柴油機冒黑煙故障原因的確認及排除方法

柴油機冒黑煙故障原因的確認及排除方法

     柴油機是柴油發電機組的動力部分，冒黑煙是柴油機最為常見的故障之一。當我們看見公路上行使的汽車濃煙滾滾時，我們的第一反應就是這輛車的動力是柴油機。造成柴油機冒黑煙故障的因素很多，供油系統、燃燒系統、進排氣系統等故障都可能導致柴油機出現冒黑煙故障。  

　　一、柴油機冒黑煙故障產生的影響因素  

　　下列因素均可能造成柴油機冒黑煙：  

　　１、供油系統問題  

　　（１）噴油提前角不正確：提前角偏大或提前角偏小；  

　　（２）噴油泵柱塞或出油閥磨損嚴重；  

　　（３）噴油器（嘴）問題：噴油嘴霧化不良、卡死或滴油嚴重或噴油壓力不正確；  

　　（４）噴油泵調速器有問題；  

　　（５）噴油泵供油量太大；  

　　２、燃燒系統問題  

　　（１）汽缸壓縮壓力不足：活塞頂間隙太大、氣門密封不嚴、氣門座圈凹入過深；  

　　（２）氣門間隙不對；  

　　３、進氣系統問題  

　　（１）空氣濾質量問題；  

　　（２）進氣管阻力問題；  

　　（３）進氣溫度過高問題；  

　　４、排氣系統問題  

　　（１）消聲器問題；  

　　（２）排氣管阻力問題；  

　　５、其它因素  

　　（１）燃油質量問題；  

　　（２）環境因素問題；  

　　（３）設備匹配問題。  

　二、柴油機冒黑煙故障原因的確認和排除方法  

　　綜上所述，柴油機冒黑煙故障的可能原因很多，但對于一臺柴油機來講，出現冒黑煙故障  的原因可能只是其中的一個因素。如何判斷和確認柴油機冒黑煙產生的具體原因，是排除該故 障的關鍵所在。原因找到了，故障也就排除了。  

　　１、供油系統問題導致柴油機冒黑煙故障原因的確認和排除方法  

　　（１）、供油提前角不正確  

　　柴油機的供油提前角，是為保證燃油進入汽缸后能夠充分燃燒的最佳提前角度，機型不  同，提前角也不相同。噴油提前角不正確，使柴油機燃油燃燒不充分、不完全，會導致柴油機  冒黑煙。  

　　ａ、供油提前角偏大  

　　如果柴油機的供油提前角偏大，此時汽缸內的壓縮壓力和溫度相對較低，將直接影響燃油  的燃燒性能，柴油機早燃增多，燃油燃燒不完全，柴油機嚴重冒黑煙。供油提前角偏大除了導  致柴油機冒黑煙故障外，還有下列現象：  

　　．有強烈的燃燒噪音  

　　．柴油機功率不足  

　　．燃油消耗量明顯增加  

　　．排氣管接口處濕潤或有滴油現象  

　　．排氣溫度可能較高，排氣管可能有燒紅現象  

　　ｂ、供油提前角偏小  

　　如果柴油機的供油提前角偏小，燃油噴入汽缸時錯過了最佳時機，將使柴油機后燃增多，  大量燃油還未充分燃燒即被排除汽缸，柴油機將嚴重冒黑煙。供油提前角偏小除了導致柴油機  冒黑煙故障外，還有下列現象：  

　　．排氣溫度高，排氣管有燒紅現象  

　　．柴油機整體溫度高，柴油機因后燃增多而過熱  

　　．柴油機功率不足  

　　．燃油消耗量明顯增加  

　　排除方法：如果確認柴油機冒黑煙的原因是由于供油提前角不對造成的，只要將供油提前  角調整到設計角度，故障即可排除。  

　　（２）噴油泵柱塞或出油閥嚴重磨損  

　　個別或全部噴油泵柱塞或出油閥嚴重磨損將導致噴油泵泵油壓力下降，使噴油器（嘴）建  壓相對滯后，燃油燃燒不充分，后燃增多，所以柴油機嚴重冒黑煙。個別汽缸的柱塞和出油閥  有問題，除了造成柴油機冒黑煙外，不會對柴油機的使用產生太大的影響。但如果噴油泵大  多數的柱塞和出油閥嚴重磨損，在造成柴油機嚴重冒黑煙的同時，還有下列現象：  

　　．柴油機啟動困難  

　　．柴油機潤滑油油量可能增加  

　　．柴油機動力不足  

　　．柴油機排氣溫度高，排氣管可能燒紅  

　　．柴油機可能因后燃增多而過熱  

　　確認柴油機冒黑煙是由于柱塞或出油閥的磨損造成的基本方法是：  

　　ａ、拆掉柴油機的排氣管，啟動柴油機低速運轉，仔細觀察柴油機各個排氣口的排煙情  況，找出排煙大的汽缸，更換該缸的噴油器（可以與不冒黑煙的缸互換），如果該缸仍然冒黑  煙，而另一缸不冒黑煙，則可以確認該缸噴油泵的柱塞或出油閥有問題。  

