Svenskt Modellflyg

 
Användarnamn         
Lösenord      Kom ihåg mig
glömt lösenordet?  



Motorer, hur funkar det.

Det finns många tillverkare av motorer och således många olika kraftpaket att välja på. Det finns allt ifrån en halv kubikcentimeters slagvolym tillkonverterade motorsågsmotorer på 50 ccm och mer. Motorstyrkan varierar från någon tiondels hästkraft till flera hästkrafter.

Motortyper
Det finns två huvud kategorier av motorer till modellflygplan: kolvmotorer och el-motorer.

MotortypBränsle
DieselmotorerEter, Fotogen & Recinolja
GlödstiftsmotorerMetanol & Olja(recin eller syntet)
KolsyremotorerCo2-gas
ElmotorerAckpaket: NiCd, LiPo osv...
2Taktsmotor


Dieselmotorer Dessa är inte så vanliga i R/C sammanhang nu för tiden. Förutom i oldtimer sammanhang där är de fortfarande används flitigt. Bränslet består av ca 40% teknisk-eter 40% fotogen och 20% recinolja ibland med 5-10% amylnitrat. Amylnitrat har samma funktion som nitometan som är vådligt att använda och inte alls nödvändigt.



Bränsle till glödstifts motorer.
Glödstiftsmotorer är de vanligast motorerna i modellflyg sammanhang och de drivs av en blandning bestående av olja och metanol. Bränsleblandningen tänds av ett glödstift monterat i toppen på motorn.
En vanlig bränsleblandning består av 80% metanol och 20% olja (recin eller syntet). Den duger för de flesta motorer och de flesta väder. Recinolja var vanligare förr i tiden och förekommer fortfarande i tex Pylon klassen Q500. Med syntetolja däremot så blir det mindre oljekladd på motorn och man får en smula högre toppvarv. Man kan också blanda nitrometan i bränslet (5-15%). Nitrometan gör att motorn går lugnare och stadigare på tomgång och får den att starta litet lättare. 15% nitro och uppåt ger ytterligare effekt men sliter hårdare på motorn. Nitrometan är också rätt dyrt.


Tvåtaktsmotorn
De flesta motorer som säljs är tvåtaktsmotorer, dvs. de arbetar efter samma princip som en moped. De är enkla och har få rörliga delar. De levererar dessutom en hel del kraft till propellern. En nackdel med dem är att de är ganska ljudliga.

Tvåtaktarens princip
Man startar motorn genom att ansluta ett batteri till glödstiftet så att det börjar glöda. Sedan så får man hjälpa den genom att snurra runt axel snabbt, genom antingen ta hjälp av en startmotor eller att slå till propeller för hand.

Man kallar motorn för tvåtaktare efter som den utför sitt arbete i två takter.
1. Kolven rör sig uppåt och gasen ovanför kolven komprimeras samtidigt som det sugs in ny gas i utrymmet under kolven.
2. Gasen ovanför kolven har exploderat och kolven är nu på väg ned gasen under kolven åker nu upp ovanför kolven och pressar ut av gaserna.

Se denna sida för en bra animation:
http://science.howstuffworks.com/two-stroke2.htm
2-Takts motorn
2Takts Principen
Fyrtaktsmotorn
Fyrtaktsmotorer däremot arbetar enligt samma princip som de flesta bilmotorer. De har en hel del rörliga delar. De kan kännas igen på sitt speciella ljud och de är ganska tystgående. Tyvärr är de ganska dyra.
Se denna sida för en bra animation: http://science.howstuffworks.com/engine.htm

Största Skillnaderna mellan 2 och 4-takt
Fyrtaktaren har ett större vridmoment vilket gör att den kan dra större propellrar men den har samtidigt lägre toppvarv. Dvs vill man svinga en stor skalalik propeller är det föredelaktigt med en fyrtaktare. Har man däremot en snabb modell pylonmodell måste man ha en motor som använder en mindre propeller men vid ett betydligt högre varvtal. Även fläktmodeller där toppvarvet är ganska extremt användes uteslutande 2-taktare.
En fyrtaktare har förmågan att kunna accelerera snabbare pga sitt högre vridmoment. Ljudvolymen skiller sig dessutom avsevärt mellan de olika typerna av motorer. 2 taktaren låter betydligt mer även fast den har större ljuddämpare. medans 4-taktaren har ett lägre dovare ljud.
När det gäller effektiviteten på förbränningen vinner även fyrtaktaren där eftersom den tydligt skiljer på nytt bränsle och avgaser. I en 2-taktare däremot som suger in nytt bränsle i kompressions kammaren samtidigt som avgaserna flödar ut blandas emellertid de båda gaserna.

