单元目标：
1. 学员能够解释柴油机燃料的特征和卡特彼勒发动机燃油系统正确的维护程序。
2. 学员能够确认和解释下列卡特彼勒燃油系统的操作：New Scroll、套筒计量和机械单元喷油器。
3. 学员能够卸载和安装 3406 New Scroll燃油系统活塞和柱塞套筒组、喷嘴管、时间提前角和喷油泵以及管理组。学员能够展示他们测试燃料喷嘴管的能力。
参考资料：
柴油机燃料和您的发动机 SEBD0717 3176B, C-10, C-12, 和 3406E 卡车发动机操作和维护手册
SEBU6758
使用 5P4150 喷嘴管测试组 SEHS7292 测试卡特彼勒7000连续喷嘴管系列 SEHS9083 3406B 维修手册 SEBR0544 3406C 维修手册 SEBR0550 燃料喷嘴管测试 (Video) LEVN9167 套筒调节燃油系统 (CD ROM) LERV9802
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工具：
222-7876 (168-0328) 维修人员工具箱或具有同样功能的 6V4186 销
9S9082 车刀
5P5195 燃料管道扳手 5P0144 燃料管道套筒扳手 8S2244 萃取器 8T5287 扳手
5P4150 喷嘴管测试组 6V2170 管子配件 6V2171 管子配件 5P7448 适配器
134-2570 (8T3139) (9U5840) 活动扳手 8T3198 喷嘴管 8T3199 喷嘴螺钉 6V6983 适配器 1B4206 螺母 8S2270 集电器配件 6V4089 喷嘴管钻孔器 6V7025 喷嘴管密封指南 1U9725 喷嘴管适配器扳手
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第1课：柴油机燃料
引言：
到目前为止，柴油机燃料还是柴油机发动机最大的一笔开销。燃料的特征、质量和处理都可以影响发动机的效能和寿命。
目标：
学员能够解释柴油机燃料的特征和相关的维护措施。
参考资料：
柴油机燃料和您的发动机 SEBD0717
3176B, C-10, C-12, 和 3406E 卡车发动机操作和维护手册
SEBU6758
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注：查阅讲义“柴油机燃料的发热量”（第5单元，讲义1）。 复习柴油机燃料比汽油机燃料发热量更大。
注：查阅“柴油机燃料和您的发动机”（表SEBD0717）。 复习相对于其它发动机操作成本的燃料费用（第3页）。
回顾柴油机燃料的特殊重量，怎样测量它以及研究当API降低时燃料密度增大的图表。回顾轻和重的燃料各自的影响（第6-7页）。
回顾浊点和倾点。回顾怎样通过增加No. 1柴油机燃料、购买已混合过的燃料和/或使用燃料加热器来提高浊点。书本上会告诉你添加煤油，但是高速路上应该使用No. 1马达燃料。
回顾11页上喷嘴管口磨损的图片。燃料中的污物会造成管口磨损，特别是生锈的小颗粒。
燃料中的微生物或霉(菌)蛋白酶会造成腐蚀和滤清器杜塞。长时间的储存和燃料中的水份会加速霉(菌) 蛋白酶的增长（第12页）。
柴油十六烷指数（Cetane index）用来测量柴油机燃料的着火性，它能影响发动机的启动和加速。预燃腔发动机需要的最小十六烷指数是35。直接喷油型发动机要保证很好的启动需要的最小十六烷指数是40。第20页列出了低十六烷指数带来的影响。
回顾37页上的燃油系统维护程序。
注：查阅“3176B, C-10, C-12, 和 3406E卡车发动机的操作和维护手册”（表SEBU6758）。
回顾燃料说明书（第72-74页）和燃油系统维护间隔（第90-91页）。
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柴油燃料的发热量
燃料发热量的定义是燃烧一定量的燃料所产生的热量。这是一个从一定量的燃料中可获多少能量的指示剂。上图显示了常用燃料不同的发热量。1D柴油是用于冬季的柴油，而2D柴油是用于夏季的。请注意到比起其它所有的燃料，两种混合的柴油燃料都有特别高的发热量，这意味着在一定量的柴油燃料下有更多的能量可以被用于工作中，这是使用柴油燃料作为能量的一大优势。
