排気ブレーキの仕組みや機能などまるごと解説！

車に搭載されているブレーキ機能の1つ、排気ブレーキについて紹介しています。

排気ブレーキの仕組みや機能、メリットや修理方法など排気ブレーキの細かい部分まで網羅しています。また、排気ブレーキ以外の補助ブレーキについても紹介しているので、ブレーキ機能について知りたい方は最後まで一読してくださいね。

排気ブレーキとは？

そもそも排気ブレーキとはどういうものか説明していきましょう。

排気ブレーキは別名エキゾーストブレーキと呼ばれます。具体的にいうと、“ディーゼルエンジン特有の補助ブレーキ”のことです。

一般的には、フットブレーキ（足でブレーキペダルを踏んでブレーキをかけること）を使用しますが、そのフットブレーキ以外で減速できる補助ブレーキを指しています。

この排気ブレーキを搭載しているのは、主に大型トラックやバスなど大型のディーゼル車です。他にもディーゼル機関車やガスタービン機関車などの鉄道にも搭載されています。

排気ブレーキを搭載する理由は？

なぜトラックやバスの大型車両、鉄道などに排気ブレーキを搭載しているのでしょうか。

ブレーキの不具合を防止する

その理由は大型車両の特性にあります。大型車両はその車体の大きさから車両重量がとても重たいので、あまりエンジンブレーキが効かず基本的にはフットブレーキで車両を止めるしかありません。

しかし、フットブレーキを多用すると事故の危険性が出てしまいます。例えばペーパーロック現象と呼ばれるもので、下り坂が長く続く場合にフットブレーキしか使っていないと、ブレーキフルードが加熱されてブレーキペダルを踏んでもブレーキが効きづらくなり減速効果が落ちてきてしまいます。

その結果、ブレーキが想像以上に効かずに前の車両に衝突…なんてことも起こりうります。

他にもフェード現象というブレーキパッドに使われているゴムや樹脂が気体となり、その気体がブレーキローターの間に入り込んでブレーキが効きづらくなるといったものもあります。

つまり、フットブレーキに頼りすぎないように補助ブレーキである排気ブレーキを搭載しているのです。

メンテナンス費用の削減

それ以外にも排気ガスを使用することでコスト削減にもつながります。フットブレーキを使用していると、どうしてもフットブレーキ周りの部品は摩耗して減っていくこととなります。フットブレーキばかりを使用すると、この部品を頻繁に交換しないといけなくなります。そうなるとメンテナンス費用にコストがかかってしまうため、排気ガスを適度に使用することは経費削減となります。

排気ブレーキの仕組み

排気ガス自体がどういった仕組みになっているのか紹介していきましょう。

排気ブレーキの仕組みと構造は、エンジンから排出される排気ガスの量をバタフライやフラップと呼ばれるバルブを開閉することで調整するとピストンが上昇しづらくなります。

エンジンが「吸入」「圧縮」「膨張」「排気」を行うことでピストンが上下する仕組みをなっています。そのピストン運動が弱まると車が減速します。

ピストンが上昇しづらくなることでエンジンへの「吸入」を意図的に妨げることとなり、エンジンの抵抗が増加します。そうすると減速力が強化されるといった仕組みとなります。

もっと簡単に説明すると、排気ガスを排気管の中に溜めて圧力を高め、エンジンの回転数を無理やり上げられない状態にすることでエンジンブレーキのパワーを強くしています。つまり、排気ブレーキというのはエンジンブレーキを強化したものとなります。

排気ブレーキを使用するシーン

どういった時に排気ブレーキを使うのか紹介していきましょう。

下り坂が続く時

下り坂が続く時には排気ガスを活用しましょう。下り坂の時にフットブレーキを多用すると上記で紹介したようにフェード現象やペーパーロック現象といったブレーキが効きづらくなる不具合を起こす原因となります。

積荷がある時

荷台に多くの積荷がある時にも排気ブレーキを活用しましょう。積荷が多いとそれだけ車体の重量は重たくなります。そうするとフットブレーキの効きがいつもよりも悪くなります。

平地を走る時は排気ブレーキを使用する必要はありませんが、ちょっとした下り坂がある時には排気ガスを使用するようにして事故を防ぎましょう。

排気ブレーキの使い方

実際に排気ブレーキを使うときの使用方法について紹介しましょう。

“排気ブレーキをオンにする方法”

