一般信息
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| 图 1 | g00328150 |
进气和排气系统示意图 (1) 进气口。 (2) 涡轮增压器。 (3) 进气阻风门。 (4) 后冷器。 (5) 主燃气供应。 (6) 缸盖进口。 (7) 预燃室燃气供应。 (8) 预燃室。 (9) 火花塞。 (10) 排气门。 (11) 排气。 (12) 进气门。 (13) 排气旁通控制阀。 | |
进排气系统的部件控制用于燃烧的空气的质量和数量。 进气歧管（进气室）是缸体的内部通道。 此通道将后冷器与缸盖内的进口相连。 凸轮轴控制气门系统部件的移动。
进排气系统部件
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| 图 2 | g00328151 |
进排气系统 (1) 排气歧管。 (2) 后冷却器。 (3) 阻风门。 (4) 排气出口。 (5) 发动机气缸。 (6) 进气口。 (7) 涡轮增压器压气机叶轮。 (8) 涡轮增压器涡轮叶轮。 (9) 排气旁通阀。 | |
来自空气滤清器的清洁进气经由进气口 (6) 被涡轮增压器压气机叶轮 (7) 吸入涡轮增压器压气机。 涡轮增压器压气机叶轮的旋转使得空气受到压缩。 涡轮增压器压气机叶轮的旋转进而将空气经由弯头推向后冷器 (2) 。 在空气进入进气室之前，后冷器使压缩空气的温度降低。 这些经过冷却和压缩的空气流入进气室。 空气流入缸盖内的进气室。 从进气口流入气缸的空气流量由进气门控制。 流入气缸的燃料（燃气）流量由燃气进入阀控制。
每个缸盖内具有五个气门。 每个气缸具有一个燃气进入阀（请参阅系统操作, "燃料系统"）、两个进气门和两个排气门。 请参阅"气门系统部件"。 活塞在进气冲程向下移动时，进气门和燃气进入阀打开。
凸轮轴控制气门的打开。 经过冷却和压缩的空气随通过燃气进入阀供应的燃气一起从进气室流入气缸。 此后，燃气进入阀和空气进气门关闭，活塞开始在压缩冲程向上移动。 当活塞接近压缩冲程的顶部时，预燃室内的浓空气燃料混合气已稀薄到可以燃烧，从而被火花塞点燃。 燃烧产生的压力在做功冲程向下推动活塞。 当活塞再次向上移动时，活塞即处于排气冲程。 排气门打开，将排气经由排气端口推入排气歧管 (1) 。 在活塞完成排气冲程后，排气门关闭。 重新开始新的循环（吸气、压缩、做功、排气）。
来自排气歧管的排气使涡轮增压器涡轮机叶轮 (8) 转动。 涡轮机叶轮与驱动压气机叶轮的轴相连。 依据发动机转速和负荷要求的不同，排气将经由排气出口流向涡轮增压器或者流过排气旁通阀。
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| 图 3 | g00328152 |
典型的空气流程图 (1) 排气歧管。 (2) 后冷却器。 (3) 阻风门。 (9) 排气旁通阀。 (10) 涡轮增压器。 (11) 空气滤清器。 | |
由执行器控制排气旁通阀（废气旁通阀） (9) 的位置。 废气旁通阀执行器可提供理想的进气歧管空气压力。 这以执行器从 ECM 收到的命令信号为基础。 ECM 用来确定命令信号。 此命令信号以实际空燃比（或平均燃烧时间）和理想空燃比（理想燃烧时间）间的差值为基础。
阻风门 (3) 的位置由执行器控制。 在部分负荷运行期间，阻风门执行器提供理想的进气歧管空气压力。 这以执行器从 ECM 收到的命令信号为基础。 ECM 根据发动机转速（rpm）和发动机负荷（以发动机上测量得到的压力和温度为基础的计算值）确定命令信号。
后冷器
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| 图 4 | g00328154 |
进排气系统部件 (1) 排气歧管。 (2) 涡轮增压器。 (3) 冷却液出口管。 (4) 冷却液进口管。 (5) 后冷器。 | |
后冷器位于发动机左后侧的进气室尾部开孔处。 后冷器配有充满冷却液的芯组件。 来自发动机左侧水泵的冷却液流过冷却液进口管 (4) 。 冷却液循环流过芯组件。 冷却液随后经由冷却液出口管 (3) 流出后冷器。
