燃油系统
SMCS - 1250
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图 1
燃油系统示意图（典型示例） (1) 供油管 (2) 单体喷油器
(3) 燃油道（燃油歧管） (4) 燃油压差开关 (5) 燃油压力传感器 (6) 燃油温度传感器 (7) 回油管 (8) 压力调节阀 (9) 燃油细滤器 (10) 燃油滤清器底座
(11) 输油泵 (12) 电动注油泵 (13) 安全阀 (14) 燃油粗滤器 (15) 燃油箱
(16) 至油箱的回油管
燃油供油回路为单体喷油器柴油机的传统设计。 系统包括以下用于将低压燃油输送至单体喷油器的主要部件： 燃油箱 - 燃油箱用于存放燃油。
注油泵 - 注油泵用于排出燃油系统的空气。 空气排出后，系统注满燃油。 燃油滤清器 - 燃油滤清器用于去除燃油系统的磨损性物质和污染物。 供油管和回油管 - 供油管和回油管用于将燃油输送到不同的部件。 低压燃油供油回路用于在恒定的压力下以恒定的流量将过滤后的燃油供应至喷油器。 还可利用燃油系统冷却如 ECM 和喷油器等部件。
喷油器接收到低压燃油后，在将燃油喷入气缸之前，会对燃油再次加压。 单体喷油器利用由凸轮轴提供的机械能产生高于 200000 kPa (30000 psi) 的压力。
发动机 ECM 管理控制燃油输送。 ECM 收集并处理几个来自发动机系统的数据，以便管理喷油控制的如下方面： 喷油正时
? 喷油正时提前 ? 噴油持续时间
? 发动机冷态模式状态
?
机械电子燃油系统依靠来自其它发动机系统的大量数据工作。 利用由 ECM 收集的数据提供发动机最优性能。
低压燃油供油回路
燃油从燃油箱 (15) 流出，流经整个系统。 输油泵 (11) 将燃油从油箱中抽吸出来。 电动注油泵 (12) 将燃油注入系统。 电动注油泵用于排出燃油系统的空气。 空气排除后，系统注满燃油。 该组件包括去除燃油中的较大碎屑和水的燃油粗滤器 (14) 。 燃油粗滤器是一个 10 微米滤清器。
输油泵内有一个单向阀，单向阀在燃油系统充油期间使燃油绕着泵的齿轮流动。 输油泵内还设有一个安全阀 (13) 。 可利用安全阀防止燃油系统产生极端压力。 输油泵用于在燃油系统产生过高的燃油流量。 可利用过高的燃油流量冷却燃油系统部件， 还可用来在工作期间排出燃油系统的空气。 存留在燃油系统的空气能够产生气穴，可能损坏单体喷油器部件。
燃油从输油泵流到燃油滤清器底座 (10) 。 燃油温度传感器 (6) 安装在燃油滤清器底座内。 该传感器为电子控制模块 (ECM) 检测燃油温度。 代表燃油温度的电信号发送到 ECM 以进行处理。 燃油压力传感器 (5) 也安装在该滤清器底座内。 该传感器为 ECM 检测燃油压力。 代表燃油压力的电信号也发送到 ECM 以进行处理。 压差开关 (4) 也安装在燃油滤清器底座内。 压差开关用于在燃油细滤器 (9) 堵塞时警告操作员。 燃油细滤器是一个 2 微米滤清器，可去除燃油中的磨损性物质。 燃油流过一个 2 微米燃油滤清器 (6) 。 过滤后的燃油流出燃油滤清器底座。
注: 如果发动机上安装了一个由燃油冷却的 ECM，燃油会泵送到 ECM 内。 燃油流过 ECM 壳体中心的油道，冷却控制模块的电子元件。
注: 在一些机型上，燃油滤清器底座上可能装有一个手动注油泵。
供油管 (1) 将燃油输油到缸盖内的燃油道 (3) 。 供到喷油器的燃油只有一部分用于发动机运转。
发动机未使用的燃油进冷却作用。 这些未使用的燃油排放到燃油道的回油油道， 并通过回油管 (7) 和 (16) 返回到燃油箱。 这使低压燃油系统内的燃油持续流动。
压力调节阀 (8) 位于燃油滤清器底座内。 压力调节阀使低压燃油系统保持恒定压力。 流量控制节流口也位于回流管内。 流量控制节流口保持系统背压恒定。 该节流口使系统的燃油流量恒定。 这样可以防止燃油过热。
注: 在一些机型上，燃油粗滤器和燃油细滤器安装在供油箱附近。 这一位置可能远离发动机。 压力调节阀将位于安装在发动机上的配油盘内。
在发动机运转期间，喷油器 (2) 接收来自低压燃油系统的燃油。 喷油器将燃油加压为高压燃油。 此后，燃油喷入气缸。 多余的燃油返回到燃油箱。 有关喷油过程的全面说明，请参阅系统操作, \单体喷油器\。
燃油加热器
燃油加热器有助于防止燃油滤清器在寒冷天气时堵塞。 这种堵塞称为结蜡。 在寒冷的环境下，冷态发动机不能向燃油系统发散足够热量以防止结蜡。 不经恒温控制的加热器可将燃油加热到超过65°C (149°F)。 燃油系统温度过高将急剧降低发动机效率。 燃油系统的稳定性也受到高温燃油的影响。
注: 不得使用不带温度调节器的燃油加热器。 在温暖的气候条件下确保燃油加热器关闭。
电子控制装置
机械电子单体喷油器必须由电子控制系统的两个主要部件进行控制： ECM
? 个性模块（存储 ECM 闪存文件）
?
