Fuel Injection Equipment

8/8/2019 Fuel Injection Equipment

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P a g e 2 o f 3 6 MARINE TRAININGFF

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PP AA RR TT 11 :: EE XX PP LL AA II NN TT HH EE OO PP EE RR AA TT II OO NN OO FF TT HH EE CC AA TT EE RR PP II LL LL AA RR

FF UU EE LL II NN JJ EE CC TT II OO NN SS YY SS TT EE MM

FF UU NN CC TT II OO NN OO FF AA FF UU EE LL II NN JJ EE CC TT II OO NN SS YY SS TT EE MM

I f a d i e s e l e n g i n e i s t o d e v e l o p f u l l p o w e r a n d o p e r a t e

e f f i c i e n t l y , t h e f u e l s y s t e m m u s t d o t h e f o l l o w i n g :

mm ee tt ee rr tt hh ee aa mm oo uu nn tt oo ff ff uu ee ll ii nnjj ee cc tt ee dd

tt ii mm ee tt hh ee aa mm oo uu nn tt oo ff ff uu ee ll ii nnjj ee cc tt ee dd

pp rr ee ss ss uu rr ii zz ee tt hh ee ff uu ee ll

dd ii ss tt rr ii bb uu tt ee tt hh ee ff uu ee ll

cc oo nn tt rr oo ll tt hh ee ss tt oo pp aa nn dd ss tt aa rr tt oo ff ii nnjj ee cc tt ii oo nn

aa tt oo mm ii zz ee tt hh ee ff uu ee ll

MM ee tt ee rr

T h e f u e l i n j e c t i o n s y s t e m m u s t m e t e r , o r m e a s u r e , t h e a m o u n t

o f f u e l s u p p l i e d t o e a c h c y l i n d e r o f t h e e n g i n e a c c u r a t e l y .

TT ii mm ee

T h e f u e l i n j e c t i o n s y s t e m m u s t i n j e c t t h e f u e l i n t o t h e c y l i n d e r

a t t h e c o r r e c t t i m e i n t h e c o m b u s t i o n c y c l e .


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T h e f u e l i n j e c t i o n s y s t e m m u s t r a i s e t h e p r e s s u r e o f t h e f u e l s o

t h a t i t c a n b e i n j e c t e d i n t o e a c h c y l i n d e r . T h e i n c r e a s e i n

p r e s s u r e a l s o a s s i s t s i n a t o m i z i n g t h e f u e l .

DD ii ss tt rr ii bb uu tt ee

T h e f u e l i n j e c t i o n s y s t e m m u s t n o t o n l y t i m e t h e i n j e c t i o n , i t

m u s t a l s o e n s u r e t h a t t h e f u e l i s i n j e c t e d i n t o t h e c o r r e c t

c y l i n d e r i n t h e f i r i n g o r d e r .

SS tt aa rr tt aa nn dd SS tt oo pp

T h e f u e l i n j e c t i o n s y s t e m m u s t e n s u r e t h a t t h e i n j e c t i o n o f t h e

f u e l s t a r t s a n d e n d s q u i c k l y . A d e l a y i n t h e s t a r t o f i n j e c t i o n

c h a n g e s t h e t i m i n g a n d g i v e s p o o r c o m b u s t i o n a n d d e c r e a s e d

e f f i c i e n c y . A d e l a y i n t h e i n j e c t i o n s t o p c a n l e a d t o s m o k e y

e x h a u s t a n d p o o r e f f i c i e n c y o f t h e e n g i n e .

AA tt oo mm ii zz ee

T h e f u e l i n j e c t i o n s y s t e m m u s t b r e a k t h e f u e l u p i n t o s m a l l

p a r t i c l e s w h e n i t i s i n j e c t e d i n t o t h e c y l i n d e r . A t o m i z i n g t h e

f u e l g i v e s i m p r o v e d c o m b u s t i o n i n t h e c y l i n d e r .


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CC OO MM PP OO NN EE NN TT SS OO FF TT HH EE II NN JJ EE CC TT II OO NN SS YY SS TT EE MM

T h e m a i n p a r t s o f t h e C a t e r p i l l a r i n j e c t i o n s y s t e m a r e :

ff uu ee ll ii nnjj ee cc tt ii oo nn pp uu mm pp

ff uu ee ll ii nnjj ee cc tt oo rr

FF uu ee ll II nn jj ee cc tt ii oo nn PP uu mm pp

F i g u r e 1 I n j e c t i o n P u m p E l e m e n t

H E L I X

P U M P

P L U N G E R

F O L L O W E R

C A M

F U E L R A C K

G E A R

S E G M E N T


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T h e p u m p p l u n g e r m o v e s u p t h e b a r r e l b y t h e a c t i o n o f t h e c a m

a n d m o v e s d o w n t h e b a r r e l b y t h e a c t i o n o f t h e s p r i n g . T h e

c a m s h a f t i s d r i v e n b y t h e e n g i n e s t i m i n g g e a r s .

