Modern diesel technology : Diesel engines

MODERN DIESEL TECHNOLOGY:

DIESEL ENGINES

Sean Bennett

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Modern Diesel Technology: Diesel Engines

Sean Bennett

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Printed in Canada

1 2 3 4 5 XX 10 09 08

Brief Contents

Preface . . . ............................................. xvii

CHAPTER 1 Shop and Personal Safety . . . ..................................... 1

CHAPTER 2 Hand and Shop Tools, Precision Tools, and Units of Measurement . . . . . . . . . . 17

CHAPTER 3 Engine Basics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

CHAPTER 4 Piston Assemblies, Crankshafts, Flywheels, and Dampers . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

CHAPTER 5 Timing Geartrains, Camshafts, Tappets, Rockers, and Cylinder Valves . . . . . . . 81

CHAPTER 6 Cylinder Blocks, Liners, Cylinder Heads, Rocker Housings, Oil Pans,

and Manifolds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101

CHAPTER 7 Engine Lubrication Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117

CHAPTER 8 Engine Cooling Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139

CHAPTER 9 Engine Breathing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163

CHAPTER 10 Engine Retarders . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183

CHAPTER 11 Engine Removal, Disassembly, Cleaning, Inspection,

and Reassembly Guidelines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197

CHAPTER 12 Fuel Subsystems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217

CHAPTER 13 Injector Nozzles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233

CHAPTER 14 Engine Management Electronics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245

CHAPTER 15 Electronic Diesel Fuel Injection Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263

CHAPTER 16 Emissions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 289

Glossary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 305

Acronyms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 333

Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 337

iii

This page intentionally left blank

Contents

Preface . . . ............................................. xvii

CHAPTER 1 Shop and Personal Safety . . . ..................................... 1

Introduction . . ................................ .................... 1

Safety Rules ................................ .................... 1

Experience and Injuries ........................ .................... 2

Safety Awareness . . . .......................... .................... 2

A Healthy Lifestyle . .......................... .................... 2

Physical Fitness .............................. .................... 2

Personal Safety Equipment ........................ .................... 2

Safety Boots ................................ .................... 2

Safety Glasses ............................... .................... 3

Hearing Protection . .......................... .................... 3

Gloves .............................. .......................... 4

Back Care . . ................................ .................... 4

Coveralls and Shop Coats . . . .......................... ............. 5

Butane Lighters .............................. .................... 5

Hair and Jewelry . . . .......................... .................... 6

Fire Safety . . . ................................ .................... 6

Fire Extinguishers . . .......................... .................... 6

Shop Equipment ............................... .................... 6

Lifting Devices .............................. .................... 6

General Shop Precautions ........................ .................... 8

Exhaust Extraction . . .......................... .................... 8

Workplace Housekeeping ....................... .................... 9

Components Under Tension . . .......................... ............. 9

Compressed Fluids . . .......................... .................... 9

Pneumatics Safety . . .......................... .................... 9

Chassis and Shop Electrical Safety ......................... . . . . . . . . . . . . 10

Arc Welding Abuse . .......................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

Static Discharge . . . .......................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

Chassis Wiring and Connectors ......................... . . . . . . . . . . . . 11

Mains Electrical Equipment . . .......................... . . . . . . . . . . . . 11

Oxyacetylene Equipment ........................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

Electric Arc Welding .......................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

Review Questions .............................. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

v

CHAPTER 2 Hand and Shop Tools, Precision Tools, and Units of Measurement . . . . . . . . . . 17

Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

Hand Tools . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

Open-End Wrenches . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

Combination Wrenches . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

Box-End Wrenches . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

Adjustable Wrenches . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

Line Wrenches . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

Socket Wrenches . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

Ratchets and Breaker/Flex Bars . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

Torque Wrenches . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

Hammers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

Pliers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

Screw Extractors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

Stud Extractors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

Taps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

Dies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

Reamers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

Drill Bits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

Hacksaws . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

Cutting Fluids . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

Precision Measuring Tools . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

Electronic Digital Calipers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

Standard Micrometers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

Metric Micrometers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

Dial Indicators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

Dial Bore Gauges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

Depth Gauges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

Combination Square . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

Telescoping Gauges (Snap Gauges) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

