3126B and 3126E Truck Engine Caterpillar

简介

图 1	g00457847
HEUI 燃油系统的部件图 (1) 单体式喷油器液压泵 (2) 到发动机的机油流量 (3) 机油滤清器 (4) 发动机机油泵 (5) 机油冷却器 (6) IAP 传感器 (7) 喷油器 (8) 燃油供油油轨 (9) 燃油压力调节器 (10) IAP 控制阀 (11) 燃油滤清器 (12) 燃油箱 (13) 凸轮齿轮背面 (14) 转速/正时传感器 (15) ECM (16) 增压压力传感器 (17) 油门踏板 (18) 油门踏板位置传感器 (19) 蓄电池 (20) 冷却液温度传感器 (21) 数据链路 (22) 排气制动器继电器 (23) 进气温度传感器 (24) 变速箱继电器 (25) 车速传感器 (26) 进气加热器继电器 (27) 进气加热器灯 (28) 快怠速灯 (29) 检查发动机指示灯 (30) 速度表和转速表 (31) 巡航 ON/OFF（接通 / 断开）开关和巡航 SET/RESUME（设置 / 恢复）开关 (32) PTO ON/OFF（接通 / 断开）开关和 SET/RESUME（设置 / 恢复）开关 (33) 行车制动器开关 (34) 空档和离合器开关 (35) 燃油输油泵

液压电子式单体喷油器（HEUI）燃油系统的工作原理与采用机械驱动方式的其他燃油系统截然不同。 HEUI 燃油系统完全免调整。 机械部件的调整无法进行。 通过在发动机控制模块（ECM） (15) 内安装不同的软件可更改性能。

此燃油系统由 6 个基本部件构成：

• 液压电子单体喷射器（HEUI） (7)

• 发动机控制模块（ECM） (15)

• 单体喷油器液压泵 (1)

• 喷射驱动压力控制阀 (10)

• 输油泵 (35)

• 喷射驱动压力传感器 (6)

注: HEUI 燃油系统的部件不可维修。 这些燃油系统部件不能拆解。 拆解会损坏部件。 如果拆解了部件，Caterpillar 将不允许保修索赔或者 Caterpillar 可能会降低保修索赔。

部件说明

液压电子式单体喷油器

HEUI 燃油系统采用液压驱动电子控制单体喷射器 (7) 。

柴油发动机的所有燃油系统均利用柱塞和柱塞缸将高压燃油抽送到燃烧室内。 通过将精确数量的燃油抽送到燃烧室内来控制发动机的性能。 HEUI 采用高压机油来驱动柱塞。 所有其他燃油系统利用喷油泵凸轮轴凸尖驱动柱塞。 由于 HEUI 与众不同，因此技师必须采用不同的故障诊断与排除方法。

HEUI 使用 6 MPa (870 psi) - 27.5 MPa (4000 psi) 的高压发动机润滑油从喷射器抽取燃油。 HEUI 采用与液缸相同的工作方式来倍增高压机油的作用力。 通过倍增高压机油的作用力，HEUI 可以产生极高的喷油压力。 这种压力倍增通过在活塞上施加高压机油作用力得以实现。 活塞比柱塞大六倍左右。 活塞在高压发动机润滑油的驱动下推动柱塞。 这宗高压发动机润滑油被称为机油驱动压力。 机油驱动压力产生单体喷油器的喷油压力。 喷油压力比机油驱动压力大六倍左右。

低机油驱动压力产生低燃油喷射压力。 在怠速和起动等低速工况下，采用低喷油压力。

高机油驱动压力产生高燃油喷射压力。 在高怠速和加速等高速工况下，采用高喷油压力。

最小和最大喷油压力间存在诸多其他工况。 无论发动机的转速如何，HEUI 燃油系统均可提供喷油压力的无限控制。

发动机控制模块（ECM）

发动机控制模块（ECM） (15) 位于发动机左侧。 ECM 是一台功能强大的计算机，可提供发动机性能的整体电子控制。 ECM 使用多个传感器收集的发动机性能数据。 ECM 随后利用这些数据对燃油输送、喷油压力和喷油正时进行调整。 ECM 含有可编程的性能工况图（软件），可以确定功率、扭矩曲线和转速。 此软件通常称为个性模块。

有些发动机使用具有可更换计算机芯片的发动机控制模块（ECM） (15) 。 软件已安装在可更换电脑芯片中。 3126B 和 3126E 卡车柴油发动机不可更换个性化模块。 3126B 和 3126E 卡车柴油发动机的个性化模块是 ECM 的永久部件。 3126B 和 3126E 卡车柴油发动机的个性化模块可重新编程。 需要使用 Caterpillar 电子技师（Cat ET）重新编程个性化模块。 重新编程中将用到 Cat ET 的闪存功能。

