【GT-R R35】ターボチャージャーシステム故障 サービスマニュアル

【GT-R R35 VR38DETT】ターボチャージャーシステム故障 サービスマニュアル 整備書 修理書 配線図 分解図 点検方法

（１） ターボチャージャーバイパスソレノイドバルブ
（２） 多機能吸気センサー
（３） ターボチャージャーウェイストゲートレギュレーターソレノイドバルブ
（４） ターボチャージャー
（５） ターボチャージャーバイパスバルブ
（６） ターボチャージャーウェイストゲートアクチュエーター
（７） エンジン排気マニホールド
（８） マニホールド絶対圧（MAP）センサー
（9） 真空タンク（吸気マニホールド一体型）
（１０） インテークマニホールド
（１１） スロットルボディ
（１２） 吸気（ブースト）圧力および温度センサー
（１３） チャージエアクーラー
（１４） エンジンコントロールモジュール（ECM）
ターボチャージャーの説明と動作
ターボチャージャーは、内燃機関の出力向上を目的とした強制吸気装置です。排気ガスの力を利用して吸気を圧縮することで、ターボチャージャー付きエンジンは、同じ排気量の自然吸気エンジンよりも高出力かつ高効率になります。デュアルスクロールターボチャージャーは排気マニホールドに取り付けられ、軽量タービンは排気ガスの流れによって発生する余剰エネルギーで駆動されます。タービンはシャフトを介してコンプレッサーに接続されており、コンプレッサーはエンジンの吸気系に取り付けられています。コンプレッサーの羽根は吸気を大気圧以上に圧縮し、エンジンに入る空気の密度を大幅に高めます。

ターボチャージャーには、ECMによってパルス幅変調（PWM）ソレノイドを介して制御されるウェイストゲートが組み込まれており、コンプレッサの圧力比を調整します。ECMによって遠隔設置されたソレノイドを介して制御される一体型ターボチャージャーバイパスバルブは、スロットルが急激に閉じられた際に開くことで、コンプレッサのサージングや損傷を防ぎます。バイパスバルブは、スロットルが閉じて減速しているときに開き、ターボチャージャー内の空気を再循環させてコンプレッサの回転速度を維持します。スロットルが全開になると、バイパスバルブは閉じてターボの応答性を最適化します。

ターボチャージャーは、供給管と排出管を介してエンジンオイルシステムに接続されており、工場出荷時に合成油が注入されています。合成油は、摩擦低減効果と高温性能に優れているため必要とされます。ターボチャージャー内部には、エンジン冷却水を利用して作動温度をさらに下げる冷却システム回路が備えられています。

ターボチャージャーウェイストゲートソレノイドバルブ
ウェイストゲートバルブは、タービンホイール横のバイパス通路を開閉します。閉じる方向にはらせん状のスプリングが働き、開く方向にはダイヤフラム内の圧力が働きます。ECMはソレノイドバルブにPWM信号を送り、それによってターボからの圧力が通過します。圧力がスプリングの力に打ち勝つと、アクチュエータロッドが動き始め、ウェイストゲートバルブがそれに応じて開きます。ECMはPWM信号を変化させることでウェイストゲートバルブの開度を調整し、タービンの回転速度を制御します。

低負荷時には、ウェイストゲートバルブは閉じられます。排気ガスはすべてタービンを通過します。高負荷時には、排気ガスの量が増加するため、タービンホイールの回転速度が速くなります。これにより、エンジンへの空気供給量が増加します。

空気の吐出量が非常に大きくなり、スロットルだけでは燃焼あたりの空気量を制御できなくなった場合、ターボチャージャーを制御する必要があります。これは、ウェイストゲートバルブを開いて排気ガスの一部をウェイストゲートに通すことで行います。その結果、この排気ガスはタービンの駆動に寄与せず、タービンの回転速度が調整され、ターボチャージャーの空気吐出量が適切な値になります。

