この記事をまとめると
■昔のクルマは燃料の噴射に「キャブレター」という装置を用いていた
■現在ではキャブレターを使わずにECUによる電子制御で燃料の噴射をコントロールしている
■乗用車向けとしては1980年の後半までにほぼ電子制御に切り替わりキャブは姿を消した
いまでも愛好家が多い「キャブレター」とは
普通にクルマを所有して運転するぶんには、エンジンの燃料噴射機構について考えることはほとんどないでしょうし、その必要もありません。とくに現代のクルマに関しては、面倒な制御はすべてクルマに備わったコンピューター(ECU)がおこなってくれるので、燃料の噴射について考えるのは燃費走行を意識したときくらいでしょうか。
それでもクルマ好きの人の何割かは「キャブレター」という名称を耳にしたことくらいはあるでしょう。いまや市販車に採用されている例はほとんどなくなってしまった往年の装置ですが、その特徴や機構を知ることで、クルマが動く仕組みの一端に触れることが出来ます。
クルマ好きが集まるオフ会などで「キャブ知ってる!」となれば、一目置かれるとともに、よりディープな話題に参加できるかもしれませんよ。
そもそも「キャブレター」とは何ですか?
まず“燃料噴射機構”についてです。クルマのエンジンはガソリンや軽油などの燃料を燃焼させ、そのパワーを回転力に換えることで動いています。その燃料は液体のままでは燃焼(着火)しづらい特性なので、霧状に噴霧して空気(酸素)と混ぜて燃焼室に送ってやる必要があります。その噴霧する機構が燃料噴射機構になります。
現代のクルマの燃料噴射は“インジェクション機構”によっておこなわれています。「インジェクション」とは「液体を注入すること。またはその装置」という意味の言葉です。クルマの場合は燃料を霧状に噴射してエンジンに送るための装置を指します。このインジェクション機構はコンピュータで制御されていて、その状況ごとの最適な量とタイミングで噴射がおこなわれるので、燃料の無駄がなく、ドライバーの扱いやすさも実現できる方式です。
一方で「キャブレター」ですが、こちらはデジタル制御の「インジェクション」に対してアナログ制御の燃料噴射機構になります。
後年になると、始動性の改善や排気ガス規制に対応させるための電気的な補助機構が装備されますが、基本的な噴射機構に関しては、ずっとアナログの構造でおこなわれていました。
機構の原理をごく簡単に解説しておきます。
まず、空中に浮かんだパイプを思い浮かべてください。パイプの真ん中には、液体が入ったタンクに繋がるホースが繋がって、パイプの内側に流れるようになっています。この状態でそのパイプと平行に、右から左に空気を流しますが、その状態ではパイプの内側に液体は流れません。ただ空気が通っていくだけです。
ここで、パイプの真ん中を細くしてみましょう。大げさに例えると砂時計を横に寝かしたようなイメージです。空気や水のような“流体”は、「通路が細くなると速度が増して圧力が低くなる」という特性があります。これを「ベンチュリー効果」といいます。これ以上は論文みたいな解説になってしまうので、「そういうもの」として覚えておいてください。
この細い部分に発生した“負圧(圧力の低い状態)”によって、燃料がパイプの内側に吸い出されるのです。この原理を利用して燃料をパイプ=吸気管に噴霧するのが「キャブレター」というわけです。
キャブレターってどこに付いているどのパーツ?
まだこの説明では「空中に浮かんだクビレのあるパイプ」としかイメージできていないでしょう。具体的にどの部分に付いているパーツなのでしょう? ほとんどのエンジンにおいてキャブレターは上のほうに付いています。燃料を送り込む先がシリンダーヘッドの奥の燃焼室のため、シリンダーヘッドのすぐ横に付いています。
ここでオートバイの姿を思い出してみてもらえるとわかりやすいかと思います。車体真ん中に抱えられたエンジンの上部、シリンダーヘッドのすぐ後ろに付いた、ちょっとゴチャゴチャした装置が「キャブレター」です。
クルマの場合だと、キャブレターよりもエアクリーナーの存在感のほうが大きく、場合によってはその影に隠れて配置されていることもあるので、実際にその存在をしっかり認識したことのある人は少ないかもしれません。
さらには、先述のさまざまな補助デバイスが装着され、作動させるためのロッドやアーム、そして燃料やエアなどのパイプ類が集まっていてかなりゴチャゴチャした印象の部分なので、その本体がどんなカタチをしているかとなると、外したキャブレター単体で見るのでない限りは把握するのは難しいでしょう。
エンジンの構成によってはひとつしか付いていなかったり、気筒数の分だけあったりとさまざまです。乱暴に言ってしまうと、装着数が多いほど多くの吸気を効率よく取り込めるため、高性能なエンジンということになります。
逆にひとつしか付いていないエンジンは実用車向きで、コスト面と扱いやすさに優れています。バンやトラックなどの商用車に後年まで装着されていました。