ECM (15) 记录发动机性能故障。 当 ECM 配合 Cat ET 等电子维修工具使用时，可自动运行数个诊断测试。

单体式喷油器液压泵

单体喷油器液压泵 (1) （高压油泵）位于发动机的左上角。 单体喷油器液压泵是具有固定排量的活塞泵。 单体喷油器活塞泵采用轴向活塞。 单体喷油器液压泵采用部分发动机润滑油。 单体喷油器液压泵将发动机润滑油加压到驱动 HEUI 喷油器所需要的喷油驱动压力。

喷油驱动压力控制阀（IAP 控制阀）

喷射驱动压力控制阀 (10) （IAP 控制阀）位于单体喷射器液压泵 (1) 的侧面。 多数情况下，油泵产生过量的机油流量。 IAP 控制阀将过剩泵流量排放到排油口，使喷射驱动压力控制在理想水平。 IAP 控制阀是用来控制实际驱动压力的高精密阀门。 ECM (15) 的性能工况图包含各种发动机运行工况下的理想驱动压力。 ECM 向 IAP 控制阀发送控制电流。 控制电流应当使实际驱动压力等于理想的驱动压力。

IAP 控制阀 (10) 是执行器。 IAP 控制阀通过将来自 ECM (15) 的电信号转化为滑阀的机械控制来控制泵的输出压力。

输油泵

输油泵 (35) 安装在单体喷射器液压泵 (1) 的背面。 燃油输送泵用来从燃油箱 (12) 中抽取燃油。 另外，燃油输油泵还用来将燃油加压到 450 kPa (65 psi)。 经过加压的燃油供应给喷射器 (7) 。

输油泵 (35) 是由弹簧加载的单活塞泵。 单体喷油器液压泵轴通过偏心轴承为输送泵提供动力。 燃油输送泵内具有两个单向阀。 进口单向阀打开，允许燃油从油箱流入泵。 进口单向阀关闭，可防止燃油漏回燃油箱。 出口单向阀打开，为燃油供应油道供应燃油。 燃油供应油道位于缸盖内。 燃油供应油道向喷射器 (7) 供应燃油。 出口单向阀关闭，防止高压燃油通过油泵发生回流。

喷油驱动压力传感器（IAP）

IAP 传感器 (6) 安装在高压油歧管内。 高压油歧管通过供应驱动油驱动单体喷油器。 IAP 传感器负责监测喷油驱动压力。 IAP 传感器向 ECM (15) 发回连续电压信号。 ECM 对此信号进行处理。 ECM 时刻了解喷油驱动压力。

HEUI 燃油系统的工作原理

低压燃油系统

图 2	g00458217
低压燃油系统 (8) 供油管路 (9) 燃油压力调节器 (11) 燃油滤清器 (12) 燃油箱 (35) 燃油输油泵

低压燃油系统提供三项功能。 低压燃油系统向喷射器 (7) 供应燃油以供燃烧。 另外，低压燃油系统通过供应过量的燃油冷却单体喷油器和去除系统中的空气。

低压燃油系统由四个基本部件构成：

• 燃油压力调节器 (9)

• 燃油滤清器 (11)

• 燃油箱 (12)

• 输油泵 (35)

输油泵 (35) 安装在单体喷射器液压泵 (1) 的背面。 燃油输送泵将高压燃油推出出口并将新燃油吸入进口。

燃油从燃油箱 (12) 中抽出，然后流经两个微米燃油滤清器 (11) 。

燃油从燃油滤清器 (11) 流到输油泵 (35) 的入口侧。 燃油输油泵入口单向阀打开，使燃油流入油泵。 燃油流动停止后，入口单向阀关闭，防止燃油从入口流出。 燃油从油泵的入口流向也配有单向阀的出口。 出口单向阀打开，使高压燃油流出油泵。 出口单向阀关闭，防止高压燃油通过油泵发生回流。

燃油从输油泵 (35) 的出口流到缸盖内的燃油供应油道。 燃油供应油道从缸盖前端开始的钻孔。 燃油供应油道延伸至缸盖背面。 该油道通过与各单体喷射器孔连接向单体喷射器 (7) 供应燃油。 燃油从燃油输油泵流经缸盖到达每个单体喷油器。 过量燃油从缸盖背面流出。 过量燃油从缸盖背面流出后，燃油流入燃油压力调节器 (9) 。

燃油压力调节器 (9) 由节流孔和加载弹簧的单向阀构成。 节流孔是用来对燃油供应加压的限流孔。 加载弹簧的单向阀在 35 kPa (5 psi) 下打开，使流过节流孔的燃油返回燃油箱 (12) 。 当发动机关闭且燃油压力为零时，弹簧加载的单向阀关闭。 弹簧加载的单向阀关闭，防止缸盖内的燃油回流到燃油箱。

喷油驱动系统

驱动机油流

图 3	g00458284
喷油驱动油的流动路径 (1) 单体式喷油器液压泵 (2) 到发动机的机油流量 (3) 机油滤清器 (4) 发动机机油泵 (5) 机油冷却器 (7) 喷油器

