Cylinder Liners

Cylinder Liners ေတြကို၊ Dry Type, Wet Type နဲ႔ Finned Type Cylinder Liners ေတြရယ္လို႔ (၃) မၽိဳး ခြဲၿခားနိဳင္ပါတယ္။

Dry Type လို႔ခါါရတာကေတာ႔ cylinder block အတြင္းလွည္႔လည္သြားလာေနတဲ႔၊ coolant နဲ႔ ထိေတြ႔မွဳ မရိွၿခင္းေႀကာင္႔ၿဖစ္ပါတယ္။ liners ကို cylinder block ရဲ႕ bore ေအာက္ေၿခအထိ ေရာက္ေအာင္၊ တတ္ဆင္ထားပါတယ္။ dry type cylinder liners ေတြကို၊ wet type cylinder liners ေတြနဲ႔နိွဳင္းယွဥ္ ႀကည္႔ရင္၊ ပိုမို ပါးလြွာတာကိုေတြ႔ရမွာ ၿဖစ္သလို၊ cylinder block ရဲ႕ အပူရိွန္နဲ႔ combustion ေႀကာင္႔ ၿဖစ္ေပါါလာတဲ႔ အပူရိွန္ တို႔ကို၊ ပိုမိုလက္ခံရတာ ေတြ႔ရမွာၿဖစ္ပါတယ္။

Fig. Dry type cylinder liner

dry type cylinder liners ေတြကို၊ cast iron နဲ႔ ceramic-nickle ကိုေရာစပ္ကာ၊ centrifugally casting နည္းနဲ႔ သြန္းေလာင္းပါတယ္။ BMW, Caterpillar, Chevrolet, Citroen, Cummins, DAF, Deutz, Daihatsu, Eicher, Escorts,  Ford, Hino, Honda, Hyundai, Isuzu, John Deere, Komatsu, Kirloskar, Land Rover, Mack, Man, Massey, Mazda, Mercedes Benz, Mitsubishi, Navistar, Nissan, Opel, Perkins, Peugeot, Renault, Rover, Scannia,Tata, Toyota, Vauxhall, Volkswagen, Volvo, Wolseley, Yanmar နဲ႕ Zetor အစရိွတဲ့ အေသးစားနဲ႔ အလတ္စား 4 Stroke Engine ေတြမွာ၊ တတ္ဆင္ အသံုးၿပဳ ပါတယ္။

cylinder block အတြင္းလွည္႔လည္သြားလာေနတဲ႔၊ coolant နဲ႔တိုက္ရိုက္ထိေတြ႔ေနတဲ႔အတြက္၊ wet type cylinder liners လို႔ေခါါႀကပါတယ္။ wet liners ေတြဟာ၊ dry liners ေတြထက္ပိုထူပါတယ္။ ဒါ႔အၿပင္ coolant ဟာ cylinder liner အတြင္းမွာ၊ လွည္႔လည္သြားလာေနတဲ႔ water jacket liners ေတြကိုလည္း၊ wet type cylinder liner အၿဖစ္သတ္မွတ္နိဳင္ပါတယ္။

Fig. Wet type cylinder liner

wet liners ေတြမွာ၊ အပူခံနိဳင္တဲ႔ "Viton" seal လို၊ rubber သို႔မဟုတ္ neoprene rings ေတြပါၿပီး၊ cylinder liner O - rings လို႔ေခါါႀကပါတယ္။ အဲဒီ  O - rings ေတြဟာ၊ coolant သို႔မဟုတ္ cylinder cooling water ကို၊ oil sump မွ၊ Lubricating Oil နဲ႔ ထိေတြ႔ေရာေနွာမွဳ မၿဖစ္ေစဖို႔ တားဆီးေပးပါတယ္။

Fig. Water jacket cylinder liner

wet type liners ေတြကို၊ အႀကီးစား 4 Stroke နဲ႕ 2 Stroke Engine ေတြမွာတတ္ဆင္အသံုးၿပဳပါတယ္။

Fig. Finned cylinder liners

Finned cylinder liners ေတြကို၊ air cooled engine ေတြ၊ မၽားေသာအားၿဖင္႔ Emergency generator engine လို၊ အေသးစား engine ေတြမွာေတြ႔ရပါတယ္။ shell molding casting နည္းနဲ႕ သြန္းေလာင္း ထားတာၿဖစ္ၿပီး၊ ၿပင္ပေလကို liner ရဲ႕ fins ေတြအတြင္းမွ ၿဖတ္သန္းေစၿပီး temperature ကိုေလၽွာ႔ခၽပါ တယ္။

