Montaż modelarskiego silnika benzynowego w modelu


Małe, modelarskie silniki benzynowe, często montowane są na takich samych łożach jak silniki żarowe. Większe modelarskie silniki benzynowe za pośrednictwem metalowych tulei dystansowych które, najczęściej, każdy producent dostarcza razem z silnikiem.    
   
 
  1. Pozycja silnika w modelu
W jakiej pozycji zamontować silnik? Pytanie dotyczy silników jednocylindrowych.
Z reguły określa to i wymusza konstrukcja modelu. Jeżeli mamy jednak możliwość wyboru pozycji w jakiej zamontujemy silnik w modelu, wybierzmy tą, w której silnik zamontujemy cylindrem w górę, ewentualnie z cylindrem leżącym na boku. Unikajmy montażu silnika cylindrem do dołu. Takie położenie silnika spowoduje, że po jego wyłączeniu, paliwo i olej które zgromadziły się w karterze silnika spłyną do komory spalania, zalewając elektrody świecy zapłonowej. Może to utrudnić to kolejny rozruch silnika.
 
  1. Układ zapłonowy
Prawie wszystkie modelarskie silniki benzynowe do wytworzenia iskry na świecy używają zapłonów elektronicznych.
Co daje zapłon elektroniczny w modelarskim silniku benzynowym?
Zapłon elektroniczny automatycznie reguluje kąt wyprzedzenia zapłonu. Przy rozruchu ręcznym opóźnia go, aby wyeliminować efekt „odbijania śmigła”, a po podjęciu pracy przez silnik przyspiesza kąt wyprzedzenia zapłonu pozwalając uzyskać jak największą moc.

Elektroniczny układ zapłonowy wymaga zewnętrznego zasilania bateryjnego lub akumulatorowego o napięciu od 4,2V do 6V i wydajności prądowej nie mniejszej niż 1,5A. Powszechnie stosuje się 4 cele NiMH (połączone szeregowo) o pojemności ok. 2000  mAh.
Innym akumulatorem stosowanym do zasilania układu zapłonowego jest lekki Li-pol 2S 7,4V 2000 mAh. W tym przypadku wymagane jest stosowanie zewnętrznego układu stabilizującego napięcia w zakresie 5…6V (BEC, U-BEC itp.) o wydajności prądowej nie mniejszej niż 1,5A. Kombinacja Li-pol + BEC nie powoduje istotnego zwiększenia masy modelu, a zapewnia bardzo stabilne zasilanie układu zapłonowego.
Coraz częściej pojawiają się układy zapłonowe o napięciu roboczym 4,8V-8,4V, przystosowane do zasilania bezpośrednio z akumulatora Li-Pol 2S.  Praktyka pokazała, że taki układ zapłonowy pracuje poprawnie dopiero przy podaniu napięcia powyżej 7V, a więc najlepszym rozwiązaniem jest zastosowanie w pełni naładowanego pakietu Li-Pol 2S o pojemności 2000 mAh-3000 mAh bez regulatora napięcia BEC.
Dobrą praktyką jest stosowanie zewnętrznych wyłączników napięcia (tzw. kill switch) do układów zapłonowych, sterowanych wolnym kanałem w aparaturze RC. Wówczas w każdej sytuacji możemy (z pulpitu aparatury) wyłączyć silnik w modelu. Zwiększa to bezpieczeństwo lotu.
 
Nie stosujmy do wyłączania silnika całkowitego zamknięcia przepustnicy, taki sposób gaszenia silnika spowoduje, że ostatnie obroty silnik wykona odcięty od zasilania w paliwo, a więc bez smarowania!!
 
  1. Instalacja paliwowa
Zbiornik paliwa i przewody paliwowe muszą być przeznaczone do silnika benzynowego. W zbiorniku używanym do tankowania benzyny, korek wykonany jest z gumy olejoodpornej (kolor czarny) lub materiału EPDM (najczęściej kolor brązowy), czyli innego niż korki używane w zbiornikach do metanolu. Podobnie przewody paliwowo – silikonowe, używane do metanolu absolutnie nie nadają się do instalacji zasilającej silnik benzynowy (silikon zostanie rozpuszczony przez benzynę skutecznie zanieczyszczając gaźnik). Do budowy instalacji paliwowej w modelarskim silniku benzynowym używamy różnych rodzajów przewodów typu TYGON (fotografia poniżej) lub przewodów wykonanych z wysokiej jakości gumy olejoodpornej.



Nowy zbiornik należy przepłukać, w celu usunięcia ewentualnych nieczystości. Należy też zamontować ssak metalowo-filcowy w zbiorniku paliwa. Nie zaleca się stosowania innych filtrów na przewodach paliwowych. Przewody paliwowe typu TYGON muszą być odpowiedniej średnicy. Do małych silników (do 30cm3) wystarczy przewód o średnicy wewnętrznej 2,5mm, do większych jednostek odpowiedni będzie przewód o średnicy wewnętrznej 3mm.
Wewnątrz zbiornika należy zamontować filtr ssący. Z praktyki wynika, że najlepiej sprawdzają się filtry: filcowy oraz wykonany ze spieków. Fotografie poniżej.

