RC Modellbau Car Antrieb

Verbrennungsmotor:

Ein Zweitakt-Glühzündermotor für Automodelle. Hubraum 2,5 cm³, Leistung 0,9 kW bei 19.000/min. Höchstdrehzahl 34.000/min. Höhe einschl. Kühlkörper 85 mm, Gesamtlänge einschl. Kurbelwellenende und Reversierstartergehäuse 110 mm Als Verbrennungsmotoren („Verbrenner“) werden alle Motoren bezeichnet die zur Erzeugung der Bewegungs-Energie der Kurbelwelle, einen potenziellen Energieträger, wie ihn Benzin (oder ähnliches) darstellt, verbrennen. Bis etwa 10 cm³ Hubraum werden meist so genannte selbstzündende Glühzündermotoren eingesetzt. Bei Großmodellen (1:6, 1:5) werden Fremdzündermotoren mit 23 bis 30,5 cm³ Hubraum eingesetzt. Bei der Mehrzahl der Modellautos liegen die Hubräume im Bereich von etwa 2,11 bis 6 cm³ für Maßstäbe 1:10 und 1:8 beziehungsweise 23 bis 29 cm³ für 1:6- und 1:5-Modelle. Diese Motoren werden als Zwei- und Viertaktmotoren hergestellt, wobei die Viertaktmotoren meist nicht für RC Cars, sondern nur für Flug- und Bootsmodelle eingesetzt werden. Als Treibstoff für die Glühzündermotoren dient Methanol mit einem variablen Zusatz an Nitromethan (bis etwa 35 %), wodurch die Leistungsausbeute der Motoren gesteigert werden kann. Je höher aber der Nitromethananteil ist, desto kürzer ist die Lebensdauer des Motors, denn das Nitromethan ist der Sauerstoffträger im Kraftstoff und je höher der Anteil ist, desto mehr Sauerstoff kommt in den Motor zur Verbrennung und der Motor überhitzt schneller und es kommt zum Kolbenklemmer. Daher ist es sehr wichtig, die richtige Einstellung des Vergasers zu finden. Wenn die Einstellung nämlich zu mager ist, ist die Schmierung des Motors nicht oder schwach gewährleistet und der Motor geht früher oder später kaputt. Die Schmierung erfolgt durch Beimischung von speziellen ölen. Hierbei wird entweder Rizinusöl oder Synthetiköl verwendet. Der Ölanteil beträgt in der Regel mindestens acht Prozent. Dabei hat ein höherer Nitro-Anteil auch einige Vorteile. Der Motor springt so besser an und lässt sich leichter einstellen. Außerdem benötigt der Motor das Nitromethan zur Kühlung. Als Treibstoff für die Fremdzündermotoren dient die so genannte Zweitaktmischung. Diese besteht aus Benzin mit hoher Klopffestigkeit (95–100 Oktan) und einem speziellen öl, das sich gut mit dem Benzin vermischt. Die Standard-Mischung ist 1:25, das heißt auf ein Teil öl kommen 25 Teile Benzin (4 % öl). Zur Leistungssteigerung wird die Menge des Ölanteils herabgesetzt (1:33–1:50), wodurch jedoch die Lebensdauer der Motoren sinkt. Modellbaumotoren (23–29 cm³) in dieser Hubraumklasse sind im Ursprung Motorsägenmotoren, wobei diese Motoren zur Leistungssteigerung für Modellbauautos umgebaut werden und im Extremfall Drehzahlen von bis zu 20.000/min erreichen. Die „Fertigmischung“ an den Tankstellen beinhaltet kein öl, das für diese Drehzahlen ausgelegt ist, somit wird der Treibstoff selbst angemischt. Gestartet wird der Motor per Seilzug, externem oder eingebautem Elektrostarter, also mit einem Anlasser. Größere Modelle (über 10 cm³ Hubraum) können als reguläre Zweitakt- oder Viertakt-Benzinmotoren mit Hochspannungszündung gebaut werden. Mit zunehmendem Hubraum wird die Laufruhe und Laufstabilität größer. Auch die Einstellung des Vergasers ist bei Motoren mit größerem Hubraum weniger problematisch. Dieses Antriebskonzept fasziniert durch die Verbrennungstechnik auf kleinstem Raum. Mittlerweile ist durch die Erforschung des Brushless-Antriebes bei Elektrofahrzeugen der Leistungsunterschied aber nicht mehr so groß. Es sind mit beiden Antriebskonzepten Geschwindigkeiten von mehr als 100 km/h erreichbar. Viel Geduld ist beim Einstellen des Vergasers und zeitweise auch beim Starten erforderlich. Auch erfordert ein Verbrennungsmotor eine sorgfältige Pflege und regelmäßige Reinigung. Eine Tankfüllung reicht, je nach Modell und Einstellung, für eine Fahrzeit von fünf Minuten bei einem Glattbahnmodell im Maßstab 1:8 und einem Tank von 125 cm³, bei einem 1:5er reicht die Tankfüllung bis zu 45 Minuten bei einem 700-ml-Tank.

