排気ブレーキとは？仕組みや役割、正しい使い方などを解説！
トラックやバスなどの重量ある車両の制御のためにさまざまなブレーキシステムが開発され、安全かつ経済走行のために利用されています。
今回の『豆知識』ではこのブレーキシステムのなかの排気ブレーキを取り上げました。
ディーゼルエンジンに特有の補助ブレーキである排気ブレーキです。
この排気ブレーキの仕組みや役割、正しい使い方をこの『豆知識』で知っていただき、今後のトラックやバスの運転にお役立てください。
目次
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排気ブレーキ(エキゾーストブレーキ)とは
トラックの排気ブレーキ（英語でエキゾーストブレーキ exhaust brake）は、大型トラックやバスなどの一部の商用車に搭載されているブレーキシステムの一種です。
通常、自動車のブレーキはディスクブレーキやドラムブレーキのようなフットブレーキです。
それらは摩擦によって速度を減速させるため摩擦ブレーキと呼ばれます。
この摩擦ブレーキに対して排気ブレーキはエンジンの排気ガスを利用して速度を減速させるブレーキシステムです。
・排気ブレーキの役割、効果
排気ブレーキの役割はフットブレーキの補助です。
重量の重いトラックやバスが長い下り坂を走行する際にフットブレーキだけを使い続けるとフェード現象やベーパーロック現象を起こしてフットブレーキは使用不能になってしまいます。
排気ブレーキは長時間の減速が必要な場合にフェード現象やベーパーロック現象を起こすことなく減速と制御力を発揮し続けます。
排気ブレーキを使用することで、通常の摩擦ブレーキであるフットブレーキを頻繁に使用する必要が減ります。
その結果、摩耗が軽減され、ブレーキパッドの寿命を延ばすことができます。
長時間の下り坂や減速時に排気ブレーキを使用することで、ドライバーがブレーキペダルを頻繁に踏む必要がありません。
これによってドライバーの足の疲労を軽減し、より快適な運転環境を提供することができます。
排気ブレーキは安全性とブレーキシステムの耐久性を向上させるために重要な要素となっていると言えます。
・排気ブレーキの場所と構造
排気ブレーキは、排気ガスの制御を利用しているので、通常であればエンジンの排気システムの一部として配置され、エンジンもしくは排気システムとともに位置します。
トラックの排気ブレーキの具体的な場所や構造についてはトラックのメーカーやモデル、年式によって異なるため、詳細な情報はトラックの取扱説明書やメーカーの技術情報を参照することが望ましいです。
・排気ブレーキの仕組み、作動原理
トラックの排気ブレーキは、エンジンの排気バルブを制御することで作動します。
排気ブレーキが作動すると一部の排気ガスがエンジン内に戻され、エンジンの圧縮効果を利用して制動力を発生させます。
具体的にはバルブ制御機構を介して排気バルブの開度を制約し、バイパスバルブを閉じることで減速されます。
エンジンの圧縮空気がシリンダー内の圧力を高めトラックを減速させる効果があります。
これにより急な下り坂や長時間の減速時において追加の制動力を提供し、ブレーキパッドの寿命を延ばし、ドライバーの疲労を軽減します。
排気ブレーキの作動はアクセル・クラッチペダルの操作によって制御されます。
ドライバーが排気ブレーキのスイッチを入れると制御システムが作動しバイパスバルブを閉じて排気ブレーキを作動させます。
アクセル・クラッチペダルを踏むと排気ブレーキは非作動状態に戻り通常の排気ガスが排出されます。
排気ブレーキはエンジンの排気ガスを活用することで制動力を発生させる仕組みであり、長距離トラックや大型バスなどで安全性とブレーキシステムの耐久性を向上させる重要なシステムです。
・排気ブレーキがトラックやバスに装着されている理由は？
一番は制動力の向上です。
トラックやバスは大型の車両であり、重量があり速度が出ます。
そのために通常の摩擦ブレーキだけでは制動力が不十分です。
排気ブレーキを使用することで追加の制動力を得ることができます。
急な下り坂や長時間の減速時において、排気ブレーキは安全に車速を制御し制動距離を短縮してくれます。
そして、ディスクブレーキ、ドラムブレーキの摩擦ブレーキの負荷軽減です。
長時間のブレーキ操作や急ブレーキによる摩擦ブレーキの使用は、ブレーキシステムに大きな熱を発生させてフェード現象やベーパーロック現象を起こします。
