Как известно, радиоуправляемые модели могут приводиться в движение двигателями различных типов - электрическими, двигателями внутреннего сгорания, импеллерными, бензиновыми, турбореактивными. В свою очередь, каждый тип имеет свои разновидности. Сегодня мы рассмотрим два вида двигателей внутреннего сгорания - двухтактный и четырехтактный, работающих от свечи накаливания. Разберем принципы их работы, выходные характеристики и другие вопросы, связанные с их эксплуатацией.

Двухтактные двигатели

Двигатели внутреннего сгорания имеют четыре основные фазы рабочего цикла:

- впуск;

- сжатие;

- рабочий ход;

- выпуск.

Двухтактные двигатели называются так потому, что их рабочий цикл состоит из двух тактов -полных ходов поршня вверх или вниз. Во время одного такта происходят фазы впуска и сжатия. При движении поршня вверх в камере сгорания возрастает давление и температура, тогда как в картере наоборот создается разрежение. Это вызывает поступление свежей топливовоздушной смеси из карбюратора через канал в коленчатом вале. При достижении поршнем самой верхней точки топливовоздушная смесь в цилиндре воспламеняется от свечи накаливания и, сгорая, толкает поршень вниз. Начинается второй такт — рабочий.

После того как поршень пройдет половину расстояния от верхней до нижней точки, открывается выхлопное отверстие и отработавшие газы начинают выходить через выпускной коллектор в глушитель. При дальнейшем движении поршня вниз открывается окно перепускного канала. Топливовоздушная смесь начинает поступать из картера в цилиндр, дополнительно вытесняя выхлопные газы.

После достижения поршнем самой нижней точки (она называется нижней мертвой точкой) заканчивается второй такт рабочего цикла и процесс повторяется.

Двухтактные двигатели имеют очень простую конструкцию с минимумом движущихся частей (коленчатый вал, шатун и поршень). Поскольку сгорание топлива происходит каждый оборот коленчатого вала, двигатели этого типа способны развивать очень большую удельную мощность. Однако простота оборачивается большим потреблением топлива. В момент нахождения поршня в нижней мертвой точке одновременно открыты выхлопное окно и окно перепускного канала. Из-за этого часть топливовоздушной смеси попадает в выхлопной патрубок, не выполнив никакой полезной работы. Конечно, грамотное проектирование выхлопной системы помогает минимизировать эти потери, однако совсем избавиться от них невозможно.

Четырехтактные двигатели

Четыре основные фазы, на которые делится рабочий цикл двухтактного двигателя, присутствуют и в рабочем цикле двигателя четырехтактного. Однако здесь каждая фаза выполняется в отдельном такте. Во многом эти двигатели идентичны тем, что работают под капотами настоящих автомобилей, только намного миниатюрнее, конечно.

В первом такте рабочего цикла, когда поршень движется вниз, открывается впускной клапан, и цилиндр начинает наполняться топливовоздушной смесью. По достижении поршнем нижней мертвой точки впускной клапан закрывается, завершая такт впуска. Инерция вращения массивного коленчатого вала заставляет шатун толкать поршень вверх, сжимая смесь в камере сгорания - происходит такт сжатия. По достижении поршнем верхней мертвой точки возросшие давление и температура в камере сгорания приводят к воспламенению топлива. Сгорающая смесь, расширяясь, начинает давить на поршень, вызывая его движение вниз — начинается рабочий ход. Поскольку в цилиндре четырехтактного двигателя нет выхлопного и перепускного окон, полезная работа совершается в течение всего движения поршня вниз. После того, как поршень достигнет нижней мертвой точки, открывается выпускной клапан, и поднимающийся вверх поршень выталкивает выхлопные газы в выпускной коллектор - происходит последний такт - выпуск, после чего цикл повторяется.

Четырехтактный двигатель имеет более сложную конструкцию. В дополнение к движущимся коленвалу, шатуну и поршню он имеет систему привода клапанов, состоящую из нескольких частей, также согласованно движущихся каждый цикл.

