Hydraulic Cylinder Unit (HCU)

Hydraulic Power Supply Unit က double wall hydraulic pipe တွေကတဆင့် HCU ကို hydraulic oil ထောက်ပံ့ပေးပါတယ်။ Doble wall pipe မဟုတ်ဘဲ Single wall pipe ဆိုရင် hydraulic pipe တွေကို  casing ထဲ ထားတတ်ပါတယ်။ System pressure 300 bar ရှိတဲ့ စနစ်တွေရှိသလို 200 bar ရှိတဲ့ စနစ်တွေလည်းရှိပါတယ်။ Hydraulic Cylinder Unit (HCU) က cylinder unit တစ်ခုကို တစ်လုံးဆီရှိပါတယ်။ ချွင်းချက်အနေနဲ့ ME-B မှာ HCU တစ်ခုကို Cylinder Unit နှစ်ခု သုံးတာရှိပါတယ်။  

Hydraulic Cylinder Unit တစ်ခုမှာ

• Distribution block
• FIVA
• Fuel Booster
• Exhaust valve actuator

Lubricator ဆိုပြီး ယူနစ်တွေပါဝင်ပါတယ်။

Distribution block က FIVA valve အတွက် hydraulic oil တွေကို ဖြန့်ဝေပေးတာပါ။ သူ့ပေါ်မှာ HCU ကို ဖြုတ်တပ် ပြုပြင်တဲ့အခါ hydraulic oil ကို isolate လုပ်ဖို့ valve တွေလည်းရှိပါတယ်။ HCU maintenance လုပ်တဲ့အခါ maker instruction ကို သေချာဖတ်ပြီး isolate လုပ်ရမှာပါ။ HCU block ပေါ်မှာလည်း instruction plate ကပ်ထားတတ်ပါတယ်။  Fuel booster နဲ့ exhaust valve တွေ operate လုပ်တဲ့အခါ hydraulic pressure အမြဲ တောင့်နေစေဖို့၊ တည်ငြိမ်စေဖို့ Nitrogen ဖြည့်သွင်းထားတဲ့  accumulator ကို distribution block မှာ တပ်ဆင်ထားပါတယ်။

Accumulator ရဲ့ လုပ်ဆောင်ပုံက Hydrophore အလုပ် လုပ်သလိုပါပဲ။ Accumulator ထဲမှာ Nitrogen ပမာဏတစ်ခု ထည့်ထားတဲ့ လေအိတ်ရှိပါတယ်။ Accumulator ရဲ့ ထိပ်တဖက်မှာ Hydraulic oil ဝင်ထွက်ဖို့ Poppet valve တစ်ခုရှိပါတယ်။ Accumulator ထဲ hydraulic oil တွေ မရှိတဲ့အခါ Nitrogen က လေအိတ်ထဲ မှာ Volume ပွတက်နေပြီး poppet valve ကို ပိတ်ထားမှာပါ။ Hydraulic oil တွေက System pressure နဲ့ အဲဒီ poppet ကနေတဆင့် Nitrogen လေအိတ်ကို တွန်းကန် ပြီး Accumulator ထဲကို ဝင်လာပါမယ်။ Nitrogen pressure နဲ့ Hydraulic oil pressure ညီမျှတဲ့အခါ ဝင်တာ ရပ်သွားပြီး ဖိအားမျှခြေတစ်ခုကို ထိန်းထားပါတယ်။ တကယ်လို့ System ထဲ Hydraulic pressure ကျသွားရင် Accumulator က Nitrogen လေအိတ်က Volume တက်လာပြီး Hydraulic oil တွေကို Accumulator အပြင်ကို တွန်းထုတ်တာပါ။ ဘယ်အထိ ထုတ်မလဲဆိုတော့ ကျသွားတဲ့ system pressure နဲ့ ညီတဲ့အထိ Nitrogen လေအိတ်က ပြန့်ကားပြီး တွန်းထုတ်မှာပါ။ အဲဒီလိုနဲ့ System pressure ပြန်တက်လာတဲ့အခါ Nitrogen က volume ပြန်ကျုံ့ပြီး Accumulator ထဲ ဆီ ပြန်ဝင်လာမှာပါ။

