柴油机冒黑烟故障分析与诊断

陈一永

(中国人民解放军蚌埠汽车士官学校装备保障系，安徽 蚌埠 233011)

0 引言

柴油机因其燃油经济性和动力性好以及CO排放量低而得到广泛应用。但柴油机的不正常排烟，不仅污染环境，而且对人类和其他生物造成较大危害。黑烟更是柴油机3种不正常排烟(黑烟、蓝烟和白烟)中对大气污染和对人类危害最大、最严重的。因此，分析柴油机冒黑烟的原因并提出简单易行的诊断方法，从而最大限度地保证柴油机的正常工作。

1 黑烟的生成

技术状况良好的柴油车，在正常工况下排气管排出的废气是无色透明的。只有柴油机在短时间内超负荷运转或启动时，废气才呈现灰色或深灰色。当发生不正常燃烧时，会形成排烟异常。目前对黑烟的形成，一般认为黑烟是在柴油达到着火点后出现，通常发生在柴油机大负荷工况。当柴油机大负荷运转时，燃料在高温缺氧情况下不完全燃烧，裂解并脱氢而形成以碳为主要成分的固体微小颗粒，在排气过程中，形成更大的碳烟粒子或絮团，使排气冒黑烟。柴油机出现排气冒黑烟时，出现排气温度和水温过高等现象，造成发动机功率下降和机件磨损，使发动机寿命降低。

2 原因分析

(1)进排气系统不畅

①进气量不足或进气管道阻塞:一是空气滤清器堵塞;二是进气管漏气;三是涡轮增压器损坏，主要是废气轮和增压轮叶片损坏以及转动不灵活;四是中冷器堵塞。

②排气背压太高或排气管道阻塞:这种情况会造成进气量不足，从而影响空气燃油混合比，造成油量过多。出现这一情况:一是排气管弯位，特别是直角弯位过多;二是消声器内部被过多的烟灰阻塞。

(2)喷油泵工作不良

①喷油泵各缸供油量不均匀或过大。供油不均匀，会产生转速不稳，间断冒黑烟，应予调整，使之平衡或在规定范围内;

②喷油提前角不对，过早或过迟;

③喷油器工作不良或损坏;

④喷油器型号选择错误。喷油器的选择要根据发动机型号和使用环境进行考虑;

⑤柴油质量差或牌号有误，应根据机型、结构及气温条件选择十六烷值适中的柴油，建议夏季用0号或+10号柴油，冬季用－10或－20号柴油，严寒地区则选用－35号柴油。

(3)气缸工作不良

①缸套、活塞组件磨损较严重。出现这一情况时，活塞环密封不严，缸内气压严重下降，从而导致柴油不能充分燃烧而冒黑烟，且发动机动力剧烈下降，严重者，在带载时，发动机会自动熄火。应更换磨损件。

②气门间隙调整不正确，气门黏滞或气门和座圈密封不好．应检查气门间隙、气门弹簧和气门密封情况。

3 诊断基本程序

步骤1:拆下中冷器与进气管间的软管，若黑烟明显减少且逐渐消失，则故障是空气滤清器堵塞或增压器和中冷器脏污造成的。

步骤2:若发动机动力明显不足，加速时排烟呈赤黑色、量少、总排气量小，发动机有抖振现象，则故障通常是排气不畅造成的(包括排气制动阀损坏和消声器严重堵塞)，应检修。

步骤3:检查喷油正时是否过早，若过早应予以调整。

步骤4:采取逐缸断油试验，确诊是哪个缸供油过多(高压油泵问题)或喷油器雾化不良或滴油造成的。拆检喷油器，可换装新喷油器进行对比，确定故障原因。

步骤5:若发动机中低速运转时黑烟不明显，但高速持续稳定运转时黑烟量大且很浓，则故障通常是喷油泵供油过多或冒烟限制器失效所致。

步骤6:检查喷油泵供油量是否过大和供油不均匀(应在试验台上进行)，并调整校试好。

步骤7:若以上各项均无问题，则应检查柴油喷油量，必要时用合乎规格的新柴油进行试车对比。

步骤8:若上述方法仍不能排除故障，则应对各缸进行压力测试，判断是否有气门密封不好，气缸垫损坏，拉缸或缸套、活塞、活塞环等磨损现象。

4 诊断排除方法

柴油发动机在正常运行中，突然猛踏油门加油或短时间内接近全负荷运转时，出现排黑烟现象，这属于正常情况。但如果发动机在中高速持续稳定运行时排放大量黑烟，则是典型的柴油机冒黑烟故障。在进行故障诊断排除时，一般按照从简单到复杂，由外到内进行。其方法步骤如图1所示。

(1)连续冒黑烟的诊断步骤:

步骤1:观察是否伴随有排油、排火的现象。如有则是喷油器喷射质量不良，应逐个拆下喷油器并在试验台上进行喷油检查。

步骤2:观察黑烟中是否伴有蓝烟，且机油指示灯发亮、曲轴箱通风管严重冒烟，以及机油消耗量增加，如有则是活塞环与气缸壁严重磨损，应用气缸压力表检查气缸的密封性。

步骤3:上述检查结果若良好，则应拆下空气滤清器盖，取出滤芯，启动发动机，观察排气管是否继续排黑烟。如果不排黑烟，表明空气滤清器发生严重脏污，应该清洗滤清器或更换滤芯。

步骤4:检查供油开始时间是否过迟。如果供油开始时间正常，则表明故障是由气门开启的高度降低所造成。

此外，喷油泵调试不当，使供油量过多、燃烧不完全，或是冷却系统工作不良、温度过高，也都会造成柴油机冒黑烟。

(2)断续冒黑烟诊断步骤:

断续冒黑烟是由于个别气缸燃烧不完全所致。具体原因是个别气缸的喷油器喷射质量不良、活塞环与气缸壁磨损严重或气门漏气，造成该缸进气量减少，个别气缸供油时间过晚。

步骤1:采用断油法逐缸切断喷油泵至喷油器的高压油路，逐个停止各缸的工作，并观察尾气变化情况，找出排黑烟的气缸。

步骤2:将该缸换一个标准喷油器，观察是否还排黑烟。如排黑烟现象消失，则表明故障是由该缸喷油器喷射质量不良引起，否则便是该缸密封性不良或供油时间过迟引起。

5 预防措施

为了防止柴油机冒黑烟，日常维护是很重要的，应严格做到“四要”:

(1)要保持发动机工作温度正常。

(2)要有足够压力和充足干净的燃油。

(3)要保持气缸密封性，保证气缸有足够的压缩力。

(4)空气滤清器要清洁干净。