キャブレター (carburetor, イギリス英語ではcarburettor)は、ガソリン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最適の比率で空気と燃料を混合して、エンジン内に混合気を供給するための装置。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。
作動原理
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。空気の流れは、そのベンチュリ部では大気圧より圧力が低下している(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プを突き進み、ポートから霧吹きのように拡散して、混合気が作られる。
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には以下の系統がある。
- フロート系統:フロートチャンバ、フロート、フロートバルブで構成される。作動原理の中のボウルに相当。フロートとフロートバルブによって燃料流入通路の開閉を常に繰り返し、フロートチャンバ内の油面を一定に保つ役割がある。
- メーン系統:中速回転から高速回転における燃料の計量などを司る。メーンジェット、メーンジェットホルダ(メー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、メーンエアジェットで構成される。
- スロー系統:アイドリング回転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、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ーンボア内に泡状で噴出する。これが空気の流れによってシリンダー内に導かれるが、この時はまだガソリンは
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状態となる。
出力の調整には、アクセルワイヤーで同調されたバタフライバルブで操作するCV型(負圧開閉式)と、ピストンバルブを直接操作するVM型(強制開閉式)の2方式がある。
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るので、バネの力と負圧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、運転者の操作に対して寛容だが、その分レスポンスが悪い。
VM(Vertical Meguro)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部の口径を直接変化させるので、鋭いレスポンスが得られるが、一方運転者の技能によって大きく性能が左右される。なおバーチカル・メグロ又はバーティカル・メグロはメグロの商標であったためVM式と表記しない慣例があり、強制開閉式やピストンバルブ式という呼称の方が一般的である。
現状
最近は燃費向上と環境対策のために、キャブレターではなく
燃料噴射装置を採用するものが増えている。これは燃料噴射量をエンジンや空気等々の状態を
センサーで感知し総合的に決められる燃料噴射式と比べて、キャブレターは燃料噴出量はメー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、その量がかなりアバウトであるからである。
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、アバウトであるが為のキャブレター独特のフィーリングにも根強い人気がある。
航空用ピストンエンジンにはキャブレター、インジェクター(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のほうが燃料噴射式より製品コストが安く、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ので、用途によっては最適である。また、知識と整備の心得があれば個人が分解することはできる。(但し、下手な整備は事故の元である。正しい知識無しに整備をしてはならない)
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。
基本はプライマリーボアとセカンダリーボアで構成する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結してあるかを表す。
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。
エンジン
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