模型发动机汽化器
2016-06-08
油动模型飞机虽然有一定污染,但动力强劲,发动机隆隆的轰鸣声带给人极强的现场感,使其成为很多模友钟爱的理由。
与电动模型飞机不同,油动模型飞机的发动机必须经过一定的调试才能发挥出最佳性能。由于模型发动机的调试不仅需要具备一定的基础知识,还要掌握丰富的经验技巧,因此新手们在初次接触时往往不能很快调试成功。这导致很多人望而却步,从此不再接触油动模型飞机。
其实,根据笔者的经验,模型发动机的主要部件一般并不需要经常调试,调试的重点是汽化器(也称化油器)。如何正确调试汽化器,对模型发动机的正常工作至关重要。下面,笔者就从基础知识入手,谈谈如何调节模型发动机的汽化器。
一、汽化器
1.定义及组成
汽化器是模型发动机上一种精密的机械装置。它利用伯努利原理,使燃料借助快速流动的空气充分雾化,形成燃料/空气混合汽后进入发动机汽缸。
汽化器一般由进气管(空气吸入口、风门)、喷油管(燃料注入口)及调节油针组成。
2.工作原理
模型发动机的正常工作有赖于一定比例的燃料/空气混合汽进入汽缸燃烧做功。汽化器的功用就是调整输出合适的燃料流量,以配合空气的流量。
一些刚接触模型发动机的模友可能会想:一旦模型发动机达到理想的燃料/空气混合比,是不是就不需要再调试汽化器了?答案是否定的。因为随着模型发动机所处环境的温度、湿度、海拔高度以及大气压力的变化,进入模型发动机的空气(特别是氧气)也会随之变化。所以,燃料/空气混合比的设定必须因环境的改变而适时调整。就像汽车比赛一样,专业的发动机调校师要根据当时的天气情况,重新调整出合适的燃料/空气混合比,才能使发动机更适应整场比赛。模型飞机的发动机也是如此。
对于二行程模型发动机,当活塞上行时,其下方区域的气压降低。在内外压差的作用下,空气经过汽化器被抽入汽缸内。当空气流经进气管时,会在最狭窄的地方加速,动压增大、静压减小,即产生负压区。在负压作用下,燃料从注入口中被抽出,并在高速气流中雾化。
二、空气流与燃料流
1.空气流
空气流的大小由油门(风门)的位置决定。模友通过遥控器控制发动机油门大小时,实际上是控制进入模型发动机的空气流量大小。
2.燃料流
燃料流通常由发动机汽化器上的油针控制。事实上,这个油针就是一种螺丝。它的末端通常为锥形,从孔座中伸入油路。燃料流过油针所在的腔室时,如果油针向内旋转,则旋入腔室的体积增大,减少了腔室内的可用空间,从而减小了燃料的流量。相反,如果油针外旋,则腔室的可用空间增大,就会增加燃料的流量。
三、油针
油针也称“混合油针”。一般的模型发动机至少有一个主油针(又叫高速油针)以及一个低速油针(又叫副油针、怠速油针或小油针)。有些模型发动机还有第三支油针,即“中速油针”。
1.主油针(高速油针)
主油针位于燃料从油箱进入汽化器的第一个入口处,控制进入汽化器的燃料/空气混合腔室的总体燃料流量。
2.低速油针
低速油针可进一步控制经过主油针后的燃料流量(有些发动机的低速油针无法调节,为固定低速油针)。如果没有低速油针,当发动机处于怠速或较低转速时,进入发动机的燃料过多,无法完全燃烧,会导致发动机积油。
低速油针通常位于汽化器可活动风门的一侧(为推拉式或旋转式),在风门全关时处于插入燃料注入口的状态,并与燃料注入口共同构成一个节流阀。低速油针通常与风门耦合运动。当风门开口增大时,它将逐渐从燃料注入口中抽出。低速油针只在油门处于怠速状态或风门开口较小时起作用。当风门进一步打开时,低速油针会全部抽离,此时燃料流量完全由主油针控制。