 

Nie ma znaczenia na jakiej wysokości zamontujemy zbiornik paliwa w modelu, modelarski silnik benzynowy wyposażony jest gaźnik z pompą membranową i zasysa paliwo ze zbiornika.
Zbiorniki paliwowe do benzyny wykonujemy jako otwarte, nie dopuszczamy do powstania podciśnienia, które spowoduje niestabilną pracę silnika, finalnie przerwanie dopływu paliwa do gaźnika.
 
 
  1. Instalacja elektryczna do układu zapłonowego.
Instalacja elektryczna układu zapłonowego jest instalacją elektryczną  całkowicie odseparowaną od instalacji zasilania odbiornika i serwomechanizmów. Układ zapłonowy posiada swój akumulator oraz ewentualny regulator napięcia i wyłącznik mechaniczny lub (lepiej) elektroniczny sterowany z nadajnika RC. Wyłącznik elektroniczny musi być dedykowany do instalacji układu zapłonowego – z barierą optoelektroniczną wykluczającą przeniesienie jakichkolwiek zakłóceń elektrycznych do układu sterowania modelu.
Podstawowe zasady budowy instalacji elektrycznej do układu zapłonowego
  • należy zadbać o prawidłowe podłączenie wszystkich przewodów (nie zamienić biegunowości)
  • należy dobrać pakiet akumulatorów zasilających o odpowiednio dużej pojemności (nie mniej niż 2000-3000 mAh). Układ zapłonowy w czasie pracy pobiera 300 mA do 500 mA, akumulator 2000-3000 mAh zapewni co najmniej ok. 3 do 4h nieprzerwanej pracy układu zapłonowego
  • nigdy nie należy sprawdzać (aktywować wyzwolenia iskry) układu zapłonowego, gdy metalowa fajka zdjęta jest ze świecy, ponieważ grozi to trwałym uszkodzeniem elektroniki układu zapłonowego.
Układ zapłonowy i przewód wysokiego napięcia należy zamontować możliwie daleko od odbiornika RC i przewodów zasilających serwomechanizmy, aby uniknąć ewentualnych zakłóceń.

  1. Śmigło
Zawsze używamy śmigieł wyważonych. Śmigła używane w modelarskich silnikach benzynowych mają zwykle dużą średnicę i każde „bicie” śmigła powoduje szybkie zużycie łożysk wału korbowego. Ponadto niewyważone śmigło powoduje wibracje całego modelu, uszkodzenia jego konstrukcji, wyposażenia RC, zwłaszcza przyspiesza zużycie serwomechanizmów.
Każdy producent silników określa rozmiar śmigieł jakie mogą pracować z danym motorem.
 
  1. Paliwo
Do zasilania silnika należy przygotować odpowiednią mieszankę etyliny 95 i oleju. Stosowanie etyliny o wyższej liczbie oktanowej nie przyniesie większej korzyści. Stopień sprężania w modelarskich silnikach benzynowych wynosi 1:7,5 do 1:9, a więc jest stosunkowo niski. Etylinę o liczbie oktanowej 98 stosuje się do silników o stopniu sprężania 1:10 i większym. W modelarstwie takich silników się nie stosuje, za wyjątkiem indywidualnie tuningowanych egzemplarzy. Jeżeli silnik jeszcze nie jest dotarty, zastosujemy olej mineralny (patrz artykuł o docieraniu silników) w proporcji 1:25 lub 1:33 do benzyny. Nie stosujemy oleju syntetycznego!
Dotarty silnik wymaga mieszanki na bazie oleju syntetycznego lub półsyntetycznego w proporcji 1:40 do 1:50 do benzyny.
Badania producentów olejów pokazały, że najlepiej jest sporządzić mieszankę benzyny z olejem krótko przed użyciem, jej optymalne własności smarujące to ok. 2 tygodnie. Po tym okresie następuje pogorszenie się własności smarnych rozpuszczonego w benzynie oleju.
Nie przechowujmy długo sporządzonego paliwa.

  1. Tankowanie
Mieszankę paliwową przechowujemy tylko w przeznaczonych do tego, atestowanych kanistrach. Kanister z paliwem powinien być zaopatrzony w mechaniczną lub elektryczną pompkę paliwa przeznaczoną do pompowania benzyny. Ważne jest, aby jej przewód zanurzony w paliwie, był zaopatrzony w ssak metalowo-filcowy, podobnie jak w zbiorniku paliwa w modelu. Unikniemy wtedy zatankowania zanieczyszczonego paliwa.

  1. Regulacja gaźnika
Po dotarciu, jeśli silnik nie pracuje prawidłowo, można (a najczęściej należy) przeregulować gaźnik. Wymaga to pewnej wprawy.
 
