ターボチャージャー / タービン

パワーでかっ飛びアイテムと言えば、ターボチャージャー!?

ターボチャージャーは1分間に20万回転を超え、800~900℃の排熱を直接受ける大変過酷な条件下で作動している精密部品です。

タービンによって回収される熱エネルギーは500mlのペットボトル100本以上のお湯を1時間で沸かすほどの熱エネルギーに相当します。

高性能で高い信頼性を得る為には、高度な流体解析技術、耐久性を確保する為の材料、構造設計技術、動作時の騒音低減技術、エンジンとの組み合わせで最大の性能を引き出す為のマッチング技術など高度な技術を用いて製作されています。

交換理由で最も多いのが、白煙、オイル漏れ、異音・・・本当の故障原因は!?

仕事柄、ターボチャージャーの交換理由をお客様にお聞きする事があります。
多いのは、『マフラー白煙が出る』『本体からオイル漏れする』『異音がする』『ターボが効かない』などです。

これはでは、単なる憶測での交換作業となっています。

実際、取り外して返却されたターボチャージャーを確認しますと約6割が不具合の無いタービンとなっております。

何故、ターボチャージャーが故障したのか?

まず、ターボチャージャーの故障となった原因を追究し、その箇所を改善する事が最重要です。
安易な点検、交換作業では、早期に同じ不具合が再発し故障に至ります。

交換作業のみが主体となっている整備工場をよく見受けますが、ターボチャージャーの交換は、他の部品に比べ、豊富な知識と経験が必要です。

信頼と実績のある整備工場様に点検、修理、交換作業のご依頼をお願いします。


故障診断用チャートをご参考の上、不具合の要因・原因等を追究して下さい

 

エンジンオイルの管理不足による不具合

ターボ車は 、エンジンオイルのメンテナンスが非常に重要です。

一般的に通常走行時のエンジンの回転数は1分間に1500~4000回転の範囲内ですが、冒頭で説明した通り、ターボチャージャーは1分間に10~20万回転にも及び、800~900℃の排熱を直接受ける大変過酷な条件下で作動しています。

当然の事ながら、この条件下にあるエンジンオイルは、ノンターボ車よりオイルの劣化も早くなります。

 

エンジンオイルが劣化しスラッジなどが堆積すると、オイルラインに異物が混入しタービンシャフトの軸受け部分、ジャーナルベアリング等にかじり傷が発生します。

このかじり傷によってジャーナルベアリングとシャフト間に油膜形成不良が生じ、ベアリングが異常摩耗し、最終的にローターの旋回、ホイール干渉に至り、タービンブローとなります。

また、オイルの劣化によりスラッジが発生し堆積するとオイル供給が不足し、一時的な油膜切れなどによって高速で回転しているタービンシャフトとジャーナルベアリングが高温になり、焼き付きを起こします。

 

エンジンオイルの役割

1.潤滑、減摩作用

一番大きな役割です。オイルの潤滑膜を利用して摩擦と摩耗を少なくします。原理は金属同士の間にオイルの膜を作り、金属同士が接触しないようにします。劣化したオイルは潤滑膜切れを起こしやすく、磨耗も早くなります。

2.密封作用

シリンダーとピストン(ピストンリング)の隙間を密封するのもオイルの役目です。劣化したオイルは燃焼ガスがオイルパンに逃げ、ブローバイガスとなって排出され、オイルの消費も早くなります。

3.冷却作用

燃焼した熱を冷却しているのは、冷却水と燃料の気化熱、それとエンジンオイルです。実際に高温部分のほとんどが直接あたるエンジンオイルで熱を吸収しています。劣化したオイルは熱の伝達率が悪く、熱を吸収してくれません。

4.清浄分散作用 (エンジンオイルに含まれる添加剤の作用)

高温時に劣化物が不溶性スラッジなどに変化しないようにしたり、付着したスラッジなどを取り除く清浄作用
低温時にできるスラッジやカーボンをオイル内に溶かして分散させる分散作用があります。劣化したオイルはスラッジやカーボンの付着が目立つようになります。

