Un motor de bujía incandescente , o motor incandescente , es un tipo de pequeño motor de combustión interna [1] utilizado normalmente en modelos de aviones , modelos de automóviles y aplicaciones similares. El encendido se logra mediante una combinación de calentamiento por compresión, calentamiento por una bujía incandescente y el efecto catalítico del platino dentro de la bujía incandescente sobre el metanol dentro del combustible.
El inventor alemán Ray Arden inventó la primera bujía incandescente para motores a escala en 1947. [2]
Las bujías incandescentes utilizadas en los motores modelo son significativamente diferentes de las utilizadas en los motores diésel de tamaño completo . En los motores de tamaño completo, la bujía incandescente se utiliza sólo para arrancar. En los motores modelo, la bujía incandescente es una parte integral del sistema de encendido debido al efecto catalítico del alambre de platino . La bujía incandescente es un filamento de alambre helicoidal duradero, principalmente de platino, empotrado en la punta de la bujía. Cuando pasa una corriente eléctrica a través de la bujía, o cuando se expone al calor de la cámara de combustión, el filamento se enciende, lo que le permite ayudar a encender el combustible especial que utilizan estos motores. La energía se puede aplicar mediante un conector especial conectado al exterior del motor y puede utilizar una batería recargable o una fuente de alimentación de CC.
Hay tres tipos/formas (al menos) de bujías incandescentes. La bujía de incandescencia estándar, que viene en configuraciones larga/estándar y corta (para motores más pequeños), tanto en configuración abierta como de barra inactiva, tiene un tubo roscado que penetra la cámara de combustión en diversos grados. Debido al pequeño tamaño de la cámara de combustión, cambiar de marca o estilo de bujía incandescente estándar puede afectar la relación de compresión. Las bujías incandescentes estilo turbo (europeo/métrico) y estilo Nelson (norteamericano/inglés) no penetran en la cámara de combustión. En cambio, tienen un hombro en ángulo que sella contra una superficie coincidente en la parte inferior del orificio de la bujía incandescente. Cuando se instala una bujía Turbo o Nelson y sella la cámara de combustión, crean una superficie lisa dentro del cabezal. Esta superficie lisa es muy deseable para aplicaciones de alto rendimiento, como eventos de velocidad de línea de control y también coches RC de altas revoluciones. El diseño de las bujías Turbo/Nelson permite cambiar entre marcas sin posibilidad de afectar la compresión. Las bujías Turbo y Nelson no son intercambiables ya que tienen diferentes roscas y dimensiones.
El combustible incandescente generalmente consiste en metanol con diversos grados de contenido de nitrometano como oxidante para una mayor potencia, generalmente entre el 5% y el 30% de la mezcla total. Estos volátiles se suspenden en un aceite base de ricino , aceite sintético o una mezcla de ambos para lubricación y control del calor. El sistema de lubricación es del tipo "pérdida total", lo que significa que el aceite se expulsa por el escape después de circular por el motor. El combustible se enciende cuando entra en contacto con el elemento calefactor de la bujía incandescente. Entre carreras del motor, el cable permanece caliente y continúa brillando en parte debido a la inercia térmica, pero en gran parte debido a la reacción de combustión catalítica del metanol que queda en el filamento de platino. Esto mantiene el filamento caliente, lo que le permite encender la siguiente carga, manteniendo así el ciclo de energía.
Algunos motores de avión están diseñados para funcionar con combustible sin contenido alguno de nitrometano. El combustible incandescente de este tipo se denomina "combustible FAI" en honor al organismo rector aeronáutico del mismo nombre, que exige dicho combustible en algunas competiciones.