喷油驱动系统提供两项功能。 喷油驱动系统通过提供高压油驱动 HEUI 喷油器 (7) 。 另外，喷油驱动系统通过改变机油驱动压力控制单体喷油器产生的喷油压力。

喷油驱动系统由六个基本部件构成：

• 发动机机油泵 (4)

• 发动机机油滤清器 (3)

• 单体喷油器液压泵 (1)

• 喷射驱动压力控制阀（IAP 控制阀） (10)

• 喷射驱动压力传感器（IAP 传感器） (6)

发动机机油泵 (4) 供应机油，满足发动机润滑系统的需要。 另外，发动机机油泵提供的机油还满足燃油系统单体喷油器液压泵 (1) 的需要。 发动机机油泵的容量增加，以满足必要的附加流量要求。

从油底壳抽出的机油通过发动机机油泵 (4) 加压到润滑系统油压。 机油从发动机机油泵流经发动机机油冷却器 (5) 、发动机机油滤清器 (3) 后到达主油道。 从主油道通过单独的油路，引导部分润滑油为单体喷油器液压泵 (1) 供油。 发动机左侧的钢管将主油道与单体喷油器液压泵的入口相连。

机油流入单体喷油器液压泵 (1) 的入口后加入油泵储油室。 起动阶段，油泵储油室为单体喷油器液压泵供油。 另外，在机油泵可以加压前，油泵储油室一直为单体喷油器液压泵供油。

油泵储油室还为缸盖内的高压油道提供补油。 当发动机停机冷却时，机油收缩。 油泵内的单向阀允许通过从油泵储油室内抽油，确保高压油道内始终充满油。

来自泵储油室的机油在单体喷油器液压泵 (1) 内加压后，从泵的出口以高压喷出。 机油随后从单体喷油器液压泵的出口流入缸盖内的高压油道。

高压油道通过与各单体喷射器孔连接，向单体喷射器 (7) 供应高压驱动油。 高压驱动油从单体喷油器液压泵 (1) 流经缸盖到达所有喷油器。 在单体喷油器使用机油前，机油始终停留在高压油道内。 单体喷油器流出的机油会从气门室盖下方排出。 这些油通过缸盖内的排油孔返回曲轴箱。

驱动机油压力控制

图 4	g00458648
喷射驱动油压控制 (1) 单体式喷油器液压泵 (2) 到发动机的机油流量 (3) 机油滤清器 (4) 发动机机油泵 (5) 机油冷却器 (6) IAP 传感器 (7) 喷油器 (8) 燃油供油油轨 (9) 燃油压力调节器 (10) IAP 控制阀 (12) 燃油箱 (15) ECM

单体喷油器液压泵 (1) 为固定排量的轴向活塞泵。 此泵的设计目的是为多数工况提供足够的油量。

多数工况下，单体喷油器液压泵 (1) 产生过量的机油。 必须通过将此过量的机油排入排油口来控制系统压力。 IAP 控制阀 (10) 通过将精确的油量排入排油口来调节系统压力。 需要通过此排油过程来保持理想的驱动压力。

共有两种驱动压力：

• 理想驱动压力

• 实际驱动压力

理想驱动压力是系统获得最佳发动机性能所需要的喷油驱动压力。 理想驱动压力根据 ECM (15) 内的性能工况图确定。 ECM 负责选择理想驱动压力。 ECM 以来自多个传感器的信号输入选择为基础。 向 ECM 提供信号输入的一些传感器为：油门踏板位置传感器 (18) 、增压压力传感器 (16) 、转速-正时传感器 (14) 和冷却液温度传感器 (20) 。 理想驱动压力随发动机转速和发动机负载的不同而持续变化。 理想驱动压力只有在稳态下（发动机转速和负荷稳定）才保持恒定。

实际驱动压力是驱动喷射器 (7) 的驱动油实际系统压力。 IAP 控制阀 (10) 不断改变排入排油口的泵流量。 泵流量通过排入排油口，使实际驱动压力与理想驱动压力相匹配。

以下三个部件通过协作控制喷油驱动压力：

• ECM (15)

• IAP 控制阀 (10)

• IAP 传感器 (6)

ECM (15) 选择理想驱动压力。 理想驱动压力取决于传感器输入和性能工况图。 ECM 通过向 IAP 控制阀 (10) 发送控制电流改变实际驱动压力。 IAP 控制阀通过对来自 ECM 的电流做出反应，改变实际驱动压力。 当 IAP 控制阀将泵流量排入排油口时，实际驱动压力发生变化。 IAP 控制阀起到电控安全阀的作用。 IAP 传感器 (6) 监测高压油道内的实际驱动压力。 IAP 传感器通过向 ECM 发送信号电压报告实际驱动压力。