ECM 是用于对发动机运转提供全面控制的计算机。 个性模块中含有确定发动机控制特性的软件。 个性模块包含发动机的工况图。 工况图确定发动机的以下特性。
功率
? 扭矩曲线
? 发动机转速 (rpm) ? 其它特性
?
ECM、个性模块、发动机传感器和单体喷油器相互协作，进行发动机的控制。 这四项中的任何一个都不能单独控制发动机。
ECM 通过检测实际发动机转速来保持理想的发动机转速。 ECM 计算为实现理想的发动机转速所需喷油量。
喷油
ECM 通过改变传送到每个单体喷油器的信号来控制喷油量。 单体喷油器只有在喷油器电磁阀通电后才会喷油。 ECM 会向该电磁阀传送一个 105 伏的信号以通电喷油器电磁阀。 ECM 通过控制这个 105 伏信号的正时来控制喷油正时。 ECM 通过控制这个 105 伏信号的持续时间来控制喷油量。
ECM设定了某些针对可能喷射的燃油量施加的限制。 FRC 油量位置是一个基于增压压力的限制，以进行燃油空气混合物方面的排放控制。 当 ECM 感知到增压压力增大时，会提高 FRC 燃油位置。 额定油量位置是一个基于发动机额定功率的限制。 额定油量位置与机械调速器发动机上的齿条挡块和扭矩弹簧很相似。 额定油量位置为特定的发动机系列提供功率和扭矩曲线。 额定油量位置为特定
的额定功率提供功率和扭矩曲线。 这些限制由工厂在个性模块中编程设定。 这些限制是不可以在现场编程设定的。
喷油正时取决于以下发动机参数： 发动机转速, 发动机的负载 和 其它发动机数据. ECM 可以通过由发动机转速/正时传感器提供的信号来确定 1 号气缸上止点的位置。 ECM 决定相对于上止点位置何时应该喷油。 ECM 会在需要的时刻向单体喷油器发出信号。
单体喷油器机构
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图 2
典型的单体喷油器机构 (1) 单体喷油器 (2) 调整螺母 (3) 摇臂组件 (4) 凸轮轴
单体喷油器机构提供了向单体喷油器内燃油加压所需的向下的压力。 当接收到 ECM 发出的信号后，单体喷油器 (1) 将加压燃油喷入燃烧室。 凸轮轴齿轮由一个惰齿轮驱动，而这个惰齿轮由曲轴齿轮通过前齿轮系驱动。 正时的前齿轮系齿轮必须对准，以提供活塞和气门移动的正确关系。 在组装前齿轮系时，必须注意正确对准齿轮正时标记。 凸轮轴上对于每个气缸都有三个凸轮轴凸轮。 其中，两个凸轮操纵进气与排气门，另一个凸轮操纵单体喷油器机构。 作用力从单体喷油器凸轮轴 (4) 的凸轮通过摇臂组件 (3) 传送到单体喷油器顶部。 调整螺母 (2) 用于进行喷油器的调定。 请参阅测试和调整, \电子单体喷油器 - 调整\，了解单体喷油器的正确调整。
单体喷油器
电子单体喷油器操作
电子单体喷油器 (EUI) 操作过程包括以下四个阶段： 喷油前, 喷油, 喷油结束 和 注油. 单体喷油器利用一个柱塞和一个柱塞套向燃烧室中泵送高压燃油。 喷油器零部件包括挺杆、柱塞、柱塞套和喷嘴组件。 喷嘴组件的零部件包括弹簧、喷嘴单向阀和喷嘴尖端。 卡盘阀由下列零部件构成： 电磁阀, 电枢, 提升阀 和 提升弹簧.