F i g u r e 2

T y p i c a l J e r k T y p e F u e l P u m p

C A M L O B E

C A M S H A F T

F U E L R A C K

P U M P P L U N G E R

B A R R E LP U M P B O D Y

F U E L I N L E T

P O R T

G E A R S E G M E N T

F U E L P A S S A G E

L I F T E R


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T h e f u e l i s s u p p l i e d t o t h e e n g i n e f r o m t h e f u e l t a n k b y a

p r i m a r y f u e l p u m p ( f u e l l i f t p u m p ) . T h e p r i m a r y f u e l p u m p i s

d r i v e n b y t h e e n g i n e . T h e r e i s u s u a l l y a f i l t e r f i t t e d b e f o r e t h e

f u e l r e a c h e s t h e h i g h p r e s s u r e f u e l p u m p .

F i g u r e 3

E n g i n e F u e l S y s t e m

F U E L T A N KP R I M A R Y

F U E L

P U M P

H I G HP R E S S U R E

F U E L P U M P

F I L T E R I N J E C T O R


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FF uu ee ll II nn jj ee cc tt ii oo nn PP uu mm pp OO pp ee rr aa tt ii oo nn

I n f i g u r e 4 , t h e p l u n g e r i s i n t h e l o w e s t p o s i t i o n i n t h e b a r r e l .

P r e s s u r i z e d f u e l f r o m t h e p r i m a r y p u m p f l o w s i n t o t h e s p a c e

a b o v e t h e p l u n g e r , t h r o u g h t h e s l o t a n d i n t o t h e r e c e s s a r o u n d

t h e p l u n g e r .

F i g u r e 4

S L O T

R E C E S S

F U E L I N L E T


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I n f i g u r e 5 , t h e p l u n g e r h a s m o v e d u p i n t h e b a r r e l a n d c l o s e d

o f f t h e f u e l i n l e t p o r t . T h e f u e l i s n o w t r a p p e d i n t h e b a r r e l .

A s t h e p l u n g e r c o n t i n u e s t o m o v e u p t h e b a r r e l , t h e p r e s s u r e

i n s i d e t h e b a r r e l i n c r e a s e s . T h e f u e l i s f o r c e d o u t o f t h e p u m p

t h r o u g h t h e c h e c k v a l v e a n d p a s s e s t h r o u g h t h e f u e l p i p e l i n e t o

t h e i n j e c t o r . T h e f u e l w i l l n o t f l o w u n t i l t h e p r e s s u r e i n s i d e t h e

b a r r e l c a u s e s a f o r c e g r e a t e r t h a n t h a t r e q u i r e d t o l i f t t h e

i n j e c t o r n e e d l e o f f i t s s e a t .

F i g u r e 5 P o r t C o v e r e d , I n j e c t i o n B e g i n s


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I n f i g u r e 6 , t h e p l u n g e r h a s r i s e n u n t i l t h e f u e l e n t r y p o r t i s

u n c o v e r e d b y t h e b o t t o m e d g e o f t h e h e l i x o n t h e p l u n g e r . T h e

f u e l c a n n o w e s c a p e b a c k t h r o u g h t h e p o r t a n d i n t o t h e f u e l

m a n i f o l d . T h e r e d u c t i o n i n p r e s s u r e w i l l a l l o w t h e i n j e c t o r

n e e d l e t o r e s e a t . F u e l i n j e c t i o n t o t h e c y l i n d e r w i l l s t o p .

F i g u r e 6 P o r t U n c o v e r e d , I n j e c t i o n E n d s


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P a g e 1 0 o f 3 6 MARINE TRAININGFF

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T h e a m o u n t o f f u e l i n j e c t e d b y e a c h s t r o k e o f t h e f u e l p u m p i s

d e t e r m i n e d b y t h e p o s i t i o n o f t h e h e l i x m a c h i n e d o n t h e

p l u n g e r . T h e p o s i t i o n o f t h e h e l i x r e l a t i v e t o t h e f u e l e n t r y p o r t

i s a d j u s t e d b y r e v o l v i n g t h e p l u n g e r w i t h i n t h e b a r r e l . T h e

p l u n g e r i s t u r n e d b y m e a n s o f a r a c k a n d p i n i o n g e a r .

F i g u r e 7 P l u n g e r R a c k a n d P i n i o n

Q U A D R A N TB A R R E L

P L U N G E R

R A C K


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I n f i g u r e 8 , t h e p l u n g e r h a s b e e n r o t a t e d i n t o t h e s h u t o f f

p o s i t i o n . T h e s l o t c o n n e c t i n g t h e t o p o f t h e p l u n g e r w i t h t h e

r e c e s s i s i n l i n e w i t h t h e f u e l e n t r y p o r t . N o f u e l c a n b e

t r a p p e d , s o t h e r e c a n b e n o b u i l d u p o f p r e s s u r e f o r i n j e c t i o n .

F i g u r e 8 S h u t O f f


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I n f i g u r e 9 , t h e p l un g e r h a s b e e n r o t a t e d t o t h e i d l e p o s i t i o n .

