PALIVA PRO MODELÁŘSKÉ MOTORY

Technologie paliva a jeho používání v modelářství je citlivá věc a není o ní mnoho publikováno — a už vůbec ne srozumitelným způsobem, nekladoucím nároky na teoretic­ké znalosti. V poslední době se v modelářské literatuře vyskytla řada názorů na složení paliva. Vyplynulo z nich, že do paliv se dají s úspěchem používat ředidla nebo těkavé látky používané v lékařském průmyslu. Aby­chom si mohli vytvořit pravdivý obrázek, musíme ale vědět, jak posuzovat paliva pro modelářské motory, jejich složení, význam přísad a vliv paliva na životnost motorů.

Následující poznatky a zkušenosti jsou určeny pro modeláře, kteří se chtějí seznámit s technologií paliva, způsobem jeho použití, a to bez zbytečné ztráty času a materiálu. Chci poradit, jakým způsobem posuzovat komerční druhy paliva, jak namíchat palivo pro určité použití. Nejprve je ale třeba se seznámit se základními pojmy.

 

Tabulka I.

 

Palivo	Meze výbušnosti v % objemu plynu ve vzduchu Spodní mez Horní mez
benzin	1,2	7,0
aceton	2,5	9,0
metylalkohol	5,5	21,0
etylalkohol	3,3	19,0
etyl-éter	1.0	40,0
parafínové uhlovodíky	asi 1,0	asi 7,5
toluen	1,3	7,0
benzen	1.4	9.5

 

Tabulka II.

 

Kapalina	Zápalný bod
etyl-éter	— 40° C
benzol	—10° C
aceton	— 20° C
toluen	— 5°C
metylalkohol	+ 12° C
butylacetát	+ 25° C
směs parafínových uhlovodíků	asi + 65° C
nafta	+ 40° C
etylalkohol	+ 13° C
petrolej	+ 25 až 40° C

 

 

1.Mez výbušnosti

Pokud smísíme zplyněnou hořlavinu ( pev­nou látku nebo kapalinu) se vzduchem, vzplane směs, jen pokud bude mít určitou koncentraci. Ta se nazývá mezí výbuchu

nebo mezí výbušnosti. Má vždy dvě hranice, horní a spodní. Pokud je koncentrace nižší než spodní mez, nebo vyšší než horní mez, nedojde k výbuchu, ale k volnému hoření. Pro naši potřebu budeme používat přesnější termín mez výbušnosti. Jak vyplývá z tabulky I.je odlišná pro různé látky. Všechny údaje uvedené v tabulkách jsou ověřeny laborator­ními zkouškami.

Z tabulky je patrné, že větší rozsah mezí výbušnosti, tedy rozdíl mezi horní a spodní mezí výbušnosti má velký vliv na zplynování, hoření paliva a z něj odvozeného výkonu motoru. Velikost průměru difuzéru zplynovače je tedy přímo ovlivněna rozsahem mezí výbušnosti použitého paliva. Rozsah mezí výbušnosti má vliv i na snadnost seřízení motoru. Motor poháněný palivem s malým rozsahem mezí výbušnosti lze seřídit snadno na maximální výkon, zatímco s palivem o velkém rozsahu mezí výbušnosti se snadno spouští, ale je citlivý na seřízení na maximální výkon — malá nepřesnost způsobí větší ztrátu na výkonu než v předešlém případě.

Tabulka III.

Látka	Samozápalná teplota
aceton	603° C
benzen	530° C
toluen	553° C
etylacetat	484° C
metanol	470° C
etylalkohol	368° C
amylacetát	379° C
benzin	280° C
nafta motorová	480 až 510° C
parafinovy olej	asi 250° C
topný olej s vys.obsahem cetanu	300° C
petrolej	400° C
etyl-etér	188° C

Tabulka IV.

 

Skupina	Látka	[kJ/kg]
	parafínový olej	46 055
	nafta motorová	48 149 až 45 217
uhlovodíky	petrolej	41 449
	benzín	41 868
	benzen	41 700
étery	etyléter	36 844
	metyléter	33 076
ketony	aceton	30 564
estery	etylacetát	25 539
alkoholy	etylalkohol	29 643
	metanol	22 316
nitrované	nitrobenzen	25 246
uhlovodíky	nitrometan	22 483
	nitroetan	18 003
	nitropropan	11 681
aditiva	etylnitrit	18 631
	etylnitrát	14 905

 

2.Zápalný bod

Je to míra zápalnosti paliv a udává teplotu, při které palivo vzplane výbuchem a hned zhasne. Příklad: Pokud umístíme málo zápal­né palivo na dno uzavřené nízké kovové nádoby (kelímku), bude se vypařovat do pro­storu nad nádobou. V okamžiku, kdy kon­centrace par nebo plynů dosáhne spodní meze zápalu, lze směs vzduchu a zplyněného paliva zapálit. Případu, kdy směs chytí a zhasne, říkáme dolní mez zápalnosti nebo dolní zápalný bod. Zahříváme-li kelímek s obsahem po tomto jevu, roste koncentrace palivových par. Ty vytlačí vzduch a pokud je zapálíme, vzplanou a hoří. Tomuto případu říkáme horní mez zápalu. V předešlém od­stavci nás zajímalo procento koncentrace, nyní teplota. Zápalnost paliva je tedy určena zápalným bodem. Dále platí, že s klesající měrnou hmotností většinou klesá zápalný bod a opačně. V tabulce II jsou zápalné body látek přicházejících v úvahu jako paliva pro naše účely.