喷油器安装在缸盖喷油器座孔中，缸盖具有一个整体式燃油供油道。 喷油器接合套把喷油器与水套中的冷却液隔开。 有些发动机还使用不锈钢接合套。 不锈钢接合套使用轻压配合安装在缸盖中。
图 4
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喷油前
(A) 燃油供油压力 (B) 喷油压力 (C) 移动零件 (D) 机械运动 (E) 燃油流动。
喷油前从喷油器柱塞和喷油器挺杆处于喷油冲程顶部开始算起。 柱塞油室内充满燃油后，提升阀就处于开启位置，喷嘴单向阀也处于开启位置。 摇臂向下推动挺杆和柱塞时，燃油流出柱塞油室。 位于喷嘴尖端的单向阀阻挡住燃油流。 燃
油流过打开的提升阀，流到缸盖内的燃油供油油道。 如果电磁阀通电，则提升阀仍保持在开启位置，柱塞油室流出的燃油会继续流入供油道。
图 5
喷油
(A) 燃油供油压力。(B) 喷油压力 (C) 移动零件 (D) 机械运动 (E) 燃油流动。
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ECM 会向卡盘阀上的电磁阀发送一个电流，以开始喷油。 这个电磁阀会产生一个磁场，从而吸引电枢。 电磁阀通电后，电枢组件会使提升阀升高，因而提升阀与提升阀座接触。 这就是闭合位置。 提升阀闭合后会堵塞流出柱塞油室的燃油流动路径。 柱塞继续推动柱塞油室中流出的燃油，燃油压力不断升高。 燃油压力达到约 34500 kPa (5000 psi) 后，高压燃油压力会克服弹簧弹力。 这会把喷嘴单向阀保持在闭合位置。 喷嘴单向阀移出喷嘴座，燃油流出喷油器尖端。 这就是喷油的开始。
图 6 喷油结束
(A) 燃油供油压力
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(C) 移动零件
喷油器柱塞向下移动，通电的电磁阀保持提升阀在闭合位置，同时会持续喷油。 不再需要喷油压力时，ECM 停止向电磁阀提供电流。 流向电磁阀的电流停止后，提升阀会开启。 提升阀会在喷油器弹簧及燃油压力的控制下开启。 高压燃油现在流经开启的提升阀，流到供油道。 这会导致喷油压力快速下降。 喷油压力降到大约 24000 kPa (3500 psi) 后，喷嘴单向阀会闭合，喷油过程结束。 这就是喷油的结束。
图 7
注油
(A) 移动零件
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(B) 机械运动 (C) 燃油流动。
柱塞到达柱塞套的底部后，将不会把燃油压出柱塞油室。 挺杆和挺杆弹簧会将柱塞向上拉。 柱塞向上运动会导致柱塞油室中的压力降至低于供油压力。 随着柱塞向上运动，燃油从供油道流经开启的提升阀，流入柱塞油室。 柱塞到达行程顶部后，柱塞油室中充满燃油，燃油停止流入柱塞油室。 这就是喷油之前的开始。
进气和排气系统
SMCS — 1050
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图 1
(1) 发动机入口 (2) 中冷器芯 (3) 进气管
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(4) 涡轮增压器的排气管 (5) 涡轮增压器的涡轮机侧 (6) 涡轮增压器的压气机侧 (7) 空气滤清器
发动机的进排气需要的部件控制空气的质量和可供燃烧的空气量。 进排气系统的部件是以下这些部件：
? ? ? ? ? ? ?
空气滤清器 涡轮增压器 中冷器 缸盖
气门和气门系统部件 活塞和气缸 排气歧管
涡轮增压器压气机叶轮将进气通过空气滤清器吸入其进气口。 空气在此被压缩，这导致空气变热。 空气流过中冷器芯 (2) ，被压缩的空气的温度因而下降。 这有助于使得马力输出增加。 中冷器芯 (2) 是安装在发动机散热器侧面的独立的冷却器芯。 发动机的风扇使得周围空气流过这两个芯子。 这会冷却经涡轮增压的进气和发动机的冷却液。
空气从中冷器被压向进气歧管 (1) 。 从进气口流入气缸的气流是由进气门来控制的。
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图 2
进气与排气系统 (2) 中冷器芯 (4) 排气出口
(5) 涡轮增压器的涡轮机侧 (6) 涡轮增压器的压气机侧 (8) 排气歧管 (9) 排气门 (10) 进气门 (11) 进气口
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在缸盖上，每一个气缸都有两个进气门 (10) 和两个排气门 (9) 。 进气门在进气冲程开启。 进气门开启时，进气歧管内被压缩的空气从进气口被压入气缸。 活塞开始压缩冲程时，进气门关闭。 气缸内的空气被压缩，在活塞接近压缩冲程上止点时燃油被喷入气缸。 燃油与空气混合时燃烧开始。 燃烧所产生的力在作功冲程推动活塞。 排气门开启，排气经排气口被压入排气歧管 (8) 。 活塞完成排气冲程后，排气阀关闭，循环再次开始。
排气从排气歧管流入涡轮增压器 (5) 的涡轮机侧。 高温的排气使得涡轮增压器涡轮机的叶轮旋转。 涡轮机叶轮与驱动压气机叶轮的轴相连。 来自涡轮增压器的排气流经涡轮增压器排气管 (4) 、消声器和排气管后排出。
涡轮增压器
