Введение

Тип отказа гидравлической системы сжатия – повреждение оборудования, когда сжатие действует на жидкость вместо газа.

Гидрозамок (сокращенное обозначение для гидростатического или гидравлического замка) – это ненормальное состояние любого устройства, предназначенного для сжатия газа путем механического ограничения его объема; наиболее часто это встречается в двигателях внутреннего сгорания с возвратно-поступательным движением, что и рассматривается в данной статье, если не указано иное. Гидрозамок возникает, когда в цилиндр попадает объем жидкости, превышающий объем цилиндра в его нижней мертвой точке (в конце хода поршня). Поскольку жидкости практически несжимаемы, поршень не может завершить ход; либо двигатель должен остановиться, либо произойдет механическое повреждение.

Симптомы и повреждения

Если двигатель происходит гидроудар на скорости, вероятно возникновение механической неисправности. Типичные виды повреждений включают в себя погнутые или сломанные шатуны, трещину в коленвале, трещину в головке блока цилиндров, трещину в блоке цилиндров, повреждение картера, поврежденные подшипники или любую их комбинацию. Силы, поглощаемые другими соединенными компонентами, могут привести к дополнительным повреждениям. Физические повреждения металлических деталей могут проявляться как "стук" или "скрежет" и обычно требуют замены двигателя или капитального ремонта его основных компонентов. Если гидроудар происходит в двигателе внутреннего сгорания на холостом ходу или при низкой нагрузке, двигатель может внезапно остановиться без немедленных повреждений. В этом случае двигатель часто можно продуть, открутив свечи зажигания или форсунки и проворачивая двигатель для удаления жидкости из камер сгорания, после чего можно попытаться запустить его снова. В зависимости от того, как жидкость попала в двигатель, его возможно запустить и высушить обычным теплом сгорания, либо потребуется больше работы, например, промывка загрязненных рабочих жидкостей и замена поврежденных прокладок. Если цилиндр заполняется жидкостью при выключенном двигателе, он не будет проворачиваться при попытке запуска. Поскольку крутящий момент стартера обычно намного ниже, чем рабочий крутящий момент двигателя, это обычно не повредит двигатель, но может привести к выходу стартера из строя. Двигатель можно слить, как описано выше, и запустить снова. Если коррозионное вещество, такое как вода, находилось в двигателе достаточно долго, чтобы вызвать ржавчину, потребуется более серьезный ремонт. Количество воды, достаточное для возникновения гидроудара, обычно нарушает соотношение воздух/топливо в бензиновых двигателях. Если вода поступает достаточно медленно, этот эффект может снизить мощность и скорость двигателя до такой степени, что гидроудар не приведет к катастрофическим повреждениям двигателя.

Автомобильная промышленность

Гидрозакрытие чаще всего происходит в автомобилях при движении через затопленные участки, когда вода поднимается выше уровня воздухозаборника или скорость автомобиля слишком велика, создавая высокий волновой вал. Автомобиль, оснащенный воздушным фильтром холодного впуска, расположенным низко, особенно уязвим к гидрозакрытию при движении по стоячей воде или во время сильных дождей. Попадание охлаждающей жидкости двигателя в цилиндры различными путями (например, из-за прогоревшей прокладки головки блока цилиндров) – еще одна распространенная причина. Также гидрозакрытие может быть вызвано избыточным поступлением топлива (заливом) в один или несколько цилиндров в жидком состоянии из-за ненормальных условий работы двигателя.

Морской

Малые лодки с подвесными моторами и персональные водные транспортные средства (PWC) склонны к попаданию воды внутрь, поскольку эксплуатируются непосредственно в воде и вблизи нее. При опрокидывании или при захлестывании волной двигатель может произойти гидроудар, однако серьезные повреждения редки благодаря специальным воздухозаборникам и низкой инерции вращения небольших судовых двигателей. Внутренние судовые двигатели имеют другую уязвимость, так как в них часто охлаждающая вода смешивается с выхлопными газами во впускном коллекторе для снижения шума. Проржавевшие выхлопные коллекторы или длительное включение стартера могут привести к накоплению воды в выхлопной системе до такой степени, что она потечет обратно через выхлопной коллектор и заполнит цилиндры. На турбированных двигателях интеркулер обычно охлаждается морской водой, и если он проржавеет, вода попадет в двигатель.

Дизельные двигатели

Дизельные двигатели более подвержены гидроудару, чем бензиновые. Из-за более высоких степеней сжатия дизельные двигатели имеют значительно меньший объем камеры сгорания, поэтому для возникновения гидроудара требуется гораздо меньшее количество жидкости. Дизельные двигатели также, как правило, обладают более высоким крутящим моментом, большей кинетической энергией вращающихся частей и более мощными стартерами, чем бензиновые. В результате дизельный двигатель с большей вероятностью получит серьезные повреждения.

Радиальные и инвертируемые двигатели

Гидрозакрытие часто встречается в радиальных и инвертированных двигателях (с цилиндрами, направленными вниз) после длительного простоя. Масло двигателя под действием силы тяжести просачивается в цилиндры различными путями (через поршневые кольца, направляющие клапанов и т.д.) и может заполнить цилиндр достаточным количеством масла, чтобы вызвать гидрозакрытие. Этот эффект просачивания можно заметить по голубовато-белому дыму, обычно появляющемуся при запуске радиального двигателя. Чтобы предотвратить повреждение двигателя, наземный экипаж или пилот обычно проверяют двигатель на гидрозакрытие во время предполетного осмотра самолета, медленно проворачивая винт вручную или с помощью стартера на несколько оборотов, чтобы убедиться в нормальной работе коленчатого вала во всех цилиндрах.

Паровые двигатели

Гидравлический удар может возникать в паровых двигателях из-за конденсации пара обратно в воду. В большинстве конструкций паровых двигателей существует короткий промежуток времени в конце обратного хода поршня, когда все клапаны закрыты и происходит сжатие оставшегося пара. Вода может поступать из котла, либо в холодном двигателе пар конденсируется в воду на холодных стенках цилиндров, что потенциально может привести к гидравлическому удару. Это столь же разрушительно, как и для двигателей внутреннего сгорания, и в случае паровоза может быть очень опасно, поскольку сломанная шатунная втулка может пробить топку или котел и вызвать взрыв пара. Паровые двигатели (за исключением небольших моделей и игрушек) всегда оснащаются цилиндровыми сливными кранами, которые открываются для выпуска избытка воды и пара при прогреве. Сливные краны могут быть ручными или автоматическими. Один тип автоматического сливного крана содержит плавающий шар, который пропускает воду, но перекрывает поток пара. Шар располагается в горизонтальном цилиндре, немного большем по диаметру, чем сам шар, что позволяет жидкой воде протекать мимо него. Однако быстро движущийся пар прижимает шар к концу цилиндра, где он перекрывает выпускное отверстие.