Utrustning till glödstiftsmotorer.
För att starta en glödstiftsmotor behöver man få glödstiftet att glöda. Detta gör du genom att ansluta ett batteri till stiftet. Batteriet används endast för att få glödstiftet att glöda fram till dess att motorn startat. Sedan kan man ta bort strömmen.
Ett glödstift kräver en spänning på mellan 1,5-2 volt för att glöda, och det drar en hel del ström. Det kräva ett kraftigt 1,5 volts batterier eller en en så kallad glowdriver. Med en speciell krets som kallas Glowdriver kan man använda sig av ett 12 volts MC-batteri. Nödvändigt är också en glödstiftsklämma av någon sort för att ansluta till glödstiftet från spänningskällan.
Startmotor kan också vara trevligt att ha, speciellt när motorn krånglar. De flesta motorer som är riktigt inställda brukar man dock kunna starta för hand. Bränslepump eller någon form av tankflaska behöver man också. Reservdelar som kan vara bra att ha med sig är extra propellrar, glödstift och bränsleslang.

Infästning för förbränningsmotor
Det vettigaste sättet att fästa motorn i flygplanet är ett speciellt motorfäste kallad motorbock, antingen i nylon eller aluminium. Det är enkelt, snyggt och lätt att underhålla. Många byggsatser har motorfäste av hårdträ, vilket är OK, så länge det är tillräcklig dimension på träbalkarna. Motorn måste sitta ordentligt. En del motorfästen har vibrationsdämpning och det är bra eftersom det minskar påfrestningarna på modellen och framförallt radioanläggningen.


Att ställa in 2-taktarn
Att få en motor att gå riktigt bra kan vara en konst i sig själv. Här kommer vi gå igenom en allmän grundinställning av en 2-takts modellmotor.
De flesta motorer brukar vara utrustade med 2-nålsförgasare. en huvudnål för inställning av den allmänna gången och en tomgångsnål som ställer in överskottsbränslet vid tomgång vilket i sin tur påverkar när motorn ska accelerera till fullgas.
I de flesta fall behöver man inte röra tomgångsnålen så vi låter den vara till att börja med och tittar på huvudnålen. Standard inställningen på huvudnålen brukar vara på ca 2,5varv. dvs skruva in den helt och sedan ut ca 2,5varv.
Att starta
Börja med att kontrollera att alla bränsleledningar är i bra skick. när du säker på att bränslet kan flöda fritt så börja med att "snappsa" motorn. Börja med att öppna förgasaren/trotheln fullt samt håll för förgasarens öppning. Vrid sedan propellern motsols med andra handen. du bör nu se att det sugs upp bränsle i slangen. vrid tills bränslet nått förgasaren samt fortsätt 2-3varv så förgasaren flödas. ta nu bort fingret från förgasaren och veva runt några få varv till. Då var det klart för start. anslut glöden och slå runt propellern kraftigt med handen eller så kallad "chicken stick", fast bäst är det nog ändå med en 12V-driven startmotor att sätta emot spinnern.

Grundinställning
Viktigt är att man låter motorn komma upp i drift temperatur innan man gör den slutliga justeringen...

Felsökning 2-taktarn
Följande gäller om man har rätt propeller och glödstift installerat.

FRÅGA: Motorn vill inte varva upp ordentligt
SVAR: Inställningen på huvudnålen är för fet.

FRÅGA: Motorn går bra på marken men dör så fort man kommer upp i luften.
SVAR: troligvis är nålen för snålt inställd.

FRÅGA: Motorn dör även då man långsamt ökar gasen.
SVAR: Huvudnålen är för snålt inställd.

FRÅGA: Motorn vill inte svara på gas. Om man drar på för snabbt dör den.
SVAR: Tomgångsnålen är för snålt inställd. Öka den lite och prova igen.

FRÅGA: Motorn vill inte svara på gas den "hostar" till och efter ett litet tag så ökar gasen.
SVAR: Tomgångsnålen är för rikt inställd. Minska den lite och prova igen.


Vill motorn ändå inte gå ordentligt/rent kontrollera att alla slangar är hela och rena samt att inget skräp finns i förgasaren.