Distribution block ပေါ်မှာ နောက်ထပ် တွေ့ရမှာက FIVA valve (Fuel Injection Valve Actuation) ပါ။ Fuel booster  နဲ့ Exhaust valve actuator ကို မောင်းနှင်ဖို့ လိုအပ်တဲ့ hydraulic oil pressure ကို FIVA valve  ကို အဖွင့်အပိတ် ထိန်းချုပ်ပြီး အသုံးပြုပါတယ်။ ရှေ့အခန်းမှာ ရေးခဲ့သလို FIVA ဆိုပြီး Valve တစ်ခု တည်းရှိသလို ELFI (Electronic Fuel Injection) နဲ့ ELVA (Electronic Valve Actuation) ဆိုပြီး ခွဲပြီးထားတာလည်းရှိတတ် ပါတယ်။ ME-B ဆိုရင်တော့ Exhaust valve အဖွင့်အပိတ်က Cam Shaft နဲ့ပဲ မို့  ELFI ပဲ ပါရှိပါမယ်။ ခုဒီမှာတော့ FIVA ကိုပဲ ဉီးတည်ပြီး ရှင်းသွားပါ့မယ်။

FIVA assembly မှာ main FIVA valve နဲ့ အဲဒီ FIVA ကို operate လုပ်မယ့် Pilot Control Valve တစ်ခု ရှိပါမယ်။ ပြီးရင် FIVA position ကို  CCU MPC  က တဆင့် Engine Control System ကို ပြန်လည် ပေးပို့ဖို့ Feedback sensor ပါ ပါမယ်။ FIVA valve ကို MAN  B&W  က ထုတ်တာ ရှိသလို Bosch Rexroth နဲ့ Nabtesco က ထုတ်တာလည်း ရှိပါတယ်။ ထို့အတူ Pilot Control Valve မှာ MOOG, Parker,   Bosch Rexroth နဲ့ Nabtesco ဆိုပြီး အမျိုးမျိုး ရှိပါတယ်။ FIVA နဲ့ ပတ်သက်ပြီး ထဲထဲဝင်ဝင် မလုပ်ဖူးပေမယ့် Maker’s Instruction စာအုပ်မှာ Bosh Rexroth ဆိုရင် Pilot Control Valve ကို သပ်သပ် ဖြုတ်လဲလို့မရဘူးလို့ ရေးထားပါတယ်။ ကျွန်တော် ကြုံဖူးတဲ့ Nabtesco FIVA မှာ Feedback sensor ကသပ်သပ် ၊ Pilot Control Valve က သပ်သပ် ကြိုးခွဲထားပါတယ်။ ဒီစာရေးနေချိန် လက်ရှိ သင်္ဘောမှာတော့ Bosh Rexroth FIVA သုံးထားတာပါ။ သူ့မှာ FIVA ကိုလာတဲ့ ဝါယာတွေက FIVA Feedback sensor ဆီပဲဝင်တာတွေ့ရပါတယ်။ Pilot Control Valve က အဲဒီ Feedback sensor ကတဆင့် ကြိုးပြန်ယူထားပါတယ်။  Instruction book မှာ ထပ်ပြောထားတာက FIVA feedback sensor  ဖြုတ်ခဲ့ရင် ပြန် တပ်တဲ့အခါ Calibration tool လိုတာမို့ Service Technician ကပဲ လုပ်ဆောင်ဖို့ ရေးထားတာ တွေ့ရပါတယ်။ ခု လက်ရှိတော့ ကျွန်တော် အဲဒါ မကြုံဖူးသေးပါဘူး။  

 FIVA Maker တွေ ကွဲ ပေမယ့်  အခြေခံလုပ်ဆောင်ချက်တွေက အတူတူဖြစ်ပါတယ်။ CCU က Tacho System က နေ Injection လုပ်ရမယ့်အချိန်၊  Exhaust Valve အဖွင့်အပိတ် လုပ်ရတဲ့အချိန် ကို သိမယ်။  ECU ကတဆင့် Fuel index ကို ရမယ်။ အဲဒါတွေကိုမူတည်ပြီး Injection လုပ်ဖို့ Exhaust လုပ်ဖို့ command ကို FIVA ရဲ့  Pilot Control Valve ကိုပို့မယ်။ Pilot Control Valve က CCU ရဲ့ Command အတိုင်း သူ့ရဲ့  spool ကို ‌ရွေ့မယ်။ အဲကနေတဆင့် FIVA ရဲ့ Main Spool က လိုက်ရွေ့ပြီး Fuel booster နဲ့  Exhaust actuator ကို ထိန်းချုပ်ပါ တယ်။

