3408B and 3412C Generator Set Engines Caterpillar

燃油输送泵 (16) 从燃油箱 (10) 中经由燃油粗滤器 (12) 抽取燃油。 燃油从燃油粗滤器 (12) 流向燃油充油泵 (8) 和流经主燃油滤清器 (14) 。 燃油随后流向喷油泵壳的歧管。 喷油泵壳歧管内的燃油流向喷油泵。 喷油泵与发动机间正时。 喷油泵以高压将燃油推向喷油阀 (6) 。

图 1	g00332354
所示燃油流程示意图 3412C (1) 喷油泵壳的燃油进口管。 (2) 阻尼器。 (3) 节流孔。 (4) 喷油泵壳。 (5) 燃油返回管。 (6) 喷油阀。 (7) 连接块。 (8) 燃油充油泵。 (9) 充油旁通阀。 (10) 燃油箱 (11) 燃油供应管。 (12) 燃油粗滤器。 (13) 燃油压力表。 (14) 主燃油滤清器。 (15) 压力安全阀。 (16) 燃油输送泵。

阻尼器 (2) 位于燃油歧管 (19) 的进口弯头上。 阻尼器 (2) 可降低喷油泵产生的冲击力。 燃油歧管内的部分燃油恒定流过节流孔 (3) 。 从而排出系统中的空气。 此节流孔可使燃油保持高压状态。 此节流孔还控制通过燃油返回管 (5) 返回燃油箱的燃油量。

图 2	g00332357
所示燃油系统部件的位置 3412C (1) 喷油泵壳的燃油进口管。 (2) 阻尼器。 (3) 带节流孔的适配器。 (5) 燃油返回管。 (11) 燃油供应管。 (16) 燃油输油泵。 (17) 来自输油泵的燃油出口管和到主滤清器的进口管。 (18) 喷油泵上喷油管的螺母。 (19) 贯穿喷油泵壳体的燃油歧管。 (20) 通过气门盖底座的适配器。

燃油充油泵 (8) 用来为系统充入燃油。 燃油充油泵还可排出燃油系统低压侧的空气。 燃油系统低压侧由燃油滤清器、燃油管和相关部件构成。

图 3	g00332494
所示燃油系统部件的位置 3412C (1) 到喷油泵壳的燃油进口管。 (5) 到燃油箱的燃油返回管。 (7) 连接块。 (8) 燃油充油泵。 (11) 燃油供应管。 (14) 主燃油滤清器。 (17) 来自输油泵的燃油出口管和到主滤清器的进口管。

燃油输送泵配有旁通阀和单向阀。 旁通阀用于控制最高燃油压力。 多余燃油流向泵的进口。 采用充油泵时，单向阀允许来自油箱的燃油绕过输送泵齿轮。

图 4	g00332514
所示燃油系统部件的位置 3412C (1) 喷油泵壳的燃油进口管。 (5) 燃油返回管。 (7) 连接块。 (8) 燃油充油泵。 (11) 燃油供应管。 (14) 主燃油滤清器。 (17) 来自输油泵的燃油出口管和到主滤清器的进口管。

喷油泵

图 5	g00332516
喷油泵壳的横截面 (1) 燃油歧管。 (2) 进口油道。 (3) 单向阀。 (4) 卸压油道。 (5) 泵柱塞。 (6) 弹簧。 (7) 齿轮。 (8) 燃油齿条（左）。 (9) 挺杆。 (10) 连杆。 (11) 操纵杆。 (12) 凸轮轴。

凸轮轴 (12) 上凸轮的转动使挺杆 (9) 和泵柱塞 (5) 上下移动。 每个泵柱塞的冲程总是具有相同的长度。 弹簧 (6) 的作用力使挺杆 (9) 紧靠凸轮轴的凸轮。

泵壳为 V 形。 其形状与发动机缸体类似。 每侧的泵数相同。

当泵柱塞向下移动时，燃油从燃油歧管 (1) 流入进口油道 (2) 。 燃油随后充入泵柱塞 (5) 上方的油室。 柱塞向上移动时，柱塞关闭进口油道。

柱塞上方油室内的燃油压力不断升高，直到足以使单向阀 (3) 打开。 高压燃油流过单向阀，并经由燃油管流向喷油阀，直到进口油道与柱塞内的卸压油道 (4) 间连通为止。 油室内的压力降低且单向阀 (3) 关闭。