3.Samozápalná teplota

Je to taková teplota, při které se směs nebo plyn sám vznítí — bez účasti plamene nebo jiskry. Vůbec nezávisí na zápalném bodu, a nesmí se tudíž tyto pojmy zaměňo­vat. Typické hodnoty jsou v tabulce lil.

Z tabulky je vidět, že parafínické uhlovo­díky — parafínový olej, motorová nafta a podobné — mají nízkou samozápalnou teplotu, zatímco aromatické uhlovodíky z uhelného dehtu — benzol a toluen a alkoholy — mají tuto teplotu velmi vysokou.

Proti tomu, co bylo řečeno o vztahu mezi měrnou hmotností paliva a hodnotou zápal­ného bodu, se v tomto případě projevuje jistá nepravidelnost. Typickým případem jsou alkoholy, které mají měrnou hmotnost 0,79 až 0,80, ale samozápalnou teplotu 368°C až 470°C, zatímco nafta má měrnou hmotnost 0,85 až 0,95 a samozápalnou teplotu 480°C. Vysoká samozápalná teplota dovoluje vyšší kompresní tlaky v motoru a naopak, neboť se u takového paliva projevuje náchylnost k detonacím. Z uvedeného vyplývá, že pro naše účely se budeme snažit volit palivo s nižší samozápalnou teplotou, neboť těžko docílíme v modelářském motoru tak vyso­kého tlaku jako v naftovém motoru používa­ném pro průmyslové účely.

4.Výhřevnost

Je to množství všeho uvolněného tepla vzniklého spálením určité, předem stanove­né dávky hmoty. Je to tedy přímá míra vnitřní energie, kterou můžeme využít. Přeměnou této tepelné energie paliva obdržíme mecha­nickou práci. Je závislá na počáteční teplotě, na teplotě přiváděného vzduchu a na součini­teli, jímž označujeme přebytek vzduchu Zatím jej pro naše úvahy nebudeme pou­žívat, zmiňuji se o něm jen pro úplnost. Množství uvolněného tepla se udává v J/kg, což uvádí, kolik joulů získáme spálením 1 kg určité látky. Také výhřevnost se udává ve dvou hodnotách — horní a dolní. Horní mez se někdy též nazývá spalné teplo. Pro využití má význam pouze hodnota dolní, ale protože její zjištění je obtížné, udává se výhřevnost horní a pro praxi se tato hodnota sníží o 7 až 10%. Několik přibližných horních hodnot je v tabulce IV.

Protože nám záleží na výkonu, není pro nás výhřevnost tak podstatným ukazatelem jako třeba v průmyslu, kde jde především o hospodárnost. V našem případě — pokud potřebujeme dosáhnout maximálního výko­nu, nahradíme nižší kalorickou hodnotu paliva jeho zvýšenou spotřebou.

Při porovnání hodnot uvedených v tabulce IV zjistíme, proč například alkoholové palivo potřebuje větší průměr trysek v karburátorech než paliva obsahující většinu látek ze skupiny (parafínových) uhlovodíků. V daném případě musíme dodat do pracovního pro­storu válce za stejnou dobu více alkoholo­vého paliva, abychom obdrželi stejný výkon.

Tabulka V.

Látka	[kJ/kg]
benzín	398
benzen	435
etylalkohol	942
metylalkohol	1089

 

Tabulka VI.
Látka	Oktanové	Cetanové
	číslo	číslo
alkoholy	110-130	10-0
benzen	100-120	10-0
izooktan	100	10
letecké benziny	80-100	20-10
autobenzíny	60-80	30-20
technické benzíny	40-60	40-30
metan	0	60
metylnaftalín	120	0
plynové oleje	40-0	40-60
cetan	0	100

 

 

5.Výparné teplo

Výparné teplo se udává stejně jako výhřev­nost v J/kg; je to množství tepla potřebné k odpaření 1 kg paliva. Výparné teplo závisí na tlaku a teplotě. Výparná tepla několika hlavních paliv jsou v tabulce V.

Z tabulky je zřejmé, proč alkoholová paliva pracují „chladněji“ než uhlovodíková. Je to vlivem rozdílného výparného tepla obou skupin. To je jedna z vlastností, pro kterou jsou alkoholová paliva oblíbena. Na základě velkého výparného tepla alkoholu je umožněno zvětšení hmotnosti vnitřní náplně v pracovním prostoru, aniž by se motor přehříval. U samozápalných motorů to však vzhledem k použitému palivu platí jen čás­tečně.

6.Oktanové číslo

Čistý uhlovodík izooktan je velmi dobrým palivem (motor nehluče)‘ pro motory zapalo­vané jiskrou, protože má vysokou samo-, zápalnou teplotu, zatímco heptan s velmi nízkou samozápalnou teplotou je velmi špat­ným palivem. Ostatní paliva jsou tedy srov­nána podle výkonu s různým procentem přimíšení izooktanu a heptanu, a tím tedy daným oktanovým číslem. Jestliže je palivo stejně dobré jako izooktan. má oktanové číslo 100, zatímco vyrovná-li se toto palivo směsi rovných dílů izooktanu a heptanu, je jeho oktanové číslo 50. Čím je tedy vyšší oktanové číslo, tím vyšší stlačení si můžeme dovolit v pracovním prostoru válce, aniž by i motor klepal nebo detonoval, a naopak.