Para arrancar un motor incandescente, se aplica una corriente continua de alrededor de 3 amperios y 1,5 voltios a la bujía desde un "encendedor de bujías incandescentes" o "controlador incandescente", alimentado por una batería recargable de una sola celda de alta corriente o un "encendedor" especialmente diseñado. Panel de alimentación" que funciona con una fuente de 12 V CC. [3] La corriente calienta el filamento de platino, haciendo que se ponga al rojo vivo, de ahí el nombre. Luego, el motor se hace girar desde el exterior utilizando una manivela manual, un arrancador de retroceso con cuerda incorporado, un motor con resorte o un motor eléctrico especialmente diseñado , o con la mano, para introducir combustible en la cámara. Una vez que el combustible se ha encendido y el motor está en marcha, la conexión eléctrica ya no es necesaria y se puede quitar. Cada combustión mantiene caliente el filamento de la bujía incandescente, lo que, junto con la catálisis de la oxidación del metanol por parte del platino, permite el encendido de la siguiente carga en un ciclo de energía autosostenible. [4] [3]
La batería recargable puede ser del tipo NiMH , NiCD , Li-ion o plomo-ácido . Los voltajes más altos de carga completa de las celdas de plomo-ácido (2.0) y Li-ion (4.2), si se aplican directamente a una bujía incandescente normal de 1,5 voltios, harán que se queme instantáneamente, por lo que una resistencia del valor adecuado y Se puede usar un vataje, o una unión base/emisor de un transistor de germanio de alta potencia (en una conexión en serie con uno de los terminales del enchufe) para limitar la corriente a través del enchufe a un nivel apropiado. Incluso con una entrada de energía adecuada, las bujías incandescentes pueden quemarse en cualquier momento y se recomienda a los aficionados a llevar consigo repuestos. [5]
Técnicamente, un motor con bujías incandescentes es bastante similar a un motor diésel y a un motor de bombilla caliente en el sentido de que utiliza calor interno para encender el combustible, pero como el tiempo de encendido no se controla mediante inyección de combustible (como en un motor diésel normal), ni eléctricamente ( como en un motor de encendido por chispa), debe ajustarse cambiando la mezcla de combustible/aire y el diseño de la bujía/bobina (generalmente ajustando varias entradas y controles en el propio motor). Una mezcla más rica tenderá a enfriar el filamento y, por lo tanto, retardará el encendido. , desacelerando el motor. Una mezcla más pobre produce más potencia, pero el motor está peor lubricado, lo que puede provocar sobrecalentamiento y detonación. Esta "configuración" también se puede ajustar utilizando diferentes diseños de enchufe para un control térmico más exacto. De todos los tipos de motores de combustión interna, el motor de bujía incandescente se parece más al motor de bombilla caliente , ya que en ambos tipos el encendido se produce debido a un "punto caliente" dentro de la cámara de combustión del motor.
Los motores con bujías incandescentes pueden diseñarse para funcionar en dos tiempos (encendido en cada rotación) o en cuatro ciclos (encendido cada dos rotaciones). [4] La versión de dos tiempos (o dos tiempos) produce más potencia, pero los motores de cuatro tiempos tienen más torque a bajas revoluciones, son menos ruidosos y tienen un sonido más grave y realista. [5]
Un motor con bujías incandescentes debe funcionar con la temperatura correcta de las bujías incandescentes. Los motores grandes pueden funcionar con temperaturas más bajas, mientras que los motores más pequeños irradian calor al aire más rápidamente y requieren una bujía incandescente más caliente para mantener la temperatura correcta de encendido. La temperatura ambiente también determina la mejor temperatura de las bujías incandescentes; en climas fríos, se necesitan bujías más calientes. Dado que los motores con bujías incandescentes están enfriados por aire, un motor que "se calienta" a veces puede beneficiarse de una temperatura de bujía más baja, aunque esto puede causar un ralentí más brusco y dificultades de ajuste. También se debe considerar la velocidad de funcionamiento del motor; Si el motor va a funcionar a RPM constantemente altas, como en un avión o un automóvil en una vía mayoritariamente recta, una temperatura de bujía más baja es más eficiente. Si el motor va a funcionar a RPM más bajas, la combustión no calentará tanto el motor y se requerirá una bujía más caliente.
También se debe tener en cuenta el tipo de combustible y la mezcla de aire y combustible. Cuanto mayor sea el contenido de nitrometano en el combustible, más caliente se quemará; Los combustibles con alto contenido de "nitro" requieren bujías incandescentes más frías. Las mezclas pobres (baja relación combustible-aire) se queman a mayor temperatura que las mezclas ricas (mayor relación combustible-aire) y las temperaturas de funcionamiento pueden elevarse a niveles que pueden destruir prematuramente la bujía incandescente si se utiliza una mezcla demasiado pobre ("sobre -propensión").
Si el motor se desacelera ("hunde") cuando se quita la energía de la batería, se debe aumentar la temperatura de la bujía o el contenido de nitrometano del combustible, ya que el motor no está lo suficientemente caliente. Si el motor falla cuando se acciona manualmente, está funcionando demasiado caliente y se debe reducir la temperatura de las bujías incandescentes o el contenido de "nitro".
Las bujías incandescentes tienen una vida útil limitada y se recomienda a los usuarios tener a mano varias bujías de repuesto. Los enchufes de repuesto deben ser del tipo correcto; Las bujías para motores turbo no son compatibles con las bujías para motores estándar. Los tapones deben apretarse un cuarto de vuelta más allá de un ajuste perfecto para evitar apretarlos demasiado. Las bujías incandescentes, como todos los objetos incandescentes , están extremadamente calientes y nunca se deben quitar cuando estén calientes. Asimismo, se debe tener cuidado al repostar combustible porque una bujía incandescente caliente puede encender el combustible. El sobrecalentamiento de la batería también puede ser peligroso y sólo se deben utilizar conectores bien fabricados.
