Гидрозатвор (сокращение от гидростатического затвора или гидравлического затвора ) — это ненормальное состояние любого устройства, предназначенного для сжатия газа путем его механического удержания; чаще всего это поршневой двигатель внутреннего сгорания, к которому относится данная статья, если не указано иное. Гидрозатвор возникает, когда в цилиндр попадает объем жидкости , превышающий объем цилиндра в его минимуме (конец хода поршня). Поскольку жидкости практически несжимаемы, поршень не может завершить свой ход; либо двигатель должен перестать вращаться, либо должна произойти механическая неисправность.
Если гидроблокировка двигателя происходит на скорости, вероятна механическая неисправность. К распространенным видам повреждений относятся погнутые или сломанные шатуны, сломанный кривошип, сломанная головка, сломанный блок, повреждение картера, повреждение подшипников или любая их комбинация. Силы, поглощаемые другими взаимосвязанными компонентами, могут вызвать дополнительные повреждения. Физическое повреждение металлических деталей может проявляться в виде «треска» или «визжа» и обычно требует замены двигателя или существенного ремонта его основных компонентов.
Если в двигателе внутреннего сгорания происходит гидроблокировка на холостом ходу или в условиях низкой мощности, двигатель может внезапно остановиться без немедленных повреждений. В этом случае двигатель часто можно продуть, открутив свечи зажигания или форсунки и перевернув двигатель, чтобы вытеснить жидкость из камер сгорания, после чего можно попытаться перезапустить его. В зависимости от того, как жидкость была введена в двигатель, возможно, его можно будет перезапустить и просушить с нормальной теплотой сгорания, а могут потребовать дополнительных работ, таких как промывка загрязненных рабочих жидкостей и замена поврежденных прокладок.
Если цилиндр наполнится жидкостью при выключенном двигателе, двигатель откажется вращаться при попытке запуска. Поскольку крутящий момент стартерного механизма обычно намного ниже рабочего крутящего момента двигателя, это обычно не приводит к повреждению двигателя, но может привести к сгоранию стартера. Двигатель можно слить, как указано выше, и перезапустить. Если коррозионное вещество, например вода, находилось в двигателе достаточно долго и вызвало ржавчину, потребуется более масштабный ремонт.
Количество воды, достаточно значительное, чтобы вызвать гидроблокировку, имеет тенденцию нарушать воздушно-топливную смесь в бензиновых двигателях. Если вода подается достаточно медленно, этот эффект может снизить мощность и скорость двигателя до такой степени, что когда действительно произойдет гидроблокировка, это не приведет к катастрофическому повреждению двигателя.
Гидроблокировка чаще всего возникает в автомобилях при движении по наводнениям, когда вода находится выше уровня воздухозаборника или скорость автомобиля чрезмерна, создавая высокую носовую волну . Автомобиль, оснащенный воздухозаборником холодного воздуха , установленным низко на автомобиле, будет особенно уязвим к гидроблокировке при движении по стоячей воде или в сильные осадки. Еще одной распространенной причиной является попадание охлаждающей жидкости двигателя в цилиндры различными способами (например, через прокладку головки блока цилиндров). Избыточное количество топлива, попадающего ( затопления ) в один или несколько цилиндров в жидкой форме из-за ненормальных условий эксплуатации, также может вызвать гидроблокировку.
Небольшие лодки с подвесными двигателями и персональные плавсредства (PWC) имеют тенденцию заглатывать воду просто потому, что они плывут в ней и вокруг нее. Во время опрокидывания или когда судно омывает волна, его двигатель может заблокироваться, хотя серьезные повреждения случаются редко из-за специальных воздухозаборников и низкой инерции вращения небольших морских двигателей. Бортовые судовые двигатели имеют другую уязвимость, поскольку охлаждающая вода в них часто смешивается с выхлопными газами в коллекторе, чтобы заглушить двигатель. Ржавые выпускные коллекторы или длительные периоды вращения стартера могут привести к скоплению воды в выхлопной магистрали до такой степени, что она потечет обратно через выпускной коллектор и заполнит цилиндры. [1] В двигателях с турбонаддувом промежуточный охладитель обычно охлаждается морской водой. Если он проржавеет, вода будет засасываться в двигатель.
Дизельные двигатели более подвержены гидроблокировке, чем бензиновые. Из-за более высокой степени сжатия дизельные двигатели имеют гораздо меньший объем камеры сгорания, поэтому для гидроблокировки требуется гораздо меньше жидкости. Дизельные двигатели также имеют более высокий крутящий момент , инерцию вращения и более мощный стартер, чем бензиновые двигатели. В результате дизельный двигатель с большей вероятностью получит катастрофические повреждения.
Гидроблокировка часто встречается на радиальных и перевернутых двигателях (цилиндры направлены вниз), когда двигатель простаивает в течение длительного периода времени. Моторное масло под действием силы тяжести просачивается в цилиндр различными способами (через кольца, направляющие клапанов и т. д.) и может наполнить цилиндр достаточным количеством масла для его гидроблокировки. Эффект просачивания можно наблюдать по сине-белому дыму, который обычно наблюдается при запуске радиального двигателя. Чтобы предотвратить повреждение двигателя, наземный экипаж или пилот обычно проверяют гидроблокировку во время предполетного осмотра самолета, обычно путем медленного проворачивания воздушного винта на несколько оборотов вручную или с помощью стартера, чтобы предотвратить повреждение двигателя. убедитесь, что коленчатый вал нормально вращается во всех цилиндрах.
Гидравлическая блокировка может возникнуть в паровых двигателях из-за конденсации пара обратно в воду. В большинстве конструкций паровых двигателей в конце обратного хода поршня есть короткое время, когда все клапаны закрыты и он сжимает оставшийся пар. Воду можно подавать из котла или в холодный двигатель, пар конденсируется в воду на холодных стенках цилиндров и потенциально может вызвать гидроблокировку двигателя.
Это так же вредно, как и для двигателей внутреннего сгорания, а в случае паровоза может быть очень опасно, поскольку сломанный шатун может пробить топку или котел и вызвать паровой взрыв. Паровые двигатели (за исключением небольших моделей и игрушечных машин) всегда оснащены сливными кранами цилиндров, которые открываются для выхода лишней воды и пара во время прогрева. [2]
Краны слива баллонов могут быть ручными или автоматическими. Один тип автоматического сливного крана содержит вращающийся шар, который пропускает воду, но блокирует поток пара. [3] Шар занимает горизонтальный цилиндр немного большего размера, чем шар, позволяя жидкой воде течь мимо шара. Однако быстро движущийся пар подталкивает шар к концу цилиндра, где шар блокирует выпускное отверстие.
Катящийся шар позволяет конденсату выходить, но отключается под давлением пара.