 

7.Cetanové číslo

Je to metoda určování hodnoty paliv pro vznětové (dieselové) motory srovnáváním jejich výkonu na zkušebním motoru se směsí různých dílů výborného paliva pro vznětové motory, jímž je cetan, a velmi špatného paliva, jímž je etylnaftalín. Obsah cetanu, neboli cetanové číslo, může být tedy určeno nepřímo z měrné hmotnosti a tzv. „anilíno­vého bodu“ paliva. Tato metoda není vhod­ná, pokud je palivo obohaceno různými přísadami neboli dopováno. Tím se rozumí vylepšování paliva hlavně úplným uvolněním jeho tepelného výkonu přimíšením různých látek, což si osvětlíme později. Těmito přísa­dami se snažíme zvýšit cetanové číslo paliva. Na základě uvedeného platí, že vysoké cetanové číslo odpovídá nízkému číslu oktanovému a naopak. V tabulce VI jsou uvedeny srovnatelné hodnoty.

8.Rychlost hoření, zpoždění zapálení

Rychlost hoření je jednou z nejdůležitěj­ších vlastností paliv vůbec. Zvlášť u modelář­ských motorů, pokud mají dosahovat vyso­kých otáček. U detonačních motorů není tento problém tak palčivý, neboť rychlost hoření paliva můžeme přizpůsobit druhem paliva a zvýšením kompresního poměru. Tento motor se správně jmenuje samozápalný nebo vznětový, protože v případě pře­kročení běžného kompresního poměru do­chází k detonačnímu hoření — rychlost hoření se zvýší téměř na 1000 m/s. To ovšem znamená ztrátu výkonu, zvýšené mechanické namáhání a možnost poškození motoru.

V našem případě bude lepší zvýšit cetano­vé číslo paliva na tolik, abychom nemuseli používat vysokých kompresních tlaků, které se projevují nepříznivě při růstu otáček, neboť rychlost pístu je brzděna velkým tlakem, který musí překonávat. Hoření paliva u samozápalných motorů musí probíhat sice velmi rychle, ale nikoliv detonačně. Teoretic­ky se směs vznítí najednou, neboť je celý obsah stejně stlačen. Prakticky uprostřed hoří rychleji a dříve, zatímco u stěny válce později a pomaleji. Je to způsobeno ochlaze­ním paliva o stěny válce. Této skutečnosti se můžeme celkem dobře přizpůsobit, protože kdyby se stlačená směs vznítila najednou, došlo by k detonačnímu hoření se všemi jeho důsledky. U samozápalných motorů se tedy musíme snažit o to, abychom měli nižší kompresní poměr, čehož lze dosáhnout použitím paliva s nižší samozápalnou teplo­tou, nezvyšovat rychlost hoření, ale zvýšit cetanové číslo — tím je možno zkrátit dobu vznícení. U motorů s cizím zdrojem zapalování je to úplně odlišné. Směs je zapalována v jednom bodě jiskrou nebo rozžhaveným vláknem a rychlost hořeni brzdí tlak, kterým musí hořeni prostoupit. Proto musíme především zvýšit rychlost hoření buď přísadami, nebo zvýšením počtu zapalovacích bodů. Rychlost hoření však nesmí být vyšší než 80 m/s, protože potom by již šlo o detonační hoření.

U obou typů motorů dochází ke zpoždění zapálení a průtahu ve vznícení. Průtahem ve vznícení označujeme případ, kdy směs dohořívá v době, kdy píst již začal další pracovní pohyb. Zpožděným zapálením zase označujeme situaci, když vznícení směsi nastane v době, kdy píst je v horní úvrati nebo již za ní. Průtah vznícení se projevuje hlavně u paliv s vysokou odolností proti samovznícení. Odstraníme jej zvýšením cetanového čísla přidáním příměsí do paliva. Druhá situace je zapříčiněna nedostatečným zplyněním a promícháním paliva se vzdu­chem. Tento zjev se odstraňuje těžko — nezbývá než s ním počítat, což platí především pro konstruktéry a výrobce moto­rů.

9. Kapalná paliva pro výbušné motory

rozdělujeme do dvou základních skupin: Pro motory, v nichž je v pracovním prostoru válce směs zapalována jiskrou nebo žhavým kovovým drátkem, a pro motory, v jejichž pracovním prostoru je směs zapalována teplem vzniklým při jejím stlačení — tedy bez použití jiskry nebo jiného zdroje tepla.

Benzín, jedno z nejobvyklejších paliv první skupiny, obsahuje frakci uhlovodíku, který má nízký zápalný bod. Tím je zajištěno dobré spouštění motorů za studená. Palivo však musí mít vysokou antidetonační stálost, aby se předešlo zapálení tlakem ještě před objevením jiskry.

Paliva druhé skupiny nemusejí mít nízký zápalný bod, ale musejí mít nízkou samo- zápalnou teplotu. To znamená, že dobrý benzín je špatným palivem pro vznětové motory a naopak.

Motorová nafta a jí podobná paliva, užíva­ná v silničním a hospodářském provozu, sestávají hlavně z určitých typů parafínických uhlovodíků.