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图 3 涡轮增压器
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(12) 进气口 (13) 压气机壳体 (14) 压气机叶轮 (15) 轴承 (16) 进油口 (17) 轴承 (18) 涡轮机壳体 (19) 涡轮机叶轮 (20) 排气出口 (21) 出油口 (22) 排气进口
涡轮增压器安装在发动机排气歧管上。 所有来自排气歧管的排气都流入涡轮增压器。
排气流进涡轮增压器，涡轮机因而旋转。 因为涡轮增压器涡轮机的叶轮通过一个轴与涡轮增压器压气机的叶轮相连接，涡轮机叶轮与压气机叶轮以非常高的转速旋转。 压气机叶轮的旋转将清洁的空气吸入压气机壳体的进气口。 压气机叶轮叶片的旋转作用使进气得到压缩。 这种对进气的压缩使得更多的空气进入发动机内。 发动机内的空气越多，发动机能够燃烧的空气也越多。 由此导致的总体效果是功率的提高。
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图 4
配备废气旁通阀的涡轮增压器 (23) 筒 (24) 作动杆
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发动机可以在低增压（拖动）工况下运转。 低增压时一种在涡轮增压器产生的增压压力低于最佳值时出现的工况。 筒 (23) 内有一个弹簧。 在低增压工况下，弹簧推压筒 (23) 的膜片。 这会使作动杆 (24) 移动。 作动杆继而关闭废气旁通阀，这将使涡轮增压器以其最大效能运转。
在高增压工况下，废气旁通阀开启。 开启的废气旁通阀所得废气旁通了涡轮增压器的涡轮机侧。 当作用在筒 (23) 的膜片上的增压压力升高时，废气旁通阀会被开启。 涡轮增压器的转速由使一部分排气旁通涡轮增压器涡轮机的叶轮而得到限制。
注: 废气旁通阀的标定已在工厂预设完成。 不可以对废气旁通阀进行调整。 涡轮增压器内的轴承 (15) 和轴承 (17) 使用加压的发动机机油润滑。 这些轴承的润滑油通过进油口 (8) 流入涡轮增压器芯子的中间部分。 机油通过出油口 (21) 流出涡轮增压器。 此机油然后经涡轮增压器的排油管流回发动机油底壳。 涡轮增压器中央壳体由发动机冷却液冷却。 冷却液从节温器壳体流到涡轮增压器中央壳体。 冷却液保持涡轮增压器中央壳体部件冷却，以防轴承区出现机油结焦。
气门和气门机构
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图 5 气门机构部件 (25) 气门桥 (26) 摇臂 (27) 凸轮轴 (28) 转盘 (29) 气门弹簧
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(30) 气门导管 (31) 气门
发动机运转时由气门和气门机构控制进气流入气缸。 发动机运转时由气门和气门机构控制排气流出气缸。
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图 6
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齿轮系部件 (32) 正时标记 (33) 凸轮轴齿轮 (34) 可调整惰齿轮 (35) 惰齿轮 (36) 正时标记 (37) 组齿轮 (38) 曲轴齿轮 (39) 机油泵齿轮
进气门和排气门通过气门机构开启。 进气门和排气门也通过气门机构关闭。 所有这些得以发生是因为曲轴的旋转使得凸轮轴 (27) 随着旋转。 凸轮轴齿轮 (33) 由成系列的两个惰齿轮 (34) 和 (35) 驱动。 惰齿轮 (34) 由组齿轮 (37) 驱动。 组齿轮 (37) 由曲轴齿轮 (38) 驱动。 正时标记 (32) 和正时标记 (36) 应予以对准，以便使活塞运动和气门运动之间具有正确的相互关系。
凸轮轴上针对每一缸有三个凸轮。 其中一个凸轮操作进气门。 另一个凸轮操作排气门。 还有一个凸轮操作单体喷油器机构。 凸轮轴凸轮旋转，摇臂隋之移动。 摇臂的移动将使进排气门桥移动。 这些气门桥使摇臂能够同时操作两个气门。 每个缸盖上有两个进气门和两个排气门。 每一个气门都有一个气门弹簧 (29) 。 弹簧用来关闭气门。
转盘 (28) 使得气门在发动机运转时能够旋转。 气门旋转使气门具有更长的使用寿命。 同时，气门旋转会最大限度减少气门上的积碳。
可调整惰齿轮 (34) 是设计用来在不可调整的惰齿轮 (35) 与凸轮轴齿轮 (33) 之间提供所需的齿隙。 拆下缸盖时，某些部件的的公差就会发生变化。 公差发生变化的部件是缸盖和缸盖密封垫。 可调整惰齿轮必须重新定位。 有关正确齿隙的设定的信息资料，请参阅测试与调整, \齿轮组(前) - 正时\。
凸轮轴驱动齿轮具有与之集成一体的摆锤，此摆锤用作前齿轮组的减振器。 这些摆锤是设计来抵消来自喷油器喷油脉冲的扭力。 这样就会消除振动和噪声。 发动机也将会在所有运转转速下更为平稳地运转。
润滑系统
SMCS - 1300
润滑系统部件
润滑系统包括以下部件：
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油底壳 机油泵
机油冷却器 机油滤清器
涡轮增压器油管 缸体油道