喷油驱动压力控制系统循环工作。 ECM (15) 选择理想驱动压力。 随后，ECM 向 IAP 控制阀 (10) 发送应当产生此压力的电流。 IAP 控制阀对来自 ECM 的电流做出反应，通过改变安全设定值改变实际驱动压力。 IAP 传感器 (6) 监测实际驱动压力，并将信号电压送回 ECM。 ECM 根据来自 IAP 传感器的信号电压计算实际驱动压力。 随后，ECM 通过比较实际驱动压力和理想驱动压力，调节到 IAP 控制阀的电流。 IAP 控制阀通过改变实际驱动压力响应电流的变化。 此过程每秒重复进行 67 次。 这种恒定的反复循环称为闭环控制系统。

来自单体喷射器液压泵 (1) 的多数高压油用于驱动单体喷射器 (7) 。 过量流量是指满足理想驱动压力所不需要的泵流量。 过量流量通过 IAP 控制阀 (10) 返回排油口。 过量流量从 IAP 控制阀向上流经泵储油室内的 U 形管。 过量流量经由钻制油道流向泵的前端。 泵前端排出的机油流经泵驱动齿轮后沿发动机前齿轮系向下流入发动机油底壳。

喷射驱动压力控制阀的运行

图 5	g00295335
喷油驱动压力控制阀 (1) 排放口 (2) 阀体 (3) 节流孔 (4) 滑阀油室 (5) 电枢 (6) 滑阀 (7) 滑阀弹簧 (8) 减少的压力油 (9) 提升阀 (10) 推销 (11) 电磁阀

IAP 控制阀是一种电控先导压力控制阀。 使用喷射驱动压力控制阀保持选定的驱动系统压力。 选定驱动系统压力保持恒定，与发动机转速、泵流量和单体喷射器的机油需求变化无关。 IAP 控制阀由六个基本部件构成：

• 电枢 (5)

• 滑阀 (6)

• 滑阀弹簧 (7)

• 提升阀 (9)

• 推销 (10)

• 电磁线圈 (11)

IAP 控制阀通过使用来自 ECM 的可变电流在电磁阀 (11) 内产生磁场来工作。 此磁场作用在电枢 (5) 上并产生机械力。 此机械力推动电枢 (5) 向左移动。 此机械力通过推销 (10) 传递到提升阀 (9) 。

用来保持提升阀 (9) 关闭的磁力被滑阀室内的减压液压力抵消。 滑阀室内减压液压力试图打开提升阀 (9) 。 此减压液压力不断升高，直到克服电磁线圈 (11) 的机械力为止。 当减压液压力克服电磁线圈 (11) 的机械力时，提升阀 (9) 打开。 提升阀打开使得部分减压机油 (8) 流入排油口。 减压机油 (8) 部分排入排油口降低了液压力。 当减压机油 (8) 的液压力降到提升阀 (9) 上的磁力以下时，提升阀重新关闭。

ENGINE OFF（发动机关闭）时的阀门工作

图 6	g00295336
喷油驱动压力控制阀的工作（发动机关闭） (1) 泵出口压力（无） (2) 来自 ECM 的电流（无） (3) 关闭的排放口 (4) 提升阀（打开位置）

发动机停运时，油泵出口压力 (1) 为零且 ECM (2) 到电磁线圈没有电流。 滑阀弹簧将滑阀推到最左端。 滑阀弹簧将滑阀推到最左端时，排油口 (3) 被完全阻断。

发动机盘车时的阀门工作

图 7	g00295337
喷油驱动压力控制阀的工作（发动机起动） (1) 泵出口压力 (2) 来自 ECM 的电流 (3) 排放口（阻断位置） (4) 提升阀（关闭位置）

发动机起步阶段，需要大约 6 MPa (870 psi) 的喷油驱动压力来驱动单体喷油器。 此低喷油驱动压力产生大约 35 MPa (5000 psi) 的低喷油压力。 此低喷油压力有助于冷起动。

要想快速起动发动机，喷油驱动压力必须快速升高。 由于单体喷油器液压泵正在发动机盘车速度下转动，因此油泵的流量非常低。 ECM 通过向 IAP 控制阀发送强电流 (2) ，使滑阀保持关闭状态。 当滑阀处于关闭位置时，经由排油口 (3) 的所有流道被阻断。 到排放口 (3) 的流量在达到 6 MPa (870 psi) 的实际驱动压力前保持阻断状态。 在达到 6 MPa (870 psi) 的实际驱动压力后，单体喷射器才点火。

注: 如果发动机已暖，则起动发动机所需要的压力可能高于 6 MPa (870 psi)。 理想驱动压力的数值保存在 ECM 的性能工况图内。 理想驱动压力的数值随发动机温度的不同而变化。

一旦单体喷射器开始工作，ECM 便控制到 IAP 控制阀的电流。 发动机起动前，ECM 和 IAP 控制阀保持 6 MPa (870 psi) 的实际驱动压力。 ECM 通过位于高压油歧管内的 IAP 传感器监测实际驱动压力。 ECM 通过监测多个电输入信号设定理想驱动压力，并向 IAP 控制阀发送预定电流。 ECM 还将理想驱动压力与高压油道内的实际驱动压力进行比较。 ECM 通过调节到 IAP 控制阀的电流大小使实际驱动压力等于理想驱动压力。