 

Paliva pro modelářské samozápalné motory

Ani v modelářském motoru se palivo nevznítí, pokud nebylo zahřáto na svoji samozápalnou teplotu. To je však obtížné, protože jde o motory nízkotlaké (ve srovnání s průmyslovými). Aby bylo možné bez kom­plikací spustit modelářský motor, přidává se do paliva určité množství látky, která má nízkou samozápalnou teplotu. Obvykle to bývá etyléter, protože jeho směsi mají samo­zápalnou teplotu kolem 188 °C (viz tabulka I.) Protože modelářské motory jsou většinou dvoudobé, musí palivo obsahovat mazadla. Pro zajištění hladkého hoření směsi můžeme palivo dopovat.

Prostudujeme nyní vlastnosti a funkce čtyř hlavních složek paliva pro modelářské moto­ry.

Látky na základě parafínových uhlovodíků

jsou hlavní složkou paliva — dodávají většinu tepelné energie. Paliva tohoto druhu mají poměrně vysokou výhřevnost a nižší samozápalnou teplotu (tabulka III); výjimku tvoří étery. Jediným vhodným palivem s poměrně nízkou samozápalnou teplotou a vysokou výhřevností jsou parafínové uhlo­vodíky. Vyloučíme-li z důvodu vysoké ceny čisté druhy (například pentan, hexan, heptan a podobné), zbývají nafta a petrolej. Nafta má vyšší viskozitu, olejnatost a lepší chemic­kou stálost než petrolej, takže je výhodnější. Je ovšem poměrně značně znečištěna. Ne­čistoty se dají odstranit především delším ustáním většího množství, nejlépe 3 až 5 I. Při něm se usadí hrubé nečistoty i jemné kaly, jež jsou pro motory velmi nebezpečné. Jem­né kaly totiž projdou běžným filtrem, který je většinou k dispozici. Po ustání vysajeme ha­dičkou naftu, která je nad hranicí zákalu, a přefiltrujeme ji přes papír. Tím je připrave­na pro další použití.

Petrolej, pokud nejde o chemicky čistou a hlavně stálou látku, neměnící svoje chemic­ké vlastnosti, používat nebudeme.

Hlavním palivem pro samozápalné mode­lářské motory zůstává nafta bez jakýchkoli příměsí (benzín, benzen, toluen, naftalín, terpentýn, líh atp.), které jsou neúčinné, a tudíž zbytečné.

Mazadla

Jako mazadla lze použít pouze kvalitní minerální nebo rostlinné oleje, které jsou v palivu dobře rozpustné a netvoří emulzi. Protože motory pracují za dost vysokých teplot, volíme raději oleje s větší viskozitou. Minerální olej tvoří při vyšších teplotách dehtové a karbonové úsady, které způsobují rychlé mechanické opotřebení dílů motoru. Budeme raději používat ricínový olej. U alkoholových paliv není jiná možnost, neboť alkoholy se vůbec nemísí s minerál­ními oleji. Ke smísení s naftou dojde teprve po přidání éteru, který je výborným roz­pouštědlem. Rozpouštěcí vlastnosti metylalkoholu jsou obdobné éteru, ovšem pokud jde o čistou bezvodou látku. Pro naše účely je tedy důležitá i míra rozpustnosti oleje. V úvahu přichází látka čistá, zbavená příměsí a nečistot, určená pro technické použití. Olej určený pro lékařské účely není vhodný, protože obsahuje pryskyřičné příměsi. Užíváme proto olej technický, který je již patřičně rafinován.

Nejzávažnější je množství oleje, které je nutno použít, aby byla zachována funkce motoru a palivo zůstalo trvalým roztokem. Je známo, že většina paliv pro motory obsahuje více maziva, než je nutné. Důsledkem toho je, že je nutno použít více éteru. Při určování složení paliva musíme mít na zřeteli, že olej má jedinou funkci — zajistit přiměřené mazání. Nesmíme spoléhat na to, že se spálí (i když je to částečně pravda), že sníží výbušné vlastnosti éteru nebo že odstraní netěsnosti pístu, klikového hřídele atp. Po­kud chceme uvést vyběhaný motor do chodu, utěsníme díly předběžným proma­záním a použijeme obvyklé palivo.

Rada modelářů užívá paliva s obsahem 30 až 50 % oleje, což je příliš. Podle zkušenosti stačí pro prodloužení životnosti motoru pali­vo s obsahem 20 až 30 % oleje. Pro nové motory, které jsou při záběhu více mechanic­ky namáhány, a tudíž se více zahřívají, použijeme 35 % oleje. Po záběhu bude pro sportovní účely vyhovovat 20 až 23 %, v některých případech 30 % oleje. Pro závodní účely, kde jde především o výkon, postačí 12 až 20 % oleje v palivu. Používáme rafinovaný ricínový olej. Jedinou nevýhodou tohoto jinak velmi dobrého mazadla jsou korozívní vlastnosti. Obsahuje totiž kyselinu ricínovou, byť nepatrné množství. Abychom ji v mezích možností odstranili, mícháme palivo den před použitím, necháme je ustát a odsajeme tak, aby v nádobě zůstala sedlina. Přísady — éter, aditiva nebo látky dopující — přidáváme až nakonec. O korozívních účincích nevhodného oleje se může­me přesvědčit při prohlídce vnitřních částí motoru. Ocelové části mají šedý až zahnědlý odstín, části z lehkých slitin černošedý. Pokud je očistíme, můžeme již při malém zvětšení lupou pozorovat drobné prohloubeniny na jinak hladce opracovaném povrchu. Proto také dodržujeme zásadu vypláchnutí a vyčištění motoru před delším skladováním, zvláště na zimu. Rozebírání motoru nedopo­ručuji. Vhodnější je nechat motor běžet ve středních otáčkách asi 1,5 min na palivo s minerálním olejem. Tím se odstraní zbytky spálené směsi, rostlinných olejů a případné další usazeniny.