受压通过单向阀 (3) 的燃油量由进口油道 (2) 关闭的时间长度决定。 卸压油道 (4) 将控制进口油道关闭的时间长度。 油道的设计允许改变进口油道关闭的时间长度。 可以通过转动柱塞加以改变。 当调速器移动燃油齿条 (8) 时，燃油齿条便移动固定在柱塞 (5) 上的齿轮 (7) 。 从而使柱塞转动。

调速器与左齿条相连。 位于操纵杆 (11) 上的弹簧力可消除齿条和连杆 (10) 间的间隙。 燃油齿条通过连杆 (10) 相连。 燃油齿条间反向移动。 当一根齿条向内移动时，另一根齿条向外移动。

喷油阀和喷油嘴

喷油阀位于喷油适配器内。 喷油适配器安装在缸盖内。

喷油泵向喷油阀输送高压燃油。 喷油阀将燃油调整到正确的喷射形状，以便在气缸内充分的燃油。 达到非常高的压力前，喷油阀并不打开。 一旦达到此压力，喷油阀快速打开。 燃油通过每个喷头内的六个节流孔直接喷入发动机气缸内。

带缓冲器的液压机械调速器

调速器控制发动机保持预期转速所需的油量。 随着发动机负荷的变化，调速器保持恒定的转速。

发动机运行时，调速器配重的离心力和调速器控制装置在调速器弹簧上的作用力间的平衡控制着阀门的运动，从而间接控制着燃油齿条的运动。 阀门将高压油引至齿条定位活塞的任意一侧。 阀门的位置控制着齿条。 进入发动机的燃油量由齿条和负荷工况控制。

图 6	g00332517
带缓冲器的液压机械调速器 (1) 套环。 (2) 套环螺栓。 (3) 缓冲室。 (4) 缓冲活塞。 (5) 操纵杆组件。 (6) 缓冲弹簧。 (7) 调速器弹簧。 (8) 调速器配重。 (9) 阀门。 (10) 气缸。 (11) 驱动组件。 (12) 销。 (13) 杆。

调速器上具有调速器配重 (8) ，由发动机通过驱动组件 (11) 驱动。 调速器配有调速器弹簧 (7) 、阀门 (9) 和活塞。 阀门和活塞通过销 (12) 和杆 (13) 连接到一根燃油齿条上。

调速器控制装置与调速器控制杆相连。 调速器控制装置负责控制调速器弹簧 (7) 的压缩。 弹簧的压缩可为发动机提供更多燃油。 调速器配重 (8) 总是通过上拉作用减少到发动机的燃油量。 当这两个力处于平衡时，发动机就以稳定转速运转。

图 7	g00456122
(A) 压力油。 (7) 调速器弹簧。 (8) 调速器配重。 (9) 阀。 (10) 油缸。 (12) 销。 (14) 活塞的排油道。 (15) 活塞内的上油道。 (16) 活塞。 (17) 活塞内的下油道。 (18) 气缸内的油道。 (19) 衬套。

处于增加负荷位置的调速器

调速器油泵位于喷油泵壳顶部。 调速器油泵通过衬套 (19) 四周的油道 (18) 向调速器油缸 (10) 输送高压机油。

发动机上的负荷升高时，发动机转速下降。 从而使调速器配重 (8) 的转速降低。 调速器配重将向彼此靠近的方向移动。 调速器弹簧 (7) 移动阀门 (9) 。 从而打开活塞 (16) 内的油道。 同时使排油道 (14) 关闭。 这样会使油从油道 (17) 经过阀门 (9) 的四周流入油道 (15) 。 从而为活塞 (16) 上方的油室充油。 压力油向下推动活塞 (16) 和销 (12) 。 这会向发动机提供更多的燃油。 发动机转速开始升高，直到调速器配重的旋转离心力足以与调速器弹簧的作用力平衡为止。

图 8	g00456195
(A) 压力油。 (B) 排油。 (7) 调速器弹簧。 (8) 调速器配重。 (9) 阀。 (10) 油缸。 (12) 销。 (14) 活塞的排油道。 (15) 活塞内的上油道。 (16) 活塞。 (17) 活塞内的下油道。 (18) 气缸内的油道。 (19) 衬套。