①スイッチを入れる。スイッチはワイパースイッチと兼用したり、ハザードランプのスイッチと兼用されてりします。

②ギアが繋がっている状態でアクセルとクラッチを完全に戻す。

“排気ブレーキをオフにする方法”

スイッチをオフにする。もしくはアクセルを踏む、クラッチを切ることで自動的に解除されます。

排気ブレーキのメリット

排気ブレーキを利用するメリットについて紹介しましょう。

フットブレーキに頼ることなく安全に減速できる

トラックには通常の一般車よりも強力な制動力を発生させるエアブレーキをいうブレーキが搭載されています。しかし、車両重量が重たいトラックやバスはフットブレーキを多用することで、フェード現象やペーパーロック現象といった事故を起こす原因の発生リスクを高めます。

補助ブレーキである排気ブレーキをうまく使用することで、減速時のフットブレーキを多用する必要がなくブレーキトラブルを抑えて安全に停車することができます。

経費削減となる

フットブレーキを多用するとブレーキトラブルを引き起こす以外にブレーキ周りの部品の消耗が早くなります。消耗が早いとその分だけ交換頻度が多くなるため、その度に費用がかかってしまいます。

排気ブレーキを活用することはブレーキ部品を長く使うための方法にもなります。フットブレーキと排気ブレーキをうまく使って部品を長持ちさせるようにしましょう。

排気ブレーキのデメリット

排気ブレーキをうまく使わないとデメリットが発生します。詳しく紹介していきましょう。

排気ブレーキを使用することで燃費に影響を与えることも

排気ブレーキスイッチを常にオンにしていることで燃費が低下するデメリットがあります。

排気ブレーキの起動中はアクセルを緩めることで排気抵抗が生まれて制動力が発生します。制動力が発生するということは常にブレーキがかかった状態で車を走行することとなります。そうなるとスピードを維持するためには余分な燃料を使わないといけなくなるので燃費が悪くなります。

排気ブレーキは必要なときだけ使用し、それ以外ではスイッチをオフにしておくようにしましょう。

エンストする原因になることも

排気ブレーキを使用した状態でギアをローギアにするとエンジンブレーキも強く作動し、減速力が強くなります。フットブレーキを使わない方法としては有効な手段ですが、ローギアにすることでエンジンの回転数が落ちます。

回転数が少なすぎるとエンストする恐れがあるため、回転数がタコメーターの赤の表示内にならないよう確認しなければいけません。道中でエンストすると後ろの車両が追突…なんて危険がありますよね。

排気ブレーキが効かなくなったときは？

排気ブレーキが効かない…なんてこともあるでしょう。そういったときは故障が考えられます。故障原因と対応方法を紹介していきましょう。

排気ブレーキの故障原因

排気ブレーキの故障原因はさまざまありますが、その中で代表的なものを紹介していきましょう。

ススが固着した

エンジンルームから燃焼を終えた軽油の燃えかすやススは排気ブレーキに流れてきます。その不純物は排気バルブのバタフライ部分に付着していきます。バタフライのシャフト部分にススなどが付着し、それが堆積していくと排気ブレーキの作動時に負荷がかかり、徐々にガタガタとなります。バタフライ部分が開閉の軸となるので、これがズレると正常に動かなくなります。

またススは均等に付着するわけではありません。周辺に付着するくらいでは動作はしますが、完全に閉まりにくくなります。隙間が生まれてそこから排気ガスが漏れ出すことで効かないようになります。

部品の故障

排気ブレーキにはブレーキ機能を制御するためにさまざまな電子部品が使用されています。排気ブレーキを起動する際に部品に負荷がかかり故障したり、普段の急ブレーキ、急発進による乱暴な運転でも排気ブレーキに悪影響を起こすこととなります。

浄化装置に汚れがたまる

トラックによっては排気ガスの汚れを洗浄させる装置がついています。排気ブレーキによって発生したススなどの汚れは浄化装置にたまるようになっています。この浄化装置とは、DPF（Diesel Particulate Filter）＝ディーゼル微粒子捕集フィルターと呼ばれ、排気ガスに含まれるPMを捕集し、自動的にPMを燃焼（DPF再生）処理する装置です。

この浄化装置が正常に作動しているときは、排気バルブを閉じて汚れを燃焼させています。しかし、あまりに汚れが溜まると燃焼しきれなくなります。排気ブレーキが常に作動するようになると必要以上にエネルギーが必要となり、効率的な作動ができなくなります。