来自涡轮增压器压气机侧的进气流入后冷器壳体。 进气流过后冷器芯组件内的散热片。 后冷器芯降低空气温度。 冷却后的空气流入进气室。 冷却后的空气向上流入缸盖的进口。
进气温度的降低使空气密度（单位体积）增加。 空气密度的增加将提高燃烧效率和降低燃料消耗。
涡轮增压器
涡轮增压器的涡轮侧安装在排气歧管上。 涡轮增压器的压气机侧连接至后冷器。 涡轮机（排气）和压气机（进气）与同一条轴相连并一起转动。
排气通过排气进口接头流入涡轮增压器。 排气推动涡轮机叶轮的叶片。 从而导致涡轮机叶轮和压气机叶轮转动。
来自空气滤清器的清洁空气由于压气机叶轮的旋转作用而被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压缩。 这种压缩使发动机能够以更高的效率燃烧更多的燃料，从提高了发动机的功率。
涡轮增压器内的轴承利用压力机油完成润滑。 机油通过机油进口流入。 机油经由中间部分内的油道润滑轴承。 机油从机油出口流出。 机油返回油底壳。
涡轮增压器涡轮机（排气）部分和中间（轴承）部分位于水冷壳体内。
排气旁通阀
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| 图 5 | g00498494 |
排气旁通阀 (1) 可调连杆。 (2) 废气旁通阀。 (3) 执行器。 | |
排气旁通阀由用来控制发动机空燃比的三台执行器之一控制。 一台执行器控制燃料流量。 其他两台一起控制在整个转速和负荷范围内为发动机供应的空气量。 排气旁通阀执行器 (3) 位于发动机左后侧靠近进气执行器的位置。 排气旁通阀执行器接收来自发动机控制模块的电子命令信号。 此信号通过机械方式改变排气旁通阀的位置，以便为特定工况提供最佳空燃比。 通过可调连杆 (1) 改变此阀的位置。
通过轴端的凹槽指出排气旁通阀板的位置。 当发动机控制模块要求较稀的空燃比时，执行器通过移动可调连杆 (1) 关闭排气旁通阀。 这将使更多的废气流入涡轮增压器。 附加废气将使涡轮增压器的转速升高。 转速升高将使发动机吸入更多进气。 进气经压缩后送往气缸。 当发动机控制模块要求较浓的空燃比时，执行器将打开排气旁通阀。 排气旁通阀的打开将使部分废气从排气接头流出，而不是流入涡轮增压器。 压缩和送往气缸的进气量降低。
送往执行器的电子命令信号为百分比形式的脉冲宽度调制（PWM）信号。 出于诊断的目的，执行器向 ECM 返回 VDC 位置反馈信号。
进气阻风门
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| 图 6 | g00488519 |
进气阻风门 (1) 执行器。 (2) 可调连杆。 (3) 涡轮增压器出口。 (4) 后冷器。 (5) 阻风板。 | |
空气（阻风门）执行器 (1) 是用来控制发动机空燃比的三台执行器之一。 一台执行器控制燃料流量。 其他两台执行器一起控制在整个转速和负荷范围内为发动机供应的空气量。 执行器位于发动机的左后侧。 执行器接收来自发动机控制模块的电子信号。 执行器通过执行器连杆和可调连杆 (2) 机械改变阻风板 (5) 的位置。
通过轴端的凹槽指出阻风板的位置。 阻风板的移动控制从涡轮增压器出口流入进气阻风门的空气流量。 空气随后经由后冷器流入缸体进气室，然后再流入缸盖。 燃料通过燃气进入阀与缸盖内的空气接触。
在满负荷和全速下，执行器通过使阻风门处于全开位置来操作发动机。 此目的是降低空气流动阻力和提高发动机的工作效率。 ECM 将利用排气旁通系统控制发动机的空燃比。 随着发动机负荷的降低，进气阻风门开始限制空气流入缸体的进气室。 其目的是为较小发动机负荷下的良好燃烧保持足够浓的混合气。 这种控制组合（排气旁通/进气阻风门）可改善部分负荷工况下的燃料燃烧，同时还可以对满负荷工况进行完全的控制。
排气歧管
排气歧管为干式设计，它利用隔热毯降低辐射热损耗。 稀气燃烧固有的低排气歧管温度使干式歧管成为可能。 尤其在恒定扭矩和变速工业场合下，通过利用排气系统的能量来驱动涡轮增压器，可有效提高发动机效率。
气门系统部件
