатели, разработанные для использования на модели самолета производят большую мощность, на один кубический дюйм объема, чем это делает преобразованный калильный или некоторый другие двигатели (от бензопил, газоно-косилок и пр.), не предназначенные для этой цели.

Установка двигателя.
Размещение двигателя. Если возможно, установите двигатель так, чтобы он был полностью под капотом, особенно карбюратор. Это позволяет двигателю лучше работать. Если установлен двигатель у которого карбюратор упирается в капот, вполне возможно, что карбюратор будет неправильно обеспечен воздухом, и в результате чего двигатель будет барахлить. Надо иметь зазор не менее 2,5-3см между нижней частью карбюратора и капотом (шпангоутом). 
 
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.

Крепление двигателя.
Вибрации. Имеются три основных источника вибрации: Первый и основной - двигатель, где Вы практически мало что можете. Второй – пропеллеры; надо приложить немало усилий для получения правильной балансировки. Винты Mejzlik можно считать сбалансированными, но в действительности это надо проверять. Третий - кок пропеллера, еще один источник вибрации, который также должен быть сбалансирован. Не берите на веру его балансировку как есть, считая что он сбалансирован изготовителем.

Мягкое крепление.

 

  Одноцилиндровые двигатели имеют репутацию двигателей, имеющих чрезмерную вибрацию. В некоторых случаях это заслужено, в других , это не так. Это может стать головной болью, поскольку постоянно требуется подтягивать или менять ослабленные болты. Чтобы бороться с этим, некоторые ушли к мягкой установке. Имеются несколько мягких креплений на рынке, некоторые хороши, некоторые не очень. Но помните, что мягкое крепление должно подходить к двигателю, и должно быть настроено на двигатель в диапазоне возникающих резонансов и если это не учтено, это будет лишь немного лучше чем просто мертвый вес.

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.



 Двигатель работает правильно, когда получает правильную топливную смесь (количество воздуха и топлива) из карбюратора. Количество воздуха, который он получает, управляется дросселем (дроссельной заслонкой) и зависит от того, как сильно он открыт. Количество топлива, которое это получает, зависит от установок игл. Карбюратор регулируется двумя винтами-иглами: низкая игла – для установки холостого хода и перехода с холостого хода на полный газ, высокая игла - для установки максимального газа. Они отмечены на корпусе карбюратора рядом с иглами, соответственно символами "L" и "H". Когда игла повернута по часовой стрелке происходит обеднение смеси, ограничивая расход топлива. Когда игла повернута против часовой стрелки, это обогащает смесь, позволяя большему количеству топлива течь через карбюратор в двигатель. Двигатель при малых или холостых оборотах всегда получает топливо из низкой иглы. Как только обороты двигателя увеличиваются до 2000 - 3500 (средний диапазон) топливо начинает поступать через высокую иглу. Как только обороты увеличиваются далее, еще большее количество топлива будет поступать из высокой иглы. При настройке вы должны скорректировать иглы так, чтобы двигатель получал правильное количество топлива при всех установках дросселя (открытия дроссельной заслонки).

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.

Топливо. 
ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ! Запрещается использование этилированного бензина и бензина с присадками.  Дополнение: избегайте использование спирта, иначе потеряете гарантию. Основанное на спирте топливо высококоррозийное к карбюратору и внутренним частям двигателя. Карбюратор должен быть доработан, чтобы передать соответствующее количество топлива на двигатель - иначе произойдет серьезный перегрев, и двигатель будет поврежден.
Масло для обкатки.
 При обкатке рекомендуется использовать минеральное масло для двухтактных двигателей с соотношением 40:1. Большинство имеющихся на рынке масел подходят под наши двигатели. Используйте обкаточное масло приблизительно на 15-18 литров топлива для работы двигателя.  Использование обкаточного масла поможет гарантировать соответствующую притирку колец к стенкам цилиндра. Это важно, если вы хотите реализовать полный потенциал двигателя.

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.  

 Установка электронного модуля зажигания очень проста. Системы зажигания имеют несколько посадочных мест на блоке управления, к ним Вы можете прикрепить каучуковые шайбы и присоединить болтами блок на стороне моторного отсека. На больших самолетах, можно сделать проще - укрепить блок двумя нейлоновыми ремешками к столику из пенопласта и ориентировать его в моторном отсеке. Это требует что Вас проделать в моторном отсеке четыре отверстия, достаточно большие для полосок, чтобы прикрепить. Нейлоновые ремешки доступны на любом складе. 


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!

О НАСТРОЙКЕ БЕНЗИНОВОГО ДВИГАТЕЛЯ ДЛЯ НОВИЧКОВ
Карбюратор ни так уж трудно настроить, если знаешь что делаешь. Прежде всего, вам нужно знать как карбюратор работает и как различные настройки влияют друг на друга. Игла холостого хода (LowEnd) на карбюраторах Walbro ВСЕГДА та, что расположена ближе к картеру. Игла полного хода (HighEnd) - та, что ближе к чоку.

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.

THE END!


P.S. Данный материал не является работой одного человека. Это рекомендации призводителей, цитаты из инструкций, и советы бывалых моделистов, а так же материалы, опубликованные на сайте RC-design.