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| 图 1 | g01914622 |
进气与排气系统（典型示例） (1) 排气歧管 (2) 进气歧管 (3) 发动机气缸 (4) 进气口 (5) 涡轮增压器压缩机叶轮 (6) 涡轮增压器涡轮叶轮 (7) 排气出口 | |
自然吸气式发动机将外界空气经空气滤清器直接吸入进气歧管 (2) 。 空气从进气歧管流到发动机气缸 (3) 。 在发动机气缸内燃油与空气进行混合。 在发动机气缸内的燃油燃烧完后，废气经由排气歧管 (1) 直接流到外界空气中。
涡轮增压式发动机将外界空气经空气滤清器吸入涡轮增压器的进气口 (4) 。 吸合力由涡轮增压器压缩机叶轮 (5) 的转动产生。 然后，涡轮增压器压缩机叶轮压缩空气。 空气流到进气歧管 (2) 以均匀地分配到各个发动机气缸 (3) 。 空气是在活塞的进气冲程期间吸入发动机气缸 (3) 的。 然后，空气与来自喷油嘴的燃油相混合。
每个活塞都有四个冲程：
- 进气
- 压缩
- 做功
- 排气
发动机运转过程中，所有发动机气缸中的所有活塞所做的冲程顺序向进气系统提供了稳定的气流。
排气冲程以及气门机构正时将燃烧气体经排气歧管 (1) 从开启的排气门排出。 废气流过涡轮增压器涡轮机叶轮 (6) 的叶片，这会使涡轮机叶轮和压缩机叶轮转动。 然后，废气经过涡轮增压器的排气口 (7) 流入外界空气中。
进气系统也配备了一个曲轴箱通风系统。 活塞的进气冲程将空气吸入曲轴箱内。
涡轮增压器
涡轮增压器提高送入发动机气缸的空气的温度和密度。 这种条件下，在压缩冲程早期即可形成更低的点火温度。 还可以利用喷油以更加精确的方式调整压缩冲程的正时。 多余的空气降低了燃烧的温度。 这些多余的空气还能提供内部冷却。
涡轮增压器可以改善下列发动机性能特点：
- 增加输出功率。
- 提高燃油效率。
- 增加发动机扭矩。
- 改善发动机耐用性。
- 降低发动机排放。
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| 图 2 | g01278022 |
涡轮增压器部件（典型示例） (8) 进气口 (9) 压缩机壳体 (10) 压缩机叶轮 (11) 轴承 (12) 机油进口 (13) 轴承 (14) 涡轮机壳体 (15) 涡轮机叶轮 (16) 排气出口 (17) 出油口 (18) 排气进口 | |
涡轮增压器安装在排气歧管与进气歧管之间。 涡轮增压器由流过排气进口 (18) 的废气驱动。 废气能量使涡轮机叶轮 (15) 转动。 随后，废气经排气出口 (16) 流出涡轮机壳体 (14) 。
涡轮机叶轮和压缩机叶轮 (10) 安装在相同的轴上。 因此，涡轮机叶轮和压缩机叶轮的转速相同。 压缩机叶轮封闭在压缩机壳体 (9) 中。 压缩机叶轮压缩进气 (8) 。 进气经气缸的进气门流入发动机气缸中。
缸体主油道流出的机油流过进油口 (12) 来润滑涡轮增压器轴承 (11) 和 (13) 。 加压的机油流过涡轮增压器轴承壳体。 机油经出油口 (17) 流回油底壳。
一些涡轮增压器配置有废气旁通阀。 废气旁通阀由增压压力控制。 这样，在较高的发动机转速下一部分的废气就可以旁通流过涡轮增压器。 废气旁通阀是一种在预置增压压力下自动打开以使得废气流经涡轮机的挡板阀。 废气旁通阀可以使涡轮增压器在较低的发动机转速下的设计效率更高。
废气旁通阀由一个膜片进行控制。 这个膜片的一侧与大气相通。 另一侧则与歧管压力相通。
涡轮增压器和燃油喷油泵之间安装有一个空/燃比控制装置。 空/燃比控制装置具有以下功能：
- 在加速时限制燃油量，防止出现超速。
- 减少黑烟的产生。
- 在燃油齿条受限，进行低功率输出时，改善低增压压力下的燃油效率并减少排放。
空/燃比控制装置是不可维修部件。 仅可由 Caterpillar 代理商对其进行调整和修理。
缸盖和气门
发动机运转过程中气门和气门机构控制着气缸内的进气和排气流程。 缸盖组件上每个气缸都有两个气门。 每个气门都有一个气门弹簧。 进气门端口在缸盖左侧。 排气门端口在缸盖右侧。 进气与排气门的钢制气门座镶圈安装在缸盖中。 可以更换气门座镶圈。
气门沿气门导管移动。 可以更换气门导管。 排气门导管有一个沉孔，可以防止气门杆卡滞。 气门杆卡滞是由气门盖下的积碳引起。
进气与排气门的开启和闭合是以下部件的转动和移动引起的：
- 曲轴
- 凸轮轴
- 气门挺杆
- 推杆
- 摇臂
- 气门弹簧
凸轮轴齿轮由曲轴齿轮驱动。 应同时调整凸轮轴和曲轴的正时。 当凸轮轴转动时，气门挺杆会上下移动。 推杆使摇臂移动。 摇臂的移动使气门开启。 应按照发动机点火顺序调整气门的开启和闭合正时。 气门弹簧把气门推回闭合位置。