Éter

Protože má nízkou samozápalnou teplotu, používá se výhradně pro usnadnění spouštění. Jeho široká mez výbušnosti zajiš­ťuje běh i při přiškrcení přívodu paliva (nižší otáčky). Přes tyto dobré vlastnosti je éter špatným vznětovým palivem — ve srovnání s parafínovými palivy má značně menší výhřevnost. Má vliv na tvoření detonací. Přebytek éteru znamená snížení výhřevnosti paliva, což způsobuje zahřívání a zvětšené namáhání motoru. Z tohoto důvodu je v palivu látkou druhořadou. Přidává se proto pouze v množství 20 až 30 %.

Při hlubším zkoumání tohoto problému by mohl vzniknout dojem, že vládne zmatek při určení procentního podílu éteru v palivu. Existuje ale několik druhů této látky. Éter se vyrábí z etylalkoholu slučováním s koncen­trovanou kyselinou sírovou. Tím se získá surovina, která se někdy nazývá sirný éter. Ta se oddestiluje od kyseliny, vyčistí se, dehydruje a znovu destiluje. Potom je to již čistá látka, bez kyseliny.

Při výrobě se někdy používá směsi metylalkoholu a etylalkoholu, po níž zůstane v konečném produktu sloučenina metyletyl. Látka, která je pro použití do paliva nevhod­ná, se potom prodává pod označením éter- metyl.

Další méně vhodnou látkou je éter anastetický čili lékařský. Je z čistého etylalkoholu, ale zpravidla obsahuje část volně přimíše­ného alkoholu, případně i narkotika. Je podstatně dražší než technický a nevhodný pro pohonnou směs. V případě jeho použiti je nutno ověřit procento příměsí.

Diéter metylalkoholu lze použít částečně nebo zcela pro nahrazení etyléteru v někte­rých speciálních palivech. Vyšší étery — amyléter a butyléter — nejsou vůbec vhodné pro použití v palivech, protože mají vysoký bod varu. Isopropyléter má velmi vysokou samozápalnou teplotu, pro vznětová paliva není vhodný vůbec. Někdy se přidává do alkoholových paliv pro motory se žhavicí svíčkou.

Látky katalyzační nebo aditiva

Několik spolehlivých přísad, které se při­dávají do paliv, a jejichž účinek je znám i přezkoušen: Nejznámější jsou etylnitrity a amylnitrity, etylnitráty a amylnitráty. Dále jsou to trichloretylnitrát, paraaldehyd, různé peroxidy organického původu (například terciární butylhydroperoxid, diterciální butylperoxid apod.).

Volbu přísady určují dva faktory: cena a vhodnost. Funkcí přísady je zmenšit zpožděné zapálení směsi na minimum, a tím zajistit pravidelný běh beze ztrát. Tento účel splní již velmi malé množství přísady. Přesné určení množství závisí na vlastnostech paliva, které užíváme. V každém případě je věcí zkušenosti a zkoušek. Zřídka se užívá více než 3 %. Nejlépe je začít s 1 % přísady a postupně zvyšovat po 0,5 % až do 2,5 %. Pokud běží motor hladce, již nepřidáváme. Platí zásada, že s kapičkou přetéká sud. Použití přísad pro jiné účely je bezpředmět­né. Při rozboru jejich účinků zjistíme, že snižují samozápalný bod, ale pouze při koncentraci do 3 %.

Nejvýrazněji působí při obsahu 1 až 2 %, po přídavku větším než 3 % jejich účinek rychle klesá. Důležitá je i skutečnost, že nitrátové přísady jsou vysoce výbušné. Při jejich hoření vzniká dusíkový kouř, který je jedovatý. Pokud je v palivu více přísad, musí se snížit kompresní poměr, protože se motor začne silně zahřívat a zpravidla se roztrhne. Dalším velmi nebezpečným jevem je silná koroze, jíž jsou postiženy důležité funkční plochy motoru.

Správně se spaluje palivo jen tehdy, pokud jsou jeho hlavní složky v rovnováze. Určitá množství jednotlivých látek jsou totiž na sebe vzájemně přesně vázána. Proto lze sestavit dvě hlavní paliva:

■ Pro nový motor a sportovní účely: nafta 45 až 60 %; mazadlo 20 až 30 %; éter 20 až 25 %; přísada 1 až 2,5 %.

■ Pro závodní účely: nafta 55 až 65 %; mazadlo 12,5 až 20%; éter 20%; přísada 1 až 3 %.

Je samozřejmé, že pro sportovní nebo závodní účely použijeme motor aspoň čás­tečně zaběhnutý. V některých případech postačí několik běhů po 2 až 4 min. To je ovšem závislé na druhu motoru a na výrob­ních tolerancích.

