メカのプロに基礎から学ぶ
トラックユーザーのためのメンテナンス講座

可変ノズル

排気ガス流

エンジンの排気ガスエネルギーで凸で変化している︒つまり排気ガス

羽 根 の 固 有 振 動 数 は︑ 羽 根 の 材が流れるところとそうでないところ

質︑形状︑厚み等で決まってくるが︑で正圧と負圧のサイクルが生じてしＶＧ︵可変ノズル︶
ターボが主流とな
通常のターボ使用回転域では共振は吸気を圧縮し︑エンジンに過給を行っ て い る︒ エ ン ジ ン の 回 転 数 に 関起こり得ない︒だが共振により羽根まう︒この圧力サイクルの周波数と係なく過給圧を変化させることがでの振動が増幅されるとまずい︒振動なうターボチャージャー︒エンジン

きるＶＧターボは︑可変ノズルの開に耐えることができなくなった羽根は過給されることでトルクが高ま閉度合で排気ガスの流速を変化さは粉々に砕け散ってしまう︒走行中

羽根の固有振動数とが合致﹁共振﹂しせ︑ローター回転を制御している︒に 羽 根 の バ ー ス ト が 起 こ る と﹁ ど かた時︑バーストは起きる︒羽根の振エンジンが低回転域でもノズルをん﹂という爆発音が聞こえるという︒

り︑小さい排気量でも大きなトルク閉じ気味にする事で低速トルクを稼
さ ら に シ ャ フ ト が 折 れ て し ま う と︑動は共振することで増幅される︒

ぎ︑高回転になれば︑ノズルを開き︑白煙を吹き︑オイルが吐出されるとを発揮し︑燃費も良くなる︒最近でローター回転をコントロールしていは過給圧を変化させることができるる︒こうすることによってエンジンいう︒
ーランしてしまったのだろう？

そもそもどうしてターボはオーバの負荷条件に最適な過給を行なっている︒このノズルの制御が狂い︑ローターの回転が上がり過ぎた状態をは︑エアシリンダー式ＶＧターボとオーバーランが発生しやすいの本題はここからだ︒

いうタイプ︒エアシリンダー式ＶＧーボオーバーラン状態が続くと最終﹁ターボのオーバーラン﹂という︒タ

的にはタービンホイールがバースト
ターボは︑車両のシステムエアでエアシリンダーの中のピストンを動かう︒一体︑この時にタービンハウジし︑そのストロークで可変ノズルの︵破裂︶して︑走行不能となってしま
ン グ の 中 で は︑ 何 が 起 き て い る のは︑可変ノズルを通過した排気ガスムを持つ方式で︑トラックの年式でＧターボに多く採用されたメカニズ開け閉めを行なっている︒初期のＶを受け︑高速で回転するとともに振は１９００年代〜２０００年代あた

タービンローターブレード︵羽根︶か？

動もしている︒その振動数は羽根のりにこのタイプが多いという︒

ートにエアを送るか決める︒３つのう だ い ﹂と い う 要 求 に 応 じ て ど の ポ

か ら の﹁ こ れ だ け の 過 給 を し て ち ょいる︒エアバルブはエンジンＣＰＵこに電磁式エアバルブがつながって３つのポート︵空気口︶があって︑こダー式ＶＧターボのシリンダーには何をすればいいのか？

エアシリンを正常にしてやればいいのだ︒ではっているが︑その圧力はノズルの凹

ら流れてくる排気ガスの圧力がかか通り羽根には可変ノズルのすき間かを﹁固有振動数﹂という︒また先述のそれぞれの羽根がもつ振動数のこと

る場合にはトカゲの尻尾切りにしかブに水分や油分がすでに混入してい復するが︑もしエアドライヤやバルいう︒新品に交換すれば一時的に回ンブリーでまるごと交換していると非 分 解 ﹂ら し く︑ 故 障 し た ら ア ッ セう︒ Ｖ Ｇ タ ー ボ は﹁ デ ィ ー ラ ー で はＧターボにまで影響が及んでしま

エアを使用するエアシリンダー式Ｖーキバルブ等︑当然のこと︑同じくエアが供給される状態になる︒ブレだ︒ということは可変ノズルの動作ノズルが正常に動かなかったからた︒流速が上がりすぎたのは︑可変排気ガスの流速の上がりすぎだっ

る オ ー バ ー ラ ン が 発 生 し た 原 因 は︑ＶＧターボの羽根をバーストさせ

剛 性 に よ っ て 異 な る︵ ギ タ ー の 弦 が

ポートはピストンのストローク量をならない︒オーバーランを防ぐため太さで音が変わるのと同じ︶︒この︑決 め る た め の も の だ︒ そ れ ぞ れ ３

万㎞をには︑まずエアドライヤの定期交換㎜︑６㎜︑ ㎜で︑フルストローク㎜になる法則がある︒エアシリそれぞれのピストンにシールが組の診断を受けてみるのもいいかもし感を感じているのならば︑一度プロもあるので︑現時点で何らかの違和

