キャブレター
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キャブレター （carburetor, イギリス英語ではcarburettor）は、空気のみを吸入し、圧縮するディーゼルエンジンとジェットエンジンを除いた、ガソリン、LPガス、ケロシン、アルコールを燃料とする内燃機関において、燃料を霧状にして噴出させると同時に、エンジンの負荷に応じた比率で空気と燃料を混合し、エンジン内に混合気を供給するための装置である。
日本語では気化器と呼ばれるが実際は気化ではなく霧化である。
語源は、内燃機関の吸入気に、炭素化合物である石油系燃料を加え、混合させる働きをすることから、炭素と化合させるという意味の「carburet」に-erを付けたもの。
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[編集] 作動原理
以前は家庭でも見られた、アイロンがけや障子張りに用いられた、口で吹くタイプの霧吹きや、塗装や薬剤散布に用いられる、吸い上げ式のスプレーガンと同じ原理。
キャブレターに供給される燃料はボウルと呼ばれる部屋に一時貯まる。ボウルは開放構造で内部は大気圧に保たれている。常に燃料に浸かる場所には燃料の取り込みを制限するジェットと呼ぶ小穴があり、その先は複雑な形をしたチューブでポートにつながっている。
一方、エンジンの回転に伴い、ポンピングにより発生した負圧によりキャブレターに吸い込まれる空気は、ベンチュリと呼ばれる流路を絞った部位を通過する。そのベンチュリ部では、いわゆる「ベンチュリ効果」により空気の流速が上がり、大気圧より圧力が低下する（低下の度合いはベルヌーイの定理によりわかる）。圧力が最も低くなる場所に、前述のポートがある。ポートは通常小さな穴、もしくは溝状である。こうしてポート付近に大気との圧力差が生まれることでボウルの燃料はチューブ内を突き進み、ポートから霧吹きのように拡散して、混合気が作られる。
[編集] 自動車用キャブレター
最近の四輪車は主に燃料噴射装置（フューエルインジェクション）を採用しているが、二輪車では現在でも多く見ることができる。上記の作動原理を基本として、キャブレターは以下の系統により構成される。
- フロート系統:フロートチャンバー（フロート室、フロートチャンバとも呼ばれる）、フロート（浮き）、フロートバルブ（燃料流入量調節バルブ）で構成され、フロートチャンバーは作動原理の中のボウルに相当する。
- 燃料ポンプの働きでフロートチャンバー内に燃料が送られると、フロートが上昇する。
- 持ち上がったフロートはフロートバルブを押し上げ、燃料流入通路を閉じる。
- 燃料が消費され、フロートチャンバ内の油面が下がると、フロートも下がり、フロートバルブが再び開く。この一連の動作により、燃料流入通路の開閉を常に繰り返し、フロートチャンバー内の油面（液面）を一定に保つ役割がある。
- メイン系統:中速回転（パーシャル＝部分負荷域）から高速回転（フル＝高負荷域）における燃料の計量などを司る。
メインジェット、メインジェットホルダ（メインエアブリードと一体）、ジェットニードル、ニードルジェット、メインエアジェットで構成される。 - スロー系統:アイドル時や低速回転時の燃料の計量などを司る。スロージェット（または、パイロットジェット）、スロージェットホルダ、バイパスポート、アイドルポート、スローエアジェットで構成される。
- スターター系統:エンジン始動時の燃料の計量などを司る。チョーク機構もこの系統である。
フロート系統以外はエンジンの状態に適した混合気をシリンダーに供給するために分かれている。フロートチャンバーから吸い上げられた燃料は、ブリードで空気を混入され、各系統のポートからメインボア内に噴出する。これが空気の流れによってシリンダー内に導かれるが、この時はまだ燃料は気化されておらず霧状である。その後、圧縮行程時の熱によって一気に気化して混合気となり、燃焼に適した均一な状態となる。
[編集] ベンチュリ形式
[編集] 固定ベンチュリ型
ベンチュリ部を通過する吸気速度が燃料の吐出量を決定するタイプ。高性能エンジン用のウエーバーやソレックスをはじめ、多くのアメリカ車と日本車の一部のダウンドラフトキャブレターに見られる。
[編集] 可変ベンチュリ型
吸気通路の開口面積をピストンバルブやフラットバルブで変化させる方式。エンジン回転の全域にわたって適切な吸気速度が得られる。CV型とVM型の2方式に大別される。
[編集] CV型
CV（Constant Velocity または Constant Vacuum）型では、アクセルワイヤーは空気の流量のみを調整する。ベンチュリ部はバキュームピストンによって形成され、その下端には穴が開けられている。バキュームピストンには膜が付いており、膜の片側にはベンチュリ部の負圧がかかり、反対側は大気に開放している。バキュームピストンはバネで支持され、バネの力と負圧のバランスでベンチュリ径が自動的に決まり、その後は流速がほぼ一定になるように自動調節される。ベンチュリ径が運転者の操作で直接変化しないため、操作に対しては寛容だが、その分レスポンスが悪い。SU式が代表的。
