Системы питания модельных двигателей
Система питания двигателя включает в себя: топливный бак, топливопровод, топливный фильтр, топливную помпу и карбюратор. Кроме этих элементов, к системе питания можно отнести также и воздушный фильтр, применение которого в последние голы стало обычным не только на автомоделях, но и на большеразмерных авиамоделях, оснащаемых дорогостоящими двух- и четырехтактными двигателями с увеличенным рабочим объемом.
Топливный бак, в зависимости от типа модели, может иметь различную форму и конструкцию, и изготавливаться как из металла, так и из различных пластических масс. В простейшем случае топливный бак — это сосуд необходимого объема (обычно от 50 до 500 куб. см), в который входят несколько трубок: заправочная, дренажная и трубка подачи топлива к двигателю.
Пластмассовый топливный бак
В интернете есть несколько сайтов с описанием методик расчета и настройки резонансных труб. Одно из лучших автоматизированных решений расчета резонансных труб можно увидеть на сайте Мартина Хепперле (Martin Hepperle), посвященном гоночным радиоуправляемым моделям класса F3D.>В том случае, если питание двигателя осуществляется под избыточным давлением, которое может отбираться из картера двигателя или из глушителя, в бак вводится еще одна трубка.
Заправочная и дренажная трубки должны исключать вытекание топлива из бака при любом положении модели в пространстве, а трубка подачи должна обеспечивать /pбе сперебойную подачу топлива к двигателю до полного его использования.
На авиамоделях трубку подачи внутри бака часто заменяют на гибкий шланг с небольшим грузиком на свободном конце, такая конструкция гарантирует свободное перемещение заборной части шланга под собственным весом при любых эволюциях модели. Все трубки бензобака должны иметь достаточное сечение. Практически во всех случаях и для любых двигателей бывает достаточно применять трубки с внутренним диаметром 2,0-2,5 мм.
Рисунок топливного бака с заборной «болтушкой»
Часто применяются и эластичные баки, типа соска, топливо в которые при заправке нагнетается специальным заправочным шприцем. Для размещения такого бака в корпусе или фюзеляже модели устанавливается специальный контейнер, предотвращающий эластичный бак от случайного повреждения. Интересна конструкция тонкого эластичного бака, помещенного в герметичный металлический или пластмасЭскизы отечественных калильных свечей КС-2 и КС-10/pсовый контейнер, к которому подводится избыточное давление от глушителя двигателя. Эта конструкция, обладая достоинствами баков «под давлением», исключает загрязнение топлива выхлопными газами и твердыми частицами отработавшего топлива. Кроме того, применение эластичных баков практически полностью исключает вспенивание топлива от вибраций двигателя и модели, и обеспечивает бесперебойную подачу топлива к двигателю при любых эволюциях модели.
Бак на модели должен быть расположен таким образом, чтобы уровень топлива при полной заправке находился на уровне топливного жиклера карбюратора, или был нескpыпускную трубу в полость глушителя устремляется поток отработанных газов. В диффузоре этот поток расширяется, теряет скорость и начинает интенсивно остывать, что приводит к еще большей потери потенциальной энергии газового потока. Фронт давления, движущийся перед фронтом расширяющихся выхлопных газов, проходит центральный цилиндр глушителя, достигает стенок конфузора, отражается от них, и начинает двигаться в обратном направлении. Через определенное время этот фронт давления попадает снова в диффузор, затем в выхлопную трубу, и к моменту завершения фазы выхлопа, через еще открытое выхлопное окно, проникает обратно в цилиндр двигателя, увеличивая в нем эффективное давление.олько выше его. Кроме того, рекомендуется располагать бак на минимальном удалении от двигателя, на авиамоделях — обычно сразу за первым силовым шпангоутом.
Топливный бак внутри фюзеляжа
Топливопровод соединяет топливный бак со штуцером карбюратора двигателя, и в абсолютном большинстве случаев бывает эластичным. В качестве топливопровода следует использовать толстостенную трубку из маслобензостойкого материала, лучше всего — резиновую или силиконовую. Внутренний диаметр такой трубки должен быть не менее 1,5- 2 мм, при толщине стенок не менее 2 мм.