異常が検知されるとDPF表示灯が点滅したり点灯が増えたり、最終的にはエンジンチェックランプが点灯します。

排気ブレーキがおかしいと思うサイン

排気ブレーキの不調になれば何かしらの形でサインが出てきます。どういうサインか紹介していきましょう。

減速ができなくなる

アクセルから足を離した際に減速ができなくなれば排気ブレーキのトラブルが考えられます。排気ブレーキの消耗や故障が疑いましょう。ただし、積荷の量によってはなかなかこの不調に気づきにくいこともあります。普段から排気ブレーキの具合を意識するようにしましょう。

減速できなくなることは危険なトラブルの前兆です。気づいたら直ちに修理対応するようにしましょう。

異音がする

排気ブレーキはエンジンに溜まった排気ガスが一気に排出されるタイミングで大きな音がします。しかし、この音が鳴らないときは排気ブレーキにトラブルが起こっていることが考えられます。

また、アイドリング時にも開閉弁の音がするため、弁のカチッとした音が聞こえなくなったら一度確認・点検するようにしましょう。

黒煙が出てくる

排気ガスが黒くなると排気ブレーキの故障が考えられます。しかし、この場合はエンジンのトラブルであることも多いです。排気ガスが黒くなれば直ちに修理工場に持っていくようにしましょう。

大型トラックやバスのブレーキが効かなくなると大惨事につながるので、普段からメンテナンスを心がけましょう。

排気ブレーキの修理費用

排気ブレーキが故障した場合の費用はいくらくらいになるのか解説しましょう。

排気ブレーキを修理となると基本的には故障部品の交換が必要となります。修理も不可能ではありませんが、一時的によくなったとしても、またすぐに故障する場合が多いからです。

排気ブレーキの最も故障する原因である汚れの付着の場合は、排気バルブやアクチュエーターの交換が必要となります。この修理費用はトラックのサイズごとに変わり、2tトラックの場合はおよそ5〜6万円ほどとなります。

排気ブレーキを長く使うためのコツ

排気ブレーキは丈夫で耐久性があるため、それほど簡単に故障するものではありません。しかし、だからといって雑に扱って故障すると事故を起こしてしまう危険性や経費がかかってしまいます。

排気ブレーキを長く活用するためのコツを紹介していきましょう。

荷物を空のときは使わないようにする

排気ブレーキが作用するのは車両の後輪部分となります。荷台が空の状態だと後輪に重量があまりない状態となるため、排気ブレーキを使うと、その強力なブレーキ力にスリップしてしまうことがあります。

特に雨の日など地面が濡れている状態のときはスリップしやすい状態なので余計危険性が高くなります。

トラックやバスの中にはABS（アンチロックブレーキシステム）と呼ばれる急ブレーキ時のタイヤロックを防ぐ機能のあるものがが搭載されています。その場合は排気ブレーキをオフにし、運転するようにすることがおすすめです。

シフトダウンと併用して使う

排気ブレーキを活用するポイントは、「荷物を積んでいること」と「長い下り坂でフットブレーキを多用してしまう時」です。トラックやバスにはエンジンブレーキ機能も搭載されているので、エンジンブレーキで十分なときはそちらを活用しましょう。

シフトダウンすることでエンジンブレーキが強くなります。それでも足りないのであれば排気ブレーキも活用しましょう。ただし、エンジンの回転数が上がりすぎてレッドゾーンに達しないよう気をつけましょう。

無駄に使用しないようにする

荷物を積んでいないときは排気ブレーキをオフにしましょう。オンの状態にしているとエンジンブレーキがかかり、加速を繰り返すこととなり燃費が悪くなります。アクセルでスピードをコントロールできるのであれば、排気ブレーキをオフにしておきましょう。そうすることで排気ブレーキも長持ちします。

・エアブレーキの踏み方のコツと仕組みを徹底解説！

・大型トラックの運転テクニック向上のための７つのコツ（左折/右折）

排気ブレーキのランプがつきっぱなしになっていたら

排気ブレーキを入れっぱなしにすると故障の原因になると説明してきました。しかし、排気ブレーキはアクセルを踏んだ状態で走行している際は作動しません。排気ブレーキは他にも停止時やクラッチを踏んでいるとき、ニュートラルのときは作動しないようになっています。