机油滤清器和机油冷却器的机油流程图
图 1 (1) 机油歧管 (2) 供油管 (3) 回油管 (4) 机油滤清器
(5) 机油滤清器的旁通阀 (6) 油底壳 (7) 机油泵
(8) 机油冷却器的旁通阀 (9) 进油管
(10) 机油泵的旁通阀 (11) 机油冷却器
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当发动机处于暖态时，进油被从油底壳 (6) 通过进油管 (9) 抽吸到机油泵 (7) 内。 机油泵推动热机油流过机油冷却器 (11) 。 机油然后被输送到机油滤清器 (4) 。 机油从机油滤清器出来之后被输送到缸体内的机油歧管 (1) 和涡轮增压器的供油管 (2) 。 机油从涡轮增压器出来之后通过回油管 (3) 流回油底壳。 当发动机处于冷态时，进油被从油底壳 (6) 通过进油管 (9) 抽吸到机油泵 (7) 内。 当发动机处于冷态时，旁通阀两侧的机油压差使得旁通阀开启。 当冷油因其高粘度在流经机油冷却器 (11) 和机油滤清器 (4) 受阻时，这些旁通阀立即向所有需要润滑的发动机部件提供润滑。 此时机油泵推动冷机油流过机油冷却器的旁通阀 (8) 和机油滤清器 (5) 的旁通阀。 机油接着流向缸体内的机油歧管 (1) 和涡轮增压器的供油管 (2) 。 机油从涡轮增压器出来之后通过回油管 (3) 流回油底壳。
当机油处于暖态时，旁通阀两侧的机油压差使得旁通阀关闭。 此时机油正常流过机油冷却器和机油滤清器。
旁通阀在机油冷却器或机油滤清器存在节流阻力时也会开启。 这将防止因机油冷却器或机油滤清器存在节流阻力而致使发动机停止润滑。 系统压力受机油泵旁通阀 (10) 的限制。
发动机内的机油流程图
图 2
发动机机油流程示意图 (12) 凸轮轴轴承轴颈 (13) 摇臂轴
(14) 通向可调整的惰齿轮的油道 (15) 通向空压机的油道
(16) 通向固定的惰齿轮短轴的油道 (17) 活塞冷却喷嘴
(18) 通向组齿惰齿轮的油道 (19) 曲轴主轴承 (20) 来自滤清器的油道 (21) 机油歧管
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图 1
暖态发动机的冷却系统（典型示例） (1) 缸盖 (2) 水温调节器 (3) 排空气管
(4) 出口软管（散热器进口管） (5) 排空气管 (6) 缸体 (7) 并联管路 (8) 涡轮增压器 (9) 旁通管道
(10) 传动系机油冷却器 (11) 发动机机油冷却器 (12) 水套水泵
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(13) 散热器出口 (14) 散热器
(15) 液压按需运转风扇
从机油歧管 (21) 带有压力的机油通过钻孔油道被输送到曲轴主轴承 (19) 。 机油然后流经曲轴上的钻孔。 这会使连杆轴承得到润滑。 少量机油被输送到活塞冷却喷嘴 (17) 。 活塞冷却喷嘴向活塞底部喷射机油。
机油流经正时齿轮壳体和附加装置驱动齿轮的油道。 机油通过油道 (15) 流向空压机。
油道 (14) 向可调整惰齿轮提供机油。 油道 (16) 向固定惰齿轮提供机油。 油道 (18) 向组齿轮提供机油。 机油流经这些齿轮的轴上的油道。 油泵有一个压力控制阀。 该旁通阀控制来自油泵的机油压力。
油道 (19) 向曲轴后油封提供润滑。 这会确保曲轴后油封保持长久的使用寿命。 机油通过缸体顶面的空心定位销流入缸盖。 机油通过缸盖内的钻孔油道流向凸轮轴轴颈 (12) 和三个摇臂轴托架。 此托架向每一个摇臂轴供油。 机油通过摇臂轴 (13) 内的油孔流向喷油器摇臂的轴套。 通向摇臂轴的油同时也润滑气门和滚轮。 机油流经摇臂轴内的钻孔油道。 此油润滑滚轮，气门桥和单体喷油器作动器的接触面。 喷溅机油润滑用于润滑气门系统的其它部件。 多余的机油流回发动机油底壳。
冷却系统
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发动机配备了利用一个并联管路的压力式冷却系统。 压力式冷却系统有两个优点。 首先，冷却系统可以在高于水的沸点的温度下安全工作。 其次，可防止水泵产生气穴。 加压冷却系统防止冷却系统内形成空气泡或蒸汽泡。
一些发动机配备了用于散热的先进模块化冷却系统 (AMOCS)。 该散热器由很多采用模块化设计的 AMOCS 芯构成。 该设计将冷却液从芯子的底部水箱导向至顶部水箱，再回流至底部水箱。 该设计在更小空间内将冷却效果发挥至最高。 参考有关机器冷却液建议的更多资料，请参阅操作和保养手册, \卡特彼勒机器用液建议\。
在发动机运转期间，水套水泵 (12) 使大部分冷却液从散热器 (14) 循环流入发动机机油冷却器 (11) 。 接着冷却液从发动机机油冷却器流到传动系机油冷却
器 (10) 。 机油冷却器有效地将机油的热量传递给冷却液。 这有助于调节发动机和传动系内的机油温度。
冷却液从传动系机油冷却器经一个管帽和一个弯管流入缸体 (6) 。 冷却液在缸体的整个水套区域内循环流动。 冷却液沿着缸套周围流动，然后经过冷却液导流器流入缸盖 (1) 。
缸盖内的冷却液导流器使冷却液沿着铸造在缸盖内的气门通道和排气口流动。 此后冷却液流向缸盖的前端。 在此处，水温调节器 (2) 控制冷却液流向。 发动机处于冷态时，水温调节器关闭。 冷却液经调节器壳体和旁通管 (9) 流回水套水泵。 节流流经散热器的液流量有助于快速预热发动机。
