Montaż modelarskiego silnika benzynowego w modelu

Małe modelarskie silniki benzynowe często są montowane na takich samych łożach, jak silniki żarowe. Modelarskie silniki benzynowe o większej pojemności - za pośrednictwem metalowych tulei dystansowych, które często producent dostarcza razem z silnikiem. W jakiej pozycji zamontować silnik? To pytanie dotyczy przede wszystkim silników jednocylindrowych. Z reguły określa to i wymusza budowa modelu. Jeżeli jednak mamy możliwość wyboru pozycji, w której zamontujemy silnik w modelu, to wybierzmy tę, w której silnik zamontujemy cylindrem w górę, ewentualnie 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 kolejny rozruch silnika.

Układ zapłonowy

Prawie wszystkie modelarskie silniki benzynowe do wytworzenia iskry na świecy używają zapłonów elektronicznych. Co daje zapłon elektroniczny w modelarskim silniku benzynowym? Moduł 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 (lub więcej - patrz instrukcja obsługi silnika) i wydajności prądowej rzędu 1,5A. Powszechnie do jego zasilania stosuje się akumulator złożony z połączonych szeregowo 4 cel NiMH o pojemności około 2000mAh. Innym źródłem stosowanym do zasilania układu zapłonowego jest lekki akumulator Li-Po 2S 7,4V/2000mAh. W tym wypadku może być niezbędne użycie zewnętrznego stabilizatora napięcia w zakresie 5...6V (BEC, U-BEC itp.) o wydajności prądowej co najmniej 1,5A. Kombinacja LiPo + BEC nie powoduje istotnego zwiększenia ciężaru modelu, a zapewnia bardzo stabilne zasilanie układu zapłonowego. Coraz częściej są dostępne układy zapłonowe o napięciu zasilania 4,8...8,4V przystosowane do bezpośredniego zasilania z akumulatora Li-Po 2S. Praktyka pokazała, że taki układ zapłonowy pracuje poprawnie dopiero przy zasilaniu napięciem powyżej 7V, a więc najlepszym rozwiązaniem jest zastosowanie w pełni naładowanego pakietu LiPo 2S bez regulatora napięcia BEC.
W obwodzie zasilania aparatu zapłonowego jest niezbędne stosowanie wyłącznika napięcia (tzw. kill switch) do układów zapłonowych kontrolowanego za pomocą dostępnego kanału odbiornika RC. Wówczas w każdej sytuacji możemy (z pulpitu aparatury) wyłączyć silnik w modelu. Zwiększa to bezpieczeństwo lotu oraz użytkowania modelu. Silnika nie należy gasić poprzez całkowite zamknięcie przepustnicy! Taki sposób gaszenia silnika spowoduje, że ostatnie obroty silnik wykona odcięty od zasilania w paliwo, a więc bez smarowania!

Instalacja paliwowa

Zbiornik paliwa i przewody paliwowe muszą być przeznaczone do silnika benzynowego. W zbiorniku używanym do tankowania benzyny korek jest wykonany 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 nie nadają się do instalacji zasilającej silnik benzynowy, ponieważ silikon zostanie rozpuszczony przez benzynę, a przy tym zanieczyści gaźnik. Do budowy instalacji paliwowej w modelarskim silniku benzynowym używamy różnych rodzajów przewodów typu TYGON lub przewodów wykonanych z wysokiej jakości gumy olejoodpornej.
Nowy zbiornik należy przepłukać, w celu usunięcia ewentualnych nieczystości. W zbiorniku paliwa należy zamontować ssak metalowo-filcowy. Nie zaleca się stosowania innych filtrów na przewodach paliwowych. Przewody paliwowe typu TYGON muszą być odpowiedniej średnicy. Do małych silników (o pojemności do 30ccm) wystarczy przewód o średnicy wewnętrznej 2,5mm, do większych jednostek odpowiedni będzie przewód o średnicy wewnętrznej 3-4mm. Wewnątrz zbiornika należy zamontować filtr ssący. Z praktyki wynika, że najlepiej sprawdzają się filtry: filcowy oraz wykonany ze spieków.
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, aczkolwiek jeśli zamontujemy zbiornik zbyt wysoko i pozostawimy w nim paliwo, to w niektórych silnikach, zwłaszcza tych bardziej wyeksploatowanych lub kiepskiej jakości, może ono zalać gaźnik. Zbiorniki paliwowe do benzyny wykonujemy jako otwarte, nie dopuszczamy do powstania podciśnienia, które spowoduje niestabilną pracę silnika, finalnie przerwanie dopływu paliwa do gaźnika.

Instalacja elektryczna do układu zapłonowego

Instalacja elektryczna układu zapłonowego powinna być odseparowana galwanicznie od instalacji zasilania odbiornika i serwomechanizmów. Układ zapłonowy ma swój akumulator oraz ewentualny regulator napięcia i wyłącznik mechaniczny lub (lepiej) elektroniczny sterowany z nadajnika RC. Wyłącznik elektroniczny musi być przeznaczony do instalacji układu zapłonowego – mieć izolację galwaniczną, na przykład optoelektroniczną, utrudniającą przeniesienie zaburzeń elektrycznych do układu sterowania modelu.
Podstawowe zasady budowy instalacji elektrycznej do układu zapłonowego są następujące:

• Należy zadbać o prawidłowe podłączenie wszystkich przewodów (nie zamienić biegunowości).
• Należy dobrać pakiet akumulatorów zasilających o odpowiednio dużej pojemności (typowo rzędu 2000...3000mAh). Układ zapłonowy w czasie pracy pobiera 300 mA do 500 mA, więć akumulator o rekomendowanej pojemności zapewni co najmniej 3 godziny nieprzerwanej pracy układu zapłonowego.
• Nigdy nie należy sprawdzać (aktywować wyzwolenia iskry) układu zapłonowego, gdy metalowa fajka jest zdjęta 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.