注：Diesel 柴油；Gasoline 汽油；Butane 丁烷; Propane 丙烷
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第2课：卡特彼勒3406 New Scroll燃油系统 引言：
卡特彼勒自1980年的3300系列发动机起就开始生产New Scroll燃油系统了。1983年3406B出来时，就在它上面添加了New Scroll燃油系统用来改善发射、效能和燃料节约。New Scroll燃油系统的另外一个优势是单独的喷油泵不需要调整或校准。
目标：
学员能够解释卡特彼勒New Scroll燃油系统的操作。
参考资料： 无
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这堂课涵盖了卡特彼勒的New Scroll燃油系统。
图5.2.1 卡特彼勒 3406B 发动机
卡特彼勒 3406B 发动机
卡特彼勒 3406A 发动机在1973年被引进，从那开始作出了很多的改变以满足不同的需求。不但要满足政府的法规，还要更为可靠和经济。1983年发布的3406B就是这一系列改变的例子。这个发动机最大的一个改变就是它的燃油系统。卡特彼勒自1980年的3300系列发动机起就开始生产New Scroll燃油系统了，这个燃油系统是3406B改善发射、效能和燃料节约的关键因素。1991年，燃油系统整合了更多的凸轮轴来提高发射性能。1992年，3406C问世了。而机械燃油系统一直没有发生改变。
图5.2.2 3406 燃料喷射泵组
卡特彼勒 3406 燃料喷射泵组
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在上图的上半部，我们看到3406A发动机燃料喷射泵有一个长长的驱动器，这是因为在空气压缩器下面没有空间放置泵的外壳。下半部显示了3406B/C燃料喷射泵。它很短，但是却很厚重。3406B/C更短的泵长使得有更多的空间用来维修。
图5.2.3 喷油泵凸轮轴
喷油泵凸轮轴
许多的改变和改进都是看不见的，因为它们都是在内部进行的。这里我们可以看到燃料喷油凸轮轴。上面的是3406A，下面的是3406B。3406B更大更重，由左端的齿轮驱动。3406B的齿轮有不同的布局—它们可以更快的提升，有更短的持续时间，增大燃料喷射压力和减少喷射时间以便提高燃料效率。凸轮轴上的偏心轮操作活塞型的燃料传送泵。1988年，对发射的改变导致了凸轮轴前端的变化，前端10度的螺旋改成15度了，且其中的孔洞被扩大以便能容纳不同的计时提前单元。1991年对发射的改变只涉及了轴承直径和叶片形状的改变。
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图5.2.4 3406 燃料流
这是3406B/C发动机燃油系统的示意图。利用这个示意图遵循从供给油箱到气缸喷油器的燃料流。
传送泵（5）从燃料箱（1）采集燃料，经过供给开关阀（3）和主燃料滤清器（4）再回到燃料传送泵。然后传送泵对燃料加压，将它们推向手压泵（7）进入次燃料滤清器（6），再在中等压力下进入燃料集合管（8）。燃料传送泵内部的旁通阀能够维持中等的燃料压力。由于燃料集合管里的中等燃料压力和高压泵里的真空，燃料才能够填入高压泵里的空穴当中。
此时高压泵就可以计量一小部分的燃料，然后将它们发送至高压燃料管道（9）和主适配器（10），以很高的压力进入喷油嘴（11）。当高压燃料管道中的燃料压力高于喷油嘴的开启压力，燃料就被注入燃烧室。由于喷油嘴尖端压强很大并且出口很小，燃料能被分裂成原子，在气缸内完全燃烧。
任何的空气和燃料都可以通过回归线（15）从燃料集合管发送出来。油箱排放装置（2）用来排放水、沉淀物和外来的杂质。必须保持燃料箱帽子的通风，避免在燃料箱内部形成真空。
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图5.2.5 3306 燃料流
3306燃料流
这是3306B/C发动机燃油系统的示意图。利用这个示意图遵循从供给油箱到气缸喷油器的燃料流。