特定のDTCが設定されると、ECMは利用可能なブースト圧を制限します。ブースト圧の制限は、ECMがウェイストゲートアクチュエータソレノイドバルブを制御し、デューティサイクルを0%に維持することによって実現されます。つまり、エンジン負荷が大きい場合でも、ECMはウェイストゲートを積極的に閉じません。この時点では、システムは機械式ブーストに制限されます。機械式ブーストとは、ウェイストゲートは動きますが、その動きの量は、ダイヤフラムバルブ内のリターンスプリングの機械的特性、アクチュエータの空気圧特性、および排気システム内の排気ガスの流れの物理的特性によって制限されることを意味します。

ターボチャージャーのウェイストゲートダイヤフラムバルブアセンブリには、バルブのダイヤフラムをウェイストゲートに接続するねじ付きロッドとナットがあります。このロッドは工場出荷時の仕様に合わせて調整されており、調整はできません。

以下の図は、ターボチャージャーのウェイストゲートが閉じた状態と開いた状態を示しています。

ターボチャージャーのウェイストゲートが閉じている

（１） デューティサイクル100%のターボチャージャーウェイストゲートアクチュエータソレノイドバルブ
（２） コンプレッサー
（３） タービン
（４） 排気ガス圧力
（５） スプリングフォース
（６） ターボチャージャーウェイストゲートダイヤフラムバルブ
ターボチャージャーウェイストゲート開

（１） デューティサイクルが0パーセントのターボチャージャーウェイストゲートアクチュエータソレノイドバルブ
（２） コンプレッサー
（３） タービン
（４） 圧力調整
（５） 排気ガス圧力
（６） スプリングフォース
（７） ターボチャージャーウェイストゲートダイヤフラムバルブ
アイドリング時はウェイストゲートは完全に閉じている。排気エネルギーはすべてタービンを通過する。

通常運転時、低回転域でスロットル全開が要求された場合、ECMはターボラグを最小限に抑えるため、ウェイストゲートソレノイドをデューティサイクル100%で制御します。中回転域および高回転域でエンジン負荷がかかっている場合、ECMはソレノイドをデューティサイクル約65%で制御します。

ターボチャージャーバイパスソレノイドバルブ
ターボチャージャーバイパスバルブは、低流量・高圧時にターボチャージャーがポンプの限界を超えるのを防ぎます。これは、エンジンが負荷をかけて運転中にスロットルが急に閉じられた場合に発生します。この場合、流量はほぼゼロになり、圧力は非常に高くなります。これはターボチャージャーに損傷を与えるだけでなく、騒音を発生させ、タービンの回転速度を低下させます。ECMは、ソレノイドバルブ出力ドライバに電圧信号を供給し、バルブの開閉位置を制御します。

アクセルペダルを踏み込んだ

バイパスバルブが閉じている。バルブに内蔵されたリターンスプリングの力により、バルブコーンがターボハウジング内のシートに押し付けられる。バルブはオフになっている。

アクセルペダルを離す

吸気マニホールド内の圧力スパイクやターボチャージャーの過負荷・過剰回転を防ぐため、ECMはバイパスバルブに電圧信号を送り、バルブを開きます。ターボチャージャーの圧力側の圧縮空気は、開いたバルブを通して吸気系へと送られます。圧力が低下した場合でも、タービン回転数を比較的高く維持することができ、ターボチャージャーがポンプの限界を超えるのを防ぎます。

チャージエアクーラー
ターボチャージャーは、空冷式チャージエアクーラーシステムによってサポートされています。このシステムは、熱交換器を通して取り込まれた新鮮な空気を利用して、吸気システムを通して送り込まれる高温の圧縮空気の温度を下げます。吸気温度は最大100℃（180°F）下げることができ、これにより性能が向上します。これは、冷却された空気中の酸素密度が高くなり、最適な燃焼が促進されるためです。チャージエアクーラーは、特殊な高トルク締結クランプを使用する必要のあるフレキシブルダクトによってターボチャージャーとスロットルボディに接続されています。ダクトの整備時にあらゆる種類の空気漏れを防ぐために、クランプの締め付け仕様と適切な位置決めが非常に重要であり、厳密に遵守する必要があります。