Pokud chceme palivo míchat najednou, slijeme všechny složky podle pořadí důleži­tosti. Protože se ale při transportu či sklado­vání může éter odpařovat, je vhodnější jej přimíchat až těsně před startem. Při určení složení paliva se držíme doporučení výrobce motoru. Případné změny ve složení vyzkou­šíme doma, na brzdě (stačí na zkušebním stojanu).

Začneme palivem základním a teprve potom měníme složení podle potřeby a postupně. Změny poznamenáme do sešitu, který používáme jen pro tento účel. Nutno mít na zřeteli, že ideální palivo pro jeden motor není vhodné pro jiný, byť stejné značky i typu.

V tabulce Vili jsou paliva doporučovaná zahraničními výrobci motorů. Jsou to paliva vyzkoušená, většinou používaná při testování motorů.

Předpokládá se, že složky paliva jsou chemicky čisté a motor pracuje v čistém a stálém prostředí. Toho ovšem nelze dosáh­nout, protože použití chemicky čistých látek je nákladné. Změny atmosféry jsou závislé na klimatických podmínkách. Je proto nutné těmto podmínkám přizpůsobit i složení pali­va. Z tabulky je vidět, že nejvíce je používáno třetinové palivo. Většina zahraničních výrob­ců doporučuje pro samozápalné motory jako hlavní složku paliva petrolej. To je celkem pochopitelné, protože kvalita petroleje je v zemích, jež leží poblíž zdrojů ropy, výborná. Je zaručena jeho chemická stálost a hlavně čistota. Odlišné je použití oleje. U nás je nejvýhodnější ricínový olej, protože je kvalit­nější než dostupný minerální olej pro dvou- dobé motory. V zahraničí naopak převládá použití minerálního oleje, zpravidla známé značky Castrol; je to kvalitní olej s výbornými mazacími schopnostmi, výborně rozpustný, netvořící úsady, jež způsobují vydírání pístů.

Paliva pro motory se žhavicí svíčkou

U motorů se žhavicí svíčkou jsou pracovní poměry ve válci poněkud jiné než u motoru samozápalného. Motor pracuje za podstatně nižších tlaků, směs paliva se vzduchem se zapaluje rozžhaveným platinoiridiovým vlák­nem o průměru obvykle 0,2 mm. Tato kon­strukce je kompromisem mezi motorem samozápalným a benzínovým s jiskrovým zapalováním. Kompresní poměr bývá v roz­mezí 1:9 až 1:12.

Palivo neobsahuje složku nutnou pro samovznícení, kompresní poměr nelze regulo­vat a výkon motoru závisí na jeho konstrukci a složeni paliva.

Dobré a celkem obvyklé palivo, na něž poběží kterýkoli motor se žhavicí svíčkou, sestává z 30 % ricínového oleje a 70 % metanolu. Výkon, dosažený s touto směsí, ovšem nebude vynikající. Podíl ricínového oleje v palivu může být při zabíhání nových motorů zvětšen. U zaběhaných motorů se obsah oleje nemá-snížit pod 20%, protože metanol nemá vlastní olejnatost jako para­fínová paliva. Proto musejí paliva pro motory se žhavicí svíčkou obsahovat i pro závodní lety více oleje než paliva pro samozápalné motory. Aby bylo možné dosáhnout vyso­kých otáček, jichž jsou tyto motory schopny, musejí být dost volné, ale na druhou stranu musejí držet přiměřenou kompresi, aby bylo zajištěno dobré spouštění. Tomu napomáhá vysoká viskozita paliv s ricínovým olejem. Je ovšem míněno použití vhodně rafinovaného technického ricínového oleje, který se beze zbytku rozpustí v bezvodém metanolu.

Čas od času bývala vyhlašována řada látek, které po přidání do základní jednodu­ché směsi zlepšují vlastnosti paliva, zvlášť pak zvyšují výkon motoru. Patřily mezi ně amylacetát, etyl- a amylnitráty, aceton, nitro- benzen a různým způsobem rozpuštěné buničiny. Množství pokusů s těmito látkami ovšem přineslo zjištění, že jedna nebo dvě z nich vedou k velmi malému zlepšení běhu starého typu motorů se žhavicí svíčkou, zatímco pro moderní typy je většina těchto přídavků nevhodná. Při pokusech s novým typem motoru jsem zjistil, že nahrazením části metanolu ve směsi s ricínovým olejem přídavnými látkami nebylo dosaženo výraz­ného zvýšení výkonu. Ani v případě, že dávky těchto látek byly dost značné. Ve většině případů motor vykazoval nepravidelný Chod, i když výfukem odcházelo značné množství spalin. Hluk tvořený odtokem výfukových plynů byl větší, ale to není směrodatné — rozhodující je údaj otáčkoměru.

Praktický význam těchto látek je celkem nepatrný. Lepší výsledky se projevily, když bylo použito pro nahrazení části metanolu palivo o vyšší výhřevnosti — především benzen, toluen, aceton nebo etylalkohol. Došlo především ke zlepšení spalování. Nezvýšila se ale rychlost spalování, a tudíž ani výkon.

V každém případě existují meze pro přidávání těchto látek. Dále platí, že přídavek látky s užší mezí výbušnosti než metanol má za následek menší vliv nastavení palivové jehly na běh motoru. Přidání velkého množ­ství složek s vysokou výhřevností může přivodit příliš velké zahřívání motoru — ve většině případů lze počítat se zadřením. Překvapivé je zjištění, že použití acetonu způsobuje nepravidelný chod motoru.