Typiska symptom på att man har en propeller som är för stor är att motorn inte orkar varva upp ordentligt. Vice versa med för lite propeller den varvar upp för mycket vilket medför att den går varm och dör efter ett tag. (om temperaturen blir för hög mister motorn sin kompression när fodret utvidgas av värmen)

Val av glödstift är inte så enkelt, det varierar från motor till motor vad som fungerar bäst. Följ därför i första hand rekommendationerna för just din motor.
Yttertemperaturen kan också påverka vilket stift som passar bäst t.ex. en väldigt kall dag kan man behöva ett varmare stift jämfört med en solig sommardag.




Kolsyremotorer
Så som namnet antyder drivs dessa små motorer av komrimerad Co2-gas.
Motorerna används främst i friflygande modeller men även i väldigt små RC-modeller för främst inomhusflyg.
Det fungerar som sådant att man först fyller på en patron med komprimerad kolsyra, därefter puttar man bara igång proppellern. Principen är mycket enkel när kolven kommer upp i sitt övre läge så öppnar den en ventil som får den komrimerade gasen att driva kolven neråt. Momentet i proppellern ser till att kolven rör sig ett helt varv och på nytt öpnnar ventilen och så pågår det till gasen är slut...


Elmotorer Allmänt
El-motorer behöver inget annat bränsle än en bra ackumulator. De har fördelen att vara tysta, rena (inget bränslekladd) och pålitliga. Den är dock oftast dyr i början när man måste köpa motor + ett par rejäla ackpaket och en bra laddare. Tidigare har det även funnits en stor nackdel med flygtiden men de senare årens utveckling av borstlösamotorer samt ackumulatorer har ändrat på detta. Det är numera inte ovanligt att få bättre prestanda med elmotor jämfört med kolvmotor.

Almänna el-termer: Ja vad är då mah, V, C, A osv... Hur mycket ström motorn förbrukar vid en viss given belastning och spänning (V) mäts i Ampere (A).
Batteriets kapacitet anges i Ampere-timmar (Ah) eller milli ampere-timmar (mAh) och "styrkan" i Volt (V kallas också batteriets pol-spänning). Sedan finns det fler intressanta uppgifter om batteriet. Hur hög ström kan man plocka ur batteriet samt hur snabbt kan man ladda det. Detta mäts i C. Att ladda med 1C betyder den ström som krävs för att en cell ska bli full på en timme. dvs har du en cell på 1200mah så behöver den laddas med 1200mA för att bli full på en timme. skulle du i stället ladda samma cell med 2400mA laddar du med 2C och den blir den full på 30 minuter. Observera att tiden 1timme gäller vid laddning med konstant ström vilket man kör med på NiMh och NiCd. tex så om du ställer in din laddare på 1C med LiPo så blir den inte klar på 1 timme eftersom strömmen sjunker mot slutet.
De flesta celler klarar att urladdas med betydligt högre ström jämfört vad med laddar dem med. dvs om en cell klarar urladdning med 20C betyder det den urladdningsström som krävs för att batteriet ska ta slut på 1/20 timmar. Om vi tar exemplet med 1200mAh cellen så betyder det en ström på 1200mAh*20C = 24A.

Anpassa motor & batteri: Hur vet man då att batteriet kan leverera den ström som motorn kräver. Oftast behöver man inte mäta hur mycket ström en motor drar utan tillverkaren och eller försäljaren har bra data på det. tex med den proppellern och den spänningen så drar den så många ampere....
Skulle nu motorn dra mer ampere jämfört med vad cellerna klarar så använder man antingen större celler som klarar mer eller parallellkopplar flera celler. Om du parallellkopplar 2st 1200mha celler får du samma spänning med dubblerad kapacitet dvs 2400mha. Cellerna klarar fortfarande samma C men det innebär dubblerad ström (Ah * C = A).

Välja Reglage: Det man behöver ta reda på är hur mycket ström motorn kommer att dra vid den spänning (V) som man har på batteripaketet (Detta brukar motortillverkaren ha siffror på). Välj sedan ett reglage som ligger snäppet över vad du förväntas dra för ström. Men inte heller för stort då det innebär onödigt vikt på reglaget.


