ディーゼル発電機セットのシリンダーライナーのキャビテーションの原因

シリンダーライナーのキャビテーション損傷の特徴は、局所的に深い穴が集中する形態をとることである。ほとんどの場合、損傷面はきれいで、腐食生成物の堆積がなく、ライナーの圧力面の片側に現れる。ディーゼルエンジンの改良と強化の方向への発展に伴い、キャビテーションはますます深刻化している。

シリンダーブロックとシリンダーライナーのキャビテーション損傷は、亀裂や貫通穴を引き起こし、冷却水がシリンダーとオイルに侵入するため、ディーゼルエンジンの寿命と信頼性が著しく低下します。キャビテーションを防止するために一般的に用いられる方法は、シリンダーとピストンの間の隙間を小さくしてシリンダーライナーの振動を低減すること、長いピストンスカート部を採用すること、冷却水の流量を増やし、冷却システムの流れ方向と構造を改善すること、シリンダーライナーの支持剛性を高めること、シリンダーライナーの材質と製造プロセスを改善してキャビテーション耐性を向上させることなどです。

キャビテーションの主な原因は、シリンダーライナーの振動です。ピストンが上死点に達すると、側圧の方向が変化し、ピストンがシリンダーライナーの片側から反対側へと揺れ動き、ピストン振れ現象が発生します。ピストンとシリンダーライナーの間には熱的な隙間があるため、ピストンの振れは衝撃を伴います。この衝撃によって、シリンダーライナーに強い振動が生じます。

ライナー壁が振動すると、水室内で伸縮が交互に起こり、外壁付近の水中に局所的な高圧気泡と真空気泡が発生します。高真空の作用により冷却水が蒸発して気泡となり、シリンダーライナーの外壁にある微細なピンホール内に真空気泡や気泡が発生したり、振動の作用でピンホール内に押し込まれたりします。真空気泡や気泡が高圧の衝撃によって破裂すると、破裂領域付近に圧力衝撃波が発生し、その圧力は数十気圧に達してシリンダーの外壁に衝撃を与えるため、頻繁な衝撃の繰り返しによりシリンダーライナー表面が急速に損傷します。

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