卡特彼勒发动机（如 C9、3406、C15、3516 等）运行到一定小时数后，出现烧机油、功率下降、异响、下排气增大等症状时，就需要考虑大修。大修不是简单换几个零件，而是一套严谨的流程，漏换一个关键件就可能造成返工。
一、诊断评估阶段
大修前必须先确认故障根源。通过测缸压、检查曲轴箱压力、观察排气颜色判断是活塞环磨损、缸套拉伤还是轴瓦磨损。同时记录发动机铭牌和序列号，这是后续订购配件的依据。不同序列号的发动机，其缸套、活塞、轴瓦的尺寸分组可能不同。
二、拆解与清洗
按顺序拆解外围附件（涡轮增压器、喷油泵、水泵、启动马达）后，再拆缸盖、油底壳、活塞连杆组。所有零件拆下后需彻底清洗，特别是油道和水道。测量曲轴主轴颈、连杆轴颈、缸套内径的磨损量，与维修手册的标准值对比，决定哪些需要更换、哪些可以加工修复。
三、大修必换零件清单
以下零件在大修时原则上必须更换：缸套、活塞总成（含活塞环、活塞销、卡簧）、连杆轴瓦与主轴瓦、曲轴止推片、气缸床（缸垫）、全套密封件（上修包与下修包）、气门油封。视磨损情况还需更换：曲轴（磨损超限时）、凸轮轴、气门导管、喷油器铜套等。选用原厂件或高品质 OEM 替代件时，务必核对零件号与序列号匹配。
四、装配与试机
装配需严格按力矩标准拧紧，缸盖螺栓、连杆螺栓、主轴承盖螺栓的力矩和角度必须精确。装配完成后，先盘车检查有无卡滞，再进行冷磨合。首次启动后按规范进行 20-50 小时磨合，期间定期检查机油、水温、油压，磨合结束后更换机油和滤芯。
发动机大修的核心是"测量在前、装配在后、力矩从严"。只要零件选配正确、装配工艺到位，大修后的发动机完全可以恢复接近新机的性能。