W h e n t h e p o r t i s c o v e r e d , f u e l w i l l b e i n j e c t e d o n l y u n t i l t h e

h e l i x h a s u n c o v e r e d t h e p o r t . T h e E F F E C T I V E s t r o k e i s v e r y

s m a l l , p r o v i d i n g o n l y e n o u g h f u e l t o a l l o w t h e e n g i n e t o i d l e .

F i g ur e 9 I d l e P o s i t i o n

E F F E C T I V E

S T R O K E


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I n f i g u r e 1 0 , t h e p l u n g e r h a s b e e n r o t a t e d t o t h e m a x i m u m t h a t

i t c a n t u r n . T h e l a r g e E F F E C T I V E s t r o k e a l l o w s a g r e a t e r

a m o u n t o f f u e l t o b e i n j e c t e d t o g i v e f u l l l o a d e n g i n e o u t p u t .

F i g u r e 1 0 F u l l L o a d

E F F E C T I V E

S T R O K E


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V a r i a b l e s p e e d s a r e o b t a i n e d b y c h a n g i n g t h e p o s i t i o n o f t h e

h e l i x b e t w e e n t h e i d l e a n d f u l l l o a d c o n d i t i o n s . T h e h e l i x i s

t u r n e d b y t h e f u e l r a c k a n d q u a d r a n t , w h i c h g e t s i t s p o s i t i o n b y

t h e o u t p u t o f t h e e n g i n e g o v e r n o r .

I n t h e d e l i v e r y h e a d o f t h e f u e l i n j e c t i o n p u m p , t h e r e i s a c h e c k

v a l v e . T h i s v a l v e i s o p e n e d b y t h e f l o w o f f u e l f r o m t h e p u m p .

W h e n t h e e f f e c t i v e s t r o k e i s c o m p l e t e , t h e c h e c k v a l v e s h u t s

a n d e n s u r e s t h e f u e l l i n e b e t w e e n t h e p u m p a n d t h e i n j e c t o r i s

a l w a y s f i l l e d wi t h f u e l . T h e c h e c k v a l v e a l s o e n s u r e s t h a t t h e

i n j e c t o r n e e d l e S N A P S s h u t .

F i g u r e 1 1 D e l i v e r y C h e c k V a lv e

S o m e C a t e r p i l l a r e n g i n e s h a v e t h e p u m p a n d i n j e c t o r n o z z l e

c o n t a i n e d i n t h e o n e u n i t . T h i s i s c a l l e d a U N I T I N J E C T O R a n d

i s e x p l a i n e d i n P a s t 2 .

C H E C K

V A L V E

B A R R E LP L U N G E R


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FF uu ee ll II nn jj ee cc tt oo rr

T h e f u e l i n j e c t o r i n j e c t s t h e f u e l i n t o t h e c y l i n d e r a s a f i n e

s p r a y . I n s i d e t h e c y l i n d e r , t h e p i s t o n h a s c o m p r e s s e d t h e a i r ,

r a i s i n g i t s t e m p e r a t u r e a n d g i v i n g i t t u r b u l e n c e . W h e n t h e f u e l

e n t e r s a s v e r y s m a l l d r o p l e t s , t h e r e i s a n i n c r e a s e i n s u r f a c e

a r e a e x p o s e d t o t h e h o t a i r . T h e f u e l d r o p l e t s c a n t h e n

v a p o r i z e r a p i d l y . T h e p r o c e s s o f ch a n g i n g t h e f u e l i n t o a sp r a y

i s k n o w n a s A T O M I Z A T I ON . G o o d a t o m i z a t i o n g i v e s g o o d

c o m b u s t i o n a n d p o w e r d e v e l o p m e n t .

T h e t y p e o f i n j e c t o r u s e d i n m a n y C a t e r p i l l a r e n g i n e s i s s h o w n

i n f i g u r e 1 2 .

F i g u r e 1 2 C a t e r pi l l a r I n j e c t or N o z z l e


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O n t h e c o m p l e t i o n o f t h e e f f e c t i v e s t r o k e o f t h e p u m p , t h e f u e l

p r e s s u r e i s q u i c k l y r e d u c e d . T h e s p r i n g w i l l t h e n s n a p t h e

v a l v e b a c k o n t o i t s s e a t . T o e n s u r e t h a t t h e f l o w o f fu e l w i l l

o p e n t h e v a l v e w i t h t h e m i n i m u m t i m e l a g , t h e f u e l i n t h e l i n e

b e t w e e n t h e p u m p a n d t h e i n j e c t o r i s k e p t f i l l e d d u e t o t h e

a c t i o n o f t h e c h e c k v a l v e i n t h e i n j e c t i o n p u m p h e a d .

T h i s t y p e o f n o z z l e i s c a l l e d a n O U T W A R D O P E N I N G n o z z l e .

CC oo mm bb uu ss tt ii oo nn CC hh aa mm bb ee rr

T h e t u r b u l e n c e o f t h e a i r i n s i d e t h e c y l i n d e r i s i m p o r t a n t i n

m a k i n g s u r e t h a t t h e f u e l , w h e n i n j e c t e d , i s s p r e a d e v e n l y i n t h e

c h a m b e r t o g i v e g o o d c o m b u s t i o n .