Elmotorer Borstat

Elmotorer uppbyggda med borstar tillhör den äldre generationen av elmotorer. dessa innehåller fördelar för kontrolldelen eftersom de driv på ren likspänning.
Inkörning: Finare motorer behöver inte köras in men billigare industrimotorer typ speed 400 bör köras in innan användning. Detta medför ökad effekt samt ökad livslängd hos motorn. Man bör köra in motorn på ca 1/3 av den spänning man avser att köra motorn på. Kontrollera att motorn snurrar åt det håll du avser att köra motorn åt senare. Sänk ner motorn i vatten (utan proppeller) och tillsätt några droppar diskmedel för att bryta ytspänningen på vattnet. Detta medför att kolens självsmörjande effekt minskas och kortar därmed tiden på inkörningen. låt motorn ligga ca 5-10minuter tills det att vattnet blir lite grått.
Vad händer vid inkörning: Motorns kol som överför strömmen till rotorn med elektromagneterna formas bättre efter kollektorn. detta gör att strömmen får en större yta att passera igenom, vilket givetvis minskar resistansen och därmed förlusterna hoss motorn.
Timing : Ju närmare elektromagneten är permanentmagneten "vid tändning" ju högre vridmoment får man. (ju närmare två magneter är varandra desto starkare attraheras dem) Dvs om du vill tajma motorn så att den går bättre åt det håll du avser att köra den åt så ska du vrida baklocket åt samma håll som rotations riktningen på statorn. (motorn "tänder" då senare och är således närmare magneten den ska dras mot) men om man vrider för långt kommer elektro magneten fortfarande vara aktiv då den har passerat permanetmagneten. detta är innebär att man först accelererar motorn och sedan bromsar lite vilken inte är lyckat. man vill alltså uppnå att elektromagneten "släpper" precis innan den passerar permanentmagneten.
En motorn som har märkning för timing och står på 0 går således lika bra åt båda hållen...
På en vanlig speed 400motor som är neutralt timad så ska man för bästa prestanda flytta timingen ca 5mm.

Se denna sida för en bra animation: http://www.howstuffworks.com/motor3.htm


Elmotorer Borstlöst

Borstlösa motorer drivs på växelspänning där frekvensen styrs utifrån rotations hastigheten. Därmed kan man inte parallellkoppla två motorer lika lätt som med borstade motorer. Det går men då gäller det att motorerna är identiska även ledningar någorlunda lika långa osv. Dock inte alltid det fungerar helt smärtfritt ändå.
Hela borstlösa konceptet bygger ju på att reglaget känner av i vilket läge motorn befinner sig i (två motorer måste således hålla exakt samma takt). Så om motorerna skulle hammna i otakt blir det problem för reglaget. Tycker personligen det är konstigt att det fungerar så bra som det gör i vissa fall.

Motorn återrapporterar i vilket läge den befinner sig i oavsett om den vill eller ej. När en magnet passerar en spole så genereras det en ström (kallas induktion). (enligt denna princip så fungerar en generator vilken används för att omvandla mekanisk ennergi till elektriskt). Dvs förutom de strömmar som reglaget ger ut från batteriet så kommer det att vandra en massa andra inducerade strömmar i spolarna. dagens bortslösa reglage är högst avancerade och kan skilja på dessa strömmar och där med avgöra i vilket läge rotorn befinner sig i.
Äldre modeller av borstlösa reglage hadde inte denna funktion utan var beroende utav att motorn hadde sensorer för att kunna avgöra i vilket läge motorn befann sig i. dvs förutom de tre sladdarna som går till motorn går ett knippe med signal sladdar från motorn till reglaget (brukar vara 5 tunna trådar).

I dagsläget finns det till och med så pass avancerade reglage som tar tillvara på dessa restströmmar genom att använda motorn som generator då den varavar ner och ladda på batteriet. Men hur startar då motorn om reglaget måste veta i vilken position den befinner sig i kanske du undrar eftersom det inte induceras någon ström att mäta. Jo reglaget ger ut en växelström för att "sparka igång" motorn. (vissa borstlösa motorer med sensorer kan undvika detta genom att den vet exakt var rotorn befinner sig i för läge).

En lite parantes angående dubbla borstlösa-motorer. Om man kör med två reglage som är rekommenderat så bör man tänka på att kapa BEC-strömmen från ett av reglagen till mottagaren. Eftersom BEC-kretsarna alldrig ger exakt samma spänning. Detta leda till strömmar som vandrar i fel riktning. dvs den röda kabeln utav de tre som kommer från ett av reglagen (svart= jord, röd= +5V matning till mottagare och servon & gul = styrpulser från mottagaren).


Det är mycket lättare att bygga ett bra reglage som baseras på sensorer. men det medför att motorn blir dyrare och i dagsläget går tekniken så pass fort fram att man istället kan kontrollera detta tillräckligt bra på elektroniskväg utan att det springer i väg i pris.


Tillbaka


Copyright © Rasmus Geidnert / Svenskt Modellflyg