佰特模型燃油发动机解剖

表-、常见燃料燃烧特性闪点热值燃烧范围学名分子式°C自燃温度C千卡/公斤%苯BENZENEC6H610〜12630-1.4-1.8丙酮ACETONECH3COCH3-20-73003.0~13.0乙醇ETHYLALCOHOLC2H5OH9~11-70802.8〜9.5甲醇METHYLALCOHOLCH3OH1247553005.5~21.0乙醚ETHER(C2H5)2O2-4518588001.7〜48.0汽油PETROL--45415109001.0~3.5煤油KEROSENE-65〜85320115000.6~3.5柴油DIESEL-40〜60-11000-蓖麻油CASTOROIL-250440-—硝基甲烷NITROMETHANECH3NO22775注：汽油、煤油和柴油不是单一的化合物，而是一些碳氢化合物的混合物，所以表中数据为约值。熟悉了上述概念以后，我们就适宜模型发动机用的燃料做一讨论。燃烧范围的宽窄是评定燃料工作稳定性的指标。燃烧范围窄的燃料，发动机对油门非常敏感，对飞机飞行姿态的变化引起的油位变化也很敏感，很容易熄火。而燃烧范围宽的燃料，发动机对油门及油位不敏感，发动机比较稳定。从表一中我们可以看出，乙醚的燃烧范围最宽，甲醇次之。所以热火发动机使用甲醇作燃料，发动机较容易调整。压燃发动机使用乙醚和煤油作燃料，虽然煤油的燃烧范围很窄，但乙醚却很宽，两者中合也比较宽。闪点低的燃料容易燃烧，所以压燃发动机使用乙醚来起到点火作用。汽油容易爆燃，所以只用于电点火发动机（即汽油机）。对于模型发动机来讲，需要燃料提供较高的能量。但并不是燃料的热值越高越好。因为模型发动机单位时间吸入的气体是一定的。各种燃料在一定体积的空气中燃烧所产生的热量见表二。从中我们可以看出甲醇和乙醚各方面性能都不错，所以得到了广泛应用。从分子式中我们可以看出，甲醇和乙醚的含碳量都不很大，燃烧比较干净、积炭少。压燃发动机由于燃油中有煤油，所以积炭较多。清除积炭可用氨水浸一会儿，一擦就掉了。又由于甲醇来源丰富、价格较低。所以目前80%的模型发动机都用甲醇作燃料。为什么甲醇用于热火发动机，乙醚用于压燃发动机呢?这是因为甲醇的自燃温度是475°C，而乙醚的自燃温度是185°C。甲醇在发动机中除了压缩还需要点火（靠电热丝的红热点火），如果乙醚用于热火发动机会发生提前爆燃，使发动机无法工作。而甲醇若用于压燃发动机中，会由于其自燃温度太高无法工作（煤油的自燃温度是320~C）。甲醇的挥发性很好，在汽化器中能与空气很好地混合，使燃烧更充分。因此目前模型发动机中单位重量所产生功率最大的发动机种类，是用甲醇为燃料的热火发动机。乙醇1：36.52表二、常见燃料混合气燃烧数据燃料燃料与氧气的比例混合气浓度%消耗22.5升空气能提供的热量（千卡）甲醇1：1.512.2421.1420.83丙酮1：44.9720.66乙醚1：63.3721.06煤油汽油2.711：7.521.021：24.51：12.50.851.6519.8317.63以上讨论了模型发动机燃油中的基本燃料部分。接下来再谈谈润滑剂。模型发动机要求重量轻、结构简单，所以绝大多数都没有单独的润滑系统，而使用将润滑油混合于燃油的方法。燃油中的润滑油也进入燃烧室，因此要求润滑油具有良好的稳定性，不参与燃烧。它在各运转部件之间形成一层可以承受强大压力的油膜，使发动机运转顺畅，要求润滑油有足够的粘度。另外还要能溶于甲醇。综合这几个因素，蓖麻油是最合适的品种。它是从蓖麻籽提取的，润滑性能极佳，闪点在250°C以上，不易挥发和点燃，价格也不算贵，是理想的润滑油。所以传统的模型发动机都使用蓖麻油为润滑油。但近年由于模型发动机的设计水平不断提高，发动机的功率越来越大，工作温度也越来越高，在某些场合（如竞赛），需要发动机全功率输出，燃烧室壁上的温度可能超过250C。