Small-Hole Gauges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

Plastigage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

Dividers and Calipers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

Precision Straightedge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

Feeler Gauges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

Truck Technician’s Toolbox . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

Shop Tools . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

Sledgehammers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

Presses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

Scissor Jacks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

A-Frame Hoists . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

Cherry Pickers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

Transmission and Clutch Jacks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

Spreader Bars . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

Load Rotor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

Chains . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

Slings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

Air Tools . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

Oxyacetylene Equipment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

Steam and High-Pressure Washers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

Pullers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

vi

Bushing Drivers .............................. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

Glass Bead Blasters/Sandblasters ........................ . . . . . . . . . . . . 33

Tachometers ................................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

Fastener Grades and Torques . . . .......................... . . . . . . . . . . . . 34

Clamping Force .............................. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

Tensile Strength and Yield Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

Shear Strength ............................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

Metric System and English/Metric Conversion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

Metric Weights and Measures . .......................... . . . . . . . . . . . . 35

Metric to Standard Conversions ......................... . . . . . . . . . . . . 36

Pressure Conversions .......................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

Review Questions .............................. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

CHAPTER 3 Engine Basics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

Introduction . . ................................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

Key Engine Terms . . . .......................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

Building Block Definitions . . . .......................... . . . . . . . . . . . . 40

The Diesel Cycle .............................. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

Direct Injection, Compression Ignition Engine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

Two-Stroke Cycle Diesel Engine .......................... . . . . . . . . . . . . 45

Engine Systems and Circuits . . . .......................... . . . . . . . . . . . . 46

Diesel Fuel . ................................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

More Engine Terms . . . .......................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

Two Key Principles . . . .......................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

Mean Effective Pressure ........................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

Cylinder Pressure and Throw Leverage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

Review Questions .............................. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

CHAPTER 4 Piston Assemblies, Crankshafts, Flywheels, and Dampers . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

Introduction . . ................................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

Function of the Powertrain . . . .......................... . . . . . . . . . . . . 54

Bicycle Powertrain . .......................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

Piston Assemblies .............................. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

Piston Terminology . .......................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

Trunk-Type Pistons . .......................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

Articulating Pistons . .......................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58

Piston Thrust Faces . .......................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59

Combustion Chamber Designs .......................... . . . . . . . . . . . . 59

Piston Cooling ............................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60

Piston Rings . . ................................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

Roles of Piston Rings .......................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

Ring Materials ............................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

Ring Action . ................................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

Number of Rings . . . .......................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

Piston Ring Types . . .......................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62

Piston Ring Designs . .......................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

Ring Joint Geometry .......................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

Installing Piston Rings ......................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

Piston and Cylinder Wall Lubrication . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64

vii

Wrist Pins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65

Assembling Piston and Rings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65

Reusing Piston Assemblies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65

Connecting Rods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65

Cracked Rods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66

Connecting Rod Construction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66

Compressional Loading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67

Tensional Loading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67

Inspecting Rods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67

Crankshafts and Bearings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68

Hydrodynamic Suspension . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68

Dynamic Balance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68

Crankshaft Construction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69

Removing of Crankshaft from Cylinder Block . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70

Crankshaft Failures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70

Crankshaft Inspection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71

Reconditioning Crankshafts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71

Rod and Main Bearings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72

Construction and Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72

Bearing Clearance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72

Crankshaft End Play . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73

Bearing Retention . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73

Bearing Removal and Installation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73

Vibration Dampers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74

Vibration Damper Construction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74

Flywheels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76

Inertia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76

Types of Flywheels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76

Ring Gear Replacement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76

Reconditioning and Inspecting Flywheels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77

Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77

Internet Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78

Shop Tasks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79

Review Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79

CHAPTER 5 Timing Geartrains, Camshafts, Tappets, Rockers, and Cylinder Valves . . . . . . . 81

Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82

Timing Gears . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82

Timing Gear Construction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82

Timing Gear Inspection and Removal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83