M o s t e n g i n e s u s e a s h a p e d p i s t o n c r o w n , w h e r e i t s c o n t o u r s

g i v e t he a i r t h e t u r bul e n c e r e q u i r e d . T h i s d e s i g n i s k n o w n a s

a n O P E N C O M B U S T I O N C H A M B E R .

C a t e r p i l l a r a l s o u s e a P R E - C O M B U S T I O N C H A M B E R i n s o m e o f

t h e i r e n g i n e s .


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I n t h e p r e - c o m b u s t i o n c h a m b e r , a s e p a r a t e c h a m b e r i s f o r m e d

i n t h e c y l i n d e r h e a d . T h e p r e - c o m b u s t i o n c ha m b e r i s

c o n n e c t e d t o t h e s p a c e o v e r t h e p i s t o n b y a p a s s a g e w a y . A s

t h e a i r i s c o m p r e s s e d i n s i d e t h e c y l i n d e r , i t i s g i v e n a h i g h

d e g r e e o f t u r b u l e n c e a s t h e a i r p a s s e s t h r o u g h t h e n a r r o w

p a s s a g e i n t o t h e c h a m b e r .

F i g u r e 1 5 P r e c o m b u st i o n C h a m b er

P I S T O N

C Y L I N D E R

C Y L I N D E R

H E A D

P R E C O M B U S T I O N

C H A M B E R

I N J E C T O R

N O Z Z L E


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F i g u r e 1 6 I n j e c t o r a n d P r e c o m b u s t i o n C h a m b e r

P R E C O M B U S T I O N

C H A M B E R

T U R B U L E N C E

I N J E C T O R B O D Y


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A t t h e b e g i n n i n g o f t h e f u e l i n j e c t i o n , t h e c h a m b e r c o n t a i n s a

d e f i n i t e v o l u m e o f a i r . C o m b u s t i o n i s s t a r t e d a t t h i s p o i n t .

B e c a u s e o f t h e l i m i t e d a m o un t o f a i r , c o m b u s t i o n i s i n c o m p l e t e .

H o w e v e r , t h e h e a t a n d h i g h p r e s s u r e p r o d u c e d f o r c e s t h e

u n b u r n e d f u e l a t h i g h s p e e d i n t o t h e v o l u m e o f a i r a b o v e t h e

p i s t o n . H e r e , t h e r e i s e n o u g h o x y g e n t o a l l o w c o m p l e t i o n o f

t h e c o m b u s t i o n o f t h e f u e l .

T he v o l um e o f a i r i n t h e p r e - c o m b u s t i o n c h a m b e r i s a b o u t 3 0 %

o f t h e t o t a l v o l u m e o f a i r i n t h e c y l i n d e r

H i g h v e l o c i t y h o t g a s e s l e a v i n g t h e p r e - c o m b u s t i o n c h a m b e r c a n

d a m a g e t h e p i s t o n c r o w n . A s t a i n l e s s s t e e l p l u g i s f i t t e d i n t h e

p i s t o n c r o w n t o h e l p p r o t e c t t h e a l u m i n i u m p i s t o n f r o m l o c a l i z e d

h e a t .

F i g u r e 1 7 C a t e r pi l l a r P i s t o n C r o wn P l u g

S T A I N L E S S S T E E L

P L U G


22/37


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IIInnn

jjjeee

ccc

tttiiiooo

nnn

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iiippp

mmm

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nnn

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PP AA RR TT 22 :: EE XX PP LL AA II NN TT HH EE OO PP EE RR AA TT II OO NN OO FF AA GG MM FF UU EE LL

II NN JJ EE CC TT II OO NN SS YY SS TT EE MM

G M d i e s e l e n g i n e s , E M D d i e s e l e n g i n e s a n d s o m e C a t e r p i l l a r

d i e s e l e n g i n e s u s e a U N I T I N J E C T O R i n t h e i r f u e l i n j e c t i o n

s y s t e m s . T h e u n i t i n j e c t o r c o m b i n e s a f u e l p u m p a n d a f u e l

i n j e c t i o n n o z z l e i n o n e u n i t .

F i g u r e 1 8 G M U n i t I n j e c t o r

F I L T E R C A P

S P R I N G

G A S K E T

I N J E C T O R B O D Y

F I L T E R

C O N T R O L R A C K

D O W E LS E A L

B U S H I N G

N U T

L O W E R P O R T

I N J E C T O R V A L V E

V A L V E C A G E

V A L V E S T O PS P R A Y T I P

C H E C K V A L V E

S P R I N G

V A L V E S E A T

S P I L L D E F L E C T O R

U P P E R P O R T

G E A R R E T A I N E R

G E A R ( Q U A D R A N T )

P L U N G E R

S T O P P I N

F O L L O W E R S P R I N G

F O L L O W E R


23/37


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lll

IIInnn

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qqq

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iiippp

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T h e u p p e r p a r t o f t h e u n i t i n j e c t o r i s t h e f u e l p u m p a n d t h e

l o w e r p a r t i s t h e i n j e c t o r n o z z l e.