如果冷却液处于正常工作温度，水温调节器开启，冷却液经出口软管 (4) 流到散热器。 当冷却液流经散热器时，热量从冷却液传递至被迫流过散热片的空气。 液压按需运转风扇 (15) 使空气流经散热器。 液压按需运转风扇为液压驱动的风扇。 该风扇由发动机电子控制模块 (ECM) 控制。 冷却液从散热器出口 (13) 流出散热器并流回水套水泵。
注: 水温调节器是冷却系统的重要部分。 水温调节器用于分配散热器和旁通管之间的冷却液流。 这样可在所有工作条件下将发动机保持在正常温度。 如果系统中没有安装水温调节器，就不能调节流经散热器的冷却液流量。 这还会在发动机运转期间出现导致过热或过冷状况的可能性。 这两种状况都会缩短发动机寿命。
并联管路 (7) 对冷却系统来讲有几个好处。 并联管路在水泵进口产生冷却液正压，这会防止水泵产生气穴。 少量冷却液持续不断地经并联管路流到水套水泵的进口。 排空气管 (3) 为发动机提供排气口。 排空气管 (5) 为散热器提供排气口。 冷却液持续流经并联管路确保少量冷却液将会持续在排空气管内循环。 在排空气管内的循环可以在发动机运转时去除存留在系统内的空气。 排空气管还可在系统加注冷却液时为系统提供排气点。
用于涡轮增压器 (8) 的冷却液来自水温调节器壳体的连接点。 该连接点仅在水温调节器开启时允许冷却液在涡轮增压器内循环。 冷却液经软管流至涡轮增压器芯子。 冷却液用于冷却涡轮增压器芯子。
空压机的冷却液
图 2
空压机的冷却液流程（典型示例） (16) 进口软管 (17) 空压机 (18) 出口软管
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用于空压机 (17) 的冷却液从缸体经进口软管 (16) 提供。 冷却液从空压机经出口软管 (18) 流回缸盖前端。
发动机基体
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缸体总成
油道向曲轴正常和活塞顶部提供润滑。 这些油道是铸造在缸体内的。 机油通过缸体机油歧管供至油道。
缸套是一种经感应硬化的缸套。 缸盖和缸体之间的钢制隔板使再用性和耐用性都得到提高。
缸盖总成
缸盖是一体铸造的铸铁缸盖。 缸盖支承凸轮轴。 钢制加强轴承被压入每一个凸轮轴承孔内。 这些轴承经压力润滑。 气门桥定位销已被取消，气门系使用浮动气门桥。
排气口使用了不锈钢隔热衬套，使热效率得到提高。 此衬套减少了排向冷却系统的热量。 该衬套进而将热量传递到涡轮增压器。
单体喷油器安装在不锈钢接合套内。 此接合套被压入缸盖的喷油器孔内。
活塞、活塞环和连杆
活塞是两件式铰接设计，由锻造的活塞顶部和铸铝的活塞裙部组成。 这两个零件都由活塞销固定到连杆的小头端。 活塞有三道位于钢制活塞顶部的环槽内的活塞环。 这些环密封燃烧气体。 这些环同时提供机油控制。 第一道环具有桶形表面。 此环是一种梯形 (KEYSTONE) 环，具有等离子体表面镀层。 第二道环具有锥形表面，表面具有铬镀层。 第三道环是油环。 第三道环具有圆弹簧扩张器。 有四个从活塞油环槽钻到活塞内侧的油孔。 这些油孔把过量的机油排出油环。
连杆为一种传统设计式。 连杆盖由两个拧入杆身的螺栓固定到杆身上。 两个小头的每一侧都被加工成 12 度的锥面，以便与活塞底腔配合。
曲轴
曲轴将气缸内燃烧产生的力转换成转矩。 曲轴前端使用的减振器用来降低扭振。 曲轴驱动发动机前端的一组齿轮（前齿轮传动系）。 前齿轮传动系向以下部件提供动力： 凸轮轴, 水泵, 机油泵, 燃油输油泵 和 具体应用专有的附件装置. 缸体有七个支撑曲轴的主轴承。 缸体用两个螺栓将每个轴承盖固定到缸体上。 曲轴箱在曲轴两端使用唇形油封。
凸轮轴
凸轮轴上针对每一缸有三个凸轮。 这些凸轮使凸轮轴能够操作单体喷油器、排气门和进气门。 凸轮轴在缸盖上由七个与轴承配合的轴颈支承。 凸轮轴齿轮包含与之集成一体的滚柱减振器，此滚柱减振器可抵消喷油操作时由燃油高压所产生的扭振。 这种设计降低齿轮传动系的噪声。 凸轮轴由可调整的惰齿轮驱动，此惰齿轮由前齿轮传动系内组齿惰齿轮带动的固定惰齿轮来带动。 每一个支承
轴颈由缸盖内的机油歧管来润滑。 位于前端的止推片控制凸轮轴端隙。 凸轮轴的正时是通过将曲轴齿轮上和惰齿轮上的标记对准和将凸轮轴齿轮与前正时板上的标记对准来实现的。
压缩制动器 - 如有配备
SMCS - 1119; 1129
卡特彼勒压缩制动器由发动机控制模块 (ECM) 控制。 卡特彼勒压缩制动器帮助操作员在斜坡上行驶时减缓车速，或进行必要的减速。 在长距离下坡路上不能连续使用行车制动器。 卡特彼勒压缩制动器可辅助行车制动器。
处在下坡行驶或任何减速状态期间，传动系转动发动机曲轴。 发动机利用传动系部件旋转控制车速。 可对车辆传动系施加一个制动扭矩，以降低车速。 当启用卡特彼勒压缩制动器时，可通过开启发动机排气门获得制动功率。 排气门在压缩冲程顶部附近开启，以将高度压缩的空气释放进排气系统。 卡特彼勒压缩制动器仅在发动机处在无燃油位置时启用。 从而不会发生燃烧，并且活塞上不会产生正压。 释放到大气中的压缩空气压力可防止在作功冲程能量回到发动机活塞。 由于气缸压缩行程完成后膨胀行程不会进行充气，因而造成能量损失。 能量损失是由传动系造成的。 传动系为车辆提供制动作用。