Figure 59 Pilot Control Valves from Different Makers © MAN PrimeServ

Fig 55 မှာ MAN FIVA valve ရဲ့ Cross sectional ပုံကို ပြထားပါတယ်။ သူက Parker ရဲ့ Pilot Control Valve ကို သုံးထားပါတယ်။  Hydraulic oil က system pressure နဲ့ FIVA ထဲကို P ကနေ ဝင်ပါတယ်။ CCU က signal ရလာတာကို မူတည်ပြီး Pilot Control Valve က Pilot spool ကို လိုက်ရွေ့ ပြီး system pressure နဲ့ FIVA ရဲ့ Main spool ကို ရွေ့ပေးပါတယ်။ Fuel injection ရောက်တဲ့အခါ Main Spool က hydraulic oil high pressure  ကို P ကနေ Cfi ဆီ ပြောင်းပေးပါတယ်။ အဲဒီအချိန်  Exhaust valve actuator ဆီသွားတဲ့ hydraulic oil က Cva ကနေ Tva ဆီ ပြန်သွားပြီး  Tank ထဲ ပြန်ဝင်မှာပါ။ ထို့အတူ Exhaust valve opening အချိန်ရောက်တဲ့အခါ Main Spool က Hydraulic high pressure  ကို P ကနေ Cva ဆီပြောင်းပေးပြီး Exhaust valve actuator ကို ပို့ပေးမှာပါ။ အဲဒီအချိန်မှာ Cfi နဲ့ Tfi က ပွင့်နေပြီး Fuel booster ကဆီက Tank ထဲ Gravity နဲ့ပြန်ဝင်မှာ ဖြစ်ပါတယ်။ FIVA main spool က အထက်အောက် တက်လိုက်ဆင်းလိုက် လုပ်နေရတာမို့ Lubrication လိုအပ်ပါတယ်။ အဲဒီအတွက် Hydraulic Low Pressure oil  က  L ကနေ ဝင်ပြီး FIVA spool ကို Lubricate ပေးထားပါတယ်။ Fig 56  မှာ FIVA valve ရဲ့ Hydraulic diagram ကို ပြထားပါတယ်။

FIVA ကို CCU က Commend ပေးသလို  FIVA valve ရဲ့  position ကိုလည်း CCU က ပြန်သိဖို့ လိုပါတယ်။ အဲဒီအတွက် Feedback sensing အတွက် Liner Variable Differential Transformer (LVDT) ကို သုံးထားပါတယ်။

LVDT ဟာ Liner displacement အလျားလိုက် ရွေ့လျားမှုတွေကို အာရုံခံရာမှာ အသုံးဝင်တဲ့ Sensor အမျိုးအစား ဖြစ်ပါတယ်။ LVDT မှာ  Primary Winding တစ်ခုနဲ့  Secondary Winding  နှစ်ခုရှိပါတယ်။ Secondary Winding က တစ်ခုနဲ့တစ်ခု ဆန့်ကျင်ဖက် ပတ်ထားတဲ့  Winding တွေ ဖြစ်ပါတယ်။ အဲဒီအတွက်ကြောင့် Primary နဲ့ Secondary winding တွေကြားမှာ ရှိတဲ့ ferromagnetic core က အလယ် (secondary winding  နှစ်ခုကြား အညီအမျှ) ရှိနေတဲ့အခါ Secondary winding နှစ်ခုဆီမှာရှိတဲ့ Induced voltage က  ပမာဏတူပြီး polarity မတူတာမို့ LVDT ရဲ့ Output Voltage က zero ဖြစ်နေမှာပါ။ တကယ်လို့ Core က secondary winding တစ်ခုဆီ ‌ရွေ့သွားမယ်ဆိုရင် အဲ့ဒီ Secondary winding မှာ induced voltage တက်လာပြီး ကျန်တစ်ခုမှာတော့ induced voltage ကျမှာ ဖြစ်ပါတယ်။ FIVA main spool အတက်အကျအတိုင်း LVDT ရဲ့  Core က ပါ လိုက်ပြောင်းပြီး  output voltage က ပြောင်းနေမှာ ဖြစ်ပါတယ်။ အဲဒီ Output voltage ကို Current signal ပြန်ပြောင်းပြီးတော့ CCU ကို ပို့ပေးပါတယ်။ ရှေ့မှာ ကျွန်တော်ရေးခဲ့သလို  LVDT က ဖြုတ်ပြီး ပြန်တပ်တဲ့အခါ Calibration လုပ်ဖို့ လိုအပ်တာမို့ service technician  ကပဲ ဖြုတ်ဖို့ manual book မှာ ဖော်ပြထားပါတယ်။