T h e f u e l p u m p i s c o n n e c t e d t o t h e i n j e c t o r n o z z l e b y m e a n s o f

i n t e r n a l p a s s a g e s i n t h e b o d y o f t h e u n i t i n j e c t o r .

T h e u n i t i n j e c t o r i s c l a m p e d i n s i d e a c o p p e r t u b e i n t h e c y l i n d e r

h e a d . W a t e r i s c i r c u l a t e d a r o u n d t h e t u b e t o k e e p t h e i n j e c t o r

c o o l d u r i n g s e r v i c e . A r o c k e r a r m o p e r a t e s t h e i n j e c t i o n p u m p .

F i g u r e 1 9 U n i t I n j e c t o r r o c k e r Ar m

A D J U S T I N GS C R E W S

F U E L L I N E S

C O N T R O LT U B E

F I L T E R

C O N T R O LR A C K

F U E LP A S S A G E

C O P P E RT U B E

W A T E R

S P A C E

P L U N G E RS P R I N G

I N J E C T O RR O C K E R A R M

R O C K E RS H A F T

S T E E LC L A M P

P U S HR O D

P L U N G E R

C A MF O L L O W E R

C H E C KV A L V E

S P R A Y T I P

C Y L I N D E R L I N E R


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IIInnn

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T w o f u e l l i n e s a r e c o n n e c t e d t o e a c h u n i t i n j e c t o r . O n e l i n e

s u p p l i e s t h e i n j e c t i o n p u m p , t h e o t h e r t a k e s u n u s e d ( s p i l l e d )

f u e l b a c k t o t h e s t o r a g e t a n k .

T h e m o v e m e n t o f t h e r o c k e r a r m m o v e s t h e p l u n g e r u p a n d d o w n

i n t he b a r re l . T h e p l u n g e r c a n be r o t at e d i n s i d e t h e b a r r e l b y a

g e a r a n d f u e l c o n t r o l r a c k .

T h e l o w p r e s s u r e f u e l e n t e r s t h e i n j e c t o r t h r o u g h a f i l t e r a n d

t h e n t o a s u p p l y c h a m b e r a r o u n d t h e p l u n g e r b a r r e l . W h e n t h e

p l u n g e r i s a t t h e t o p o f i t s s t r o k e , t h e f u e l e n t e r s t h e b a r r e l

t h r o u g h a n u p p e r a n d a l o w e r p o r t .

A s t h e r o c k e r a r m m o v e s t h e p l u n g e r d o w n t h e b a r r e l , s o m e o f

t h e f u e l i s p u s h e d ( s p i l l e d ) o u t t h r o u g h t h e l o w e r p o r t b a c k t o

t h e s u p p l y c h a m b e r . A s t h e p l u n g e r c o n t i n u e s t o m o v e d o w n ,

t h e l o w e r p o r t w i l l b e s h u t o f f . F u e l w i l l b e f o r c e d u p t h r o u g h

t h e s m a l l h o l e i n t h e p l u n g e r a n d s p i l l o u t t h r o u g h t h e t o p p o r t .

W h e n t h e p l u n g e r c o v e r s t h e t o p p o r t , p r e s s u r e w i l l b u i l d u p i n

t h e p u m p a n d t h e n e e d l e v a l v e w i l l o p e n a t i t s p r e s e t p r e s s u r e .

A s t h e p l u n g e r c o n t i n u e s t o m o v e d o w n , t h e l o w e r p o r t w i l l o p e n

a n d t h e p r e s s u r e i n t h e b a r r e l w i l l b e r e l i e v e d a n d d r o p q u i c k l y .

T h e n o z z l e n e e d l e v a l v e w i l l s n a p s h u t .

O n t h e u p w a r d s t r o k e o f t h e p l u n g e r , t h e b a r r e l i s r e f i l l e d w i t h

f u e l f r o m t h e s u p p l y c h a m b e r t h r o u g h t h e p o r t s . T h i s

c i r c u l a t i o n o f f u e l h e l p s t o k e e p t h e i n j e c t o r c o o l a n d h e l p s t o

d i s p l a c e a n y a i r b u b b l e s .


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F i g u r e 2 0 P l u n g e r S e q u e n c e

UU nn ii tt II nnjj ee cc tt oo rr PP uu mm pp ii nn gg SS ee qq uu ee nn cc ee ::

A B o t h p o r t s a r e o p e n t o a d m i t f u e l t o t h e b a r r e l

B F u e l b e l o w t h e p l u n g e r e s c a p e s t h r o u g h t h e u p p e r

p o r t . N o E F F E C T I V E s t r o k e .

C B o t h p o r t s c l o s e f o r c i n g i n j e c t o r n o z z l e t o o p e n .

D L o w e r p o r t s t a r t s t o o p e n a l l o w i n g f u e l b e l o w p l u n g e r

t o e s c a p e .

E L o w e r p o r t f u l l y o p e n . N o E F F E C T I V E s t r o k e .