Značné možnosti zvýšení výkonu motoru skýtá samo použití metanolu. Je to látka silně hygroskopická — pohlcuje vodu, obsaženou v ovzduší. Bezvadný chod zaručí použití 97 až 99 % metanolu. Na trhu se ovšem dost často vyskytuje metanol s obsahem vody až 30 %. Někdy lze doporučit dehydrování před použitím. Možné jsou dva způsoby: destilace nebo chemický postup. První je spolehlivější, ale také nákladnější. Druhý je jednodušší, ale zpravidla přináší horší výsledek. Nejvhod­nější látkou je chlorid vápenatý CaCI₂, který se před použitím musí vyžíhat. Nejlepší dávka je od 0,5 kg až 1 kg na 5 litrů metanolu, na který se nechá působit nej­méně 24 hodin (i déle). Potom se metanol přefiltruje. Bližší informace lze najít v odbor­né chemické literatuře.

 

Tabulka VII. Složení paliva pro samozápalné motory (v %)

Druh paliva	nafta	ricín. olej	miner. olej	paraf. olej	éter	amyl nitrit	amyl nitrát
zabíhací I	33	33			33	_	_
zabíhací li	40	—	—	30	30	—	—
sportovní I	50	22	—	—	27	—	1
sportovní II	55	10	10	5	24	—	1
závodní I	51	10	10	—	27	—	2
závodní II	50	10	10	5	22	—	3

 

Tab. VlIl. Složení zahraničních paliv (v %)

Značka motoru	petrolej	éter	ricín. olej	miner. olej	amylnitrát (cm3/l)
Orkán 2,5 cm3	50	30	20	_	30
Frog BB 2,5 cm3	33	33	—	33	30
Zeiss 2,5 cm3	33	33	—	33	30
Enya D 1 cm3	33	33	—	33	30
ED 2,5 cm3	33	33	—	33	30
Zyklon 2,5 cm3	33	33	—	33	30
Mikron R 2,5 cm3	45	32	20	—	30
Snipe D 1 cm3	33	33	33	—	30
Heron 1 cm3	33	33	—	33	30
Eta Mk1-15 2,5 cm3	50	30	. 20	—	30
Drabant D 2,5 cm3	33	33	—	33	40
Silver Arrow 3,5	33	33	—	33	30
Webra Bully II 3,5 cm3	33	33	—	33	30
P.A.W 2,5 cm3	33	33	—	33	20

 

 

Poměr ricínového oleje a metanolu

Pokud použijete pro motor palivo s 20 % oleje a 80 % metanolu, nemusí dojít při změně poměru na 30 až 40 % oleje a 70 až 60% metanolu k výraznému snížení výkonu. Pokud ale původní směs obsahovala pro daný motor málo oleje, takže nebylo zajiš­těno dostatečné mazání, pak může zvýšení obsahu oleje přinést pronikavé zvýšení otá­ček. Je to tedy opačně než u parafínových

paliv pro samozápalné motory. Tato sku­tečnost je dána vlastností metanolu, který nemá vlastní mazací složky, a naopak vždy obsahuje určité množství vody.

Nitrované parafíny

Jak již bylo řečeno, většina známých látek nevykazuje výrazný vliv na výkon motoru se žhavicí svíčkou. To ovšem neplatí pro použití nitroparafínů.

Nahrazením části metanolu nitrometanem, nitroetanem nebo nitropropanem se zvýší otáčky motoru o 1000 až 2000. Tyto látky však nejsou použitelné vždy, navíc jsou neúměrně drahé. Palivo s nimi je rovněž zvlášť citlivé na rovnováhu jednotlivých slo­žek. Při jejich použití stoupá spotřeba paliva a provoz se značně prodražuje.

Účinek nitrovaných uhlovodíků si lze vy­světlit tím, že alkoholy mají omezenou rych­lost hoření, čímž je omezeno i zvyšování výkonu. Rychlost hoření je závislá na množ­ství kyslíku, který lze do pracovního prostoru válce dostat. Kyslík je čerpán ze vzduchu, ale nasávané množství nelze zvyšovat do neko­nečna. Hoření paliva lze však také zlepšit jeho zrychleným rozkladem na atomy, které se potom rychle okysličí, a tím zrychlí hoření paliva. Chemický vzorec nitrometanu je CH3NO2. Skupina NO2 se hořením rychle uvolní a rozbíjí molekuly paliva na atomy; zároveň okysličuje atomy uhlíku a vodíku, z nichž se palivo skládá. /

Na závadu je skutečnost, že nitrometan má pouze polovinu výhřevnosti metanolu (tabul­ka IV); jde o palivo spíš chladné než horké. To je tedy důkazem, že jeho účinek nepo­chází z obsahu energie, ale z ohromné rychlosti, kterou je tato energie vyvíjena. Motory provozované na palivo obsahující nitrometan nebo nitropropan mají možná spolehlivější chod, lepší bývají i výkony modelů jimi poháněných. Volba přísady (nitrometanu či nitropropanu) závisí přede­vším na ceně a dostupnosti. Paliva obsahu­jící nitrované uhlovodíky vyžadují poněkud větší otvor v trysce pro přívod paliva do zplynovače, čehož následkem je větší spo­třeba. Podíl nitrovaných látek v palivu by neměl převýšit 40 %. Nevýhodou paliva je, že rychle ničí žhavicí svíčky — zvláště při koncentraci nad 25 %. Zkouškami bylo shle­dáno, že zvyšování obsahu nitrovaných látek v palivu nad 40 % nepřináší žádný výsledek.

