Modèle de moteur

Un moteur modèle est un petit moteur à combustion interne généralement utilisé pour propulser un avion radiocommandé , une voiture radiocommandée , un bateau radiocommandé , un vol libre , un avion à ligne de contrôle ou un modèle de voiture à attache au sol .

En raison de la loi du carré-cube , le comportement de nombreux moteurs ne s'adapte pas toujours à la taille de la machine, ce qui entraîne généralement, au mieux, une perte considérable de puissance ou d'efficacité et, au pire, un arrêt total du fonctionnement. Le méthanol et le nitrométhane sont des carburants courants.

Les moteurs, bien que petits, sont entièrement fonctionnels et varient du monocylindre à deux temps le plus courant au monocylindre et au multicylindre à quatre temps , ces derniers prenant la forme de moteurs boxer , bicylindre en V , en ligne et radiaux . Quelques modèles de moteurs Wankel sont également utilisés. La plupart des moteurs de modèles fonctionnent avec un mélange de méthanol , de nitrométhane et de lubrifiant ( huile de ricin ou huile synthétique ).

Les moteurs à deux temps , le plus souvent conçus depuis 1970 avec un portage Schnuerle pour de meilleures performances, varient en taille typique de 0,12 pouce cube (2 centimètres cubes) à 1,2 ci (19,6 cm3) et génèrent entre 0,5 cheval (370 watts ) et 5 ch (3,7 kW), peuvent être aussi petits que 0,010 ci (0,16 cm3) et aussi grands que 3-4 ci (49-66 cm3). à quatre temps ont été fabriqués dans des tailles aussi petites que 0,20 po3 (3,3 cc) pour les plus petits modèles monocylindres , jusqu'à 3,05 po3 (50 cc) pour la plus grande taille pour les unités monocylindres, avec des moteurs bicylindres et multicylindres sur le marché aussi petits que 10 cc pour les bicylindres à cylindres opposés, tout en allant un peu plus loin que 50 cc, et même bien au-dessus de 200 cc pour certains modèles de moteurs boxer à pistons opposés, en ligne et radiaux . Bien que les moteurs à « carburant incandescent » mélangés au méthanol et au nitrométhane soient les plus courants, de nombreux moteurs de plus grande taille (en particulier au-dessus de 15 cm3/0,90 ci de cylindrée), à ​​la fois à deux temps et un nombre croissant d'exemples à quatre temps, sont à allumage par étincelle et sont principalement alimentés à l'essence - avec quelques exemples de moteurs d'aéromodélisme au méthanol à deux et quatre temps conçus avec des bougies de préchauffage capables, avec des mises à niveau après-vente, d'avoir des systèmes d'allumage par étincelle à batterie et à commande électronique remplaçant les bougies de préchauffage normalement utilisées. Les moteurs de modèles réaménagés de cette manière fonctionnent souvent plus efficacement avec des carburants pour moteur à bougies de préchauffage à base de méthanol, souvent avec la possibilité d'exclure complètement l'utilisation de nitrométhane dans leurs formules de carburant.

Cet article porte sur les moteurs au méthanol. Les moteurs à essence sont similaires à ceux conçus pour être utilisés dans les coupe-bordures , les tronçonneuses et autres équipements de jardin, à moins qu'ils ne soient spécialement conçus pour l'aéromodélisme, ce qui est particulièrement vrai pour les moteurs à essence à quatre temps. Ces moteurs utilisent généralement un carburant contenant un faible pourcentage d'huile moteur, comme celui utilisé par un moteur à deux temps à des fins de lubrification, car la plupart des moteurs à quatre temps, qu'ils soient à bougie de préchauffage ou à allumage par étincelle, n'ont pas de réservoir intégré pour l'huile moteur dans leur carter ou leur bloc moteur.

La majorité des moteurs miniatures ont utilisé et continuent d'utiliser le principe du cycle à deux temps pour éviter d'avoir recours à des soupapes dans la chambre de combustion , mais un nombre croissant de moteurs miniatures utilisent à la place la conception du cycle à quatre temps . Les moteurs à deux temps à clapets et à soupapes rotatives sont courants, les moteurs à quatre temps utilisant soit des soupapes à clapet conventionnelles , soit des formats à soupapes rotatives pour l'induction et l'échappement.

Le moteur représenté à droite a son carburateur au centre de la pièce moulée en alliage de zinc à gauche. (Il utilise une restriction de débit, comme le starter d'un vieux moteur de voiture, car l' effet Venturi n'est pas efficace à si petite échelle.) Le clapet de soupape, en forme de croix au-dessus de son ressort de retenue, est toujours en alliage de cuivre-béryllium, dans ce vieux moteur. La bougie de préchauffage est intégrée à la culasse. Le grand volume de production permet d'utiliser un cylindre usiné et un carter extrudé (découpé à la main dans l'exemple présenté). Ces moteurs à clapets Cox Bee se distinguent par leur faible coût et leur capacité à survivre aux accidents. Les composants du moteur présenté proviennent de plusieurs moteurs différents.