Распределительный вал, приводимый напрямую от коленчатого вала, при помощи расположенных на нем кулачков в определенные моменты приводит в движение пару толкателей. Толкатели верхними концами упираются в пару коромысел, которые противоположными концами давят на хвостовики клапанов, заставляя их открываться. Стоит отметить, что из-за того, что сгорание топлива происходит только каждый второй оборот коленвала, удельная мощность четырехтактных двигателей ниже, чем двухтактных.

Однако у четырехтактного двигателя есть и плюс — экономичность. Управление фазами впуска и выпуска с помощью клапанов выполняется более качественно, благодаря чему, четырехтактный двигатель "съедает" определенное количество топлива гораздо дольше, чем аналогичный по объему двухтактный. К тому же четырехтактные двигатели более плавно и устойчиво работают на холостом ходу.

Теперь, когда вы знаете принцип работы обоих типов двигателей, попробуем рассмотреть несколько часто возникающих вопросов.

Выходная мощность

Обычно двухтактные двигатели при равном объеме обеспечивают большую мощность, чем четырехтактные. Это является следствием того, что у двухтактных двигателей рабочий ход происходит в два раза чаще, чем у четырехтактных. Добавьте к этому простой дизайн и минимум движущихся частей, и получите рецепт бешеной мощности. В применении к радиоуправляемым моделям типичный двухтактный двигатель обеспечивает примерно такую же мощность, что и четырехтактный вдвое большего объема.

Однако это не всё. Мощность является произведением момента на скорость вращения, при которой обеспечивается этот момент. Сильно форсированные двухтактные двигатели выдают впечатляющую мощность, по-видимому, благодаря своей способности раскручиваться до немыслимых оборотов, однако момент, который они обеспечивают на валу, оставляет желать лучшего. С другой стороны, четырехтактные двигатели являются "королями" больших моментов, но сильно ограничены в оборотах за счет более сложной конструкции.

Обслуживание

В этом вопросе безусловный приоритет у двухтактных двигателей. Они имеют более простую конструкцию с малым количеством движущихся частей. Даже если не учитывать простоту обслуживания, эти двигатели относительно беспроблемны.

Четырехтактные двигатели хороши большими интервалами между обслуживанием, но само обслуживание гораздо сложнее. Механизм привода клапанов не обязательно делает двигатель менее надежным, но требует достаточно тонкой настройки, которая на двухтактных двигателях просто не требуется. Вам стоит приобрести достаточный опыт с двухтактными двигателями, прежде чем браться за четырехтактный.

Топливо

Существует много неверных утверждений на тему топлива для четырехтактных двигателей. Специалисты топливной индустрии говорят, что четырехтактные двигатели могут использовать подавляющее большинство видов топлива, которые используют соответствующие двухтактные двигатели. Важное отличие — качество и количество масла в топливе. Эксперты говорят, что достаточное количество масла в топливе - хорошая защита от преждевременного износа двигателя. Также они рекомендуют использовать топливо с минимальным содержанием смол. Некоторые виды топлива содержат тяжелые фракции касторового масла, которые вызывают появление нагара на стенках камеры сгорания. Поэтому следует использовать топливо с добавлением специально обработанного касторового или синтетического масла. Например, O.S. Engines рекомендует топливо, содержащее 18% масла и не более 40% нитрометана.

Стоимость

Из-за того, что четырехтактные двигатели имеют более сложную конструкцию, они, как правило, стоят дороже аналогичных двухтактных примерно на 30-50%.

Заключение

Поняв, что можно ожидать от каждого типа двигателя, любители быстрых суждений, конечно, выберут двухтактный: он легче, проще и дешевле.