处于降低负荷位置的调速器

发动机上的负荷降低时，发动机转速升高，且调速器配重 (8) 的转速升高。 从而使阀门 (9) 向更高的位置移动。 这会使油停止从油道 (17) 流出，而活塞 (16) 上方的油压通过活塞 (16) 的顶部沿阀门 (9) 的四周排出。 衬套 (19) 和活塞 (16) 间的压力将活塞和销 (12) 推向更高的位置。 从而使到发动机的燃油量降低。 发动机转速不断下降，直到调速器配重的离心力与调速器弹簧的作用力达到平衡为止。 当这两个力处于平衡时，发动机就以恒定转速运行。

当发动机处于低怠速时，操纵杆组件 (5) 内弹簧加载的柱塞与低怠速调整螺钉上的台肩接触。 要想停运发动机，将开关移到 "OFF" 位置。 这样会使切断电磁阀将弹簧加载的柱塞移到低怠速调整螺钉的台肩上。 这将使燃油齿条向燃油切断位置移动。 由于发动机气缸没有燃油供应，因此发动机将停运。 要想手动停运发动机，将调速器壳体上的切断杆移到切断位置。

来自调速器泵的油对以下部件进行润滑：

• 调速器配重支架和齿轮

• 调速器弹簧下方的止推轴承

• 驱动齿轮轴承

调速器的其他零件采用飞溅润滑方式。 飞溅润滑是指利用其他零件甩出的油进行润滑。 油从调速器流向喷油泵的泵壳。

发电机组发动机需要能够在整个发动机转速范围内进行更好控制的调速器。 标准液压机械调速器不能提供此功能。 以下零件加装在基本液压机械调速器上。

• 缓冲活塞 (4)

• 缓冲弹簧 (6)

• 套环螺栓 (2)

• 切断壳体内的油箱

• 两个调整螺钉 (20) 和 (21)

这些零件负责控制进入缓冲室 (3) 和流出缓冲室 (3) 的油流量。 缓冲室 (3) 位于缓冲活塞 (4) 的上方。 油流过内部油道。 流入缓冲室 (3) 和流出缓冲室 (3) 的正确油流量使调速器弹簧座更加精确的移动。 从而使调速器精确地控制发动机转速。

调速器侧视图

图 9	g00332522
调速器的侧视图 (20) 缓冲调整螺钉。 (21) 油箱供油调整螺钉。

缓冲器的动作油来自发动机润滑系统。 调整螺钉 (21) 控制着润滑系统到油箱的油流量。 油箱配有油溢流管，用来使多余的油返回调速器的机械区域。 到油箱的油流量过高会使调速器中充满油。 这样会降低发动机的性能。 油流量过低会导致油箱的供油不足。 油量降低会使调速器发生振荡（恒定地升高和降低发动机转速），原因是空气进入缓冲室 (3) 内并使活塞 (4) 和调速器下弹簧座更加快速地移动。

缓冲调整螺钉 (20) 对流入缓冲室 (3) 和流出缓冲室 (3) 的油起到限流的作用。 油流量过高会使调速器下弹簧座更加快速地移动。 从而使调速器发生振荡。 油流量过低会使调速器的动作变得迟缓。

自动正时提前装置

图 10	g00332523
自动正时提前装置 (1) 法兰。 (2) 重块。 (3) 弹簧。 (4) 滑块。 (5) 驱动齿轮。 (6) 凸轮轴。

自动正时提前装置安装在喷油泵凸轮轴 (6) 的前端。 正时齿轮驱动自动正时提前装置。 喷油泵的驱动齿轮 (5) 通过以下部件与凸轮轴 (6) 相连：

• 两个重块 (2)

• 弹簧 (3)

• 两个滑块 (4)

• 法兰 (1)

每个滑块 (4) 通过销固定在驱动齿轮 (5) 上。 正时提前装置内的重块 (2) 由两个滑块 (4) 驱动。 这些滑块 (4) 插入重块 (2) 内角板上的凹槽中。 当离心力（转动）使重块 (2) 克服弹簧 (3) 的作用力向外移动时，法兰内的导管和齿轮上的滑块使法兰相对于齿轮发生轻微转动。 由于法兰与喷油泵的凸轮轴相连，因此喷油正时也发生变化。