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| 图 7 | g00328157 |
气门系统部件 (1) 摇臂。 (2) 燃气进入阀摇臂连杆。 (3) 气门桥。 (4) 燃气进入阀。 (5) 推杆。 (6) 挺柱。 | |
在发动机运行期间，气门系统部件控制进出气缸的进气、燃料和排气流量。
曲轴齿轮通过惰轮驱动凸轮轴。 凸轮轴必须与曲轴间正时，才能获得活塞和气门移动间的正确关系。
每个气缸的凸轮轴上具有三个凸轮。 其中一个凸轮通过操作气门桥来移动两个进气门。 其中一个凸轮通过操作气门桥来移动两个排气门。 中间凸轮操作单个燃气进入阀。
随着凸轮轴的转动，凸轮轴上的凸轮使挺柱 (6) 上下移动。 挺柱的移动通过推杆 (5) 使摇臂 (1) 移动。 摇臂的移动将使气门桥 (3) 沿着缸盖内的定位销上下移动。 此移动将操作气门。 气门桥将通过摇臂同时打开或关闭两个气门（进气或排气）。 独立的挺柱和燃气进入阀摇臂连杆 (2) 共同（无气门桥）操作燃气进入阀 (4) 。 每个气缸具有一个燃气进入阀、两个进气门和两个排气门。
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| 图 8 | g00328159 |
气门系统部件 (7) 转盘。 (8) 气门弹簧。 | |
在发动机运行时，转盘 (7) 使气门（燃气进入阀、进气门和排气门）转动。 气门转动使气门的积炭保持最少。 气门转动可延长气门的使用寿命。
当挺柱下移时，气门弹簧 (8) 致使气门关闭。
液压执行器系统（Hydrax）
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| 图 9 | g00498495 |
液压执行器系统 (1) 燃油执行器。 (2) 位置反馈传感器。 (3) 排气旁通阀执行器。 (4) 压力安全阀。 (5) 蓄能器。 (6) 液压泵。 (7) 液压油箱。 (8) 液压油滤清器。 (9) 压力开关。 (10) 阻风门执行器。 (11) 单向阀。 | |
Caterpillar 液压执行器系统利用各种电控液压执行器来控制燃油执行器 (1) 、排气旁通阀执行器 (3) 和阻风门执行器 (10) 。
由发动机驱动的液压泵 (6) 负责提供必要的油压。 此泵由发动机前面的齿轮系驱动。 此泵安装在机油泵的后面。 在 1000 rpm 的发动机转速下，此泵将以大约 8 gpm 的流量提供液压油。
液压油箱 (7) 用来保存液压油。 液压油箱具有 26.5 L (7 US gal) 的容量。 单向阀 (11) 可防止油从系统中流出。 这将有效提高响应特性。
蓄能器 (5) 用来保持系统压力。 在请求发动机停机后，蓄能器能够短时保持系统压力。 从而保证了正常停机顺序的发生。 此蓄能器是一种充氮气瓶。 蓄能器被工厂预设到 1400 kPa (200 psi) 的压力。
压力开关 (9) 可在液压油泄漏时保护发动机。 当系统压力达到 1206.5 kPa (175 psi) 时，此开关触发警告。 如果系统压力降至 689.5 ± 103.4 kPa (100 ± 15 psi) 以下，将发生发动机停机。
系统采用标准 Caterpillar 液压油和 Caterpillar 液压油滤清器 (8) 。 应当每年更换滤清器。
压力安全阀 (4) 与三台执行器并联。 此压力安全阀经过额定发动机转速下的手动调整，以获得 1722.5 kPa (250 psi) 的系统压力。 为了设定系统压力，需要现场安装压力表。 系统压力设定完成后，可以拆下压力表。 在液压油达到稳定的工作温度后，应当进行压力设定。
三台执行器接收接近 1722.5 kPa (250 psi) 设定值的系统压力。 这些执行器采用电控方式。 这些执行器由发动机控制模块控制。
位置反馈传感器 (2) 安装在对应燃油轴、排气旁通轴和阻风门轴上。 单独的驱动器模块箱中包含各执行器驱动器模块。 "驱动器模块"为发动机控制和执行器之间提供接口。
液压执行器、位置反馈传感器和驱动器模块可以互换。 从而使得不同的故障诊断与排除选项能够更好地隔离系统故障。