排気ブレーキを使用することでそんなトラブルは無くし、ブレーキパッドやディスクの摩耗を軽減しブレーキシステムの耐久性を向上させます。
ドライバーの疲労軽減ともなっています。
長時間の運転や連続したブレーキ操作はドライバーに過度の負担を与え、その疲れが事故を引き起こす可能性があります。
排気ブレーキの使用により運転者はブレーキペダルを頻繁に踏む必要がなくなり疲労は大きく軽減されます。
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排気ブレーキの故障原因とは
排気ブレーキの故障原因は一連のシステムのなか、稼働して排気ガスの調整をするバルブか、排ガス浄化装置か、バブルの開閉を指示する電気系統の異常がほとんどです。
ブレーキの異常を感じた時にはこの3つを疑ってみてください。
・原因１ バルブの異常
排気ブレーキのスイッチを入れると制御システムが作動しバイパスバルブを閉じて排気ブレーキを作動させるのですが、いつも排気ガスにさらされているこのバルブには燃料の燃えカスや煤が付着して作動不良を引き起こすのです。
・原因２ 排ガス浄化装置の汚れ
排気管出口にある「排ガス浄化装置」に汚れがたまってしまうと正常に作動しなくなってしまいます。
そのためバルブが常に閉じた状態となって排気ブレーキがかかったままの状態になってしまいます。
・原因３ 電気系統の故障
排気ブレーキの制御には電気系統が関係しています。
電気配線などの接触不良、断線、故障などが原因で、排気ブレーキが正常に作動しなくなることがあります。
スイッチを入れても排気ブレーキが作動しない場合にはまずは電気系統の故障を疑って、数多い電気系統の部品・部材を順番に調べる必要があります。
排気ブレーキの故障に気付くポイント
まずは制動力の低下です。
正常に作動している排気ブレーキは車両の減速や制動時に制動力を発揮します。
もし排気ブレーキの制動力が急に落ちたと感じられる場合は故障の可能性があります。
異音や異常な振動も故障に気付くポイントです。
故障した排気ブレーキは、バルブ制御機構やアクチュエーターなどの部品の不具合によって異音や異常な振動を発生させることがあります。
トラックが通常とは異なる音や振動を発する場合も排気ブレーキのチェックが必要です。
警告灯やエラーコードの表示によっても気付けます。
新しいトラックやバスには、排気ブレーキの故障を検知するためのセンサーや監視システムが装備されています。
もし警告灯が点灯したり、エラーコードが表示されたりした場合は、排気ブレーキの故障が疑われます。
そして最悪のケースですが、機能の完全な喪失です。
もし排気ブレーキが完全に作動しなくなった場合、故障が発生している可能性が高いです。
排気ブレーキの故障に気付くポイントはやはりいつも運転されているドライバーが感じて気付くのが一番正確だと思われます。
その際にはすぐに整備工場やディーラーに相談してください。
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故障した排気ブレーキの修理方法と費用
もともとトラックやバスは頑丈に作られているので故障は少ないのですが故障個所がエンジンや排気ブレーキと特定できるのであれば整備工場、ディーラーのプロの整備士に任せてください。
電気系統の故障であれば、配線の修理や部品の交換などが必要となります。
まずは、故障箇所を特定して必要な修理を行います。
機械的な故障であれば、摩耗した部品の交換やバルブ制御機構の調整、バルブやシールの交換などが必要です。
この故障箇所の特定も整備士でなければわかりにくいと思われます。
調整・交換など必要な修理を行います。
エンジンに関連する故障では、エンジンの修理や排気バルブの調整、圧縮効果の改善などが必要となる場合があります。
これもプロの整備士に詳細な点検をしてもらい、修理を任せなければなりません。
修理費用は、故障の内容や修理が必要な部品の種類によって異なります。
具体的な修理項目が上がらなければ交換部品代、調整・整備代、工賃は出てこないでしょう。
内容にもよるでしょうが、少なくとも万円単位、物や程度によったら数十万円単位の修理費用を覚悟しないといけないかも知れません。
排気ブレーキの正しい使い方は？
とても頼もしい排気ブレーキですが、ならばいつもスイッチを入れておけば安心なのでしょうか。