[編集] VM型
VM (Villiers Monoblock または Variable Manifold) 型は、アクセルワイヤーが直接ピストンバルブを操作するため、空気の流量調整と同時に、ベンチュリー部の口径を直接変化させることになり、鋭いレスポンスが得られる一方、運転者の技能によって大きく性能が左右される。ピストンバルブ式とも呼ぶ。なおVMの由来をバーチカル・メグロの略とする説があるが、誤りである。また強制開閉式と呼ばれることも多いが、強制開閉式とはスロットルバルブの閉じ側もワイヤー等により操作する方式のことであり、これも誤りである。
[編集] 現状
最近の四輪車・二輪車は、排ガス規制への対応もあり、キャブレターではなく、燃料噴射装置(フューエルインジェクション)を採用するものが増えている。2007年現在、ガソリン四輪車では軽自動車を含め、キャブレターを搭載したモデルは姿を消している。排ガス規制の対象外で、もっぱらキャブレターが使われていた二輪車も、2006年から排ガス規制の対象となり、キャブレターから燃料噴射装置への移行が進められている。
燃料噴射式は、流入空気（酸素）量と排気ガス中の残存酸素量、オルタネーター、エアコンコンプレッサー、パワーステアリングポンプなどの負荷変動を、コンピュータがセンサーにより絶えず検知し、供給燃料の無駄を減らし、かつ、三元触媒が効率良く働く空燃比としているのに比べ、キャブレターの燃料供給量は、メインボア内の負圧と、各種ジェットによる規制で決めているため、その量はかなりアバウトであり、燃費と環境対策の対応は難しくなっている。
二輪車でも大型車を中心に燃料噴射装置を採用している車種が増加しているが、四輪車に比べ趣味性が強いこともあってか、アバウトであるが故のキャブレター独特の粗野なフィーリングにも根強い人気がある。
航空用レシプロエンジンにはキャブレター、インジェクター（インジェクション = 燃料噴射式）のいずれの方式を使うものもある。
一般的にキャブレター方式は燃料噴射式に比べ、電気が不要で、構成部品が少なく、製品コストも低い特徴を持つ。磨耗や折損などの機械的トラブルがあるものの、電気的トラブルは通常無いため、用途によっては進んで導入する価値がある。このため、チェーンソーや刈払機などのエンジンでは、依然としてキャブレターが使われている。
また、構造に対する知識と整備の心得があれば、個人でのメンテナンスやリビルドも十分可能であり、エンジン出力をコントロールする感覚が楽しめることと相まって、二輪やクラシックカーなど、趣味の世界では、いまだ主流となっている。
一方、一般の自動車修理サービス業での現実は、自動車（四輪車）のほとんどすべてが燃料噴射式に切り替わってしまった（自動車の新車でのキャブレター採用は、軽自動車の安価な機種に電子制御キャブレターが使われていた1990年代が最後となった）ため、新車を主に扱う自動車ディーラーだけでなく、幅広く車を扱う専業の自動車整備工場であっても、キャブレター技術が維持継承されているところは少なくなってしまった。
[編集] 分類
キャブレターの呼ばれ方は多種多様である。
- 有するボアの数による分類
吸気する穴（ボア）の数を数えて、～バレルと呼ぶ。 2バレル、4バレルなど偶数が多い。
- 有する機能による分類
- シングルステージキャブ
- ひとつのボアで全域をまかなうシンプルなキャブレター。ステージドキャブと区別するため、このように呼ばれる。機能が同じボアがボディにふたつ並んだ2バレルもある。
- ステージドキャブ
- ボディに作動回転域の異なる複数のボアを有するキャブレター。基本はアイドルから軽負荷域を受け持つプライマリーボアと、高負荷域を受け持つセカンダリーボアで構成される2バレルであるが、ボアの直径の相違やチョークバルブの有無などで、外観からシングルステージの2バレルと判別可能である。これを並列に収める4バレルもある。珍しい機構としてヤマハ・V-MAXのVブーストシステムがある。
- 吸気方向による分類
実装条件によって吸気を下に落とす、上に送る、水平に流すなど臨機応変に設計されるため、ダウン／アッパードラフト、ホリゾンタルなどがある。何度傾けるとそう呼ぶかの定義は明らかでない。
- 実装個数による定義
ツインキャブ、6連キャブなど。これは同じキャブレターが何個連装されているかを表す。直列に多気筒が並ぶ内燃機の燃焼室に等分な混合気を送る場合、気筒数分連結されることが多い。自動車では一般的に高性能を謳うものとして扱われるがオートバイでは一般的である。そのため、オートバイではキャブレターの数は宣伝として使われない。
[編集] 主なキャブレター製造メーカー
- ケーヒン製キャブレター一覧
- 競技用
- 一般用
- NCV 小型二輪車用
- CVK 大型二輪車用 （24φ,20φ）
- ミクニキャブレター一覧
