チョーク弁

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1994年式ルノー・19のメーターパネル。タコメーターの隣でチョーク弁の作動を示すオレンジ色の警告灯が点灯している

チョーク弁(チョークべん、: Choke valve)は、ガソリンエンジンとそれらをベースとしたエンジン[1]において燃焼させる混合気空燃比を一時的に高めるように調節する装置のことである。単に「チョーク」とも呼ばれる。吸気中の燃料の比率を高めることで、エンジンの始動、特に冷間始動を容易にする。本来は特定の方式だけを指す言葉だったが、後に登場した他の方式も広義に「チョーク」と呼ばれるようになった。本頁では、こういった他の方式についても述べる。

なお、燃焼の仕組みが全く異なるディーゼルエンジンではチョーク弁は不要である[2]。チョーク弁に代わって始動性を高める装備としては、副室式では燃料に直接触れるグロープラグを、直噴式では吸気温度を高めるインテークヒーターが備わっており[3]、いずれも始動後の回転維持や運転性確保はアクセルペダルやハンドスロットルノブで燃料を増量することで行う。

概要[編集]

広義で「チョーク」と呼ばれる各方式いずれでも、その機構はほとんどの場合で吸気装置、それもキャブレターに付属、あるいはその一部として存在する。狭義のチョーク弁の場合には目的を果たすためにエンジンが吸入する空気量を絞って少なくし、それが結果的に燃料の供給量を増大させるという方法を採っており、その様子から「息苦しくさせる」あるいは「(通路などを)ふさぐ」といった意味を持つ「チョーク(choke)」と呼ばれるようになった。広義でのチョークの目的はいずれの方式でも燃料の混合比率を高めることであり、具体的には燃料の供給量を増やすという方法で目的を果たしている。

チョーク弁以前にも冷間始動を容易にするための機構としてティクラーという方式が存在した。だがティクラーではチョーク弁に比べてその操作に一定の慣れを要するために、より操作の簡便なチョーク弁が普及していった。かつての自動車では、キャブレターを採用するほとんどの車種にこのチョーク弁の操作ノブが付いていたが、1970年代中頃からオートチョーク化が進み、運転者が直接操作することはなくなった。2000年以降は電子制御燃料噴射装置を採用する車がほとんどとなり、チョークという名そのものも忘れられている。なお、いまだキャブレターの採用率の高いオートバイや、農業機械発電機ポンプなどの動力に用いられる汎用エンジンなどは手動式や自動式のチョーク弁が付いている場合が多く、チョークの名は自動車ほど廃れていない。

広義のチョークでは、その構造や作動原理に違いはあっても、エンジン始動時に燃料供給量を増やすことで始動を容易にするための機構という面では同じである。そのために、いずれの方式にせよ慣習的に「チョーク」と呼ばれることが多い。ただし、チョーク弁以前の機構であるティクラーについては広義であってもチョークと呼ばれない。

手動式チョークの一般的な操作方法[編集]

原則として、チョーク弁の操作が必要なのは始動直前と始動直後だけであり、エンジンが冷え切っている時(冷間時)や外気温が低い時など、エンジンが始動しにくい状況でのみ操作するものである。温暖な気候や土地では冷間始動でもチョーク弁の作動は必須ではないが、冬などの寒い時期や寒冷地ではガソリンなどが気化しにくいために作動させる機会が増える傾向となる。

チョーク弁を使ったエンジン始動方法は、概ね次の通りである。

  1. チョーク弁を作動させるためのノブレバーを一杯に作動させる。これを「チョークを一杯まで引く」などという。
  2. スターターモーターキックスターターなどでエンジンを始動する。
  3. エンジンが始動したら、チョークノブ等を約半分まで戻す(一般的にそういった位置に節度感がある)。これを「チョークを半分戻す」などという。
  4. エンジンが安定して回転する状態まで待つ(これが本来の暖機運転である)。
  5. エンジン回転が安定したら、チョークノブなどを元の位置まで戻す。これを「チョークを完全に戻す」などという。
  6. チョークノブなどを完全に戻したら、車両の走行を開始する。

以下は操作上の注意点などを記す。

  • 気温はそれほど低くないがチョーク弁を使わないと始動困難であるという場合には、チョークノブなどを一杯まで引き出さずに約半分の位置で止めた、「半分だけ引いた」状態でエンジンを始動させることもある。
  • エンジン始動直後にチョーク弁を半分戻すとエンジンが停止してしまうこともある。この場合にはチョークノブなどを一杯に引いた状態でしばらく暖機運転をし、エンジンがある程度暖まってからチョーク弁を半分まで戻す。
  • 原則として、チョーク弁を効かせた状態のまま走行を始めない。ただし近年では、暖機運転の短縮化や排出ガスの低減を目的に、チョーク弁を完全に戻さない状態で走行を始める場合もある。

方式の違い[編集]

エンジン始動時に混合気空燃比を高める方法として、手動式では2種類、自動式が1種類の合計3種類の方式がある。

チョーク弁式[編集]

チョーク弁を持つキャブレターの概念図。スロットルバルブとチョーク弁の間にジェットが存在し、チョーク弁を閉じる事で燃料が多く吸い出される。

チョーク弁式は主に、吸気装置にキャブレターを持つ自動車で採用された。構造が簡単で安価に済むことと、排気量やベンチュリ径が大きく、チョーク弁による吸気抵抗がそれほど問題とはならなかったためである。

キャブレターのベンチュリ内で最も上流側(燃焼室から離れた側)にベンチュリの断面積を調節する弁(これが文字通りのチョーク弁である)を設けておき、これを開閉することで燃焼室からの吸入負圧を増大させ、通常より多くの燃料を吸い出す方式。厳密にはこの方式のみが「チョーク」と呼ばれる。