そんなことはありません。
正しい排気ブレーキの使い方をご紹介します。
・ポイント１ ON/OFFの切り替え
必要とされる状況で使用してください。
排気ブレーキのON/OFFの切り替えはエンジンに負担をかけないためにも必要です。
マニュアル車のトラックでは排気ブレーキのスイッチをONにしてアクセルペダルから足を離した後、アクセルペダルやクラッチペダルを踏めばOFFに切り替わります。
常に排気ブレーキのスイッチは入れておかずに必要な時にスイッチを入れて使用してください。
スイッチの入れっぱなしはエンジンへの負担をかけるばかりか、燃費を悪くしてしまいます。
経済走行のためにも排気ブレーキのON/OFFの切り替えを行ってください。
・ポイント２ フットブレーキと併用する
排気ブレーキはあくまでも補助ブレーキだということを忘れないでください。
トラックやバスは大型の車両であり、重量がありながらも速度が出せるため通常の摩擦ブレーキだけでは制動力が不十分です。
排気ブレーキを使用することで追加の制動力を得ることができます。
急な下り坂や長時間の減速時において、排気ブレーキは安全に速度を制御し、制動距離を短縮します。
正しい排気ブレーキの利用はフットブレーキのブレーキパッドやディスクの摩耗を軽減し、ブレーキシステムの耐久性を向上させます。
・ポイント３ 必要な場面で使用する
必要な場面、適切な状況で使用してください。
排気ブレーキは通常、下り坂や長時間の減速時に使用されます。
ドライバーは道路や交通条件を注意深く観察し、適切な状況で排気ブレーキを使用するようにします。
しかし必要な場面は道路や交通条件ばかりではありません。
トラックが空車の場合には排気ブレーキの使用は控えてください。
後輪で作用する排気ブレーキは空車の場合は荷台の軽さからスリップを起こしやすくしてしまうからです。
必要な場面、適切な状況での使用は適時で考え、過度な利用は安全性を欠如することを認識してください。
・ポイント４ 雪道での使用は控える
これも必要な場面、適切な状況で使用をおすすめする一つです。
排気ブレーキの制動力は強く、路面の摩擦が低下している雪道ではトラクションが低下しています。
これによって制動力が不安定になりトラックやバスのスリップやスライドをひき起こしてしまう可能性があります。
そして、雪道では急激な制動は車輪のロックを引き起こしやすくなります。
排気ブレーキの使用は追加の制動力を提供するため、制動力が強すぎる場合には車輪のロックが発生しやすくなります。
車輪のロックもトラックやバスのスリップやスライドをひき起こしてしまう可能性があります。
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排気ブレーキのNGな使い方
ここで排気ブレーキのNGな使い方をお伝えします。
１：低速での使用
排気ブレーキは高速道路や長い下り坂などでの使用が適しています。
低速での使用は車輪のロックや車両の不安定性を引き起こす可能性があります。
低速での制動は通常の摩擦ブレーキを使用する方が安全です。
２：信号待ちや交差点での使用
排気ブレーキは騒音を発生させることがあります。
信号待ちや交差点などの人が近くにいる場所での使用は騒音での迷惑や不快感を引き起こす可能性があります。
これらの場所では通常の摩擦ブレーキを使用する方が適切です。
３：トンネル内での使用
トンネル内などの他の車両が近くにいる場所では排気ブレーキの使用は周囲のドライバーに不快感を与える可能性があります。
周囲の安全性や快適性を考慮し通常の摩擦ブレーキを使用するようにしてください。
４：長時間の連続使用
排気ブレーキはエンジンの排気ガスを利用して制動力を発生させますが、長時間の連続使用はエンジンや排気ブレーキシステムに負担をかける可能性があります。
適切な休息や冷却のために長時間の連続使用を避けるようにします。
重要なのは排気ブレーキの使用を適切な状況で行うように制限し、周囲の安全性や快適性まで考慮することです。
適切なブレーキ操作を行い周囲のドライバーと他の道路利用者の安全を最優先にする必要があります。
排気ブレーキ以外の補助ブレーキの原理と仕組み
トラックにはエンジンブレーキや排気ブレーキのほかにもいくつか補助ブレーキがあります。
それらによってトラックの制動力を増強し、通常の摩擦ブレーキの負担を軽減することができます。
その中からご紹介します。