图 1 (1) 从动活塞 (2) 电磁阀 (3) 阀接头 (4) 主油缸
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卡特彼勒压缩制动器包括三个同样的壳体组件。 每个壳体组件都位于两个气缸之上。 壳体组件用双头螺柱和螺母安装在摇臂轴支架上。 摇臂和排气门跨接压板组件用于把压力从从动活塞 (1) 送到排气门。 主油缸 (4) 将喷油器摇臂的提升力转换为制动器的液压力。 卡特彼勒压缩制动器的制动逻辑信号通过连接到阀接头 (3) 的信号线传送到电磁阀 (2) 。 这样做是为了启用发动机两个气缸上的卡特彼勒压缩制动器。
卡特彼勒压缩制动器的控制电路允许一个、两个或者三个压缩制动壳体组件工作。 这可以提供渐进的制动能力，在发动机两个气缸、四个气缸或者所有六个气缸上起效。
卡特彼勒压缩制动器的操作
图 2 主-从示意图 (1) 单向阀 (2) 高压油道
(3) 从动活塞调整螺钉 (4) 主活塞 (5) 执行器阀 (6) 放油道 (7) 从动活塞 (8) 主活塞弹簧 (9) 从动活塞弹簧 (10) 排气摇臂
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(11) 排气门跨接压板 (12) 喷油器摇臂 (13) 摇臂轴油道 (14) 发动机机油泵 (15) 发动机油底壳 (16) 排气门 (A) 启动口 (T1) 排放口 (T2) 排放口
(P) 执行器滑阀供油口
卡特彼勒压缩制动器由来自发动机油底壳 (15) 的机油操作。 机油由发动机机油泵 (14) 压缩。 机油经摇臂轴油道 (13) 供应至卡特彼勒压缩制动器。 执行器阀 (5) 控制压缩制动器壳体内的机油供应流量。
当执行器阀由 ECM 发出的信号启动时，低压油从执行器滑阀供油口 (P) 流至启动口 (A) 。 机油打开单向阀 (1) 并流入高压油道 (2) 。 机油供至从动活塞 (7) 和主活塞 (4) 。
机油压力克服主活塞弹簧 (8) ， 使活塞朝喷油器摇臂 (12) 向下移动。 机油注入主活塞气缸以及主活塞和从动活塞之间的高压油道内。 主活塞会随着喷油器摇臂动作而移动。 主活塞将与喷油器摇臂一起向上移动。 主活塞移动产生闭合油路单向阀的高压油流。 单向阀闭合使主活塞、从动活塞的液压油路和高压油道内的压力升高。
当高压油道内的油压因主活塞移动升高时，从动活塞受力向下移入孔内。 这会压缩从动活塞弹簧 (9) 。 当从动活塞向下移动时，从动活塞与排气门摇臂 (10) 接触。 从动活塞持续向排气门摇臂施加作用力。 该作用力使排气门 (16) 开启。 当排气门开启时，由发动机活塞在压缩冲程时产生的气缸压力通过排气门开启释放。
在压缩制动器工作期间，ECM 停止向制动选择的每个喷油器发送信号。 在施加压缩制动期间，选择的气缸不会出现发动机作功冲程。 这会在飞轮上产生一个静制动力。
当喷油器摇臂向下移动时，使主活塞缩回孔内。 当主活塞收缩时，油路内的液压压力下降。 这会使从动活塞缩回并控制排气门返回发动机气门系。
断电的执行器阀使机油从端口 (T1) 和 (T2) 通过放油道 (6) 排放至发动机油底壳。
电气系统
SMCS — 1400; 1550; 1900
接地方法
机器和发动机电气系统的正确接地对于机器保持其正常性能和可靠性是很必要的。 不正确的接地会造成不受控和不可靠的电路路径。 不受控制的电路会对主轴瓦、主轴颈表面和铝质部件造成损坏。
为确保机器和发动机电气系统行使其正常功能，应使用发动机至机架的接地带，该接地带与蓄电池负极接线柱之间应有之间路径。 这可以通过起动马达接地和机架至起动马达接地或直接的机架至发动机接地来提供。
必须使用发动机至机架接地带以便将发动机的接地螺柱与磁极的机架和蓄电池的负极接线柱连接起来。
图 1
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典型示例
接地螺柱到蓄电池接地极 (\
图 2
典型示例
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另外一种接地螺柱到蓄电池接地极(\的接线布置
发动机必须有连接到蓄电池的接地线。
接地导线或接地带应在只供接地使用的接地螺柱处汇合。 所有接地点必须紧固和无腐蚀现象。
所有接地路径必须有能力承载任何可能的电流短路。 对于缸盖接地带，建议使用美国线规(AWG)0号或更大尺寸的导线。
发动机交流发电机应使用尺寸足以应付交流发电机完全充电电流的导线进行蓄电池接地。
注意
当增助起动发动机时，应遵循系统操作, \发动机起动\中的说明以便正确起动发动机。
本发动机可能配备12伏起动系统或24伏起动系统。 只应使用相同电压来进行增助起动。 使用更高电压会损坏电气系统。
在发动机上进行焊接之前，必须断开电子控制模块(ECM)的\和\接头。
发动机有几个电子输入部件。 这些部件需要工作电压。
与许多以往电子系统不同，本发动机可耐受普通的外部电气噪声源。 使用电能的蜂音器可能会引起供电中断。 如果机器上使用了蜂音器，发动机电子设备应通过专用继电器由蓄电池系统直接供电。 不能使用其它与钥匙开关有关的方法通过普通电源使发动机电气系统通电。
发动机电气系统
电气系统具有以下独立电路： 充电
? 起动（如有配备） ? 低强度电流附件
?