Les images d'un moteur à bougie de préchauffage et d'un moteur « diesel » sont présentées ci-dessous à titre de comparaison. La différence externe la plus évidente est visible sur le dessus de la culasse. La bougie de préchauffage du moteur à bougie de préchauffage est dotée d'une borne en forme de broche pour son contact central, qui est un connecteur électrique pour la bougie de préchauffage. Le moteur « diesel » est doté d'une barre en T qui est utilisée pour régler la compression. L'objet cylindrique derrière le moteur à bougie de préchauffage est un silencieux d'échappement ou un silencieux .

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  Moteur à bougies de préchauffage
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  Moteur diesel

Les bougies de préchauffage sont utilisées pour démarrer et poursuivre le cycle de puissance. La bougie de préchauffage est constituée d'un filament métallique durable, principalement en platine , enroulé en hélice , dans une poche cylindrique du corps de la bougie, exposé à la chambre de combustion . Une faible tension continue (environ 1,5 volt) est appliquée à la bougie de préchauffage, le moteur est alors démarré et la tension est supprimée. La combustion du mélange carburant/air dans un moteur modèle à bougie de préchauffage, qui nécessite du méthanol pour que la bougie de préchauffage fonctionne en premier lieu, et parfois avec l'utilisation de nitrométhane pour une plus grande puissance de sortie et un ralenti plus stable, se produit en raison de la réaction catalytique de la vapeur de méthanol à la présence de platine dans le filament, provoquant ainsi l'allumage. Cela maintient le filament de la bougie chaud et lui permet d'allumer la charge suivante.

Le calage de l'allumage n'étant pas contrôlé électriquement, comme dans un moteur à allumage commandé ou par injection de carburant , comme dans un moteur diesel ordinaire , il doit être ajusté par la richesse du mélange, le rapport nitrométhane/méthanol, le taux de compression , le refroidissement de la culasse , le type de bougie de préchauffage, etc. Un mélange plus riche aura tendance à refroidir le filament et donc à retarder l'allumage, ce qui ralentira le moteur, et un mélange riche facilitera également le démarrage. Après le démarrage, le moteur peut facilement être appauvri (en ajustant une soupape à aiguille dans la rampe de pulvérisation) pour obtenir une puissance maximale. Les moteurs à bougie de préchauffage sont également connus sous le nom de moteurs nitro. Les moteurs nitro nécessitent un allumeur de 1,5 volt pour allumer la bougie de préchauffage dans le dissipateur thermique . Une fois amorcé, tirer le démarreur avec l'allumeur à l'intérieur fera démarrer le moteur.

Les moteurs diesel sont une alternative aux moteurs à bougies de préchauffage au méthanol. Ces « diesels » fonctionnent avec un mélange de kérosène , d'éther , d'huile de ricin ou d'huile végétale et d'amplificateur de cétane ou de nitrate d'amyle Amsoil . Malgré leur nom, leur utilisation de l'allumage par compression et l'utilisation d'un carburant au kérosène similaire au diesel , les modèles diesel n'ont que très peu de points communs avec les moteurs diesel de taille normale .

Les moteurs diesel de grande taille, comme ceux que l'on trouve dans un camion , sont à injection de carburant et à deux ou quatre temps . Ils utilisent l'allumage par compression pour enflammer le mélange : la compression dans le cylindre chauffe suffisamment la charge d'admission pour provoquer l'allumage, sans nécessiter de source d'allumage appliquée. Une caractéristique fondamentale de ces moteurs, contrairement aux moteurs à essence, est qu'ils n'aspirent que de l'air et que le carburant n'est mélangé qu'en étant injecté séparément dans la chambre de combustion. Les moteurs diesel miniatures sont plutôt des moteurs à deux temps à carburateur qui utilisent le carter pour la compression. Le carburateur fournit un mélange de carburant et d'air au moteur, les proportions étant maintenues à peu près constantes et leur volume total étant étranglé pour contrôler la puissance du moteur.

Outre le fait qu'ils partagent avec les diesels l'utilisation de l'allumage par compression, leur construction a plus de points communs avec un petit moteur de moto ou de tondeuse à gazon à deux temps. En outre, les modèles diesel ont des taux de compression variables . Cette compression variable est obtenue par un "contre-piston", situé en haut du cylindre, qui peut être réglé par un "T-bar" vissé. Le volume balayé du moteur reste le même, mais comme le volume de la chambre de combustion au point mort haut est modifié en réglant le contre-piston, le taux de compression (volume balayé + chambre de combustion / chambre de combustion) change en conséquence.

Les moteurs diesel miniatures produisent plus de couple que les moteurs à incandescence de même cylindrée et sont censés offrir un meilleur rendement énergétique , car la même puissance est produite à un régime inférieur et dans un moteur de plus petite cylindrée. Cependant, la puissance spécifique peut ne pas être significativement supérieure à celle d'un moteur à incandescence, en raison de la construction plus lourde nécessaire pour garantir que le moteur puisse supporter un taux de compression beaucoup plus élevé , atteignant parfois 30:1. Les moteurs diesel sont également beaucoup plus silencieux, en raison de la combustion plus rapide, contrairement aux moteurs à incandescence à deux temps, dans lesquels la combustion peut encore se produire lorsque les orifices d'échappement sont découverts, ce qui provoque une quantité importante de bruit.

Les développements récents dans le domaine de l'ingénierie des modèles ont produit de véritables moteurs diesel, avec un injecteur et une pompe d'injection traditionnels, et ces moteurs fonctionnent de la même manière qu'un gros moteur diesel.