综上所述,低速油针主要控制模型发动机怠速及转速稍高于怠速时的燃料/空气混合比。如果低速油针设定得过于“富油”(混合汽中燃料过多),发动机怠速时将吸入过多燃料,曲轴箱容易积油。一旦油门加大,积聚的燃料会立刻冲入汽缸,并浸湿电热塞,导致发动机熄火。同样,过分的“贫油”也不好,这会使发动机无法正常工作。
一些入门级模型发动机的汽化器通常采用固定式低速油针。这虽然简化了调试时的复杂程度——模友只需调试主油针,但很大程度上限制了模型发动机在复杂环境下获得最佳性能的能力。这样的设计通常只能在特定环境下发挥功效,并不具有普遍性。
3.“中速油针”
其实“中速油针”并不是真的油针,而是一个可调节的腔室,主要与低速油针配合,用以调节油门在中度开合时的燃料注入比。因设计原因,“中速油针”仅在推拉式(一般在车模上使用)汽化器中使用。在很多推拉式汽化器中,低速油针位于推拉阀的中央,而与低速油针发生相互作用的“中速油针”则位于汽化器的一端。
在调节好主油针和低速油针后,当使用推拉式汽化器的模型发动机打开油门时,如果不调整“中速油针”,空气会直接从燃料注入口周围流过,即燃料注入口未完全暴露在空气流中,这样模型发动机抽入的燃料量的增量将会很少。还需特别注意的是,低速油针和“中速油针”必须同步调整,即低速油针与“中速油针”要保持相对位置不变。例如,将“中速油针”逆时针旋转两圈后,应将低速油针顺时针旋转两圈,此时两者的相对位置就没有发生改变,而仅改变了燃料注入腔在进气道中的相对位置。
模友在调试“中速油针”时需反复尝试,以使汽化器燃料注入效率达到最高。例如“中速油针”在1/4油门时恰好完全暴露于空气流中,那么此刻燃料/空气的混合比达到最佳,外在表现为模型动力充足。若此时逆时针旋转低速油针,同时顺时针旋转“中速油针”,然后再将低速油针旋入燃料注入腔室,那么模型动力输出曲线将变得平缓;反之,动力输出曲线将变得陡峭,可能出现“富油”现象。
对于有一定发动机调试经验的模友,掌握“中速油针”的调节方法十分必要。在主油针与低速油针的基础上,“中速油针”的存在为模型发动机的调试增加了一定的灵活度。尤其是当低速油针出现问题难以调整时,可通过固定低速油针,改为调节“中速油针”的方法获得同样的调试效果。
对于基础知识并不扎实的新手来说,笔者不建议随意调整“中速油针”。此外,由于现在高性能发动机对油针的反馈比较敏感,些许改变都可能对模型发动机性能造成较大影响,因此生产厂商通常建议此类发动机上的“中速油针”仅依据湿度不同而进行调节,以减少调试次数。正因如此,“中速油针”也被称为“湿度油针”。
具体调节方法为:先调整“湿度油针”,使其外表面与汽化器表面大致齐平。然后以此为基准,若天气湿度较大,可收紧(顺时针旋转)“湿度油针”,使燃料注入口完全暴露于空气流中的时间延迟;若湿度较小,可适当松开“湿度油针”,使燃料注入口早些接触空气流,以延长完全暴露的时间。特别注意一点,无论是收紧还是松开“湿度油针”,调节范围都不要超过1/2圈。
通过上述介绍,模友已初步了解了汽化器的工作原理、调试方法、调整原则以及可能出现的问题。掌握了这些基础知识,并清楚了解每一步调整会产生的结果,才能正确地将模型发动机调试到最佳状态。
初次接触模型发动机的模友也不要害怕调试,只有多实践、多操作,才能掌握科学的方法。而如果不敢尝试,永远也不可能获得经验。调试模型发动机时要记住:每次只做少量调整,然后多观察产生的效果,并结合上述工作原理进行思考,相信很快就会掌握调试发动机的方法。