Timing Overhead Camshafts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83

Camshafts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83

Cam Profile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84

Construction and Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84

Removing and Installing the Camshaft from the Engine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85

Camshaft Inspection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86

Camshaft Bushings/Bearings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87

Camshaft End Play . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87

Valve and Injector Trains . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87

Followers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88

Pushrods and Tubes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88

Rocker Arms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89

viii

Cylinder Head Valves . .......................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90

Valve Design and Materials . . .......................... . . . . . . . . . . . . 90

Valve Operation . . . .......................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91

Inspecting Valve Springs and Retainers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91

Valve Servicing .............................. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92

Valve Seat Inserts . . .......................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92

Valve Lash Adjustment ......................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93

Valve Adjustment Procedure . . .......................... . . . . . . . . . . . . 93

Variable Valve Timing ......................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97

Valves: Conclusion . .......................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97

Other Feedback Assembly Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97

Creating a Valve Polar Diagram ........................ . . . . . . . . . . . . 98

Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98

Internet Exercises .............................. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99

Shop Tasks . . . ................................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99

Review Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100

CHAPTER 6 Cylinder Blocks, Liners, Cylinder Heads, Rocker Housings,

Oil Pans, and Manifolds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101

Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102

Engine Cylinder Block . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102

Cylinder Block Forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102

Cylinder Block Design and Construction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102

Cylinder Block Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103

Categories of Cylinder Block . .......................... . . . . . . . . . . . 103

Checking a Cylinder Block . . . .......................... . . . . . . . . . . . 106

Liner and Sleeve Reconditioning ......................... . . . . . . . . . . . 107

Flywheel Housings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108

Cylinder Heads . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108

Cylinder Head Disassembly, Inspection, and Reconditioning . . . . . . . . . . . . . . . . 108

Cylinder Head Installation . . . .......................... . . . . . . . . . . . 110

Rocker Housing Covers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111

Intake and Exhaust Manifolds . . .......................... . . . . . . . . . . . 112

Exhaust Manifold . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112

Oil Pans or Sumps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113

Oil Pan Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113

Removing an Oil Pan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113

Oil Pan Inspection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115

Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115

Review Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115

CHAPTER 7 Engine Lubrication Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117

Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118

Friction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118

Engine Lubricating Oil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119

How Oil Works . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119

Principle of Hydrodynamic Suspension . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119

Engine Oil Classification and Terminology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120

Oil Contamination and Degradation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121

API Classifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122

SAE Viscosity Grades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123

ix

Synthetic Oils . . . ................................ . . . . . . . . . . . . . . 124

What Oil Should Be Used? .......................... . . . . . . . . . . . . . . 124

Lubrication System Components ....................... . . . . . . . . . . . . . . 125

Oil Pan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125

Dipsticks ................................. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125

Oil Pump ................................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125

Scavenge Pumps/Scavenge Pickups . .......................... . . . . . . . 127

Pressure-Regulating Valves ......................... . . . . . . . . . . . . . . 127

Filters . . ................................. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127

Oil Coolers ............................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129

Oil Pressure Measurement .......................... . . . . . . . . . . . . . . 130

Interpreting Oil Analyses . . . .......................... . . . . . . . . . . . . . . 133

Types of Testing . ................................ . . . . . . . . . . . . . . 133

Lubricating Circuit Problems .......................... . . . . . . . . . . . . . . 134

Extended Oil Changes . . . .......................... . . . . . . . . . . . . . . 134

Summary . ................................. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135

Internet Exercises . . ................................ . . . . . . . . . . . . . . 136

Shop Tasks ................................. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136

Review Questions . . ................................ . . . . . . . . . . . . . . 136

CHAPTER 8 Engine Cooling Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139

Introduction ................................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140

Functions of the Cooling System . . . .......................... . . . . . . . 140

Heat Transfer . . . ................................ . . . . . . . . . . . . . . 140

Antiboil Properties ................................ . . . . . . . . . . . . . . 141

Engine Coolant .............................. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143

Types of Antifreeze ............................... . . . . . . . . . . . . . . 143