Однако и у четырехтактного есть свои преимущества. Резкость, мгновенная реакция - это то, чем почти не могут похвастаться двухтактные двигатели. И конечно, это его уникальный рокот, который нельзя ни с чем спутать. А практическое равенство в мощности при большей экономичности и более стабильной работе могут послужить оправданием разницы в цене.

Основные узлы двухтактного двигателя

1. Свеча

Свеча содержит электронагревательный элемент (как правило, спираль из тугоплавкого сплава), необходимый для воспламенения топлива. После старта рабочая температура нагревательного элемента поддерживается за счет сгорающего топлива, поэтому во время работы двигателя электропитание свечи не требуется. Существует большое количество различных типов свечей отличающихся конструкцией, размерами, температурным диапазоном нагревательного элемента, предназначенных для разных областей применения и погодных условий.

2. Головка цилиндра

В двигателях воздушного охлаждения является главным средством отвода лишнего тепла от цилиндра. Головки меньшего размера, вследствие меньшей эффективности, применяются но скоростных шоссейных моделях, тогда как массивные головки с развитым оребрением применяются на малоскоростных внедорожниках.

3. Поршень

Эта часть двигателя совершает возвратно-поступательное движение с частотой до 600 раз в секунду. При движении вверх поршень сжимает топливовоздушную смесь в цилиндре, увеличивая ее температуру до момента возгорания, после чего под воздействием давления горячих газов, образующихся после сгорания топлива, движется вниз

4. Гильза цилиндра

Устанавливается в цилиндр и является промежуточным звеном между стенками цилиндра и поршнем. Ее внутренняя поверхность обрабатывается специальным образом для уменьшения износа и исключения задиров на трущихся поверхностях. Высококачественные двигатели имеют, как правило, бронзовую гильзу с хромированной внутренней поверхностью (обозначается аббревиатурой ABC). В двигателях бюджетного класса более распространены гильзы с никелированной внутренней поверхностью (аббревиатура ABN). Гильза имеет от 2 до 11 отверстий специальной формы, служащих для подачи топливовоздушной смеси в цилиндр и вывода выхлопных газов из цилиндра.

5. Шатун

Шатун служит для передачи усилия с движущегося поршня на коленчатый вал (см. 9). Верхний конец шатуна крепится в поршне с помощью поршневого пальца, а нижний насаживается на хвостовик коленчатого вала (коленвала).

6. Задняя крышка картера

Герметизирует картер для обеспечения нормальной работы двигателя. Демонтируется при необходимости технического обслуживания или ремонта.

7. Корпус

Литая деталь сложной формы из алюминия. Является носителем, в котором монтируются все остальные детали двигателя. В верхней части (в цилиндре) имеет перепускные каналы, соответствующие отверстиям в гильзе и необходимые для поступления топливовоздушной смеси из картера в камеру сгорания.

8. Фиксатор карбюратора

В модельных двигателях карбюратор обычно крепится к корпусу двигателя с помощью пружинного штифта или одного или нескольких винтов. Фиксатор дает возможность вращать карбюратор в посадочном гнезде для выбора оптимального угла с тягой управления газом.

9. Коленчатый вал

В двухтактных двигателях выполняет сразу две функции: превращает поступательное движение поршня во вращательное, необходимое для привода трансмиссии, и управляет подачей топлива в картер с помощью продольного канала, работающего в качестве клапана и открывающегося, когда поршень находится в нижнем положении.

10. Подшипники коленчатого вала

Обеспечивают свободное вращение коленчатого вала во время работы двигателя. Качество и техническое состояние этих подшипников оказывает заметное влияние на мощность, выдаваемую двигателем.

11. Карбюратор

Обеспечивает смешивание топливовоздушной смеси; существует в двух вариантах: со сдвижной и поворотной заслонкой. Сдвижная заслонка, применяемая в большинстве двигателей объемом 3,5 см3, обеспечивает большую мощность при полном открытии и лучшую приемистость, тогда как поворотная заслонка, применяемая в двигателях объемом 2 см3, существенно облегчает настройку двигателя.