Velmi záleží i na konstrukci motoru — na tvaru spalovacího prostoru, časování i kom­presním poměru. Jsou známy případy, kdy jeden motor dával vysoký výkon na normální metanolové palivo, zatímco druhý se mu nepřiblížil ani při použití vysokého procenta nitrovaných látek. Pokud tedy postačuje výkon na běžné palivo, nemá smysl používat nákladné nitrované palivo. Směrodatné není srovnání dvou motorů stejné značky ani z jiné výrobní série. Výrobce může změnit některou část motoru, což nemusí být na první pohled patrné — stačí odchylka kom­presního poměru, změna časování atp.

Zkoušení paliva

Klidný a rovnoměrný běh lze porovnávat podle zvuku — předpokladem jsou aspoň základní znalosti správného Chodu motorů, získané praxí. Výkon motoru, otáčky a točivý moment lze měřit pouze k tomu určenými zařízeními.

Nejčastěji se měří otáčky mechanickými otáčkoměry, kterou jsou poměrně nejdo­stupnější. Velmi přesné jsou optické přístroje — tzv. stroboskopy. V současné době se stále častěji používají elektronické otáčko­měry. Měření otáček je nutno několikrát opakovat a dále již počítat s průměrnou hodnotou; je dobré měřit otáčky při použití různých vrtulí.

Přiměřené mazání lze zajistit přiložením ruky na ložiska klikového hřídele. Teplota za běhu se zjistí přiložením ruky na hlavu válce; platí, že ruka snese bez následků teplotu asi 60 až 65 °C (podle citlivosti pokožky), ale tato přesnost je plně dostačující. Potřebné množ­ství oleje se zjistí čistým papírem, připev­něným na prkénko, instalované bezprostřed­ně za motor. Důležité je pozorovat, jak se sníží otáčky motoru v případě jeho zahřátí. Dále je dobré zjistit, jak motor reaguje na přikapávání oleje za běhu do karburátoru. Velmi důležitá je skutečnost, jak motor drží tlak ve válci před během a po běhu — za jak dlouho se tlak ztratí atp. Hluk ložisek se pozná přiložením ocelové tyčky s hrotem na vnější kryt ložiska a nasloucháním u ní.

Při zkouškách nezapomeňte na bezpečné upevnění motoru na zkušebním stojanu či v modelu. Vrtule musí být vždy vyvážená a nesmí házet!

Je nutno počítat s tím, že motor se po každém běhu uvolňuje a stává se pružněj­ším. Je známo, že motor má nejvyšší výkon těsně před svým zánikem — toho je třeba využít především při výkonnostním a vrcho­lovém sportu.

 

Manipulace s palivy

Nutno mít na zřeteli, že všechny látky jsou hořlaviny, nebo i výbušniny. Většina z nich je prudce jedovatá. To platí hlavně o zplodi­nách vznikajících při běhu motoru a unika­jících výfukem. Po jakékoli manipulaci je nutno vždy si umýt ruce. Znečištěnou rukou nesmíme sahat na jídlo, do úst nebo do očí. Všechny látky uschováváme v lahvích o objemu do jednoho litru, pokud možno se zabroušenou zátkou. V případě použití kor­kové zátky je skladování podmíněno jejím zalitím parafínem. Palivo pro létání se trans­portuje v lahvičkách do 200 g. Při plnění se nikdy nemají nádrže nechat dlouho otevřené, z paliv pro samozápalné motory se rychle vypaří éter, alkoholová paliva zase rychle pohlcují vodu z ovzduší.

K plněni nádrží je nejvhodnější injekční stříkačka s tlustou jehlou (o průměru 1 až 2 mm). V poslední době se používá i plnění z pružných plastových lahví, jejichž hrdlo je opatřeno tryskou o průměru 2 až 3 mm.

Láhve od jedné kapaliny zásadně nepou­žívejte pro jinou bez předchozího důklad­ného vyčištění. Doporučuji skladovat jednot­livé složky paliva v hnědých  láhvích s příslušným označením druhu látky a datem zakoupení, případně výroby. Láhve uschová­vejte nejlépe v chladu a temnu. Usazováni kalů a následné filtrování paliv jsou základ­ními úkony, které se nevyplácí opomíjet. Pro míchání paliva jsou třeba odměrný válec, cejchovaná pipeta, kapátko, skleněná nálev­ka s prolamovanou stěnou pro účinnější filtraci. Při náročnější práci se neobejdete bez třepací baňky s uzávěrem, aspoň šesti 200 g lahviček, tří na 500 g, jedné sedimen­tační láhve na dva až tři litry. Menší lahvičky postačí s korkovou zátkou, větší musejí mít skleněnou, zabroušenou. Při míchání paliv je nutno dbát na čistotu a opatrnost.

Nepokoušejte se vynalézt zázračné palivo. K tomu musí být dobře vybavená laboratoř a rozsáhlé vědomosti, doplněné zkušenost­mi.

 

Autor: Václav Stejskal ,časopis Modelář 1989