5.防錆防食作用 (エンジンオイルに含まれる添加剤の作用)

エンジンは金属で出来ているうえ、燃焼時に水分ができる為、錆びが発生します。また、燃焼ガスや酸化物質などにより腐食もさけられません。金属自体に膜を形成して、金属と水分、酸化物質などを直接触れさせないなどの方法で錆びや腐食を防ぎます。劣化したオイルは防錆防食作用も失います。

エンジン内部のブローバイガスの過多による不具合

ブローバイ(blowby)とは、吹き抜けの意味
エンジン内部の構造図をご覧ください。(一般的なガソリンエンジンで説明)

①燃焼室(シリンダー)内に吸気側から混合気(燃料と空気)が入ってきます。

②密封された燃焼室(シリンダー)をピストンが上昇することにより、混合器(燃料・空気)を圧縮します。

③ピストンが圧縮上死点に達するとプラグにより着火され燃焼(爆発)し、排気ガスは燃焼室から外へ排出されます。

④燃焼(爆発)した勢いで、ピストンは再び下死点へ押し戻されます。
燃焼(爆発)後の排気ガス・未燃焼の生ガスがピストンとシリンダーの間隙からクランクケースに漏れ出したガスがブローバイガスです。

 

ブローバイガスが多いエンジンに見られる症状
クランクケース内のオイルを含んだ「ブローバイガス」が、オイルセパレーターやPCVで分離されず、ブリーザーホースを通ってターボチャージャー吸気側にオイルが付着しエンジンオイルが燃焼室で燃焼され、白煙が発生します。

特にエンジンオイルが固くなりやすい冬場は注意が必要で、ターボからのオイル漏れと誤認されることが多いようです。
また、オイル吸込み量が多い場合は、燃焼室内のプラグがかぶり、出力不足の原因にもなります。

排気管からの白煙またはオイル漏れ、エアークリーナー・インタークーラーに大量のエンジンオイルが付着しているような場合、ブローバイ過多によるブリーザーからのオイル吸引の可能性が大です。

 

ブローバイガスが多いエンジンに見られる症状

クランクケース内のオイルを含んだ「ブローバイガス」が、オイルセパレーターやPCVで分離されず、ブリーザーホースを通ってターボチャージャー吸気側にオイルが付着しエンジンオイルが燃焼室で燃焼され、白煙が発生します。

特にエンジンオイルが固くなりやすい冬場は注意が必要で、ターボからのオイル漏れと誤認されることが多いようです。

また、オイル吸込み量が多い場合は、燃焼室内のプラグがかぶり、出力不足の原因にもなります。

排気管からの白煙またはオイル漏れ、エアークリーナー・インタークーラーに大量のエンジンオイルが付着しているような場合、ブローバイ過多によるブリーザーからのオイル吸引の可能性が大です。

ブローバイ過多の場合、ターボチャージャーの交換で症状は改善されません。エンジンのオーバーホールが不可欠となります。

出力不足、加速不良などの原因

ターボチャージャーは構造上、給・排気の羽根が欠損、曲り、ハウジングに干渉等がない状態で、シャフトが軽く回るようであればターボ本体は正常と考えられます。

 

加給圧が上がらず出力不足、加速不良の場合は、次のような原因も考えられます。

〇 アクチュエーターの圧力調整、作動不良、(過給圧の上がり過ぎによる燃料カットも含む )

〇 排気バイパスバルブ(スイングバルブ)の固着などで排気ガスが逃げ、加給圧が上らない

〇 エアークリーナー・ホース・パイプ類の詰り、漏れ、破損など

〇 吸気側リリーフバルブの作動不良やエアー洩れ

〇 ダイレクトイグニッションなど、その他のトラブル

吸気側のインペラが破損している場合

吸入側から異物を吸い込んだ可能性がありますので、吸気側の点検が必要です。

 

異物の侵入でインペラが損傷を受け、 バランス不良となり、ベアリングの焼付き、シャフト折損などに至ります。