发动机盘车的机油流量

泵出口压力 (1) 进入阀体端并作用到滑阀上。 泵出口压力试图向右推动滑阀（打开）。 少量机油还流经滑阀中心和滑阀控制节流孔进入滑阀弹簧室。 来自 ECM (2) 的电流使电磁线圈产生向左推动电枢的磁场。 电枢对保持提升阀关闭的推销和提升阀施加作用力。 提升阀是滑阀弹簧室内机油进入排油口的唯一通道。 泵出口压力 (1) 流经滑阀控制节流孔进入滑阀弹簧室。 此泵出口压力使弹簧室压力升高。 由于到排放口的弹簧室通道被提升阀阻断，弹簧室内的压力等于泵出口压力 (1) 。

滑阀弹簧力和弹簧室压力的合力将滑阀压到左端。 滑阀被压到左端时，排油口关闭。 在达到 6 MPa (870 psi) 的实际驱动压力前，所有泵流量被引至高压油歧管。

发动机运行时的阀门工作

图 8	g00295338
喷油驱动压力控制阀的工作（发动机运行） (1) 泵出口压力 (2) 来自 ECM 的电流 (3) 排放口（打开） (4) 提升阀（打开） (5) 减少的压力油

发动机起动后，ECM 通过控制到 IAP 控制阀的电流 (2) 保持理想驱动压力。 IAP 传感器监测缸盖高压油道内的实际驱动压力。 ECM 每秒钟将实际驱动压力和理想驱动压力进行 67 次比较。 以上压力不符合时，ECM 通过调整到 IAP 控制阀的电流 (2) 使实际喷射驱动压力等于理想喷射驱动压力。

通过改变发送到电磁线圈的电流大小调节用来保持提升阀关闭状态的磁力大小。 电磁线圈、电枢和推销共同模拟电控可变弹簧。 电流升高使作用力增加。 电流降低使作用力减小。

作用到提升阀上的磁力使提升阀处于关闭状态。 提升阀关闭时，滑阀弹簧室内的压力增加。 当滑阀弹簧室内的压力超过保持提升阀关闭的磁力时，提升阀 (4) 将向右移动。 提升阀 (4) 向右移动时，滑阀弹簧室内的部分高压油排入排油口。 这导致弹簧室内的压力下降。 弹簧室内的压力下降时，提升阀关闭。 提升阀关闭时，压力重新开始升高，此循环将反复进行。 此过程控制滑阀弹簧室内的减压机油 (5) 。 滑阀弹簧室内的减压机油 (5) 作用在滑阀上。 滑阀弹簧室内的减压机油 (5) 试图向左移动滑阀。 滑阀向左移动时，排油口 (3) 被阻断。

机械弹簧和弹簧室内减压机油的合力试图向左移动滑阀，以阻断排油口 (3) 。 排油口阻断时，泵出口压力 (1) 升高，升高的泵出口压力向右移动滑阀（打开）。

由于机械弹簧具有固定的刚度，因此必须通过调整滑阀内的减压机油 (5) 控制泵出口压力 (1) 。 可以升高滑阀内的减压机油 (5) 的压力来控制泵出口压力 (1) ，或者降低减压机油 (5) 的压力来控制泵出口压力 (1) 。 减压机油 (5) 由来自 ECM (2) 的电流大小控制。 提升阀和滑阀多数时间处于部分打开位置。 提升阀和滑阀只有在以下情况下才全开或全闭：

• 加速

• 减速

• 快速改变发动机负荷

发动机运行时的机油流量

当泵出口压力 (1) 进入阀体端部时，少量机油通过滑阀内的控制节流孔流入滑阀弹簧室。 通过调节提升阀 (4) 上的作用力控制滑阀弹簧室内的压力。 调节提升阀 (4) 上的作用力可使提升阀排出滑阀弹簧室内的部分机油。 提升阀上的作用力由来自 ECM (2) 电流所产生的磁场强度控制。 滑阀对滑阀弹簧室内的压力变化做出响应。 滑阀通过改变位置来平衡滑阀上的作用力。 滑阀试图使滑阀右侧的作用力等于滑阀左侧的作用力。 滑阀位置决定了排油口 (3) 的打开面积。

排油口的打开面积控制着从泵出口排出的油量。 通过从泵出口排油保持理想驱动压力。 对滑阀两侧压力变化的响应速度极高，从而使滑阀处于部分打开位置，并且泵出口压力 (1) 得到了严密的控制。 IAP 控制阀可以在 6 MPa (870 psi) 到 27.5 MPa (4000psi) 的范围内对泵出口压力 (1) 进行无限可变控制。

