キャブレターヒート
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キャブレターヒート（通常「キャブヒート」と略される）は、自動車やピストン駆動の軽飛行機エンジンにおいて、キャブレターの着氷を防止または除去するために用いられるシステムです。可動式のフラップが熱風をエンジンの吸気口に引き込みます。この空気は、（非常に高温の）排気マニホールドを囲む金属板であるヒートストーブから吸い込まれます。
操作
キャブレターの氷結は、燃料の気化によるキャブレター内の温度低下と、ベンチュリー内の圧力低下に伴う温度低下によって引き起こされます。気温が氷点下になると、水蒸気がスロットルバルブやキャブレターの他の内部表面に凍結します。ベンチュリー効果により、気温は39 K（39 °C、70 °F）低下する可能性があります。言い換えれば、外気温38 °C（100 °F）の空気が、キャブレター内で-1 °C（30 °F）まで低下する可能性があります。キャブレターの氷結は、外気温が21 °C（70 °F）未満で相対湿度が80%を超える場合に最もよく発生します。[ 1 ]
キャブレターヒートは、熱交換器またはヒートストーブ（排気マニホールド周囲の金属板）から取り込んだ熱風を利用して、ベンチュリー部の温度を上昇させ、氷の付着を防止または除去します。熱風は冷風よりも密度が低いため、キャブレターヒートを使用するとエンジン出力が低下します。
燃料噴射装置を備えたエンジンは、キャブレターの加熱を必要としません。なぜなら、燃料は吸気バルブのすぐ上流から一定の流れとして噴射されるため、燃料と空気の混合気がシリンダー内に吸い込まれる際に蒸発が起こるからです。シリンダー内の金属温度はより高くなります。ただし、スロットルプレートに燃料を噴射するモノポイント噴射システム やTBI噴射システムは例外です。
一部のマルチポイントインジェクションエンジンでは、長時間のアイドリング中にエンジン冷却水をスロットルボディに通すことで、氷の付着を防ぎます。これにより、スロットルプレート周辺の氷結を防ぎながら、キャブレターの熱のように大量の熱気がエンジン内に引き込まれることを防ぎます。
航空機内
固定ピッチプロペラ機では、キャブレターに氷が形成されるとエンジン回転数が低下し、機体が不安定になることがあります。一方、定速プロペラ機では、出力が低下するとマニホールド圧力が低下します。[ 1 ]
軽飛行機では、キャブレターの加熱は通常、パイロットによって手動で制御されます。吸気口への温風の流入は、エンジンから得られる出力を低下させます。その理由は3つあります。1つ目は、吸気ガスと排気ガスの温度差によって決まる熱力学的効率がわずかに低下すること、2つ目は、温風の密度低下によりシリンダー内で燃焼に利用できる空気の量が減少すること、3つ目は、密度の低い空気によって適正な燃料と空気の比率が崩れ、不完全燃焼が生じ、排気ガス中の 一酸化炭素量の増加につながることです。
このように、キャブレターヒートの適用はエンジン出力の低下として現れ、最大15%の低下となります。氷が付着している場合は、氷が溶けて空気の通路が解放されるため、徐々に出力が上昇します。回復した出力の大きさは、氷の付着の程度を示す指標となります。[ 1 ]
キャブレターの融解に伴いエンジン内に少量の水が入り込むと、出力上昇が認められるまでに1～2分ほどエンジンが不調になる可能性があることに留意する必要があります。パイロットはこれを着氷状態にある証拠として認識するでしょう。しかし、エンジンが不調な状況に直面した際に、誤ってキャブレターのヒーターをオフにしてしまい、事態を悪化させてしまうパイロットが複数います。
キャブレターヒートの日常的な適用は、数多くの飛行中および着陸前点検に組み込まれています（例えば、BUMPHおよびGUMPSを参照）。長い降下時には、着氷の蓄積を防ぐためにキャブレターヒートを継続的に使用する場合があります。スロットルが閉じられているとキャブレター内の圧力（ひいては温度）が大幅に低下するため、エンジン出力が使用されていないため、気付かないうちに急速に着氷が進行する可能性があります。さらに、エンジン出力が停止すると排気マニホールドがかなり冷却されるため、キャブレターの着氷が発生した場合、それを除去するのに十分な熱が得られない可能性があります。そのため、ほとんどの運用チェックリストでは、飛行中にスロットルが閉じられている場合は必ずキャブレターヒートを日常的に適用するよう指示されています。
通常、キャブレターヒートを使用する場合はエアフィルターをバイパスします。エアフィルターが（雪、氷、またはほこりなどで）詰まった場合、キャブレターヒートを使用することでエンジンの運転を継続できます。フィルターを通さない空気を使用するとエンジンの摩耗につながる可能性があるため、地上（ほこりの多い空気が舞いやすい場所）でのキャブレターヒートの使用は最小限に抑えられています。
高度はキャブレターの凍結に間接的な影響を与えます。これは、高度によって気温差が大きくなることが一般的だからです。 雲は水分を含んでいるため、雲の中を飛行する場合は、キャブレターヒーターをより頻繁に使用する必要があるかもしれません。
自動車において
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自動車では、キャブレターの熱は、"ヒートストーブ" タイプのシステムと、キャブレターまたは TBI モジュールに直接取り付けられた電気フィラメント ブースター要素の両方を使用して、自動 (例: ワックス ペレット駆動の空気取り入れ口のフラップによる) または手動 (多くの場合、エア クリーナー カバーを「夏」と「冬」の設定間で回転させる) で制御される場合があります。航空機エンジンに見られるエア フィルター バイパスは使用されません。その理由は、自動車のエア フィルターは通常、風雨にさらされないためです (自動車は地上を走行し、埃っぽく汚れた道路を他の車と共有するため、フィルターなしで走行しているときは航空機よりも埃や砂を吸い込む可能性がはるかに高くなります)。少なくとも、フィルター上に雪や氷が積もって邪魔になるほどではありません。また、エア フィルターは通常、シリンダー ブロックの近くに取り付けられているため、エンジンの熱を十分に吸収してフィルターが凍結しないようにすることができます (一般に大口径フィルターを通過する空気の流れはスロットル ボディ自体を通過する空気の流れよりも遅いため、冷却効果による影響が少なくなります)。しかし、これは必ずしも十分ではなく、雨や雪の降る状況で一時的にエンジンが故障したという経験を持つ自動車もあります（出力が車両を推進し続けるのに十分なレベル、または空荷時にエンストを防ぐのに十分なレベル以下に低下し、大量の冷たく湿った空気が車内を通過しない状態がしばらく続くまで、車の運転やエンジンの再始動ができず、エンジンの残留熱で蓄積した氷が溶けます）。
自動車のエンジンでは、キャブレターから出た後の空気と燃料の混合物を加熱するヒートライザーが使用されることもあります。これは低温時の燃費と運転性を向上させる機能で、低回転数で最大のメリットが得られます。
オートバイのエンジンでは、キャブレターヒーターが使用される場合もあります。多くの場合、特にシンプルな空冷エンジンでは、キャブレターに取り付けられた電気ヒーターのみで加熱されます。ヒーターストーブとそれに付属する温風供給装置は、かさばり、複雑で、配線が難しく、シリンダーブロックの正常な冷却を妨げる可能性もあるためです。ドゥカティは、一部の空冷オートバイで、キャブレターのベースを温めるためにオイルラインを採用しています。オイルライン内のオイルの流れは、ライダーが小さなバルブを介して制御します。
関連項目
参考文献
外部リンク
- 自動車エンジンの排気マニホールドヒートストーブの写真。http ://www.widnerindustries.com/product4.htm