AA BB CC DD EE


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B y r o t a t i n g t h e p l u n g e r w i t h t h e c o n t r o l r a c k , t h e p o s i t i o n o f t h e

u p p e r h e l i x a n d t h e l o w e r h e l i x a r e c h a n g e d . T h i s a d j u s t s t h e

e f f e c t i v e s t r o k e a n d t h e s t a r t a n d s t o p o f f u e l i n j e c t i o n .

F i g u r e 2 1 P l u n g e r E f f e c t i v e S t r o k e

PP ll uu nn gg ee rr HH ee ll ii xx RR oo tt aa tt ii oo nn ::

A N o I n j e c t i o n . R a c k f u l l o u t .

B N o i n j e c t i o n . R a c k o n m i n i m a l s e t t i n g .

C E n g i n e i d l e .

D E n g i n e o n h a l f - l o a d .

E E n g i n e o n f u l l l o a d .

E F F E C T I V E

S T R O K E

E F F E C T I V E

S T R O K E

E F F E C T I V E

S T R O K E

AA BB CC DD EE


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EEE

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T h e l o w e r p a r t o f t h e u n i t i n j e c t o r c o n t a i n s t h e i n j e c t o r n e e d l e

v a l v e .

W h e n t h e r e i s n o f u e l f l o w f r o m t h e f u e l p u m p , t h e v a l v e s p r i n g

k e e p s t h e n e e d l e v a l v e f i r m l y o n t h e v a l v e s e a t . A s t h e f u e l

p u m p p l u n g e r c o v e r s b o t h t h e u p p e r a n d l o w e r f u e l i n l e t p o r t s ,

t h e f u e l t r a p p e d b e l o w t h e p l u n g e r i s p r e s s u r i z e d a s t h e p l u n g e r

m o v e s f u r t h e r d o w n t h e p u m p b a r r e l . W h e n s u f f i c i e n t p r e s s u r e

i s b u i l t u p , t h e p r e s s u r e o p e n s t h e f l a t n o n - r e t u r n v a l v e .

F u e l t h a t i s a l r e a d y t r a p p e d i n s i d e t h e n e e d l e v a l v e i s

c o m p r e s s e d u n t i l t h e f u e l p r e s s u r e f o r c e i s s u f f i c i e n t t o o p e n

t h e n e e d l e v a l v e .

T h e n e e d l e v a l v e i s f o r c e d o p e n a g a i n s t t h e r e s i s t a n c e o f t h e

s p r i n g t h a t h o l d s t h e v a l v e s h u t . A s s o o n a s t h e n e e d l e v a l v e

l i f t s o f f t h e s e a t , f u e l i s f o r c e d t o t h e s m a l l o r i f i c e s i n t h e s p r a y

t i p a n d i s a t o m i z e d i n t o t h e c o m b u s t i o n c h a m b e r .

W h e n t h e f u e l p u m p p l u n g e r u n c o v e r s t h e l o w e r p o r t i n t h e f u e l

p u m p b a r r e l , t h e f u e l p r e s s u r e b e l o w t h e p l u n g e r i s r e l i e v e d .

T h e v a l v e s p r i n g c l o s e s t h e n e e d l e v a l v e a n d i n j e c t i o n i s

f i n i s h e d. A p r e s s u r e r e l i e f p a s s a g e i s p r o v i d e d i n s i d e t h e

s p r i n g c a g e . T h i s p a s s a g e a l l o w s t h e b l e e d o f f o f f u e l l e a k i n g

p a s t t h e n e e d l e . T h e c h e c k v a l v e , f i t t e d d i r e c t l y b e l o w t h e

p u m p b a r r e l , p r e v e n t s a n y l e a k a g e f r o m t h e c o m b u s t i o n

c h a m b e r c a n o c c u r i f t h e n e e d l e v a l v e i s h e l d o p e n b y p a r t i c l e s

o f d i r t o r c a r b o n t r a p p e d i n t h e v a l v e s e a t .


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IIInnn

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T h i s t y p e o f n o z z l e i s k n o w n a s a n I N W A R D O P E N I N G N O Z Z L E

T h e i n j e c t o r s p r a y t i p i s a n e e d l e v a l v e t h a t i s m a t c h e d t o t h e

n o z z l e .

F i g u r e 2 2 I n j e c t o r N e e d l e V a l v e S h u t

S P R I N G

T R A P P E D F U E L

N E E D L E V A L V E

S H U T


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lll

IIInnn

jjjeee

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EEE

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F i g u r e 2 3 I n j e c t o r N e e d l e V a l v e O p e n

F U E L P R E S S U R EF R O M F U E L

P U M P P L U N G E R

F U E L P R E S S U R EA C T S A G A I N S T

N E E D L E

F U E L I N J E C T I N G

V A L V E O P E N

N E E D L E V A L V E

L I F T E D

S P R I N G

C O M P R E S S E D


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F i g u r e 2 4 T y p i c a l I n j e c t o r N o z z l e

I t i s i m p o r t a n t t o r e m e m b e r t h a t e a c h n e e d l e i s m a t c h e d w i t h

i t s b o d y ( n o z z l e ) . T h e y s h o u l d n o t b e i n t e r c h a n g e d .