HEUI 喷油器的部件

HEUI 喷油器提供四项功能： HEUI 喷射器将燃油供应从 450 kPa (65 psi) 加压到 162 MPa (23500 psi)。 HEUI 喷油器经单体喷油器尖端的节流孔泵送高压燃油，起喷雾器的作用。 HEUI 喷油器向燃烧室输送正确量的雾化燃油，并使雾化燃油在燃油室各处均匀分布。

图 9	g00295359
HEUI 喷油器的部件 (1) 电磁阀 (2) 电枢 (3) 上提升阀座 (4) 提升阀 (5) 下提升阀座 (6) 增强活塞 (7) 柱塞 (8) 柱塞油室 (9) 柱塞缸 (10) 喷嘴组件

HEUI 喷油器由五个基本部件构成：

• 电磁阀 (1)

• 提升阀 (4)

• 增强器活塞 (6) 和柱塞 (7)

• 柱塞缸 (9)

• 喷嘴组件 (10)

电磁阀

电磁线圈 (1) 是一块电磁铁。 当电磁线圈通电时，电磁线圈产生非常强的磁场。 此磁场吸引通过电枢螺钉与提升阀 (4) 相连的电枢 (2) 。 当电枢向电磁线圈方向移动时，电枢将提升阀从提升阀的下阀座 (5) 上提起。 电磁线圈通电和从提升阀下阀座上提起提升阀是喷油过程的开始。

提升阀

提升阀 (4) 具有开关两个位置。 在关闭位置，提升阀被弹簧压在下阀座 (5) 上。 关闭的下阀座阻止高压驱动油进入单体喷油器。 打开的上阀座 (3) 将增强器活塞 (6) 上方油室内的机油排入大气。 机油通过单体喷油器的上部排入大气。 在打开位置，电磁线圈 (1) 通电，将提升阀从提升阀的下阀座上提起。 当提升阀从提升阀的下阀座上提起时，下阀座打开，允许高压驱动油进入单体喷油器。 当高压驱动油进入单体喷油器时，高压驱动油推动增强器活塞 (6) 的顶部。 提升阀 (4) 的上提升阀座 (3) 关闭，且提升阀 (4) 的上提升阀座 (3) 阻断通向排油口的通道。 阻断到排油口的通道可防止高压驱动油从单体喷油器中漏出。

增强器活塞

增强器活塞 (6) 的表面积比柱塞 (7) 的表面积大六倍。 如此大的表面积差实现了作用力的倍增。 这种作用力的倍增使得 27.5 MPa (4000 psi) 的驱动油压力能够产生 162 MPa (23500 psi) 喷油压力。 当提升阀 (4) 离开下提升阀座 (5) 时，高压驱动油进入单体喷油器。 当高压驱动油进入单体喷油器时，高压驱动油推动增强器活塞 (6) 的顶部。 由于增强器活塞顶部的压力升高，因此向下推动增强器活塞 (6) 和柱塞 (7) 。 柱塞的向下运动对柱塞油室 (8) 内的燃油加压。 柱塞油室内的高压燃油导致喷嘴组件 (10) 打开。 当喷嘴组件打开时，燃油送入燃烧室的过程开始。 增强器活塞上的一个大 O 形圈将增强器活塞上方的机油和下方的燃油分开。

柱塞缸

柱塞缸 (9) 是用来容纳柱塞 (7) 的缸体。 柱塞在柱塞缸内移动。 柱塞和柱塞缸一起发挥了泵的作用。 柱塞和柱塞缸均为精密部件，其工作间隙仅为 0.0025 mm (0.00010 in)。 为了产生超过 162 MPa (23500 psi) 的喷油压力而不会发生过量泄漏，需要如此紧密的间隙。

注: 为了通过润滑柱塞防止其磨损，需要受控范围内的少量泄漏。

柱塞缸 (9) 中还包含 PRIME 溢流口。

PRIME 溢流口是具有高精密公差的小孔。 加工的 PRIME 溢流口穿过柱塞缸 (9) 进入柱塞 (7) 内。 在柱塞的下冲程中，此端口可瞬间释放喷油压力。

喷嘴组件

图 10	g00295360
喷嘴组件 (1) 进油口止回球 (2) 壳体 (3) 检查 (4) 尖端 (5) 尖端节流孔

此喷嘴组件与所有其他单体喷油器的喷嘴组件类似。 已加压到喷油压力的燃油从柱塞油室经由喷嘴内的油道流到喷嘴尖端 (4) 。 尖端的燃油流出通道被单向阀 (3) 切断，此单向阀封住了尖端 (4) 端部内的节流孔 (5) 。 弹簧力将单向阀向下压到关闭位置。 这样可防止燃油从尖端 (4) 中漏出，同时可防止气缸点火时燃烧气体漏入单体喷油器。