CCU ကနေ FIVA ကို Fuel injection command ပေးတဲ့အခါ FIVA ရဲ့ Pilot Control Valve ကနေတဆင့် FIVA valve main spool ကို ‌‌( P to Cfi) position ကို Fuel injection profile အရ လိုသလောက် ရွေ့စေ ပါတယ်။ Hydraulic Oil က System pressure နဲ့  Fuel oil booster ထဲ ရောက်ရှိပြီး Hydraulic piston ကိုတွန်းတင်ပါတယ်။ အဲ့ဒီတဆင့် Plunger က အပေါ်တက်ပြီးတော့   Fuel injector ထဲကို  Fuel oil ပို့ပေးတာပါ။ အဲဒီလို Hydraulic piston ကို တွန်းတင်ရာမှာ Accumulator က Pressor ကို တည်ငြိမ်နေအောင် ထောက်ပံ့ပေးထားပါတယ်။ Figure 60 မှာ ကြည့်မယ်ဆိုရင် Fuel oil က 10 bar pressure နဲ့ Fuel oil booster ထဲ ဝင်ထားတာ တွေ့ရပါမယ်။ Fuel injection ပြီးတဲ့အခါ FIVA က (P to Cfi) လိုင်းကို ပိတ်ပြီး (Cfi to Tfi) လိုင်းပွင့်ပြီးတော့ Hydraulic oil တွေက return line ထဲ ပြန်သွားပါမယ်။ အဲဒီအချိန်မှာ Fuel pressure 10 bar ရယ်၊ Gravity ကြောင့်ရယ် Hydraulic piston က အောက်ကို ပြန်ဆင်းပါ့မယ်။

             Engine Control System က ဆီ လိုသလောက်ကျွေးဖို့ Hydraulic piston ကို လိုသလောက် အတက်အဆင်း လုပ်စေတာကြောင့် သူ့ရဲ့ position feedback ကိုလည်း သိဖို့လိုလာပါတယ်။ အဲဒီအတွက် Fuel oil booster feedback sensor ကို တပ်ဆင်ထားပါတယ်။ Position ကို သိရှိဖို့အတွက် Inductive sensor ကို သုံးထားပါတယ်။ Fuel oil booster တက်လိုက်ဆင်းလိုက် လုပ်တိုင်း နေရာသိနေစေဖို့ Plunger ထိပ်မှာ Umbrella seal ရှိပါတယ်။ မြင်သာအောင် ပြောရမယ်ဆို တစ်ဖက် က အဝကျယ်၊ တစ်ဖက် က အဝကျဥ်း ပုံစံမျိုးပါ။ Plunger တက်လိုက်ဆင်းလိုက် လုပ်တဲ့အခါတိုင်း Inductive sensor နဲ့ umbrella seal ကြား အကွာ အဝေးကလည်း အချိုးကျ လိုက်ပြောင်းနေမှာပါ။ အဲဒါကို မူတည်ပြီး plunger position feedback ကို Engine control system ဆီ ပြန်ပို့ပေးပါတယ်။

High Pressure fuel oil pipe တွေက ယိုကျလာတဲ့ Fuel oil တွေဟာ Fuel oil booster unit ရဲ့ Drain pipe ကတဆင့် ဆင်းမှာ ဖြစ်ပါတယ်။ တကယ်လို့ ယိုတဲ့ ဆီတွေ အရမ်းများလာခဲ့ရင် Fuel oil booster ထဲမှာ Pressure မြှင့်တက်လာပြီး Booster ထိပ်က Pressure switch ကို activate ဖြစ်စေပါမယ်။ MC Engine တွေမှာ Fuel oil leakage alarm က တစ်ခုတည်း ထားတတ်ပေမယ့် ME Engine မှာ Hydraulic cylinder unit တစ်ခုချင်းဆီမှာ leakage detection တွေ တပ်ထားတာ တွေ့ရပါတယ်။