①：ジェイクブレーキ
ジェイクブレーキ（Jake Brake）はエンジンの圧縮ストロークにおいて排気バルブを開放することで圧縮ストロークのエネルギーを利用して車輪を制動します。
エンジンの圧縮効果により排気バルブの開放によって発生するエネルギーが車輪に制動力として伝えられます。
通常はスイッチやボタンで制御されます。
ドライバーがジェイクブレーキを作動させるとエンジン制御装置が作動し、適切なタイミングで排気バルブを開放します。
この制動力により、トラックや大型車両の速度を減速させることができます。
ジェイクブレーキは長い下り坂や急勾配の道路などでの制動に効果的です。
通常の摩擦ブレーキだけでは制動力が不足する場合にジェイクブレーキを併用することで制動性能を向上させることができます。
②：リターダー
リターダーは車両の制動力を増強するための補助装置です。
リターダーは通常トランスミッションや車輪ハブに組み込まれた制動装置であり、エンジンやトランスミッションの回転エネルギーを利用して制動力を発生させます。
エンジンやトランスミッションからの力をリターダーに伝えることで、回転エネルギーを摩擦熱に変換し車輪の回転を抑制します。
この仕組みによりトラックは減速することができます。
リターダーは通常ボタンやスイッチで制御されます。
ドライバーがリターダーを作動させると制御装置がリターダーに電力を供給して制動力を発生させます。
リターダーはエンジンブレーキや排気ブレーキと併用されることが多く、長い下り坂や急勾配の道路での減速や制動に効果的です。
リターダーは通常の摩擦ブレーキに比べて制動力を発生する際の熱の発生量が少なく、ブレーキパッドの摩耗を軽減することができます。
また、リターダーは長時間の連続使用にも耐えるため、山岳地帯や長距離運送などでの使用に適しています。
ただし、リターダーの使用には適切な判断と操作が必要です。
周囲の安全性や車両の状態に注意を払いリターダーの使用を適切な場面で行うことが重要です。
【トラック形状別】排気ブレーキやその他の補助ブレーキ装着例をご紹介
・小型トラック
三菱ふそう キャンター
【補助ブレーキ】排気ブレーキ
・中型トラック
三菱ふそう ファイター
【補助ブレーキ】エキゾーストブレーキ・パワータードブレーキ・リターダー
・大型トラック
いすゞ ギガ
【補助ブレーキ】排気ブレーキ・永久磁石式リターダー・エンジンリターダー
トラックの装着例について詳しく知りたい方はこちら:
https://www.truck-five.com/tfbiz/archives/3729
・小型バス
三菱ふそう ローザ
【補助ブレーキ】排気ブレーキ
・中型バス
日野 メルファ
・大型バス
三菱ふそう エアロエース
バスの装着例について詳しく知りたい方はこちら:
https://www.truck-five.com/tfbiz/archives/3744
まとめ
乗用車しか運転しない方にはトラック・バスにこれほど多くの補助ブレーキがあることを驚かれるに違いありません。
自動車がこの世に生まれてまだ140年しかたっていません。
20世紀初頭からは自動車の大量生産が始まり、交通手段や物流に無くてはならないものとなりました。
そして、この短期間にたくさんの事故があったのです。
これまで多くの改良と、開発を重ね今に至っている大型車両であるトラック・バスに多種のブレーキが生まれている理由です。
トラックファイブはトラック・バス、重機の買取業者です。
働いてきてくれた車両たちに第二の人生を迎えさせてやるためにこの先も努力・協力を続けてまいります。
今回の『豆知識』で私どもも補助ブレーキの重要性をあらためて噛みしめています。
皆さまとともにこの先も安全で安心な事故の無い社会を作っていきたいと思っています。
私どもの出来るそのための協力はトラック・重機の買取と社会へのお返しです。
※ご参照ください。
2020年10月『TRUCK BIZ』の過去記事です。
『一般社団法人フラワーリボン協会 交通遺児支援と交通安全を願う 前編』
『一般社団法人フラワーリボン協会 交通遺児支援と交通安全を願う 中編』
『一般社団法人フラワーリボン協会 交通遺児支援と交通安全を願う 後編』
『TRUCK BIZ』はこれからも『豆知識』でお役に立つ情報をお伝えします。
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