Zakres regulacji gaźnika typu Walbro dokonuje się kręcąc śrubami wolnych obrotów L i śrubą ustalającą skład mieszanki H – zobacz rysunek.
Regulacja wymaga precyzji i o wiele mniejszych ruchów śrubami niż w silnikach żarowych. Zakres regulacji to często maksymalnie ¼ obrotów śruby w stosunku do ustawień fabrycznych.
Do ustalania prawidłowego składu mieszanki w prawidłowo dotartym silniku bardzo pomocny jest kolor elektrod świecy zapłonowej. Elektrody w prawidłowo wyregulowanym silniku są koloru piaskowego. Jeżeli byłby to kolor jasno szary, to mieszanka jest zbyt uboga. W przypadku czarnego koloru, dodatkowo z tłustym nalotem, skład mieszanki jest zbyt bogaty.
Jeżeli musimy przeregulować gaźnik, zaczynamy od ustawienia prawidłowego składu mieszanki. Regulację wykonujemy na rozgrzanym silniku.
Otwieramy przepustnicę do końca, wprowadzamy silnik na najwyższe obroty i etapowo, uruchamiając i gasząc silnik, delikatnie wkręcamy śrubę H, zubożając mieszankę, celem uzyskania maksymalnych obrotów. Gdy silnik osiągnie najwyższe obroty (co najłatwiej zmierzyć obrotomierzem cyfrowym) i zacznie przerywać, wykręcamy śrubę H o ¼ obrotu, aby wzbogacić mieszankę i aby silnik nie pracował na bardzo ubogiej mieszance, co prowadzi do wzrostu temperatury silnika i w skrajnym przypadku jego zatarcia. Następnie regulujemy śrubę L (wolnych obrotów), która odpowiada za płynną pracę na niskich obrotach, a zwłaszcza za płynne przejście z obrotów minimalnych do maksymalnych.
Śrubę L delikatnie wkręcamy (zubożając mieszankę) obserwując prace silnika, do momentu pojawienia się problemów z płynnym wejściem na obroty maksymalne. Po znalezieniu tego punktu (jeżeli ustawiliśmy prawidłowy skład mieszanki śrubą H) i po gwałtownym otwarciu przepustnicy silnik „krztusi” się i ze zwłoką wchodzi na wysokie obroty, należy jego pracę skorygować regulując gaźnik śrubą L odkręcając ją o ok. ¼ obrotów.
Prawidłowość ustawień sprawdzimy utrzymując silnik na wolnych obrotach, następnie gwałtownie otwieramy przepustnicę i obserwujemy przejście z obrotów niskich na wysokie. Po kilkukrotnym sprawdzeniu możemy wykonać lot. Gdy silnik pracował na wysokich obrotach, wskazane jest wykręcić świecę zapłonową i sprawdzić jej kolor. Świeca jasno szara – mieszanka zbyt uboga, należy wykręcić śrubę H o 1/8 obrotu. Świeca czarna z tłustym nalotem-mieszanka zbyt bogata, należy wkręcić śrubę H o 1/8 obrotu. Świeca koloru piaskowo-brązowego – mieszanka została prawidłowo wyregulowana!
Warto co jakiś czas sprawdzić kolor elektrod świecy zapłonowej i ewentualnie skorygować skład mieszanki. Pamiętajmy - mieszanka zbyt bogata nie pozwoli uzyskać maksymalnej mocy silnika, ponadto powoduje osadzanie się nagaru spowodowanego niecałkowitym spalaniem benzyny i oleju. Mieszanka zbyt uboga - jest szczególnie niebezpieczna, silnik dostaje zbyt mało paliwa i zawartego w nim oleju, spalanie takiej mieszanki prowadzi do wzrostu temperatury silnika, w ostateczności do wypalenia dziury w denku tłoka lub zatarcia motoru.


Uwaga!
Wszelkie regulacje gaźnika należy wykonywać na wyłączonym silniku! Jeżeli konieczna jest zmiana nastawienia gaźnika, silnik należy wyłączyć, wykonać korektę nastawy, a następnie silnik uruchomić i sprawdzić efekt regulacji. Absolutnie nie należy podejmować prób regulacji gaźnika na pracującym silniku. Jest to niebezpieczne i bardzo trudne do wykonania z powodu drgań silnika.
W czasie regulacji gaźnika i sprawdzania pracy silnika model musi być bezpiecznie unieruchomiony, tak aby nie było możliwości niekontrolowanego ruchu modelu do przodu.
Przed ręcznym uruchomieniem silnika sprawdzamy czy :
  • Model nie ma możliwości ruszenia w kierunku osoby uruchamiającej
  • Czy drążek sterowania przepustnicą w aparaturze RC znajduj się w najniższym położeniu, co oznacza zamknięcie przepustnicy w gaźniku
 
 
Lipiec 2013 (PR)