つまり、排気ブレーキのランプがつきっぱなしということは何かしらの要因が考えられます。

本当に効きっぱなしの状態

上記で説明した通り、排気ブレーキはアクセルから足を離した状態で作動しはじめます。つまり、アクセルを踏んでいる状態でも排気ブレーキランプが点灯しているというのは、作動しっぱなしが考えられます。

この場合、排気ブレーキの故障が考えられます。点検・修理に出すようにしましょう。この状態でも走行できますが、常に排気ブレーキがかかっているのでアクセルを踏みっぱなしにしないといけないため燃費が悪くなります。

配線不良

常に排気ブレーキが点灯している状態は配線不良の可能性が挙げられます。排気ブレーキランプが点灯しているのにかかっていないと感じるようであれば、どこか配線がおかしくなっている可能性があります。

この状態でも問題はありませんが、いづれにしよ修理しないといけなくなるので点検に出すようにしましょう。

この2つのどちらにせよ、車種の中には排気ランプと停止ランプが連動しているものがあります。排気ランプが作動したままの状態では後続車に迷惑をかけるので、おかしいと感じたらすぐに修理に出すようにしましょう。

排気ブレーキ以外の補助ブレーキ

トラックのブレーキには、フットブレーキ、エンジンブレーキ、排気ブレーキ以外のブレーキがまだ存在しています。

このエンジンブレーキ、排気ブレーキでは足りない部分を補助する形で使用するのですが、どんなものがあるのか紹介していきましょう。

ジェイクブレーキ

ジェイクブレーキとは、アメリカのジョイコブス社が開発した製品名のことです。圧縮開放ブレーキと呼ばれるブレーキの一種でメーカーによって名前が変わります。例えばいすゞや日野自動車ではエンジンリターダー、三菱ふそうではパワータードと呼ばれています。

ジェイクブレーキはエンジンブレーキの一種です。エンジンのシリンダーヘッドに油圧の回路を組み込んでおり、シリンダーの圧力を調節することで制動力を得ています。詳しくいうと、エンジンの圧縮工程の終わりに圧縮圧力を抜いています。

シリンダーに吸い込んだ空気を閉じ込め、ピストンの上昇でギュッと押し縮められると次の圧縮工程ではピストンが押し下げられるので通常はプラマイゼロのようになります。

しかし、ジェイクブレーキを使用すると圧縮した空気をピストンが上がり切るところで圧力を解放するので圧縮した抵抗だけをエンジンブレーキに使います。

ジェイクブレーキは、シリンダーヘッドに油圧の回路を追加することで排気バルブを開くようにしています。これはシリンダー別に作動させることも可能です。例えば8気筒のエンジンであれば、2・4・6・8気筒に使い分けることでブレーキの強さを調整できるのです。

ジェイクブレーキはスイッチを入れると作動するだけなので、使い方はシンプルです。現代の大型ディーゼルエンジンには不可欠な構成部品とされています。

リターダー

排気ブレーキよりもさらに大きな制動力を発生させるものとしてリターダーという補助ブレーキがあります。

リターダーを訳すと「遅れらせる、妨げる」となります。その名前の通り、プロペラシャフトに負荷を与えて回転を遅らせることで制動力を得ています。リターダーを装着するのはトランスミッションやエンジンとトランスミッションの間です。

リターダーの作動方法には流体式と電磁式と2種類あります。

流体式

流体式はオイルを循環させるローターやステーターというパーツで構成されており、ローターから送り出さしたオイルがステーターにぶつかり、減速されたときの抵抗を利用しています。流体式のメリットとしては発熱に対する許容値が大きく、バッテリーの電力を使用しないことがありますが、重量があり、後付けすることが難しいといったデメリットがあります。

電磁式

電磁式は電磁誘導を利用して制動力を得る方式となります。プロペラシャフトとともに回転する電磁石とシャーシに固定された金属板とで構成されています。金属板に電流を流すと磁場ができ、電磁石がこの磁場の中を回転すると金属内部に渦電流が発生します。この渦電流の電気的な抵抗がトルクの抵抗となって制動力となります。

一般的には空冷式を採用しています。空冷式の後付けが簡単といったメリットがありますが、発熱に対する許容値が小さいため、電磁石を作動させるためにバッテリーやオルタネーターの強化が必要となります。さらに非作動時でも走行抵抗が大きいといったデメリットがあります。しかし、最近では永久磁石とコイルを組み合わせた永久磁石式も登場しています。軽量でメンテナンスも少なくすみ、ブレーキ力も強いといった特徴があります。