Piston rings ေတြနဲ႔ အၿမဲပြတ္တိုက္ေနတဲ႔၊ cylinder liner အတြင္းပိုင္းမၽက္နွာၿပင္ဟာ၊ ေခၽာေမြ ႔ေနရမွာ ၿဖစ္သလို၊ Anti-corrosion အၿပင္၊ wear down effect ပြတ္စားမွဳဒဏ္ကိုလည္းခံနိဳင္ရည္ရိွဖို႔ လိုအပ္ပါ တယ္။ cast iron နဲ႔ သြန္းေလာင္းထားတဲ႔ cylinder liners ေတြမွာ၊ chromium, copper သို႔မဟုတ္ nickle  (၅ %) ခန္႔ကိုပါ၊ ထည္႔သြင္းထားေလ႔ရိွၿပီး၊ အရြယ္အစားႀကီးတဲ႔ liners ေတြကို၊ sand casting နည္းနဲ႔ သြန္းေလာင္း ပါတယ္။ 

Cylinder liner wear down ကိုတားဆီးဖို႔ cylinder lubricating system ကိုအသံုးၿပဳပါတယ္။ cylinder lubricating မလံုေလာက္တဲ႔အခါ၊ wear down သာမက acidic corrosion ေတြပါၿဖစ္ေလ႔ရိွပါတယ္။ lubrication ကိုခြဲၿခားႀကည္႔မယ္ဆိုရင္ Hydrodynamic lubrication or thick film lubrication, Hydrostatic lubrication, Boundary lubrication or thin film lubrication နဲ႔ Extreme pressure lubrication ရယ္လို႔ေတြ႔ရမွာၿဖစ္ၿပီး၊ cylinder liner ေတြအတြက္၊  Hydrodynamic lubrication လို႔ေခါါတဲ႔ Thick film lubrication system ကိုအသံုးၿပဳပါတယ္။ liner wear down limit ကို၊ မူလ cylinder liner အသစ္တလံုးရဲ႕ bore diameter (0.6 ~ 0.8 %) အထိ၊ သတ္မွတ္ထားပါတယ္။ wear down ဟာ 0.8 % ထက္ေကၽာ္ရင္ အသစ္လဲလွယ္သင္႔ပါ တယ္။ ေယဘုယၽအားၿဖင္႔ engine running hours (၁၀၀၀) နာရီတိုင္းမွာ၊ 2 stroke engine ရဲ႕ cylinder liners ေတြဟာ၊ (0.0250 ~ 0.05 %) ခန္႔နဲ႔၊ 4 stroke engine ေတြကေတာ႔ (0.0125 ~ 0.025 %) ခန္႔ wear down ၿဖစ္ေပါါတတ္ပါတယ္။

Liner wear down ကို Friction wear down, Abrasion wear down, Corrosion wear down, Adhesion wear down, Clover leafing wear down နဲ႔ Micro-seizure wear down ဆိုိုၿပီး၊ ေတြ႔နိဳင္ ပါတယ္။ Friction wear ဟာ piston rings ေတြနဲ႕ liner material တို႔ရဲ႕ အားနည္းခၽက္၊ liner surface မညီညာမွဳ၊ cylinder lubricating မလံုေလာက္မွဳ၊ တို႔အၿပင္၊ piston ရဲ႕ speed နဲ႕ engine load တို႔ေႀကာင္႔လည္းၿဖစ္ပြားေလ႔ရိွပါတယ္။

Abrasion wear ဟာ၊ piston, piston rings, turbo-charger တို႔မွ၊ mechanical wear ေႀကာင္႔၊ "ပဲ႔" ထြက္လာတဲ႔အစေလးေတြေႀကာင္႔ ၿဖစ္ပြားတတ္သလို၊  ေလာင္စာဆီ အရည္အေသြးညံ႔တဲ႔အခါ၊ combustion မွာ ေပါါေပါက္လာတဲ႔ ash ၿပာေတြေႀကာင္႔လည္း၊ ၿဖစ္ပြားတတ္ပါတယ္။

Corrosion wear ဟာ sulpher ပါဝင္မွဳမၽားတဲ႔ HFO heavy fuel oil ကိုအသံုးၿပဳတဲ႔ engine ေတြမွာ ၿဖစ္ပြားေလ႔ရိွပါတယ္။ high sulpher content fuel oil ဟာ၊ combustion ၿဖစ္စဥ္၊ lubricating oil ရဲ႕ alkanity ကို၊ ၿမင္႔မားေစပါတယ္။ corrosion wear ကို၊ sulphic acid corrosion လို႔ေခါါဆိုေလ့ရိွႀကၿပီး၊ liner အာက္ေၿခပိုင္းေတြမွာ ၿဖစ္ပြားေလ႔ရိွပါတယ္။ high sulpher content fuel ကိုအသံုးၿပဳၿပီး၊ jacket cooling water temperature နိမ္႔တဲ႔အခါ၊ corrosion wear ပိုမိုၿဖစ္လြယ္ပါတယ္။