Толстостенный топливопровод
Толстостенные трубки позволяют изгибать топливопровод с очень небольшим радиусом, без пережимания внутреннего канала. В случае применения топливопровода длиной более 50-70 мм следует предусмотреть его промежуточную фиксацию для исключения сильных вибраций, следствием которых может быть вспенивание топлива и перебои в работе двигателя.
Топливный фильтр располагается в разрыве топливопровода и служит для дополнительной очистки топлива, подаваемого в двигатель. Несмотря на то, что в процессе приготовления топливо обязательно фильтруется, применение дополнительного фильтра никогда не бывает лишним.
Различные конструкции топливных фильтров
Самодельный топливный фильтр
Конструкция фильтра довольно проста. Чаще всего это очень тонкая сетка, установленная на пути топлива в полом цилиндрическом корпусе, имеющем входной и выходной штуцеры. Встречаются, также, мелкопористые керамические фильтры.
Топливная помпа применяется в тех случаях, когда по какой-либо причине топливный бак приходится устанавливать на значительном расстоянии от двигателя. Чаще всего это бывает на больших авиамоделях с баками увеличенного объема. В этом случае, для исключения значительного изменения центровки модели при выработке топлива, бак устанавливают в районе центра тяжести модели, что однозначно требует применения помпы. Также, как и топливный фильтр, помпа устанавливается в разрезе топливопровода между топливным баком и двигателем.
Некоторые серийные двигатели больших кубатур (более 10 куб.см) имеют встроенную помпу. Выпускаются, также, помпы для модельных двигателей в виде отдельного устройства.
Разные варианты топливных помп
Конструктивно помпа представляет собой нагнетающий насос, который приводится в действие от коленвала (шестеренчатый насос), от пульсирующего в картере давления (двухкамерный мембранный насос), от вибраций двигателя (инерционный мембранный насос), или от дополнительного электрического моторчика (шестеренчатый или центробежный насос). Очевидно, что помпа с приводом от коленвала устанавливается непосредственно на двигателе, двухкамерная мембранная помпа должна быть соединена дополнительной трубкой (или каналом) с картером двигателя (аналогично отбору давления в бензобак). Вибрационная помпа может нормально работать как на двигателе, так и на любом вибрирующем элементе конструкции модели, а помпа с электроприводом может быть установлена в любом удобном месте, но требует дополнительного источника тока.
Детально описать конкретные конструкции топливных помп я, к сожалению, не могу, так как не имею опыта их эксплуатации. Если кто-то поможет мне сделать это, я обязательно внесу соответствующие дополнения.
Воздушный фильтр предохраняет двигатель от попадания пыли, песчинок, а порой — и грязи, при эксплуатации модели не только на земле, но и в воздухе. Судомодельные двигатели оснащаются воздушными фильтрами довольно редко.
Конструкция воздушного фильтра модельного двигателя напоминает автомобильные воздушные фильтры цилиндрической формы, но с одним отличием: обычно они не имеют защитного корпуса. Воздушный фильтр для микродвигателей состоит из свернутой в цилиндр фильтрующей «гармошки» из специального синтетического материала или фильтровальной бумаги. Один торец этого цилиндра закрыт крышкой, а на втором торце сделан специальный переходник для соединения с футоркой карбюратора. Сверху на фильтрующую «гармошку» может быть одета еще и поролоновая рубашка.
Воздушные фильтры разной конструкции
Фильтрующая поверхность устройства открыта, поэтому необходимо исключать возможность ее повреждения, а также попадания на нее топлива, масла, да и просто воды. Фильтр может эксплуатироваться довольно долго, нужно просто время от времени продувать его обратной подачей воздуха, для очищения от накопившейся пыли и твердых частиц.
Автомодельные двигатели с открытым воздушным фильтром и с фильтром в защитном пластиковом корпусе
Применение воздушных фильтров на автомоделях позволяет существенно увеличить ресурс двигателя. Для авиамоделей, двигатель которых большую часть времени работает далеко от земли, применение фильтров не дает таких результатов, но все же не бывает лишним. Применение воздушных фильтров на судомоделях считается не актуальным.