Coolant Expansion and Contraction .......................... . . . . . . . 143

What Makes a Good Antifreeze ....................... . . . . . . . . . . . . . . 143

Toxicity of Coolants ............................... . . . . . . . . . . . . . . 143

Antifreeze Protection .............................. . . . . . . . . . . . . . . 143

Compatibility of EG and PG ........................ . . . . . . . . . . . . . . 144

Antifreeze Color . ................................ . . . . . . . . . . . . . . 144

Measuring Coolant Mixture Strength .......................... . . . . . . . 144

Supplemental Coolant Additives . . . .......................... . . . . . . . 144

Testing SCA Levels ............................... . . . . . . . . . . . . . . 145

Blending Heavy-Duty Coolant ....................... . . . . . . . . . . . . . . 146

Extended Life Coolants . . .......................... . . . . . . . . . . . . . . 147

Cooling System Components .......................... . . . . . . . . . . . . . . 147

Radiators ................................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148

Auxiliary Heat Exchangers .......................... . . . . . . . . . . . . . . 150

Radiator Cap .............................. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150

Water Manifold . . ................................ . . . . . . . . . . . . . . 151

Water Pumps/Coolant Pumps ........................ . . . . . . . . . . . . . . 151

Filters .................................................. . . . . . . . 152

Coolant Monitoring Circuit . .......................... . . . . . . . . . . . . . . 152

Thermistors ............................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153

Electric Sensors . . ................................ . . . . . . . . . . . . . . 153

Expansion-Sensing Gauges .......................... . . . . . . . . . . . . . . 153

Coolant Level Indicators . .......................... . . . . . . . . . . . . . . 153

Thermostats ................................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153

Operating Principle ............................... . . . . . . . . . . . . . . 153

x

Testing Thermostats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155

Shutters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155

Cooling Fans . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155

Variable Pitch Blades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155

Fan Cycles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156

Winter Fronts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156

Fan Shrouds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156

Fan Belts and Pulleys . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157

Water Manifolds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157

Cooling System Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157

Leaks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157

Stray Voltage Damage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158

Cooling System Management . . . .......................... . . . . . . . . . . . 158

Actively Pressurized Cooling Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158

Coolant Heaters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159

Diesel Fired Coolant Heater . .......................... . . . . . . . . . . . 160

Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160

Internet Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161

Shop Tasks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161

Review Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161

CHAPTER 9 Engine Breathing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163

Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164

Gas Flow in Breathing Circuit .......................... . . . . . . . . . . . 164

Role of Intake System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164

Role of the Exhaust System . . . .......................... . . . . . . . . . . . 164

Breathing Components . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164

Current Four-Stroke Cycle . . . .......................... . . . . . . . . . . . 164

Air Intake System Components . .......................... . . . . . . . . . . . 166

Air Cleaners . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166

Turbochargers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167

Principles of Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168

Types of Turbochargers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168

Turbocharger Precautions . . . .......................... . . . . . . . . . . . 172

Turbocharger Failures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172

Charge Air Coolers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173

Types of Charge Air Coolers . .......................... . . . . . . . . . . . 173

Boost Circuit Troubleshooting .......................... . . . . . . . . . . . 174

Exhaust Gas Recirculation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175

EGR Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175

Clean Gas Induction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175

Cooled EGR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175

EGR Components . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175

Intake Manifold Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176

Valve Design and Breathing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176

Crossflow Configurations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176

Parallel Port Configurations . .......................... . . . . . . . . . . . 176

Valve Seat Angle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176

Variable Valve Timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177

Exhaust System Components . . . .......................... . . . . . . . . . . . 177

Exhaust Manifold . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177

Pyrometer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177

xi

Exhaust Piping . . ................................ . . . . . . . . . . . . . . 177

Engine Exhaust Aftertreatment ....................... . . . . . . . . . . . . . . 178

Sonic Emission Control . . .......................... . . . . . . . . . . . . . . 178

Breathing Circuit Sensors . . .......................... . . . . . . . . . . . . . . 179

Summary . ................................. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179

