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8/8/2019 Fuel Injection Equipment
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FFFuuueeelllIIInnnjjjeeeccctttiiiooonnnEEEqqquuuiiipppmmmeeennnttt
RRReeevvviiisssiiiooonnnCCCooouuurrrssseee
8/8/2019 Fuel Injection Equipment
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8/8/2019 Fuel Injection Equipment
3/37
P a g e 2 o f 3 6 MARINE TRAININGFF
uuu
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IIInnn
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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 .
8/8/2019 Fuel Injection Equipment
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P a g e 3 o f 3 6 MARINE TRAININGFF
uuu
eee
lll
IIInnn
jjjeee
ccc
tttiiiooo
nnn
EEE
qqq
uuu
iiippp
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eee
nnn
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PP rr ee ss ss uu rr 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 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 .
8/8/2019 Fuel Injection Equipment
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P a g e 4 o f 3 6 MARINE TRAININGFF
uuu
eee
lll
IIInnn
jjjeee
ccc
tttiiiooo
nnn
EEE
qqq
uuu
iiippp
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nnn
ttt
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
8/8/2019 Fuel Injection Equipment
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P a g e 5 o f 3 6 MARINE TRAININGFF
uuu
eee
lll
IIInnn
jjjeee
ccc
tttiiiooo
nnn
EEE
qqq
uuu
iiippp
mmm
eee
nnn
ttt
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
8/8/2019 Fuel Injection Equipment
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P a g e 6 o f 3 6 MARINE TRAININGFF
uuu
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lll
IIInnn
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nnn
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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
8/8/2019 Fuel Injection Equipment
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P a g e 7 o f 3 6 MARINE TRAININGFF
uuu
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lll
IIInnn
jjjeee
ccc
tttiiiooo
nnn
EEE
qqq
uuu
iiippp
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eee
nnn
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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
8/8/2019 Fuel Injection Equipment
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P a g e 8 o f 3 6 MARINE TRAININGFF
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lll
IIInnn
jjjeee
ccc
tttiiiooo
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EEE
qqq
uuu
iiippp
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nnn
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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
8/8/2019 Fuel Injection Equipment
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P a g e 9 o f 3 6 MARINE TRAININGFF
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lll
IIInnn
jjjeee
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tttiiiooo
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qqq
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iiippp
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nnn
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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
8/8/2019 Fuel Injection Equipment
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P a g e 1 0 o f 3 6 MARINE TRAININGFF
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eee
lll
IIInnn
jjjeee
ccc
tttiiiooo
nnn
EEE
qqq
uuu
iiippp
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eee
nnn
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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
8/8/2019 Fuel Injection Equipment
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P a g e 1 1 o f 3 6 MARINE TRAININGFF
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lll
IIInnn
jjjeee
ccc
tttiiiooo
nnn
EEE
qqq
uuu
iiippp
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eee
nnn
ttt
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
8/8/2019 Fuel Injection Equipment
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P a g e 1 2 o f 3 6 MARINE TRAININGFF
uuu
eee
lll
IIInnn
jjjeee
ccc
tttiiiooo
nnn
EEE
qqq
uuu
iiippp
mmm
eee
nnn
ttt
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
8/8/2019 Fuel Injection Equipment
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P a g e 1 3 o f 3 6 MARINE TRAININGFF
uuu
eee
lll
IIInnn
jjjeee
ccc
tttiiiooo
nnn
EEE
qqq
uuu
iiippp
mmm
eee
nnn
ttt
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
8/8/2019 Fuel Injection Equipment
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P a g e 1 4 o f 3 6 MARINE TRAININGFF
uuu
eee
lll
IIInnn
jjjeee
ccc
tttiiiooo
nnn
EEE
qqq
uuu
iiippp
mmm
eee
nnn
ttt
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
8/8/2019 Fuel Injection Equipment
16/37
P a g e 1 5 o f 3 6 MARINE TRAININGFF
uuu
eee
lll
IIInnn
jjjeee
ccc
tttiiiooo
nnn
EEE
qqq
uuu
iiippp
mmm
eee
nnn
ttt
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
8/8/2019 Fuel Injection Equipment
17/37
8/8/2019 Fuel Injection Equipment
18/37
P a g e 1 7 o f 3 6 MARINE TRAININGFF
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eee
lll
IIInnn
jjjeee
ccc
tttiiiooo
nnn
EEE
qqq
uuu
iiippp
mmm
eee
nnn
ttt
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 .