Śmigło

Zawsze używamy śmigieł wyważonych. Śmigła używane w modelarskich silnikach benzynowych zwykle mają dużą średnicę, więc wibracje śmigła powodują szybkie zużycie łożysk wału korbowego. Ponadto, niewyważone śmigło powoduje drgania całego modelu, co może doprowadzić do uszkodzenia samego modelu, jego wyposażenia RC, a zwłaszcza przyśpiesza zużycie serwomechanizmów. Każdy producent silników określa wymiary śmigieł, które mogą być używane z danym silnikiem.

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 od 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 używa. Wyjątek stanowią indywidualnie tuningowane egzemplarze. Jeżeli silnik jeszcze nie jest dotarty, zastosujemy olej mineralny w proporcji do benzyny 1:25 lub 1:33. Dotarty silnik wymaga mieszanki na bazie oleju syntetycznego lub półsyntetycznego w proporcji do benzyny od 1:40 do 1:50. Badania producentów olejów wykazały, że najlepiej jest sporządzić mieszankę benzyny z olejem krótko przed użyciem, ponieważ jej optymalne własności smarujące to ok. 2 tygodnie. Po tym okresie następuje pogorszenie się własności smarnych oleju rozpuszczonego w benzynie.

Tankowanie

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

Regulacja gaźnika

Po dotarciu, jeśli silnik nie pracuje prawidłowo, można (a najczęściej należy) wyregulować gaźnik. Wymaga to pewnej wprawy. Regulację gaźnika typu Walbro wykonuje się kręcąc śrubami wolnych obrotów L i śrubą ustalającą skład mieszanki H. Regulacja wymaga precyzji i o wiele mniejszych ruchów śrubami, niż w silnikach żarowych. Zakres regulacji to często maksymalnie 1/4 obrotu 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 wyregulować gaźnik, zaczynamy od ustawienia prawidłowego składu mieszanki. Silnik powinien być wstępnie rozgrzany. Otwieramy przepustnicę do końca, wprowadzamy silnik na najwyższe obroty i uruchamiając oraz gasząc silnik, delikatnie wkręcamy śrubę H zubożając mieszankę celem uzyskania jak największych obrotów. Gdy silnik osiągnie największe obroty (co najłatwiej zmierzyć obrotomierzem cyfrowym) i zacznie przerywać, wykręcamy śrubę H o 1/4 obrotu, aby wzbogacić mieszankę i aby silnik nie pracował na zbyt ubogiej mieszance, co prowadzi do wzrostu temperatury silnika, a w skrajnym wypadku jego zatarcia. Następnie regulujemy śrubę L (wolnych obrotów), która odpowiada za płynną pracę na małych obrotach, a zwłaszcza za płynne przejście z obrotów minimalnych do maksymalnych. Śrubę L delikatnie wkręcamy (zubożając mieszankę) obserwując pracę silnika aż 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. 1/4 obrotu.
Prawidłowość ustawień sprawdzimy utrzymując małe obroty silnika, a następnie gwałtownie otwieramy przepustnicę i obserwujemy przejście z obrotów małych na duże. Po kilkukrotnym sprawdzeniu możemy wykonać lot. Gdy silnik pracował na dużych 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, że zbyt bogata mieszanka nie pozwoli na uzyskanie maksymalnej mocy silnika. Ponadto, może powodować osadzanie się nagaru spowodowane niecałkowitym spalaniem benzyny i oleju. Mieszanka zbyt uboga - jest szczególnie niebezpieczna, ponieważ silnik dostaje zbyt mało paliwa i zawartego w nim oleju. Spalanie takiej mieszanki prowadzi do wzrostu temperatury silnika, a w ostateczności do wypalenia dziury w denku tłoka lub zatarcia tłoka w cylindrze.

Uwaga! Regulację gaźnika należy wykonywać przy wyłączonym silniku. Jeżeli jest konieczna zmiana ustawienia gaźnika, silnik należy zgasić, wykonać korektę nastawy, a następnie silnik uruchomić i sprawdzić efekt regulacji. Nie należy podejmować prób regulacji gaźnika przy pracującym silniku. Jest to niebezpieczne i bardzo trudne do wykonania z powodu drgań. W czasie regulacji gaźnika i sprawdzania pracy silnika model musi być bezpiecznie unieruchomiony.

Przed ręcznym uruchomieniem silnika sprawdzamy czy :

• Model nie ma możliwości ruszenia w kierunku osoby uruchamiającej.
• Czy drążek sterowania przepustnicą w aparaturze RC znajduje się w położeniu odpowiadającym zamknięciu przepustnicy w gaźniku.

Tomasz Motyl „Motylasty”