在低怠速附近和 1100 rpm 之间，此装置使喷油泵凸轮轴正时提前 2%。 无法对提前装置进行调整。

Woodward PSG 调速器

图 11	g00332574
PSG 调速器的示意图 (1) 回位弹簧。 (2) 输出轴。 (3) 输出轴杆。 (4) 撑杆组件。 (5) 增速器弹簧。 (6) 动力活塞。 (7) 飞锤。 (8) 针阀。 (9) 止推轴承。 (10) 先导阀补偿凸台。 (11) 缓冲活塞。 (12) 先导阀。 (13) 先导阀衬套。 (14) 控制油口。 (A) 油室。 (B) 油室。

介绍

Woodward PSG（压力不尝试简易调速器）可以像同步调速器或转速降调速器一样工作。 此调速器采用已加压到 1200 kPa (175 psi) 的发动机润滑油。 加压过程由位于调速器内的齿轮泵完成。 此泵为调速器提供液压机械转速控制。

先导阀的工作

喷油泵凸轮轴尾端的齿轮驱动竖直小齿轮轴。 从调速器的驱动装置端观看，小齿轮轴逆时针转动先导阀衬套 (13) 。 先导阀衬套与球头相连。 球头由弹簧驱动。 飞锤 (7) 通过枢轴销固定在球头上。 球头转动产生的离心力使飞锤向外转动。 飞锤的此动作将离心力变为克服增速器弹簧 (5) 的轴向力。 飞锤趾和增速器弹簧座间具有止推轴承 (9) 。 先导阀 (12) 固定在增速器弹簧座上。 先导阀的移动由飞锤克服增速器弹簧力的动作控制。

飞锤的轴向力等于增速器弹簧内的压缩力时，发动机处于调节转速下。 飞锤将处于图中所示位置。 控制油口 (14) 将被先导阀关闭。

燃油增加

当以下任意情况存在时，先导阀将沿驱动装置的方向移动。

• 增速器弹簧内的压缩力增加（操作员升高理想转速）

• 飞锤的轴向力降低（发动机负荷增加）

这使控制油口 (14) 打开。 高压油流过油室 (B) 内的油道。 油室 (B) 内的压力升高使动力活塞 (6) 移动。 动力活塞推动与输出轴杆 (3) 相连的撑杆组件 (4) 。 输出轴杆的动作使输出轴 (2) 顺时针转动。 从而使燃油控制连杆 (15) 向"燃油供应"方向移动。

图 12	g00332576
已安装的 PSG 调速器 (2) 输出轴。 (15) 燃油控制连杆。

油室 (A) 的容积随着动力活塞向回位弹簧 (1) 的方向移动而增加。 油室 (A) 内的压力下降。 从而将油从缓冲活塞 (11) 上方动力活塞内的油室中吸入油室 (A) 。 油从缓冲活塞 (11) 的上方流出后，充入油室 (A) 。 这使缓冲活塞在动力活塞孔内向上移动。 油室 (A) 与先导阀补偿凸台 (10) 上方的油室相连。 油室 (B) 与先导阀补偿凸台 (10) 下方的油室相连。 先导阀补偿凸台上的压差与飞锤的轴向力一起向上移动先导阀。 从而使控制油口关闭。 向油室 (B) 的高压油流动停止时，燃油控制连杆的移动停止。

燃油减少

当以下任意情况存在时，先导阀将沿增速器弹簧 (5) 的方向移动。

• 增速器弹簧内的压缩力降低（操作员降低理想转速）

• 飞锤的轴向力升高（发动机负荷降低）

这使控制油口 (14) 打开。 来自油室 (B) 的油和来自泵的高压油将通过先导阀衬套的端部卸出。 油室 (B) 内的压力降低使动力活塞沿驱动装置的方向移动。 回位弹簧 (1) 推动撑杆组件 (4) 。 从而使输出轴杆 (3) 移动。 输出轴杆的动作使输出轴 (2) 逆时针转动。 从而使燃油控制连杆 (15) 向"燃油切断"方向移动。

图 13	g00332577
早期的 PSG 调速器 (6) 动力活塞。 (8) 针阀。 (10) 先导阀补偿凸台。 (11) 缓冲活塞。 (14) 控制油口。 (A) 油室。 (B) 油室。