喷射压力升至 28 MPa (4000 psi) 左右时，推动止回球 (3) 的液压力大于保持止回球向下的弹簧力。 当弹簧力被液压力克服时，单向阀离开尖端 (4) 。 当单向阀离开尖端时，单向阀处于打开位置。 打开单向阀所需要的压力大小称为阀门打开压力（VOP）。 燃油从尖端端部的尖端节流孔 (5) 中流出后进入燃烧室。 单向阀保持打开状态，且燃油持续流出尖端，直到喷油压力下降到 28 MPa (4000 psi) 以下为止。 压力降低时，单向阀关闭且喷油过程停止。 允许单向阀关闭的压力大小称为阀门关闭压力（VCP）。

注: 不同应用场合和额定功率下的阀门打开压力（VOP）和阀门关闭压力（VCP）不同，以满足废气排放标准的要求。 以上数值仅供参考。

进油口注油单向球l (1) 在柱塞向上移动时离开底座，以便在柱塞油室内注油。 进油口注油单向球在柱塞下冲程中坐到阀座上并起到密封的作用。 进油口注油单向球在柱塞向下冲程中坐在底座上，以防止喷油压力泄漏到燃油供应中。

HEUI 喷油器的工作

HEUI 喷油器的喷油过程分为五个阶段：

• 预喷油

• 先导喷油

• 延时

• 主喷油

• 喷油结束

喷油前

图 11	g00295361
HEUI 喷油器（喷油前） (1) 上提升阀座（打开位置） (2) 关闭的下提升阀座 (A) 排放口（空气） (B) 燃气供气压力 (C) 驱动油压 (D) 运动零件

喷油前，所有内构件已返回弹簧加载位置。 电磁线圈未通电，且下提升阀座 (2) 关闭。 下提升阀座关闭时，下提升阀座阻断了高压驱动油进入单体喷油器。 柱塞和增强器活塞处于内孔顶部，柱塞油室内充满燃油。 柱塞油室内的燃油压力等于燃油供应压力。 燃油供应压力约为 450 kPa (65 psi)。

先导喷油

图 12	g00295362
HEUI 喷油器（先导喷油） (1) 上提升阀座（关闭位置） (2) 下提升阀座（打开位置） (A) 排放口（空气） (B) 燃气供气压力 (C) 驱动油压 (D) 运动零件 (E) 喷射压力 (F) 燃油流量 (G) 机械运动

ECM 驱动单体喷油器时，ECM 向单体喷油器电磁线圈发送电流。 电流使电磁线圈产生强烈的磁场，从而对电枢施加拉力。 电枢与提升阀间通过螺钉机械相连。 电磁线圈的磁力克服保持提升阀关闭的弹簧拉力。 提升阀打开时，提升阀离开下提升阀座。

提升阀打开时，上提升阀座 (1) 阻断了通向排油口的通道，而下提升阀座 (2) 通过打开提升阀室引入高压驱动油。 高压油沿提升阀的四周流过。 高压油经油道到达增强器活塞的顶部。 高压油作用到增强器活塞的顶部上。 高压油向下推动活塞和柱塞。 柱塞的向下运动对柱塞油室和喷嘴组件内的燃油加压。 压力达到 28 MPa (4000 psi) 左右的阀门打开压力（VOP）时，止回球从尖端内的阀座上升起。 当单向球从尖端内的阀座上升起时，喷油过程开始。

喷油前计量（PRIME）

3126B 和 3126E 柴油发动机的燃油系统具有称为 PRIME 的独特功能。 喷油前计量（PRIME）对于减少排放效果显著。 PRIME 还在降低燃烧噪音方面有巨大作用。 其他燃油系统将大股燃油一次性输入燃烧室内，而 PRIME 喷油器却将输油量分为单独的两股。 第一股为少量先导喷油，之后发生短暂的延时。 随后，喷油器再将大股主要燃油喷出。 先导喷油的作用不是产生动力。 先导喷油的目的是建立火焰前锋。 先导喷油有助于大股主要喷油以受控方式更加充分地燃烧。

在特定的发动机工况下，采用一次性大股喷油时，燃油将发生爆燃而非以受控方式燃烧。 从而导致发动机爆震。 当燃油爆燃而并非以受控方式燃烧时，会导致发动机爆震并产生过量 NOx 排放物。

PRIME 特性先喷出少量先导油再进行短暂的延时。 短暂延时为先导喷油开始燃烧提供了足够的时间。 主喷油在先导喷油之后进行，并且主喷油被送往先导喷油建立的火焰前锋内。 主喷油可以立即点火燃烧。 主喷油燃烧平稳充分。 这种充分的燃烧有效降低了颗粒排放物（烟灰）和 NOx。 这种充分的燃烧还可以将发动机的燃烧噪音最高降低 50%。 发动机燃烧噪音的降低使发动机的工作安静了很多。 下面描述 PRIME 的实际工作过程。

喷油延迟

图 13	g00295363
HEUI 喷油器延时 (1) 上提升阀座（关闭位置） (2) 下提升阀座（打开位置） (A) 排放口（空气） (B) 燃气供气压力 (C) 驱动油压 (D) 运动零件 (E) 喷射压力 (F) 燃油流量 (G) 机械运动