Exhaust Valve Actuator

               Exhaust valve opening command ကို CCU ကနေ FIVA pilot control valve ကို ရောက်တဲ့အခါ FIVA valve က  (P to Cva) လိုင်းပွင့်ပြီး hydraulic oil တွေက Exhaust valve actuator ဆီ ရောက်ပါမယ်။ အဲဒီကတဆင့် Hydraulic actuator ကိုတွန်းတင်မှာပါ။ ဒီလိုနဲ့ Hydraulic pressure က Exhaust valve ထဲက Exhaust valve spindle ဆီသက်ရောက်ပြီး exhaust valve ကို တွန်းဖွင့်ပါမယ်။ Exhaust valve ပြန်ပိတ်မယ်ဆိုရင် FIVA က (Cva to Tva) လိုင်းဖွင့်ပြီး  exhaust valve actuator ထဲ က Hydraulic oil တွေဟာ return လိုင်းထဲ ပြန်သွားပါမယ်။ Hydraulic actuator က Gravity နဲ့ အောက်ကို ပြန်ဆင်းပါမယ်။  Exhaust valve ထဲမှာ Air supply နဲ့ Air spring effect ရအောင် လုပ်ထားပါတယ်။ Hydraulic pressure  တွေ မရှိတဲ့အခါ Exhaust valve spindle က air spring effect နဲ့ အပေါ် ပြန်တက်ပါမယ်။

Fuel oil booster feedback sensor လိုပဲ Exhaust valve spindle position feedback အတွက်  Inductive sensor တစ်ခု ကို Proximity sensor အနေနဲ့ အသုံးပြုထားပါတယ်။ Exhaust valve spindle ရဲ့ တည်နေရာကို Hydraulic nut/ measuring cone ကတဆင့်အာရုံခံပါတယ်။ သူက လည်း  fuel oil booster unit  က Umbrella seal လို တစ်ဖက်ကျဥ်း တစ်ဖက် ကျယ် ဖြစ်ပါတယ်။ spindle အတက်အကျ နေရာအလိုက် Inductive sensor နဲ့ measuring cone ကြား အကွာအဝေးက ပြောင်းလဲနေမှာ ဖြစ်ပြီး အဲဒီကတဆင့် Exhaust vale spindle position ကို ရယူပါတယ်။

Fuel oil pressure booster က Inductive sensor နဲ့ Exhaust valve က Inductive sensor တို့က ကျွန်တော့် အတွေ့အကြုံအရ ပုံစံဆင်တူပြီး အလျား သာ ကွာခြားမှု ရှိပါတယ်။ အသစ်လဲရမယ်ဆိုရင် မလဲ ခင်မှာ Part number တွေ တိုက်စစ် ကြည့်သင့်ပါတယ်။ Sensor ချည်းသပ်သပ် ဖြုတ်လဲတာက ကျွန်တော် ကြုံဖူးသလောက် calibration လုပ်စရာ မလို လိုက်ပါဘူး။ Manual book မှာတော့ mechanical parts တွေ ဖြုတ်ပြီး Overhaul လုပ်ခဲ့ရင် sensor ကို calibrate လုပ်ဖို့ ဆိုထားပါတယ်။ MOP panel ထဲက Maintenance – Function Test – HCU  ထဲ ဝင်ပြီး Function test ဆောက်ရွက်ရုံပါပဲ။ System က sensor ရဲ့ တန်ဖိုးကို verification လုပ်ပေးမှာပါ။ မလုပ်ခင်မှာ manual က instruction ကို သေချာဖတ် လိုပါမယ်။  Main Engine manual စာအုပ်က လှန်နေကျ မဟုတ်ရင် လိုချင်တဲ့အပိုင်းကို နည်းနည်း ရှာရခက်တာမို့ ကြိုတင်ရှာဖွေပြီး မှတ်ထားရင် ပိုကောင်းပါတယ်။

References

1) Hyundai-Man B&W Diesel Engine Main Engine Manual Volume II

2) MAN Diesel PrimeServ Academy

(This overview of ME Engine Control Systems is intended solely for educational purposes and knowledge sharing. It is not designed for commercial publication or professional use. The information provided aims to offer a general introduction to ME Engine Control Systems for those unfamiliar with the topic.

Please be aware that this overview is based on specific ME engines encountered and reflects current technology as of the date of writing. Due to the evolving nature of technology, there may be gaps, discrepancies, or inaccuracies in the information presented.

For the most accurate and up-to-date information, further research and consultation with industry experts are recommended. Corrections, additional insights, and feedback from the community are welcome to enhance the accuracy and usefulness of this material.)