推 奨 ︶を ば っ ち り と 行 な う こ と が 重︵メーカーでは１年またはみ込まれ︑耐水グリスが封入されてれない︒のストローク量を組み合わせて段階いる︒だがエアの中に水分やオイル

東京都大田区のリビルドターボ屋さん。トラック＆バスのほか乗用車や建設車両のターボを扱う。限界まで使われたターボや壊れたターボを多数取り扱ってきた経験を活かし、ユーザーやディーラーへの注意喚起も行なっている。

リスがぼろぼろになっていく︒オイルと混ざって固くなり︑ピストンのお問い合わせ☎03-3758-3381

動作が狂い始めると︑オーバーラン一歩手前︒エアシリンダーのピストンがノズルを閉じ気味︑すなわち流速が速い状態でぴくりとも動かなくなると︑いつ共振点に達してバース
システムエアは︑エンジンのエアトしてもおかしくない︒
コンプレッサーでつくられてエアタンクに充填される︒空気は圧縮すると水が出るしエンジンオイルも混ざっているので︑エアドライヤで水分と油分をとっている︒エアドライヤ
は︑文字通りシステムエアを乾燥させ︑水分や油分を飛ばしてくれる部品だ︒地味な部品ではあるが︑これが経年劣化にすると中の乾燥剤が劣化して︑水分や油分が残ったままのTTSグループが混入すると︑だんだんシールやグ要だ︒ただし事故につながるおそれ

ンダー式ＶＧターボは︑これら３つで12的に流速を変化させているのだ︒

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ディーゼルエンジンのポテンシャルを引き 出 す Ｖ Ｇ タ ー ボ。 だ が オ ー バ ー ラ ン して し ま う と、 最 悪、 走 行 不 能 に な っ て し
ま う。 で は ど う す れ ば オ ー バ ー ラ ン を 防
げ る の か。 実 際 の 事 例 を 見 な が ら 対 策 方法を教えていただいた

エアシリンダー式VGターボの「オーバーラン」を防ぐ
第1回▲バーストしたタービンインペラ（羽根）。シャフトからもげてしまって、もう使い物にならない。排気側にあるためエンジンに物理的なダメージはないが、当然、交換修理となる。なおDPFなどに残骸が飛び散っている場合は清掃もしなくてはならない▲▶エアシリンダーの中で動くピストン。このピストンのストロークで可変ノズルの開け閉めが行なわれる。右の新しいピストンには白いグリスもしっかりと塗られているが、左の古いピストンは真っ黒。グリスはオイルと相性が悪く、混ざるとぼろぼろになってしまう。ぼろぼろになったグリスは、むしろピストンの動きを鈍くさせ、最終的には正常に動かなくなる。だがエアドライヤの定期交換をきちんと行なう＝日常のメンテナンスをしっかりと行なうことでその危険は回避できそうだ▲排気ガスの流量が少ない低回転時は可変ノズルを閉じて流速を上げることでタービンホイールの回転速度を上げる。いっぽうで排気ガスの流量が多い高回転時は可変ノズルを開いて排気ガスの流れを邪魔せず効率的に利用する。ＶＧターボは、この可変ノズルによる排気ガスの流れの制御によって、低速トルク不足の解消と燃費向上（ターボラグが少なくなり有害物質も削減）を両立させている▲ＶＧターボは、可変ノズルが動くようになっている。写真は閉じた状態（すき間が狭い状態）。低回転時に排気ガスの流速を速くして過給量を増やしている。この状態のままエンジンの回転数が上がると、必要以上の過給が行なわれる

排気ガス流【排気流量が少ない状態】

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Vol.13 2014 Summer

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可変ノズル

◀▲これがエアシリンダー。写真はカットモデルだが、３つのネジ穴がエアバルブのつながるポート。一番奥の細くなっているノズルからエアが供給される。エアが入るとシリンダー内のピストンが押し上がり、インナーシリンダーを介してリンケージを動かす。リンケージはその名の通り可変ノズルにリンクしていて、ノズルの開け閉めを行なう。ポートの組み合わせを変えることで、段階的にノズルの開閉を行なうのがエアシリンダー式ＶＧターボの特徴だ【排気流量が大きい状態】▲電磁式のエアバルブ。エンジン
CPUからの信号によりポートにエアを送る

メンテナンスで「ダウンタイム」を減らす !
可変ノズルの開閉度合で流速を変える