柱塞连续向下移动，向燃烧室内喷入燃油。 在柱塞内的 PRIME 槽与柱塞缸内的 PRIME 溢流口对齐前，柱塞连续向燃烧室内喷入燃油。 当柱塞内的环槽与溢流口对齐时，柱塞下面的高压燃油可以向上流动。 高压燃油流入柱塞底部的三个小孔内。 随后，高压燃油流出柱塞的环槽和溢流口，并流回燃油供应油道。 这种高压燃油的损失导致喷油压力降至阀门关闭压力（VCP）以下。 弹簧力克服减压喷油压力的液压力。 当弹簧力克服减压喷油压力的液压力时，单向阀关闭且喷油过程停止。 这便是先导喷油阶段的结束和短暂喷油延时阶段的开始。

主喷油

图 14	g00295364
HEUI 喷油器（主喷油） (1) 上提升阀座（关闭位置） (2) 下提升阀座（打开位置） (A) 排放口（空气） (B) 燃气供气压力 (C) 驱动油压 (D) 运动零件 (E) 喷射压力 (F) 燃油流量 (G) 机械运动

电磁线圈通电时，提升阀保持打开状态。 提升阀打开时，高压油继续流动。 高压油的流动向下推动增强器活塞和柱塞。 喷油压力在 34 MPa (5000 psi) 和 162 MPa (23500 psi) 之间波动。 喷油压力取决于发动机的要求。 喷油过程继续进行，直到电磁线圈断电或增强器活塞撞到内孔底部为止。 电磁线圈断电时，允许提升阀弹簧关闭提升阀。 提升阀关闭时，高压油被切断。

喷油结束

图 15	g00295365
HEUI 喷油器（喷油结束） (1) 上提升阀座（打开位置） (2) 下提升阀座（关闭位置） (A) 排放口（空气） (B) 燃气供气压力 (C) 驱动油压 (D) 运动零件 (F) 燃油流量 (G) 机械运动

当 ECM 停止向单体喷油器电磁线圈输送电流时，喷油结束循环开始。 电磁线圈的磁场瓦解，磁场不能克服提升阀的弹簧力。 提升阀返回下提升阀座，从而关闭提升阀。 提升阀关闭时，高压油不能继续进入单体喷油器。 随着下提升阀座关闭，上提升阀座打开通向排油口的通道。 当上阀座打开排油时，机油的驱动压力下降。

柱塞下方的喷油压力在柱塞和增强器活塞上施加向上作用力。 随着增强器活塞上方驱动油压力的下降，增强器活塞上的向下作用力下降。 柱塞下方喷油压力的向上作用力突然变得大于增强器活塞上的向下作用力。 增强器活塞和柱塞的向下运动停止。

增强器活塞顶部的废油可以经由打开的上提升阀座流向排油口。 随后，机油经由排油孔流入气门盖下方的摇臂室。

当柱塞的向下行程终止时，燃油的流动也随之停止。 在单向阀依然打开时，残余燃油压力将少量燃油推出节流孔。 这样会使压力骤降，从而使喷油压力低于阀门关闭压力（VCP）。 单向阀上的弹簧张力现在使单向阀重新坐入尖端，因此喷油过程停止。

当单向阀关闭时，喷油过程停止。 喷油停止时，注油循环重新开始。 增强器活塞油室上方的区域通过上提升阀座与大气压力相连。 增强器活塞上方油室内的压力迅速下降到接近零。 柱塞返回弹簧向上推动柱塞和增强器活塞。 随着柱塞和增强器活塞向上移动，强制机油流过上提升阀座。 机油流过上提升阀座后从排油孔喷出。

随着柱塞的升高，柱塞油室内的压力也下降到接近零。 燃油供应压力为 450 kPa (65 psi)。 燃油供应压力使柱塞注油单向球离开底座，从而在柱塞油室内注油。 当增强器活塞被推到内孔顶部时，注油循环结束。 注油循环结束时，柱塞油室内充满油，因此进油口注油单向球重新坐到底座上。 增强器柱塞上方和提升阀油室内的压力为零。 喷油循环结束，单体喷油器准备开始新的循环。 单体喷油器现在回到喷油前循环中。

燃油加热器和油水分离器（如装备）

图 16	g00291751
(1) 燃油滤清器 (2) 进油口 (3) 出油口 (4) 燃油加热器和油水分离器 (5) 排放阀

有些发动机可能有燃油加热器和油水分离器组合。 燃油加热器通过位于装置底座上的自动调温器控制。 自动调温器预先设置。 燃油温度低于 4°C (40°F) 时，自动调温器会打开加热器。 燃油温度为 15°C (60°F) 时，自动调温器会关闭加热器。

打开排放阀 (5) ，可排出装置内从燃油中分离出的水。