S T E M

B O D Y

V A L V E ( N E E D L E )

F U E L P A S S A G E

P R E S S U R E

C H A M B E R

V A L V E S E A T


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PP AA RR TT 33 :: DD EE SS CC RR II BB EE TT HH EE MM AA II NN TT EE NN AA NN CC EE AA NN DD TT HH EE SS AA FF EE TT YY

PP RR EE CC AA UU TT II OO NN SS CC AA RR RR II EE DD OO UU TT WW HH EE NN OO VV EE RR HH AA UU LL II NN GG

FF UU EE LL II NN JJ EE CC TT II OO NN EE QQ UU II PP MM EE NN TT

II nn jj ee cc tt oo rr nn oo zz zz ll ee ss

M a i n t e n a n c e t o t h e f u e l i n j e c t i o n s y s t e m t h a t i s c a r r i e d o u t o n

b o a r d s h i p i s l i m i t e d b y t h e f a c i l i t i e s a v a i l a b l e . B e c a u s e o f t h e

s p e c i a l i z e d t e s t i n g e q u i p m e n t r e q u i r e d , o n b o a r d m a i n t e n a n c e

c o n s i s t s m a i n l y o f r e p l a c i n g a s u s p e c t o r d e f e c t i v e i t e m w i t h a

f u l l y o v e r h a u l e d a n d t e s t e d s p a r e .

T h e i n j e c t o r n o z zl e f i t t e d t o s o m e C a t e r p i l l a r e n g i n e s i s

d e s i g n e d t o b e t h r o w n a w a y a f t e r i f h a s b e e n r e p l a c e d . S o m e

e n g i n e n o z z l e s c a n b e s t r i p p e d d o w n , c l e a n e d a n d r e s e t f a i r l y

e a s i l y i f t h e c o r r e c t t o o l s a n d t e s t i n g e q u i p m e n t i s a v a i l a b l e .

HH ii gg hh PP rr ee ss ss uu rr ee FF uu ee ll PP uu mm pp ss

T h e m a n u f a c t u r e r g i v e s d e t a i l s o n h o w t h e f u e l p u m p s h o u l d b e

c h e c k e d a n d o v e r h a u l e d . T h i s p r o c e d u r e r e q u i r e s s p e c i a l t o o l s

a n d s k i l l s s o i s u s u a l l y g i v e n t o a p r o p e r l y f i t t e d o u t s h o p .

H o w e v e r , t h e t i m i n g o f t h e f u e l p u m p c a n b e c h e c k e d a n d

a d j u s t e d b y s h i p s s t a f f i f r e q u i r e d . T h e m a n u f a c t u re r s m a n u a l

g i v e s f u l l d e t a i l s o n p r o c e d u r e s a n d s e t t i n g s .


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IIInnn

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nnn

EEE

qqq

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C a t e r p i l l a r f u e l p u m p s m u s t b e t i m e d w h e n e v e r t h e y a r e

r e p l a c e d . T h e p u m p i s t i m e d b y a d j u s t i n g t h e h e i g h t o f t h e

p u m p l i f t e r .

F i g u r e 2 5 C a t e r p i l l a r F u e l P u m p

L I F T E R

H E I G H T

L I F T E R H E I G H T

A D J U S T I N GS C R E W

D E P T H T O B E

M E A S U R E D


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lll

IIInnn

jjjeee

ccc

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nnn

EEE

qqq

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F i g u r e 2 6

C h e c k i n g T i m i n g o n C a t e r p i l l a r F u e l P u m p

T h e p u m p l i f t e r h e i g h t i s c h e c k e d w i t h t h e f u e l p u m p e l e m e n t

r e m o v e d a n d t h e p l u n g e r a t t h e t o p o f i t s s t r o k e .

A d e p t h m i c r o m e t e r i s u s e d t o m e a s u r e f r o m t h e t o p o f t h e f u e l

p u m p h o u s i n g d o w n t o t h e l i f t e r a d j u s t i n g y o k e a n d c o m p a r e d

w i t h t h e m e a s u r e m e n t s t a t e d i n t h e m a n u f a c t u r e r s m a n u a l .

T h e y o k e i s a d j u s t e d t o g i v e t h e c o r r e c t r e a d i n g . S e e f i g u r e

2 7 .

I f t h e l i f t e r i s t o o h i g h , i n j e c t i o n w i l l b e e a r l y . I f t h e l i f t e r i s

t o o l o w , i n j e c t i o n w i l l b e l a t e .

D E P T HM I C R O M E T E R

D E P T HM E A S U R E D


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uuu

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IIInnn

jjjeee

ccc

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nnn

EEE

qqq

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F i g u r e 2 7 L i f t e r A d j u s t m e n t

T h e f i t t i n g o f a u n i t t y p e i n j e c t o r i n t o t h e d i e s e l e n g i n e m u s t b e

c a r r i e d o u t a c c u r a t e l y s o t h a t t h e f u e l p u m p t i m i n g i s c o r r e c t .

A s p e c i a l g a u g e o r t h e u s e o f a d i a l t e s t i n d i c a t o r i s u s u a l l y

u s e d t o s e t t h e t i m i n g . A g a i n , t h e m a n u f a c t u r e r s m a n u a l w i l l

g i v e s t e p b y s t e p i n s t r u c t i o n s o n t h i s p r o c e d u r e .