Adhesion/ Scuffing wear ကေတာ႔၊ piston rings ေတြနဲ႔ liner အႀကား၊ lubricating temperature ၿမင္႔မားၿခင္း၊ lubricating pressure မလံုေလာက္ၿခင္း၊ Lubricating Oil အမၽိဳးအစား မွန္ကန္မွဳမရိွၿခင္းနဲ႔ piston rings ေတြမွတဆင္႔ blow-pass ၿဖစ္ေနၿခင္း၊ စတဲ႔အေၿခအေနမၽိဳးေႀကာင္႔၊ ၿဖစ္ပြားတတ္ပါတယ္။ adhesion ဟာ rappid wear ၿဖစ္ပါတယ္။ Clover leafing wear down ကေတာ႔ sulpher content မၽားတဲ႔၊ fuel ကို၊ အသံုးၿပဳတဲ႔အခါ၊ liner အတြင္းမၽက္နွာၿပင္မွာၿဖစ္ေပါါေလ႔ရိွပါတယ္။ Micro-seizure wear down ကေတာ႔ piston rings ေတြတတ္ဆင္ပံုအေနအထား မမွန္ကန္တဲ႔အခါမၽိဳးေတြနဲ႔၊ piston ring ကၽိဳးတဲ႔အခါ ပဲ႔ထြက္လာတဲ႔ အစေလးနဲ႔ ပြတ္တိုက္မွဳေႀကာင္႔ၿဖစ္ေပါါတတ္ပါတယ္။

Cylinder liner wear down ဟာ အသံုးၿပဳတဲ႔ ေလာင္စာဆီအမၽိဳးအစားေပါါမူတည္ၿပီး၊ ကြာၿခားပါတယ္။ HFO - Heavy fuel oil ကိုသံုးတဲ႔ engines ေတြဟာ၊ MDO - Marine diesel oil သို႔မဟုတ္ MGO - Marine gas oil ကိုသံုးတဲ႔ engines ေတြထက္ liner wear down ပိုမိုၿဖစ္လြယ္ပါတယ္။

Fig. Cylinder liner wear down rate

Liner တလံုးဟာ မူလထက္ (0.6 ~ 0.8 %) ခန္႔ wear down ၿဖစ္သြားတဲ႔ေနာက္ပိုင္း၊ အခၽိန္တိုအတြင္း ပိုၿပီး၊ ၿမန္ၿမန္ဆက္တိုက္ wear down ၿဖစ္လာေတာ႔မွာပါ။  wear down ပြန္းစားမွဳကို အဓိကတားဆီး ကာကြယ္ေပးတဲ႔ cylinder lubricating oil ဟာအေရးႀကီီးၿပီး၊ အမၽိဳးအစားမွန္ကန္ဖို႔နဲ႔ system တြင္းမွာ လံုေလာက္တဲ႔ ေထာက္ပံ႔မွဴကို၊ ေပးနိဳင္ရမွာၿဖစ္ပါတယ္။ ဒါ႔အၿပင္ piston rings ေတြကို မွန္ကန္စြာတတ္ ဆင္ၿခင္း၊ လံုေလာက္တဲ႔ warming ရရိွၿပီးမွသာ အင္ဂၽင္ကို စတင္နိွဳးၿခင္း၊ စက္ေမာင္းခၽိန္ running hours ေပါါမူတည္လို႔ fuel injectors ေတြကို ပံုမွန္စစ္ေဆးကာ၊ ၿပဳၿပင္ထိန္းသိမ္းၿခင္း၊ အကယ္၍ HFO ကိုအသံုးၿပဳပါက FO Purification နဲ႕ FO Storage အစရိွတဲ႔ ကိစၥေတြမွာ၊ သတ္မွတ္ထားတဲ႔ အခၽက္ အလက္၊ အဆင္႔အတန္းအတိုင္းလိုက္နာအသံုးၿပဳၿခင္း၊ သတ္မွတ္ထားတဲ႔ jacket cooling fresh water အပူခၽိန္အတိုင္းအသံုးၿပဳၿခင္း၊ သတ္မွတ္ထားတဲ႔ Scavange air အပူခၽိန္အတိုင္း အသံုးၿပဳၿခင္းနဲ႕ အင္ဂၽင္ကို Load တင္တဲ႔အခါ ရုတ္တရက္ခၽက္ၿခင္း မတင္ပဲ၊ သတ္မွတ္ထားတဲ႔ အဆင္႔အတိုင္း၊ လိုက္နာကာ Load တငၿ္ခင္း အစရိွတဲ႔ နည္းလမ္းေတြကို၊ အသံုးၿပဳကာ ပြန္းစားမွဳအား၊ ေလၽာ႔ခၽနိဳင္ပါတယ္။ 

Liner wear down ၿဖစ္တာနဲ႔ blow pass ၿဖစ္ေပါါလာၿပီး၊ blow pass ဟာ၊ incorrect combustion ကို ၿဖစ္ေစပါတယ္။ တခါ incorrect combustion ေႀကာင္႔၊ exhaust system ေတြကိုထိခိုက္ကာ Turbo-charger မွာ၊ surging ၿဖစ္ေပါါတတ္ပါတယ္။ incorrect combustion ဟာ scavenge fire ကိုၿဖစ္ေစ တတ္သလို၊ scavenge fire မွတဆင္႔ crank case explosion အထိၿဖစ္ေစတတ္ပါတယ္။

Image credit to : http://autonopedia.org, http://www.indiamart.com, http://www.tpub.com,