传送泵（6）从燃料箱（1）采集燃料，经过供给开关阀（3）和主燃料滤清器（4），手压泵（5）再回到燃料传送泵。然后传送泵对燃料加压，将它们推向次燃料滤清器（7），进入在喷油泵外壳（8）的燃料集合管。燃料传送泵内部的旁通阀能够维持中等的燃料压力。由于燃料集合管里的中等燃料压力和高压泵里的真空，燃料才能够填入高压泵里的空穴当中。
此时高压泵就可以计量一小部分的燃料，然后以一个很高的压力将它们发送至外部高压燃料管道（9），进入燃料喷油嘴（10）。当高压燃料管道中的燃料压力高于喷油嘴的开启压力，燃料就被注入燃烧室。由于喷油嘴尖端压强很大并且出口很小，燃料能被分裂成原子，在气缸内完全燃烧。
固定的排出阀（11）以不变的燃料流速使燃料流经回归线（12），返回燃料箱（1）。这有利于保持燃料冷却和空气的流通。当使用燃料主泵从系统中排气时，还可以使用一个手动排出阀。 供给箱排放装置（2）用来排放水、沉淀物和外来的杂质。必须保持燃料箱帽子的通风，避免在燃料箱内部形成真空。
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图5.2.6 燃油系统元件
燃油系统元件
这幅图显示了发动机上的3406B燃料喷射系统的一些元件。比较明显的是喷油泵外壳（1）、管理外壳（2）、燃料传送泵（3）和外部燃料喷射管道。
图5.2.7 3306 燃油系统元件
3306燃油系统元件
这幅图显示了发动机上的3306B/C燃料喷射系统的一些元件。比较明显的是喷油泵外壳（1）、管理外壳（2）、燃料传送泵（3）、燃料喷射管道、燃料滤清器和基（4）以及燃料主泵（5）。1 2 3 1 2 3 4 宁波日兴动力科技有限公司 服务热线：400-100-8969
5 图5.2.8 燃料传送泵
燃料传送泵
燃料传送泵位于3406B/C泵外壳的底部，3304B 或 3306B/C泵外壳的侧边。外壳内部燃料泵凸轮轴的偏心轮可以激活它，传送泵每小时能以25psi传输51加仑的燃料。这是一个弹簧汲取的活塞型的泵，发动机实际的燃料压力可以从20-45psi不等，取决于发动机的运行条件。泵只提供发动机需要的量加上返回油箱的数量（大概每小时9加仑）。
这个泵是单一的活塞、有三个单行道检查阀的单一动作泵。这几个检查阀是：入口、汲取和出口。这里挺杆几乎完全扩展了，返回弹簧迫使活塞至泵的顶部。活塞的这个向上的移动可以打开入口检查阀，燃料就可以进入入口空穴（绿色）。活塞顶部的汲取检查阀处于关闭状态，活塞迫使燃料进入出口空穴（红色）。这个加压的燃料能打开在出口端的出口检查阀。这个泵没有压力释放阀是因为燃料的出口压力是被活塞的弹簧力控制的。
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图5.2.9 3406 喷油泵
3406 喷油泵
红色显示的区域是3406B/C燃料泵的燃料库，它被燃料传送泵所加压。这个剖面图显示了在泵外壳泵组的位置。燃料经由坚固的空销进入和离开泵组。这个销位于外壳内用来起保护作用，避免由高压脉冲引起的腐蚀。
图5.2.10 3306 喷油泵
3306 喷油泵
这是3306B/C燃料泵类似区域的剖面图。请注意两个不同泵的类似之处。
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图5.2.11 3406 燃料齿条
3406 燃料齿条
这幅图显示的区域是3406B/C燃料泵外壳侧边的发动机剖面。这个剖面显示了一个位于中间的完整的泵。当齿轮啮合齿条时，我们能够看到泵组和齿条的关联，同时还能注意到升降装置和返回弹簧。
图5.2.12 燃料测量
燃料计量
我们可以利用泵的剖面来观察燃料是怎样被测量和传输进燃料喷射嘴的。这是一个卷轴型的燃油系统，左手边在泵的活塞上有一个剪切卷轴，活塞底部的齿轮与齿条啮合。齿条在泵壳中旋转活塞，改变卷轴至回油孔（箭头）。凸轮轴/跟踪装置/升降机械装置使得活塞在桶内上升和下降。在这个位置上，活塞位于冲程的底部。燃料经过在桶后面的回油孔和填充孔进入桶中。
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图5.2.13 燃料传输
燃料传输
现在凸轮将活塞顶起来了，这使得填充孔和回油孔处于关闭状态。这是活塞有效冲程和注入的开始。当桶中的燃料被压缩时，反向流检测阀在泵阀帽开启，它将压缩的燃料通过燃料通道流入喷油嘴。注入会一直继续知道有效冲程结束，此时活塞的卷轴与桶中的回油孔排列一致。
图5.2.14 燃料传输结束