チョーク弁には一般にバタフライバルブが用いられ、それ以外の専用機構は特に必要ないので、他の方式と比べても構造が簡素で済むのが特徴である。ただし、チョーク弁を完全に開いた(戻した)状態でも、チョーク弁そのものがベンチュリ内に残って吸気抵抗の一因となってしまうという欠点を持つ。自動車では運転席からワイヤーで作動させるものが多く、オートバイではハンドルバーにレバーを持つもの、フロントフォークの三又付近にノブをもつもの、キャブレターのレバーを直接操作するものがある。

なお、刈払機など小排気量のエンジンにはさらに簡易なスライド式のチョーク弁が用いられる場合がある。これは単純にキャブレターの吸気口を板状の金具(最低限の吸気を確保するため小さな穴が開いている)をスライドさせて塞ぐもので、チョークを開いた(戻した)場合はベンチュリ内に吸気抵抗となるものは残らない。

スタータ式[編集]

スタータ式の動作概念図
1) スタータ閉鎖。
2) スタータ開放。閉鎖されたスロットルバルブの先で燃料が多く吸い出される。

通常の燃料供給経路とは別の燃料供給経路を設けておき、これを手動で開閉する方式。吸入空気の量を絞らないので、厳密には「チョーク」と呼ばれずに「スタータ」と呼ばれる。なお、これを作動させるスイッチについても、厳密には「チョークレバー」や「チョークノブ」ではなく「スタータレバー」や「スタータノブ」と呼ばれる。なお、スタータとは和製英語であり、英語圏では「エンリッチャー(enrichener)」や「ミクスチャー・エンリッチメント・サーキット(mixture enrichment circuit)」などと呼ばれる。

通常とは別の燃料供給経路とそれを開閉する機構(スタータプランジャーなど)を設けるので、チョーク弁式よりも構造が複雑になるが、チョーク弁式のようにベンチュリ内に突出した機構を持たないために吸気抵抗に影響を及ぼさない利点がある。燃料の増量を吸入負圧の増大にあまり頼らないのも利点の一つである。こういった特徴から、排気量やベンチュリ径が小さいオートバイで多く採用される。

オートチョーク式[編集]

バイメタルを用いたオートチョークの一例。バイメタルが暖まる事でチョーク弁が回転する。

何らかの仕組みで、冷間時に自動的に混合気を濃くする方式を指す。エンジンや外気温に応じて自動的にチョーク弁やスタータが作動あるいは停止するので、運転者が手動で操作する必要がないのが特徴である。なおこの方式に関しては、自動制御するのがチョーク弁でもスタータプランジャーでも、どちらも「オートチョーク」と呼ばれるのが一般的である。これは「オートスターター」という言葉が、セルモーターやエンジンスターターといった他のエンジン始動装置を指す言葉として使われることが多いからである。

自動でチョークやスタータを作動あるいは停止させるのには、バイメタルやワックス()によるサーモスタットが用いられる。

オートチョークでは、冷間始動でもそうでなくてもあらかじめ自動的に混合気を調節してくれるので、始動操作がより簡単になるという効果をもたらした。その意味では、セルモーターと並んで自動車やオートバイの大衆化に貢献した機構だといえる。

燃料噴射装置[編集]

近代的な電子制御式燃料噴射装置(フューエルインジェクション)の場合、温度センサーでエンジンの暖気状態を判定し、エンジンコントロールユニットが各インジェクターに暖気完了まで燃料を増量する指示(冷間増量)を行うか、冷間増量専用のインジェクター(コールドスタートインジェクター)を作動させる事で、チョーク弁の代用としている。

チョーキング[編集]

チョーク弁の原理上、単純にキャブレターの吸気口をで塞ぐだけでもチョーク弁と同様の効果が期待出来る[4]2ストローク機関を使用するレーシングカートに於いては、走行テクニックの一つとしてこのような操作を行う場合があり、チョーキング[5]という名称で呼ばれている。 チョーキングを行う目的としては、単純にチョーク弁の代用とする以外にも、ストレートエンドでエンジンブレーキを掛けた際の焼きつきを防止する目的や[6]、夏場にエンジンの冷却(燃料冷却)を補助する目的、ドリフト走行の切っ掛けを作る目的等がある。

また、エアクリーナー等が吸気圧力で変形して一時的にインテークの一部を塞いでしまう事で、走行中に燃調が濃くなる現象についてもチョーキングと呼ばれる場合がある[7]

脚注[編集]

  1. ^ 旧式のLPGエンジンなど。
  2. ^ ガソリンエンジンが均質化した混合気を点火プラグでガス爆発させるのに対し、ディーゼルエンジンがシリンダーに吸入するのは空気のみであり、吸気を絞ることで始動性が向上することはなく、かえって酸素不足で燃焼エネルギー(出力)自体を減らすことになる。
  3. ^ いずれもセラミックやニクロムヒーターを用いた電熱式で、グロープラグが直噴式にを用いられる例もある。また、年間を通して気温の高い熱帯地域向けなどのエンジンではこれらの始動補助デバイスが省かれているものが多い。
  4. ^ 映画世界最速のインディアンにおいて、バート・マンローがこの方法でエンジンを始動するシーンが見られる。
  5. ^ Vocabulary - kart-challenge
  6. ^ Scene15 熱について - レーシングカート ひとり言 - Racing Kart Fan Club
  7. ^ チューニングバイブル - nrmagic.com

関連項目[編集]