ニトロエンジン

ニトロエンジン^{[ 1 ]}とは、一般的にメタノールと混合されたニトロメタンの一部（通常10%から40%）を含む燃料で駆動するエンジンを指します。ニトロメタンは可燃性の高い物質で、一般的にはトップフューエルドラッグレースで使用される非常に特殊な設計のエンジンや、ラジコン、コントロールライン、フリーフライトモデル航空機の小型内燃機関でのみ使用されます。

「ニトロ」という用語は、これらのエンジンを説明する際によく使われますが、その起源は模型自動車市場におけるマーケティング上の誇大宣伝にあります。この用語が使われるようになる前の約50年間、これらのエンジンは単に「グローエンジン」と呼ばれていましたが、「ニトロ」という用語の方が広告コピーにおいてインパクトがあります。これらのエンジンは実際にはメタノールを燃料としていますが、燃料には性能向上剤としてニトロメタンが添加されることがよくあります。点火システムはグロープラグで構成されています。これが、プラチナを含むワイヤー合金（通常はプラチナ・イリジウム合金）のコイルを備えた古い用語「グローエンジン」の由来です。グロープラグは始動時に電流で加熱され、その後電源が切断されると、残留熱とプラチナ合金とメタノールの触媒作用の組み合わせによって燃料混合物が着火します。

模型用ニトロエンジンは、50,000 RPM を超える回転数で回転できます 。スポーツ模型飛行機エンジンの一般的な動作回転数は 10,000～14,000  RPM です。ラジコン(RC) ボートやダクトファン飛行機エンジンでは、20,000～25,000 が一般的な範囲で、自動車では 25,000～37,000 RPM が一般的です。この動きでは、多くの摩擦熱が発生し、これらのエンジンに使用される燃料は、ニトロメタンとメタノールの割合、エンジンの種類、用途に応じて、通常 12 ～ 30% のオイル含有量を含んでいます。今日の RC カーのエンジンのほとんどは2 ストローク エンジンで、これはエンジンのサイクルを完了するためにピストンの 2 ストローク (1 回転) が必要であることを意味します。最初のストロークでピストンが上昇すると、燃料と空気の混合気がキャブレターからクランクケースに吸い込まれます。ピストンが下降すると、新しい燃料空気混合気が吸気ポートを通って燃焼室へと送られます。ピストンが上昇すると、混合気が圧縮され、燃料空気混合気が着火して高温高圧ガスが発生し、ピストンを押し下げます。ピストンが下降すると、使用済みの排気ガスが排気ポートを通って燃焼室から排出され、燃料混合気が再び吸気ポートに送り込まれることでサイクルが繰り返されます。

始動時には、グロープラグは電流によって電気的に予熱されます。グロープラグはスパークプラグとは異なり、火花は発生しません。加熱された白金電極にメタノール蒸気が触媒作用を起こし、電圧が遮断された後も電極が赤熱状態を保つため、燃料に点火してエンジンが作動し続けます。ガソリンエンジンのようにピストンが上昇するたびに燃料と空気の混合気に点火するためにスパークプラグが常に使用されるのに対し、圧縮だけでは燃料に点火することはできません。燃料に点火するのは、前回の点火と圧縮された混合気との触媒作用によって赤熱状態を保っているグロープラグの温度です。

ニトロエンジンは通常、燃料と空気を混合するためにキャブレターを使用しますが、スロットル制御が不要な用途では、スプレーバーとニードルバルブを備えたシンプルなベンチュリを使用します。キャブレターは、スライド式またはロータリー式のいずれかです。ロータリー式キャブレターでは、サーボによってアームが回転するとスライドが開きます。スライド式キャブレターでは、サーボによってアームがスライドするとスライドが開きます。どちらもアイドルスクリューによってわずかに開いた状態に保持され、車両が停止しているときにエンジンが作動し続けるために、エンジンに非常に少量の燃料が供給されます。キャブレターには通常、混合気を調整するための2つのニードルがあります。高速ニードルは、中速から高速回転時にキャブレターに供給される燃料の量を調整し、低速ニードルは、低速から中速回転時にキャブレターに供給される燃料の量を決定します。どちらかのニードルを時計回りに回すと、燃料混合気が薄くなります。リーンとは、燃料/空気混合気中の燃料の量を表します。ある程度までなら、エンジンはより速く、より優れたパフォーマンスで回転しますが、混合気が薄すぎると、エンジンは過熱し、潤滑が不十分なために早期に摩耗します。どちらかのニードルを反時計回りに回すと、燃料混合気が濃くなります（ただし、低速ニードルがエア抜きの場合は逆になります）。リッチはリーンの反対で、より多くのオイル（燃料混合気）がエンジンに流入することを意味します。エンジンがリッチすぎると、エンジンはうまく作動せず、まだ燃焼していない燃料が排気口から噴き出す可能性があります。エンジンは非常にゆっくりと回転し、パワーがないように見え、燃料過多で停止する可能性があります。ただし、リッチすぎる方がリーンすぎるよりはましです。リッチすぎるということは、エンジンにオイルが多すぎるということであり、これは全く問題ありませんが、エンジンがリーンな場合ほどパフォーマンスは良くないかもしれません。過度にリーンな混合気は、設計温度を超えて作動するため、短時間でエンジンを損傷する可能性があります。適切に調整されたエンジンは、寿命を通じて優れたパフォーマンスで長持ちします。

ラジコン用エンジンには様々な種類があります。オンロード用、オフロード用、航空機用、船舶用、モンスタートラック用などがあります。

本格的なドラッグレース業界の関係者は、はるかに高濃度のニトロメタンを使用しています。規則では90%までに制限されています（少なくとも主要統括団体であるNHRAでは）。歴史的に見ると、レーサーたちはより高い濃度を使用しており、しばしば大規模な爆発を引き起こしていました。現代のエンジンは、約8000馬力を発生すると推定されています。これらの車は、0から100mphまで 0.8秒、0から335mphまで 4.5秒で加速できます。

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