燃料传输结束
有效冲程结束时，回油孔被卷轴打开，燃料压力被释放并且反向流检测阀关闭。在整个抽运周期期间，活塞上面的凹槽处在旁路节流通道之上。
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图5.2.15 旁路节流通道
旁路节流通道
当活塞上的凹槽处于这个位置上时，它与桶中的压力旁路节流通道（箭头）对齐。它可以阻止燃料在发动机机油中稀释。
图5.2.16 反向检测阀
反向检测阀
反向阀检测阀可以保持燃料注入管道在注入冲程期间处于充满的状态。被加压的燃料（大约1000psi）在注入管道中为下一次的泵冲程作准备。当发动机和喷油泵停止时，凹槽（箭头所示）释放注入管道中的压力使得与在泵中剩下的压力一致。
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图5.2.17 反向检测阀开启运行
反向检测阀开启运行
当在桶中的燃料压力高于活塞达到100psi时，阀门会打开使得燃料经过阀帽从腔中流出至喷射管道。当燃料处于传输泵压力下时，检测阀弹簧会使得阀门关闭。这意味着燃料只能在喷射冲程期间进入喷射管道，且当喷油嘴开启的时候，它可以帮忙防止气缸冲落。
图5.2.18 回流检测阀开启
加压会一直持续直到卷轴打开回流孔，泵桶中的压力被释放为止。这个会关闭检测阀，但是在喷射管道中的加压的燃料会打开回流检测阀。燃料会返回至泵桶并流出回油孔直到喷射管道中的压力下降至1000psi。在这个点上，回流检测阀弹簧就会固定阀门。当发动机关闭时，检测阀表面上的一个小凹槽可以排出压力为1000psi的燃料。
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图5.2.19 3406 燃料集合管室盖
3406 燃料集合管室盖
在回油孔中的高压燃料流经空心销至燃料集合管与封盖盘面相碰撞。这些高度加压燃料的压力脉冲会擦亮污点，这些污点位于3406B/C燃油系统的集合管室盖，且与回油孔对齐。
图5.2.20 3306 燃料集合管室盖
3306燃料集合管室盖
在3300系列发动机中，燃料集合管有一个弹簧钢脉冲偏针仪，这个装置可以保护铝集合管室盖避免受到释放的燃料压力脉冲的冲击。
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图5.2.21 调速器操作
调速器操作
在齿条螺钉（绿色）第一次与扭矩弹簧完全啮合的点上，齿条处于完全负载状态（额定）。当需求的马达增大，齿条处于额定状态且进入拖拉状态时，发动机减速。依据扭矩弹簧的硬度，在同一点上，调速器弹簧会使得齿条螺钉开始减弱扭矩弹簧。当这个现象发生时，齿条位置上升使得更多的燃料可以用来注入。它会持续上升直到扭矩螺钉（紫色）接触停止扼，这是齿条的完全扭矩位置。
图5.2.22 调速器操作
Rpm增大，次重会被摆出。这就使得升降机压缩调速器弹簧，旋转杆移动轴衬且圆柱阀朝向“燃料关闭”方向。
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图5.2.23 阀门圆柱阀 – 燃料关闭
当阀门圆柱阀朝燃料关闭位置移动时，活塞的一个通道会开启允许加压的机油进入活塞后面的腔，同时圆柱阀关闭腔后面的通道。加压的机油迫使活塞和齿条朝向“燃料关闭”方向。由于发动机没有负载，齿条会一直移动直到达到低闲置的设置要求为止。这个设置由施加在调速器弹簧的力所决定。
图5.2.24 调速器操作
如果发动机减速，次重会被卷入。这就使得升降机远离调速器弹簧，旋转杆移动轴衬且圆柱阀朝向“燃料开启”方向。
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图5.2.25 阀门圆柱阀 – 燃料开启
圆柱阀朝燃料开启方向移动时，会打开腔后面的排放通道。现在加压的机油会迫使活塞和齿条朝左（燃料开启），所以燃料传输会一直增加直到达到需要的rpm。齿条会在“燃料关闭”和“燃料开启”的方向进行前后移动直到调速器弹簧力和次重的力道平横为止。
图5.2.26 阀门圆柱阀 – 稳定的燃料位置
上图显示了伺服圆柱阀和活塞的平衡点。当次重力与调速器的弹簧力相等时，阀门圆柱阀会阻止位于活塞后面腔中的机油。齿条位置不会改变且发动机的转速也是固定不变的。