电气系统的某些部件可用于不只一个电路中。 以下部件公用于不只一个电路中。 蓄电池或蓄电池组 ? 断路器
?
蓄电池电缆 ? 电流表
?
发动机运转时充电电路即处于工作状态。 交流发电机为充电电路发出电力。 电路中调压器控制电气输出以便保持蓄电池处于完全充电状态。 起动电路只在起动开关被启动时才工作。
低强度电流附件电路和充电电路都与电流表连接。 起动电路不与电流表连接。
充电系统部件
交流发电机
交流发电机经曲轴皮带轮由皮带驱动。 该交流发电机是一种三相、自整流充电装置，调压器是交流发电机的一部分。
这种交流发电机的设计不需要滑环和电刷，唯一运动的零件是转子总成。 全部承载电流的导电体都是固定不动的。 电路中包括以下导电体： 激磁绕组 ? 定子绕组
? 六个整流二极管 ? 调压器电路部件
?
转子总成有许多手指状磁极，每一对极性相反的磁极之间都有气隙。 磁极内有剩磁。 这些剩磁在磁极之间产生微小磁场。 当转子组件开始在励磁绕组和定子绕组之间转动时，会产生少量交流电流 (AC)。 此交流电流是由剩磁形成的微小磁场在定子绕组内产生的。 当经过整流电桥的二极管时，该交流电流转变为直流电流 (DC)。 这些电流可用于以下应用中： 向蓄电池充电
? 向低电流强度的附件电路供电 ? 增强磁场
?
前两种应用使用了绝大部分电流。 随着通过励磁绕组的直流电流的增大，磁场强度也随之提高。 伴随磁场的逐渐增强，定子绕组中产生更大的交流电流。 转子组件的转速加快，也能提高交流发电机的电流和电压输出。
调压器是一个固态电子开关。 调压器感测系统中的电压。 调压器通过每秒钟多次接通和断开来控制交流发电机的激磁电流。 交流发电机使用激磁电流来产生所需的电压输出。
注意
切勿在蓄电池未接入电路中的情况下使交流发电机运转。 在电路中存在重负载时连接或断开交流发电机的接线都可能导致调压器的损坏。
图 3
典型的交流发电机部件 (1) 调压器 (2) 滚柱轴承 (3) 定子绕组 (4) 滚珠轴承 (5) 整流桥 (6) 激磁绕组 (7) 转子总成 (8) 风扇
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起动系统部件
起动电磁阀
查看图片
图 4
典型起动电磁阀
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图 5
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典型起动马达部件 (9) 磁场 (10) 电磁阀 (11) 离合器 (12) 小齿轮 (13) 整流器 (14) 电刷组件 (15) 电枢
起动电磁阀 (10) 是个电磁开关，该开关进行以下两个基本操作：
起动电磁阀 (10) 使用电流强度低的起动开关电路来接通电流强度高的起动马达电路。
? 起动电磁阀 (10) 使起动马达小齿轮 (4) 与齿圈啮合。
?
电磁阀 (10) 有绕组（一组或两组）环绕空心圆筒。 圆筒内有一个受弹簧压力（芯子）作用的芯柱。 芯柱可来回移动。 当接通起动开关，电流流经绕组时，电磁阀内就产生磁场 (9) 。 磁场 (9) 拉动芯柱在圆筒内向前移动。 这会移动拨杆以使驱动小齿轮与齿圈啮合。 芯柱前端接着使蓄电池和电磁阀 (10) 的马达接线柱发生接触。 起动马达然后就开始转动发动机飞轮。
当起动开关断开时，电流就不再流过绕组。 这时弹簧就将芯柱推回原位。 在此同时，弹簧把小齿轮移离飞轮。
当电磁阀内使用两副绕组时，这两副绕组被称为保持绕组和拉动绕组。 两副绕组环绕圆筒的匝数相同，但是拉动绕组所有的电线直径较大。 直径较大的电线会产生较大的磁场 (9) 。 当起动开关接通时，来自蓄电池的电流一部分流经保持绕组。 其余的电流经过拉动绕组流向马达接线柱。 该电流然后流经马达以至接地。 当蓄电池与马达接线柱之间彻底连接时，电磁阀 (10) 处于完全启用状态。 当电磁阀 (10) 完全启用时，通过拉动绕组的电流被停止。 此时，只有较小的保持绕组在起作用。 保持绕组在起动发动机所需的时间段里一直工作。 电磁阀 (10) 此时将从蓄电池吸耗较少的电流，电磁阀 (10) 产生的热量也会保持在可接受的程度。