Internet Exercises . . ................................ . . . . . . . . . . . . . . 180

Shop Tasks ................................. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180

Review Questions . . ................................ . . . . . . . . . . . . . . 180

CHAPTER 10 Engine Retarders . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183

Introduction ................................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183

How Air Brakes Work . . . .......................... . . . . . . . . . . . . . . 184

Supplementary Brake Systems ........................ . . . . . . . . . . . . . . 184

Retarding Principle ............................... . . . . . . . . . . . . . . 184

Today’s Engine Brakes . . . .......................... . . . . . . . . . . . . . . 184

Engine Brake Controls . . . .......................... . . . . . . . . . . . . . . 185

Principles of Operation .............................. . . . . . . . . . . . . . . 185

Internal Engine Compression Brakes .......................... . . . . . . . 185

External Engine Compression Brakes ......................... . . . . . . . 185

Hydraulic Engine Brakes . .......................... . . . . . . . . . . . . . . 186

Control Circuits . . ................................ . . . . . . . . . . . . . . 186

Exhaust Brakes .............................. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187

Williams Brakes . . ................................ . . . . . . . . . . . . . . 187

Exhaust Pressure Governor ......................... . . . . . . . . . . . . . . 187

Internal Compression Brakes .......................... . . . . . . . . . . . . . . 187

Electric-over-Hydraulic Compression Brakes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188

ECM Controlled Compression Brakes ......................... . . . . . . . 188

Jacobs Brakes . . . ................................ . . . . . . . . . . . . . . 188

Caterpillar Compression Brakes . . . .......................... . . . . . . . 190

Progressive Step Engine Braking . . .......................... . . . . . . . 190

Constant Throttle Valves . .......................... . . . . . . . . . . . . . . 191

Other Internal Retarders . .......................... . . . . . . . . . . . . . . 192

Caterpillar BrakeSaver ............................... . . . . . . . . . . . . . . 193

Control Valves . . . ................................ . . . . . . . . . . . . . . 194

Summary . ................................. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194

Internet Exercises . . ................................ . . . . . . . . . . . . . . 195

Shop Tasks ................................. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195

Review Questions . . ................................ . . . . . . . . . . . . . . 195

CHAPTER 11 Engine Removal, Disassembly, Cleaning, Inspection,

and Reassembly Guidelines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197

Introduction ................................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198

Service Literature ................................ . . . . . . . . . . . . . . 198

Removal of an Engine from a Vehicle .......................... . . . . . . . 198

Getting Ready . . . ................................ . . . . . . . . . . . . . . 198

Removing the Engine from the Chassis ........................ . . . . . . . 199

Engine Disassembly ................................ . . . . . . . . . . . . . . 200

Cleaning and Inspecting Components . .......................... . . . . . . . 203

Magnetic Flux Test ............................... . . . . . . . . . . . . . . 203

Engine Reassembly Guidelines ......................... . . . . . . . . . . . . . . 204

O-Rings on Wet Liners . . . .......................... . . . . . . . . . . . . . . 204

Use of Anaerobic Sealants (Silicone, Silastic/RTV, Etc.) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204

xii

Test the Cylinder Block Line Bore . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204

Cylinder Block Fretting and Warpage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204

Sleeve Height Protrusion Specification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204

Machining Counter Bore . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204

Inspect Crankshaft . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204

Checking Main Bearing Clearance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205

Piston Cooling Jets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205

Piston Assembly . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205

Measuring Connecting Rods . . .......................... . . . . . . . . . . . 205

Assessing Pistons and Rings . . .......................... . . . . . . . . . . . 205

Rod Assembly . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206

Ring End Gap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206

Piston Wrist Pin Retainer Snap Rings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207

Ring Stagger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207

Installing the Piston Assembly .......................... . . . . . . . . . . . 207

Buttress Screws on Main Bearing Caps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208

Timing Geartrain Assembly . . .......................... . . . . . . . . . . . 208

Rear Cam Bushings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209

Cylinder Head Servicing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209

Measure and Recut the Cylinder Head Fire Ring Groove . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210