L O C K N U T

L I F T E R

A D J U S T I N G

Y O K E


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uuu

eee

lll

IIInnn

jjjeee

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nnn

EEE

qqq

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F i g u r e 2 8 U n i t I n j e c t o r T im i n g

W i t h t h e i n j e c t o r s e c u r e d i n p o s i t i o n a n d t h e e n g i n e r o t a t e d t o

t h e c o r r e c t p o s i t i o n ( e x h a u s t v a l v e o p e n ) f o r t h e c y l i n d e r t o b e

a d j u s t e d , t h e c o r r e c t t i m i n g t o o l i s i n s e r t e d i n t o t h e h o l e i n t h e

i n j e c t o r b o d y . A n a t t e m p t s h o u l d b e m a d e t o t wi s t t h e t o o l o v e r

t h e s h o u l d e r o f t h e i n j e c t o r f o l l o w e r . T h e p u s h r o d s h o u l d b e

a d j u s t e d u n t i l t h e t i m i n g t o o l c a n j u s t p a s s o v e r t h e s h o u l d e r .

S e e t h e m a n u f a c t u r e r s m a n u a l f o r f u l l d e t a i l s o f t h i s p r o c e d u r e .

I N J E C T O R

B O D Y

I N J E C T O RF O L L O W E R

G U I D E

R O C K E R A R M

I N J E C T O R

T I M I N G

G A U G E


36/37


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II nn jj ee cc tt oo rr TT ee ss tt ss

U s i n g s p e c i a l i z e d t o o l s a n d p r e s s u r e t e s t i n g r i g s , i n j e c t o r s a r e

t e s t e d r e g u l a r l y f o r :

p r e s s u r e t i g h t n e s s o f b o d y

p r e s s u r e h o l d i n g t e s t

s p r a y p a t t e r n t e s t

c o n t r o l r a c k f r e e d o m o f m o v e m e n t ( u n i t i n j e c t o r )

PP rr ee ss ss uu rr ee TT ii gg hh tt nn ee ss ss TTee ss tt

T h e i n j e c t o r i s p r e s s u r i z e d o n t h e t e s t r i g t o a p r e s s u r e o f a b o u t

2 0 0 0 p s i . T h i s w i l l b e e n o u g h p r e s s u r e t o s e e i f t h e r e a r e a n y

l e a k s a t t h e v a r i o u s b o d y p a r t s o f t h e i n j e c t o r .

PP rr ee ss ss uu rr ee HH oo ll dd ii nn gg TTee ss tt

T h e i n j e c t o r i s p r e s s u r i z e d t o 4 5 0 p s i . T h e t i m e t a k e n f o r t h e

p r e s s u r e t o r e d u c e t o 2 5 0 p s i i s r e c o r d e d . T h e t i m e f o r t h e

r e d u c t i o n i n p r e s s ur e s h o u l d n o t b e l e s s t h a n 4 0 s e c o n d s . T h i s

t e s t i s a n i n d i c a t i o n o f t h e f u e l t i g h t n e s s o f t h e l a p p e d s u r f a c e s

a n d t h e v a l v e a n d v a l v e s e a t .

SS pp rr aa yy PP aa tt tt ee rr nn TTee ss tt

T h e s p r a y p a t t e r n t e s t i s c a r r i e d o u t t o c h e c k t h a t t h e s p r a y

o r i f i c e s a r e c l e a r a n d t h e f u e l i s b e i n g i n j e ct e d e v e n l y


37/37

CC oo nn tt rr oo ll RR aa cc kk FF rr ee ee dd oo mm oo ff MM oo vv ee mm ee nn tt (( UU nn ii tt II nnjj ee cc tt oo rr ))

T h e i n j e c t o r i s p l a c e d i n a s p e c i a l f i x t u r e r i g a n d t h e i n j e c t o r i s

s l o w l y o p e r a t e d . A t t h e s a m e t i m e , t h e c o n t r o l r a c k i s m o v e d

t h r o ug h i t s f u l l r a n g e o f t r a v el . T h i s t e s t c a n d i a g n o s e b i n d i n g

a n d s t i c k i n g , e i t h e r i n t h e r a c k o r i n t h e p l u n g e r q u a d r a n t g e a r .

SS AA FF EE TT YY

T h e a b o v e t e s t s i n v o l v e h i g h p r e s s u r e s a n d f u e l b e i n g s p r a y e d

f r o m t h e i n j e c t o r . F u e l i n t h i s c o n d i t i o n i s h i g h l y f l a m m a b l e .

N o s m o k i n g o r n a k e d l i g h t s s h o u l d b e a l l o w e d a t t h e t e s t s i t e .

I n a d d i t i o n , h i g h l y p r e s s u r i z e d a n d a t o m i z e d f u l l c a n p e n e t r a t e

t h e s k i n . H a n d s s h o u l d b e k e p t c l e a r o f t h e n o z z l e d u r i n g t h e

t e s t s .

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