キャブレターヒート

キャブレター ヒート(通常、「キャブレター ヒート」と略される) は、自動車やピストン駆動の軽飛行機のエンジンで、キャブレターの凍結を防止または除去するために使用されているシステムです。このシステムは、エンジンの吸気口に熱い空気を引き込む可動フラップで構成されています。空気は、ヒート ストーブ(非常に熱い)排気マニホールドの周りの金属板)から引き込まれます。

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発生します。温度が氷点下まで下がると、水蒸気がスロットルバルブやキャブレターのその他の内部表面に凍結します。ベンチュリー効果により、気温が 39 K (39 °C (70 °F)) 低下する可能性があります。言い換えると、外気温 38 °C (100 °F) の空気は、キャブレター内で -1 °C (30 °F) まで下が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 パーセント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(排気マニホールドの周囲の金属板) から取り込んだ熱い空気を使用して、ベンチュリー セクションの温度を氷の堆積を防止または除去するのに十分な高さまで上げます。熱い空気は冷たい空気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、凍結しにくいため、キャブレターの加熱を必要としません。ガソリンは吸気バルブのすぐ上流で一定の流れとして噴射されるため、燃料/空気の混合物が金属温度が高いシリンダーに引き込まれるときに蒸発が起こります。例外は、スロットル プレートに燃料を噴射するモノポイントまたはTBI噴射システムです。

一部のマルチポイント噴射エンジンでは、長時間のアイドリング中に氷が積もるのを防ぐために、エンジン冷却剤をスロットル ボディに通します。これにより、スロットル プレートの周囲に氷が形成されるのを防ぎながら、キャブレターの熱のように大量の熱気がエンジンに引き込まれることがありません。

固定ピッチプロペラ機では、キャブレターの氷が形成されるとエンジン回転数が低下し、機体が不調になることがあります。しかし、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、キャブレターの熱は通常、パイロットによって手動で制御されます。暖かい空気が吸気口に迂回されると、エンジンから利用できる出力が次の 3 つの理由で減少します。熱力学的効率は、吸入ガスと排気ガスの温度差の関数であるためわずかに低下します。暖かい空気の密度が低いため、シリンダー内で燃焼に使用できる空気の量が減少します。密度の低い空気によって、以前は正しい燃料と空気の比率が崩れ、一部の燃料が燃焼せずに未燃焼の炭化水素として排出されます。

したがって、キャブレターの熱を加えると、エンジン出力が最大 15 パーセント低下します。氷が積もっている場合は、氷が溶けて空気の通路が解放されるため、出力が徐々に増加します。回復した出力の量は、氷の積もりの深刻さを示します。^[1]

キャブレターが溶けた後にエンジンに少量の水が入り込むと、出力の増加が認められるまでに 1 ～ 2 分間、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、これも氷結状態が発生している証拠として認識します。しかし、エンジンが不調な状況に直面したパイロットの中には、誤ってキャブレターのヒーターをオフにし、状況を悪化させた人が複数います。

キャブレターの加熱を日常的に行うことは、数多くの飛行中および着陸前チェックに組み込まれています (例: BUMPHおよびGUMPSを参照)。長い降下中は、氷の蓄積を防ぐためにキャブレターの加熱を継続的に使用することがあります。スロットルが閉じられていると、キャブレター内の圧力 (したがって温度) が大幅に低下し、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氷が蓄積する可能性があります。さらに、排気マニホールドは電源がオフになるとかなり冷えるため、キャブレターの氷結が発生した場合、それを除去するのに十分な熱がない可能性があります。したがって、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常に、キャブレターの加熱を日常的に使用することを求めています。

通常、キャブレター ヒートを使用する場合、エア フィルターはバイパスされます。エア フィルターが詰まった場合 (雪、氷、またはほこりの破片による)、キャブレター ヒートを使用するとエンジンは作動し続けます。フィルターされていない空気を使用するとエンジンが摩耗する可能性があるため、地上 (ほこりの多い空気が最も多い場所) でのキャブレター ヒートの使用は最小限に抑えられます。

高度によって通常は温度差が大きくなるため、高度はキャブレターの氷に間接的な影響を及ぼします。 雲には水分が含まれているため、雲の中を飛行する場合はキャブレターの熱をより頻繁に使用する必要があります。

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: 空気取り入れ口のワックス ペレット駆動フラップ) 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ことによって) 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。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すると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、通常は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 (通常、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、冷却効果の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履歴のある自動車もあります（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、大量の冷たい湿った空気が通過せずにしばらく放置され、エンジンの残留熱が蓄積した氷を溶かすまで、車を運転したりエンジンを再始動したりすることはできません）。

自動車のエンジンでは、キャブレターから出た後の空気/燃料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。これは低温での燃費と運転性を向上させる機能であり、低回転数で最大のメリットが発揮されます。

オートバイのエンジンでは、キャブレター加熱も使用されることがあります。多くの場合、特に単純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加熱要素のみに依存します。これは、加熱ストーブと付属の温風供給装置がかさばり、複雑で、配線が難しく、シリンダー ブロックの通常の冷却を妨げる可能性があるためです。Ducati は、いくつかの空冷オートバイで、小さなバルブを介してライダーが操作するキャブレターのベースを温めるためにオイル ラインを使用しています。

• 霧
• 露点
• 加熱空気入口
• 燃料噴射

• 自動車エンジンの排気マニホールド熱ストーブの写真。 http://www.widnerindustries.com/product4.htm