8/8/2019 Fuel Injection Equipment
19/37
P a g e 1 8 o f 3 6 MARINE TRAININGFF
uuu
eee
lll
IIInnn
jjjeee
ccc
tttiiiooo
nnn
EEE
qqq
uuu
iiippp
mmm
eee
nnn
ttt
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
8/8/2019 Fuel Injection Equipment
20/37
P a g e 1 9 o f 3 6 MARINE TRAININGFF
uuu
eee
lll
IIInnn
jjjeee
ccc
tttiiiooo
nnn
EEE
qqq
uuu
iiippp
mmm
eee
nnn
ttt
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
8/8/2019 Fuel Injection Equipment
21/37
P a g e 2 0 o f 3 6 MARINE TRAININGFF
uuu
eee
lll
IIInnn
jjjeee
ccc
tttiiiooo
nnn
EEE
qqq
uuu
iiippp
mmm
eee
nnn
ttt
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
8/8/2019 Fuel Injection Equipment
22/37
P a g e 2 1 o f 3 6 MARINE TRAININGFF
uuu
eee
lll
IIInnn
jjjeee
ccc
tttiiiooo
nnn
EEE
qqq
uuu
iiippp
mmm
eee
nnn
ttt
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
8/8/2019 Fuel Injection Equipment
23/37
P a g e 2 2 o f 3 6 MARINE TRAININGFF
uuu
eee
lll
IIInnn
jjjeee
ccc
tttiiiooo
nnn
EEE
qqq
uuu
iiippp
mmm
eee
nnn
ttt
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
8/8/2019 Fuel Injection Equipment
24/37
P a g e 2 3 o f 3 6 MARINE TRAININGFF
uuu
eee
lll
IIInnn
jjjeee
ccc
tttiiiooo
nnn
EEE
qqq
uuu
iiippp
mmm
eee
nnn
ttt
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 .
8/8/2019 Fuel Injection Equipment
25/37
P a g e 2 4 o f 3 6 MARINE TRAININGFF
uuu
eee
lll
IIInnn
jjjeee
ccc
tttiiiooo
nnn
EEE
qqq
uuu
iiippp
mmm
eee
nnn
ttt
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
8/8/2019 Fuel Injection Equipment
26/37
P a g e 2 5 o f 3 6 MARINE TRAININGFF
uuu
eee
lll
IIInnn
jjjeee
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nnn
EEE
qqq
uuu
iiippp
mmm
eee
nnn
ttt
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
8/8/2019 Fuel Injection Equipment
27/37
P a g e 2 6 o f 3 6 MARINE TRAININGFF
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lll
IIInnn
jjjeee
ccc
tttiiiooo
nnn
EEE
qqq
uuu
iiippp
mmm
eee
nnn
ttt
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 .
8/8/2019 Fuel Injection Equipment
28/37
P a g e 2 7 o f 3 6 MARINE TRAININGFF
uuu
eee
lll
IIInnn
jjjeee
ccc
tttiiiooo
nnn
EEE
qqq
uuu
iiippp
mmm
eee
nnn
ttt
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
8/8/2019 Fuel Injection Equipment
29/37
P a g e 2 8 o f 3 6 MARINE TRAININGFF
uuu
eee
lll
IIInnn
jjjeee
ccc
tttiiiooo
nnn
EEE
qqq
uuu
iiippp
mmm
eee
nnn
ttt
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
8/8/2019 Fuel Injection Equipment
30/37
P a g e 2 9 o f 3 6 MARINE TRAININGFF
uuu
eee
lll
IIInnn
jjjeee
ccc
tttiiiooo
nnn
EEE
qqq
uuu
iiippp
mmm
eee
nnn
ttt
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
8/8/2019 Fuel Injection Equipment
31/37
P a g e 3 0 o f 3 6 MARINE TRAININGFF
uuu
eee
lll
IIInnn
jjjeee
ccc
tttiiiooo
nnn
EEE
qqq
uuu
iiippp
mmm
eee
nnn
ttt
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 .
8/8/2019 Fuel Injection Equipment
32/37
P a g e 3 1 o f 3 6 MARINE TRAININGFF
uuu
eee
lll
IIInnn
jjjeee
ccc
tttiiiooo
nnn
EEE
qqq
uuu
iiippp
mmm
eee
nnn
ttt
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
8/8/2019 Fuel Injection Equipment
33/37
P a g e 3 2 o f 3 6 MARINE TRAININGFF
uuu
eee
lll
IIInnn
jjjeee
ccc
tttiiiooo
nnn
EEE
qqq
uuu
iiippp
mmm
eee
nnn
ttt
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
8/8/2019 Fuel Injection Equipment
34/37
P a g e 3 3 o f 3 6 MARINE TRAININGFF
uuu
eee
lll
IIInnn
jjjeee
ccc
tttiiiooo
nnn
EEE
qqq
uuu
iiippp
mmm
eee
nnn
ttt
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
8/8/2019 Fuel Injection Equipment
35/37
P a g e 3 4 o f 3 6 MARINE TRAININGFF
uuu
eee
lll
IIInnn
jjjeee
ccc
tttiiiooo
nnn
EEE
qqq
uuu
iiippp
mmm
eee
nnn
ttt
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
8/8/2019 Fuel Injection Equipment
36/37
P a g e 3 5 o f 3 6 MARINE TRAININGFF
uuu
eee
lll
IIInnn
jjjeee
ccc
tttiiiooo
nnn
EEE
qqq
uuu
iiippp
mmm
eee
nnn
ttt
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
8/8/2019 Fuel Injection Equipment
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 .