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图5.2.27 燃料比例控制
燃料比例控制
燃料比例控制在调速器外壳的后面进行设置。它的目的是在高速加速期间限制烟尘和改善燃料经济。通过控制齿条在燃料开启方向的移动，直到有足够的推动压力使得燃料在气缸内能够完全燃烧。正确的调整燃料比例控制还可以最大地减少发动机中的烟尘。
图5.2.28 燃料比例控制
一条杆从燃料比例控制中伸出来，并嵌入控制杆的凹槽。这个控制杆与在伺服阀的齿条末端接触。空气入口压力由控制板上的振动膜感知，振动膜与弹簧和圆柱阀相对。圆柱阀的移动能控制气流使得活塞连向杆。由于在启动期间杆是处于比较远的位置，所以在所有的机械3406系列都可以达到完全齿合状态。同样地，3300系列也可以达到。但是自从1994年的3306C卡车发动机起，在启动期间，杆是部分回缩的，但不会完全回缩除非发动机能够增大机油压力。
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图5.2.29 空气燃料比例控制操作
当推力比较小时，杆是竖起的，且控制杆会限制齿条在燃料开启的方向上移动。当推力增大时，杆开始伸展并远离控制杆，齿条朝左运动使得可以通过喷油泵供给更多的燃料。当达到集合管额定推力的一半或以上时，就可以实现完全燃料的齿合。因此，有足够推力的任何时刻，燃料比例控制的杆会伸展且不会控制或影响齿条的移动。这就能进行平滑、快速的加速且能实现完全燃烧和低喷射。
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图5.2.30 燃料切断电磁螺线管
燃料切断电磁螺线管
燃料切断电磁螺线管位于调速器的尾部，有两种类型：一种是接通运行的，另外一种是接通切断的。上图显示的是接通运行电磁螺线管的。当发动机的电子系统被接通(key on)，电磁螺线管被激活，它可以允许齿条在任何方向上移动（燃料开启-燃料关闭）。当电子系统关闭时（key off），电磁螺线管不活动，齿条被阻止在燃料开启方向，导致发动机关闭。在电磁螺线管的两端连接一个二极管，它可以消除电压尖峰（没有激励时，电磁线圈能产生高压），电压尖峰会对车辆电子系统的其它电子线路造成损害。
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第3课：拆除和检测燃油系统元件
引言：
卡特彼勒3406燃油系统在其发动机生涯中通常不需要什么调整。正常的维护一般需要替换一些元件，比如滤清器、喷嘴和传输泵。燃油系统的修复包括从燃料喷油泵中卸载活塞和桶组、修复计时提前或从发动机中卸载完整的燃油系统。
目标：
学员能展示他们卸载和安装 3406 燃油系统的元件和测试喷嘴的能力。
参考资料：
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工具：
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车间实验练习
使用3406实验发动机卸载和分解传送泵。
使用3406维修手册上的工具和程序，采取如下步骤：
练习项目 1. 移除传送泵 2. 分解传送泵 3. 确认传送泵元件
指导教师签字 ________ ________ ________ ________
4. 卸载燃料喷油嘴，使用5P4150喷嘴测试组 和SEHS9083特殊指令测试喷嘴，并重新安 装喷嘴。
5. 从外壳卸载和安装 (1) 喷油泵 活塞和桶组
6. 移除时间定时 7. 从前盖移除喷油泵外壳
________
________ ________
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第4课：套筒计量燃油系统
引言：
近来卡特彼勒套筒计量燃油系统被应用在3208发动机上。自1991年以来，3208就是一个应用非常广泛的高速卡车中程引擎，并依然用于海运和工业应用上。 目标：
学员能够解释套筒计量燃油系统的运行。
参考资料：
套筒计量燃油系统 (CD ROM) LERV9802
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