Cylinder Head Valves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210

Cylinder Head Alignment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210

Setting Valves and Injectors . . .......................... . . . . . . . . . . . 210

Injector Installation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210

Finding True TDC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211

Flywheel Housing Concentricity ......................... . . . . . . . . . . . 211

Reinstall Engine to Chassis . . .......................... . . . . . . . . . . . 215

Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215

Shop Tasks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215

Review Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216

CHAPTER 12 Fuel Subsystems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217

Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218

Fuel Subsystem Objectives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218

Fuel Tanks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219

Fuel Tank Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219

Dual Tanks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220

Pickup Tubes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221

Fuel Tank Sending Units . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221

Fuel Filters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222

Primary Filters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222

Secondary Filters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222

Servicing Filters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223

Priming . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224

Replacement Procedure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224

Water Separators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225

Fuel Heaters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226

Water-in-Fuel Sensors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227

Fuel Charging/Transfer Pumps . . .......................... . . . . . . . . . . . 227

Pumping Principle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228

Plunger-Type Pumps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228

Gear-Type Pumps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228

xiii

Hand Primer Pumps .............................. . . . . . . . . . . . . . . 229

Electric Primer Pumps . . . .......................... . . . . . . . . . . . . . . 230

Priming a Fuel System . . . .......................... . . . . . . . . . . . . . . 230

Refueling ................................. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230

Complete Fuel Circuit ............................... . . . . . . . . . . . . . . 230

Summary . ................................. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230

Review Questions . . ................................ . . . . . . . . . . . . . . 231

CHAPTER 13 Injector Nozzles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233

Introduction ................................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234

Multiple-Orifice Nozzles . . .......................... . . . . . . . . . . . . . . 234

Electrohydraulic Nozzles . .......................... . . . . . . . . . . . . . . 234

Multiple-Orifice Nozzles . . . .......................... . . . . . . . . . . . . . . 235

Droplet Sizing . . . ................................ . . . . . . . . . . . . . . 235

Action . . ................................. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 236

Nozzle Differential Ratio . .......................... . . . . . . . . . . . . . . 237

VCO Nozzles .............................. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237

Electrohydraulic Nozzles . . . .......................... . . . . . . . . . . . . . . 238

EHI Operation . . . ................................ . . . . . . . . . . . . . . 238

Piezoelectric Injectors . . . .......................... . . . . . . . . . . . . . . 239

Summary of EHIs . ................................ . . . . . . . . . . . . . . 240

Nozzle Testing .............................. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 240

Removal of Injectors from the Cylinder Head . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241

Flanged Injectors . ................................ . . . . . . . . . . . . . . 241

Cylindrical Injectors .............................. . . . . . . . . . . . . . . 241

Nozzle Spacer . . . ................................ . . . . . . . . . . . . . . 241

Seal Lines and Injectors . . .......................... . . . . . . . . . . . . . . 241

Seized Injectors . . ................................ . . . . . . . . . . . . . . 241

Testing . ................................. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241

Reinstallation of Injectors . .......................... . . . . . . . . . . . . . . 242

Testing EHIs .............................. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242

Summary . ................................. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243

Internet Exercises . . ................................ . . . . . . . . . . . . . . 243

Shop Tasks ................................. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243

Review Questions . . ................................ . . . . . . . . . . . . . . 243

CHAPTER 14 Engine Management Electronics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245

Introduction ................................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246

Engine Controller ................................ . . . . . . . . . . . . . . 246

Data Processing . ................................ . . . . . . . . . . . . . . 246

Input Circuit ................................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246

Sensors . ................................. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246

Reference Voltage ................................ . . . . . . . . . . . . . . 246

Sensors Using V-Ref .............................. . . . . . . . . . . . . . . 248

Switches ................................. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251

The ECM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252

Central Processing Unit . . .......................... . . . . . . . . . . . . . . 252

ECM Memory . . . ................................ . . . . . . . . . . . . . . 254

ECM Outputs . . . ................................ . . . . . . . . . . . . . . 255

Output Circuit ............................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255

Multiplexing ................................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255

Serial Bus ................................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255

xiv