这时蓖麻油可能有一部分发生燃烧且不完全，在活塞顶和气缸壁上形成一层脂状积碳。积碳越积越厚，会使活塞和气缸顶的传热性能变差，引起发动机过热。发动机过热的结果会造成热火头烧毁、发动机空中贫油乃至熄火、发动机马力下降、发动机零件受损等。为解决这个问题，有些配方的燃油中采用合成润滑油来代替蓖麻油。合成润滑油是用有机物质人工合成的，能溶于甲醇。这种润滑油在250C的温度时可以完全燃烧，不留积碳。但是润滑油的燃烧会使润滑情况恶化，影响发动机正常工作和加剧零件磨损，合成润滑油的润滑性能也稍逊于蓖麻油。所以通常都用蓖麻油与合成润滑油混合使用，各取所长，有良好效果。有时为了使模型发动机功率更大、工作更稳定，往往在燃油中加入添加剂。热火发动机使用硝基甲烷、四硝基甲烷、硝基乙烷、硝基丙烷等作添加剂。压燃发动机使用亚硝酸异戊酯为添加剂。从这里可以看出这些添加剂都是硝基化合物。因为在高温下硝基很不稳定，会分解放出氧气帮助燃烧，从而提升发动机的功率。另外硝基甲烷还能增加发动机的工作稳定性。表二部分燃油配方热火发动机燃油用途甲醇润滑油硝基甲烷磨合75%25%0F2B练习75%25%0标准80%20%0兄赛170%20%10%兄赛245%25%30%兄赛375%25%前者和的8%压燃发动机燃油配方用途乙醚煤油润滑油亚硝酸异戊酯磨合、标准1110兄赛139%40%20%1%兄赛245%45%8%2%兄赛342%43%30%5%普通34%35%30%1%燃油的配制可用量杯量取。甲醇和蓖麻油可用工业品或试剂，乙醚可用医用的或试剂，煤油用一般的灯油即可。工业甲醇杂质较多，应过滤使用。这些物品都可在化工或医药商店买到。注意：当甲醇有颜色时不要买，因含水较多；蓖麻油有絮状沉淀也不要购买。配制时应先倒入比重较小的燃料，再倒入润滑油，混合后再加入添加剂。一般情况最好不用添加剂。由于我们使用的燃油中含有有毒成份，所以使用千万小心。硝基甲烷为无色透明液体，毒性很大，进入人体会对神经系统、肝、肾造成严重损害。它在空气中的浓度达到1000PPM时，可使田鼠等小动物死亡。另外硝基甲烷遇到猛烈碰撞会发生爆炸。误服甲醇会危害呼吸和循环系统，会导致永久性失明，100毫升可致人死地。甲醇的挥发性很强，易燃。乙醚有一种特殊气味，吸入过多会使人麻醉。所以配制时要保持良好的通风，最好在室外进行。如果自己的手有伤，一定要戴防护手套。尽量避免燃油与皮肤接触。配制和使用油料时不要吸烟。如果油料溅入眼睛，应立刻用清水冲洗。装硝基甲烷的容器不能装满，要留有空间。燃油桶要有明显的危险标志，要远离儿童。蓖麻油不容易洗涤，尽量避免沾在衣服上，如果沾上了，可用洗涤灵洗涤。模型有好多种类型。那么模型发动机所用的燃料也是多种多样的。经过人类多年的探索，基本形成了比较统一的认识。下面我们就燃料的特性和选择作一探讨，相信会对广大模型爱好者有所帮助。总的来说燃料可分为气态、液态和固态三大类。固体燃料目前只适用于外燃机（如蒸汽机和蒸汽轮机等）和火箭发动机，这里我们就不介绍了。除此之外的其它两大类都在模型发动机上有很好的应用。气体燃料无论从汽化性能还是同空气的混合性，以及燃烧的彻底性，都是非常好的燃料。但是它的贮存性能很差，需要专门的耐压容器来保存，一遇到猛烈碰撞有爆炸的危险。因此它的应用受到限制。目前只用于涡轮喷气模型发动机上。常用的气体燃料有；乙炔、乙烯、甲烷、乙烷、丁烷及液化石油气、天然气等。现在使用最多的燃料是液体燃料。它的来源丰富、热值高、贮存方便、安全系数高、容易掌握等优点。所以目前绝大多数的模型发动机都使用液体燃料，如甲醇、酒精、汽油、煤油等。模型发动机的燃油除了有提供燃烧的燃料，还有提供发动机正常运转所需的润滑油，有的还有添加剂。所以模型发动机的燃油是混合油。我们来研究一下混合燃油所包括的基本燃料、润滑油和添加剂这三大部分。