ハイドロロック

ハイドロロック（ハイドロスタティックロックまたは油圧ロックの略記）は、機械的に拘束してガスを圧縮するように設計された装置の異常状態です。最も一般的には往復内燃機関で、特に断りのない限り、この記事ではこのケースについて言及します。ハイドロロックは、最小時（ピストンのストロークの終わり）のシリンダーの容積よりも大きい液体の容積がシリンダーに入ると発生します。液体はほぼ圧縮できないため、ピストンは移動を完了できず、エンジンの回転が停止するか、機械的な故障が発生します。

エンジンが高速走行中にハイドロロックを起こした場合、機械的な故障の可能性があります。一般的な損傷モードには、コネクティング ロッドの曲がりや破損、クランクの破損、ヘッドの破損、ブロックの破損、クランクケースの損傷、ベアリングの損傷、またはこれらの組み合わせが含まれます。相互接続された他のコンポーネントによって吸収される力によって、さらに損傷が発生する場合があります。金属部品の物理的損傷は、「衝突」または「キーキー」という音として現れることがあり、通常はエンジンの交換または主要コンポーネントの大幅な再構築が必要になります。

内燃エンジンがアイドリング中または低出力状態でハイドロロックを起こすと、エンジンは突然停止しますが、すぐに損傷することはありません。この場合、スパークプラグまたはインジェクターを外してエンジンを回転させて燃焼室から液体を排出することで、エンジンをパージできます。その後、再始動を試みます。液体がエンジンにどのように導入されたかに応じて、通常の燃焼熱で再始動して乾燥させることもできますが、汚染された作動液を洗い流したり、損傷したガスケットを交換したりするなどの作業が必要になる場合もあります。

エンジンが停止しているときにシリンダーに液体が満たされると、始動サイクルを試みてもエンジンは回転しません。スターター機構のトルクは通常、エンジンの動作トルクよりはるかに低いため、エンジンが損傷することはありませんが、スターターが焼損する可能性があります。エンジンは上記のように排出して再始動できます。水などの腐食性物質がエンジン内に長時間留まり、錆が発生する場合は、より大規模な修理が必要になります。

ハイドロロックを引き起こすほどの量の水は、ガソリン エンジン内の空気/燃料混合気を乱す傾向があります。水がゆっくりと注入されると、この効果によりエンジンのパワーと速度が低下し、ハイドロロックが実際に発生してもエンジンに壊滅的な損傷は発生しません。

ハイドロロックは、洪水の中を運転しているときに自動車で最もよく発生します。洪水では、水位が吸気口より上であるか、車両の速度が速すぎて高い船首波が発生します。車両の低い位置に冷気取り入れ口が取り付けられている車両は、たまった水や激しい雨の中を運転すると、特にハイドロロックが発生しやすくなります。エンジン冷却液がさまざまな手段 (ヘッドガスケットの破損など) でシリンダーに入ることも、よくある原因の 1 つです。異常な動作条件により、1 つまたは複数のシリンダーに過剰な燃料が液体の状態で流入 (浸水) すると、ハイドロロックが発生することもあります。

船外機付きの小型ボートやパーソナル・ウォーター・クラフト（PWC）は、水の中や周りを走るという理由だけで水を吸い込む傾向があります。横転時や波が船を襲った場合、エンジンがハイドロロックを起こす可能性がありますが、小型船舶エンジンは特殊な空気取り入れ口と低い回転慣性のため、深刻な損傷はまれです。船内エンジンは、エンジンを静音化するためにヘッダー内で冷却水が排気ガスと混合されることが多いため、脆弱性が異なります。排気ヘッダーが錆びていたり、スターターを長時間回したりすると、排気ラインに水が溜まり、排気マニホールドを通って逆流してシリンダーに水が溜まることがあります。^[1] ターボチャージャー付きエンジンでは、インタークーラーは通常海水で冷却されますが、これが錆びるとエンジンが水を吸い込みます。

ディーゼル エンジンはガソリン エンジンよりもハイドロロックの影響を受けやすいです。ディーゼル エンジンは圧縮比が高いため、最終的な燃焼室の容積がはるかに小さく、ハイドロロックに必要な液体の量もはるかに少なくなります。また、ディーゼル エンジンはガソリン エンジンよりもトルク、回転慣性が高く、スターター モーターが強力になる傾向があります。その結果、ディーゼル エンジンは壊滅的な損傷を受ける可能性が高くなります。

ハイドロロックは、星型エンジンや倒立エンジン（シリンダーが下を向いている）で、エンジンを長期間放置するとよく発生します。エンジンオイルは、重力によりさまざまな手段（リング、バルブガイドなど）でシリンダーに浸透し、シリンダーにオイルが充満してハイドロロックが発生することがあります。浸透の影響は、星型エンジンの始動時によく見られる青白い煙で確認できます。エンジンの損傷を防ぐために、地上要員またはパイロットが航空機の飛行前点検中にハイドロロックを確認するのは一般的な方法です。通常は、手またはスターターモーターを使用してプロペラをゆっくりと数回回転させて、クランクシャフトがすべてのシリンダーで正常に循環することを確認します。

蒸気エンジンでは、蒸気が水に凝縮して戻るため、油圧ロックが発生する可能性があります。ほとんどの蒸気エンジン設計では、ピストンの戻りストロークの最後にすべてのバルブが閉じられ、残っている蒸気が圧縮される時間が短くなります。ボイラーから水が流入したり、冷えたエンジンでは、蒸気がシリンダーの冷たい壁で水に凝縮して、エンジンがハイドロロックする可能性があります。

これは内燃機関にとって同様に有害であり、蒸気機関車の場合、破損した連結棒が火室やボイラーを突き破り、蒸気爆発を引き起こす可能性があるため、非常に危険です。蒸気機関車（小型の模型やおもちゃの機械を除く）には常にシリンダードレンコックが取り付けられており、暖機中に余分な水と蒸気を逃がすために開かれます。^[2]

シリンダーの排水コックは手動式と自動式があります。自動排水コックの 1 つのタイプには、水は通すが蒸気の流れをブロックする転がるボールが含まれています。^[3] ボールはボールよりわずかに大きい水平シリンダーを占め、液体の水がボールを通り抜けることができます。しかし、高速で移動する蒸気はボールをシリンダーの端に押しやり、そこでボールが排出口を塞ぎます。