Elektromotor:

Elektrobetriebene RC Cars werden von einem Elektromotor angetrieben. Die stärksten Elektromotoren sind die bürstenlosen Motoren („brushless“). Sie ermöglichen es, (durch weniger Reibung) viel mehr Kraft auf die Räder zu bringen, als herkömmliche Motoren. Bürstenlose Motoren erreichen Leerlauf-Drehzahlen von über 100.000 Umdrehungen pro Minute. Der Motor wird in der Regel über einen elektronischen Fahrtregler gesteuert. Je nach Qualität und Leistung des Reglers und des Motors treten dabei Dauerströme bis 100 Ampere und noch wesentlich höhere Kurzzeitbelastungen beim Beschleunigen sowie beim Blockieren durch „Unfälle“ auf. Bessere Fahrregler haben unter anderem BEC (Battery Elimination Circuit; eine Schaltung, die ein zweites Akkupack für den Empfänger überflüssig macht), EMK-Bremsen (Bremswirkung über den Elektromotor), ABS (Stotterbremse ähnlich dem ABS im „echten“ Auto) oder fein einstellbare Regelbereiche für die Motorleistung (um das Fahrzeug beispielsweise an eine kurvenreichere und dafür langsamere Strecke anzupassen). Es gibt Elektroregler mit Rückwärtsfahrfunktion und auch ohne. Auf engen Strecken benötigt man häufiger die Rückwärtsfahrt, Regler ohne diese Funktion können kompromisslos für Vorwärtsfahrt optimiert werden. Bei Wettbewerben ist der Einsatz eines Rückwärtsganges nicht erlaubt. Ein Vorteil dieses Antriebssystems ist, dass der Elektromotor stets unproblematisch funktioniert und nicht gestartet oder eingestellt werden muss. Außerdem kann man mit den meisten dieser Fahrzeuge problemlos auch am Wochenende in Wohngebieten fahren. Auch sind die Unterhaltskosten erheblich niedriger als bei Verbrennungsmotoren. Je nach Motor, Regler, Getriebe und Fahrwerk können sehr hohe Geschwindigkeiten erreicht werden, die Verbrenner-Fahrzeugen in nichts nachstehen. Die Fahrzeuge können unter günstigen Umständen Geschwindigkeiten bis zu 120 km/h erreichen (Weltrekord bei einem 1:10 liegt zurzeit bei 260 km/h), ihre Motoren erreichen Drehzahlen von bis zu 100.000/min und haben eine Leistung von bis zu 5000 Watt (bürstenlose Motoren). Die Motoren unterscheidet man anhand ihrer Wicklungszahlen, diese reichen von 4 bis 35 Wicklungen (Turns). Durch eine niedrigere Wicklungszahl erreicht man höhere Motordrehzahlen bei sehr stark ansteigender Stromaufnahme und sinkendem Drehmoment, durch eine höhere Wicklungszahl steigt das Drehmoment, sinkt die Drehzahl, die Stromaufnahme und damit auch die erreichbare Geschwindigkeit.

Akku:

Den Strom erhält der Motor aus einem Akkupack, das üblicherweise aus sechs bis acht Zellen zu je 1,2 Volt Nennspannung besteht. NiMH-Akkus als Energiequelle sind derzeit am weitesten verbreitet und erreichen Kapazitäten von bis zu 5000 mAh. Vormals eingesetzte NiCd-Akkus werden aufgrund zu geringer Kapazität und Gefahrstoffbestimmungen nicht mehr verkauft. Manche Li-Ionen-Zellen sind für RC Modellbau ungeeignet, da sie ungenügende Stromstärken liefern und in der Handhabung im Vergleich zu LiPo und NiMH zu empfindlich sind. Als Nachfolger der NiMH-Technik sind inzwischen Lithium-Polymer-Akkus (Lipos) verfügbar, die (bei passender Motorisierung) längere Fahrzeiten als NiMH erlauben. Zudem ist das Gewicht deutlich geringer. LiPo-Akkus müssen vor erneutem Laden nicht vollständig entladen werden und haben eine geringere Selbstentladung als NiMH- und NiCd-Akkus. Außerdem kann ein Lithium-Polymer-Akkumulator konstante Dauerströme ohne Leistungseinbruch abgeben. Nachteilig ist der hohe Preis für geeignete LiPo-Ladegeräte und die zusätzlichen Schutzvorkehrungen (feuerfester Ladesack), die beim Laden notwendig sind. Fahrzeuge mit LiPo-Akkus brauchen eine Schaltung, die vor Tiefentladung schützt (LiPo-Cutoff), da Tiefentladung diesen Akkutyp irreparabel schädigt. Trotz etwas geringerer Energiedichte im Vergleich zu Lipos werden zunehmend auch Li-Ionen-Zellen auf der Basis von Lithiumeisenphosphat im RC Bereich eingesetzt. Hauptvorteil ist die bessere Haltbarkeit (Zyklenfestigkeit), wodurch sich die Wirtschaftlichkeit deutlich erhöht. Auch die mechanische Robustheit und thermische Unempfindlichkeit wiegen oft das etwas höhere Gewicht und Baugröße auf. Zudem können diese meist mit einem höheren Strom geladen werden und sind so schneller wieder einsatzfähig. Je nach Leistung des Motors und des Akkupacks sind so Laufzeiten von 5 bis 20 Minuten möglich, bei schwächer motorisierten Fahrzeugen und Brushless-Motoren auch deutlich mehr als 20 Minuten. Die eingeschränkte Laufzeit als bisheriger Hauptschwachpunkt von Elektrofahrzeugen wird durch die heutzutage erhältlichen hochkapazitiven NiMH- und LiPo-Akkus relativiert.

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