随着动力活塞 (6) 沿驱动装置方向移动，油室 (A) 的容积下降。 从而将油室 (A) 内的油推入缓冲活塞 (11) 上方的油室内。 当油从油室 (A) 流入动力活塞时，油使缓冲活塞在动力活塞孔内向下移动。 油室 (A) 内的压力高于油室 (B) 内的压力。 油室 (A) 与先导阀补偿凸台 (10) 上方的油室相连。 油室 (B) 与先导阀补偿凸台 (10) 下方的油室相连。 先导阀补偿凸台上的压差与增速器弹簧的作用力一起向上移动先导阀。 从而使控制油口关闭。 来自油室 (B) 的高压油流动停止时，燃油控制连杆的移动停止。

振荡

燃油控制连杆停止移动和发动机实际停止增减转速之间相隔一段时间。 在此时间段内，先导阀上的以下两个力发生了变化

• 先导阀补偿凸台上的压差

• 飞锤的轴向力

飞锤的轴向力不断变化，直到发动机停止增减转速为止。 先导阀补偿凸台上的压差不断变化，直到缓冲活塞返回原位为止。 油室 (A) 和油室 (B) 间油道内的针阀 (8) 控制着压差变化的速度。 压差不断对飞锤轴向力的变化做出补偿，直到发动机停止增减转速为止。 如果先导阀补偿凸台上的作用力与飞锤轴向力之和不等于增速器弹簧的作用力，则先导阀将发生移动。 此移动称为振荡。 振荡是先导阀的移动，与发动机负荷或理想转速的变化无关。

每当发动机在理想转速以外实际停止增减转速时，调速器将发生振荡。 发动机负荷或理想转速的变化越快或越大，调速器的振荡越剧烈。

图 14	g00332579
已安装的 PSG 调速器（典型示例） (8) 针阀。

转速调节

转速调节由 24V DC 双向同步马达 (2) 完成。 马达由可置于远程位置的开关 (1) 控制。

图 15	g00332580
所示 3 线同步马达 (1) 开关。 (2) 马达。

同步马达驱动离合器组件 (3) 。 如果马达紧靠调整挡块运行，离合器组件为马达提供保护。 离合器组件顺时针转动时，向下推动连杆组件 (4) 。 增速器弹簧 (5) 内的压缩力增加。 这使先导阀 (6) 向下移动。 请参阅"先导阀的工作"。 发动机将提高转速并在新的理想转速下趋于稳定。

图 16	g00332581
PSG 调速器 (2) 同步马达。 (3) 离合器组件。 (4) 连杆组件。 (5) 增速器弹簧。 (6) 先导阀。

离合器组件逆时针转动时，连杆组件向上移动。 增速器弹簧内的压缩力减小。 这使先导阀向上移动。 发动机将降低转速并在新的理想转速下趋于稳定。

注: 必要时，可以手动转动离合器组件。

转速降

转速降是指空载转速和满负荷转速间的差值。 将此转速差值除以满负荷转速后再乘以 100 便得到转速降百分比。

图 17	g00332582
PSG 调速器 (1) 枢轴销。 (2) 转速降调整螺钉支架。 (3) 输出轴。

可以调整 PSG 调速器的转速降。 当通过调整使空载转速和满负荷转速相等时，调速器同步。 转速降允许驱动发电机的两或多台发动机均分负载。 这些发电机可以并联或与单条轴相连。

PSG 调速器上降速的调整通过枢轴销 (1) 的移动完成。 当枢轴销与输出轴对齐时，输出轴杆的移动不改变增速器弹簧的作用力。 当增速器弹簧的作用力保持恒定时，理想转速将保持恒定。 请参阅"先导阀的工作"。 当枢轴销离开与输出轴的对齐位置时，输出轴杆的移动将发生变化。 增速器弹簧作用力的变化量与发动机负荷成正比。 增速器弹簧的作用力改变时，发动机的理想转速也发生变化。

调速器外部的调整杆通过连杆 (4) 与枢轴销 (1) 相连。 它用来调整转速降。

图 18	g00332615
近期的 PSG 调速器 (1) 枢轴销。 (4) 连杆。