　　ｂ、也可以不拆掉排氣管，用單缸滅火法初步確認柱塞／出油閥或者是噴油器（嘴）是否  有問題，具體做法是：啟動柴油機低速運轉，逐缸斷油并觀察排氣管出口煙度的變化情況，如  果某缸斷油后，柴油機煙度減小，則說明該缸供油系統（柱塞／出油閥或噴油器）存在問題。  

　　排除方法：當柴油機工作過程中出現這些問題時，應該檢查噴油泵。如果確認故障的原因  是由于柱塞和出油閥嚴重磨損造成的，大修噴油泵后即可排除此故障。  

　　特別提示：大修噴油泵時應該成套（全部）更換柱塞和出油閥及相關密封墊，檢查各缸供  油角度并按要求調整供油量。  

　　（３）噴油器（嘴）問題  

　　ａ、噴油嘴霧化不良、卡死或滴油嚴重  

　　當個別缸的噴油器（嘴）損壞時，也即當某缸的噴油器（嘴）霧化不良、卡死或滴油嚴重  時，會造成該缸燃油燃燒不完全而導致該缸嚴重冒黑煙。噴油器（嘴）有問題時，除了造成柴  油機冒黑煙外，還有下列現象：  

　　．排氣管接口處濕潤，嚴重時可能滴柴油  

　　．滴油缸活塞可能出現燒頂或拉缸故障  

　　．該缸可能有強烈的燃燒噪音  

　　ｂ、噴油壓力不正確  

　　噴油壓力不正確（偏大或偏小），將影響噴油器的建壓時間，延遲或提前供油提前角度，  使柴油機工作時冒黑煙。噴油壓力偏大，可能延遲噴油開始時間，柴油機后燃增多。而噴油壓  力偏小，可能提前噴油開始時間，柴油機早燃增多。兩者產生的問題和現象與前述的供油提前  

角不正確相似。  

　　確認某缸噴油器（嘴）是否有問題的方法與確認柱塞／出油閥是否有問題的方法基本相  同，只是互換噴油器后，該缸不再冒黑煙而另一缸冒黑煙，則說明該噴油器（嘴）有問題。  

　　排除方法：更換該缸噴油嘴或噴油器總成。更換噴油嘴時，應該保證是同類合格產品并嚴  格按要求檢查和調整噴油壓力，認真觀察噴油器的霧化質量或是否存在低速滴油等問題，確保  使用質量上乘的噴油器（嘴）。  

　　（４）噴油泵調速器有問題  

　　噴油泵調速器有問題，主要是調速器調速彈簧彈力不足時，將導致調速器與油門控制機構  之間的不平衡，柴油機從啟動開始就會嚴重冒黑煙。而當外部載荷稍有變化時，柴油機更是濃  煙滾滾。如果噴油泵調速器有問題，柴油機運行時還有下列現象：  

　　．柴油機轉速不穩定，可能自動升高或降低  

　　．帶負載運行時，隨負載增加柴油機轉速下降嚴重  

　　．柴油機負載越大，煙度越大  

　　．用單缸滅火法檢查時，柴油機煙度無明顯變化  

　　排除方法：專業維修噴油泵，更換調速彈簧或調速器總成。  

　　（５）噴油泵供油量太大  

　　噴油泵供油量太大，也將造成柴油機冒黑煙，大量燃油進入汽缸后未充分燃燒即被排除汽  缸，是柴油機后燃增多。此時，柴油機除了冒黑煙外，還有下列現象：  

　　．燃油消耗明顯增加  

　　．柴油機因后燃增多而使排氣溫度太高且排氣管可能被燒紅  

　　．可能會經常出現拉缸或活塞燒頂現象  

　　排除方法：專業維修噴油泵，按要求調整噴油泵的供油量。  

　　特別提示：調整噴油泵的供油量時，必須考慮該柴油機噴油器噴油壓力的影響，因為該油  量是在特定噴油壓力下的供油量。如果噴油壓力有變化，供油量也將產生相應的變化。如果噴  油泵試驗臺標準噴油器的壓力高，而實際噴油器的噴油壓力低，則實際噴油量降大于調整噴油  

量。反之，則小于調整噴油量。壓力差別越大，供油量的差別也越大。比如噴油器的噴油壓力  相差50巴時，噴油量可能相差20%。  

　　２、燃燒系統問題導致柴油機冒黑煙故障原因的確認和排除方法  

　　（１）汽缸壓縮壓力不足  

　　造成汽缸壓縮壓力不足的原因主要有：活塞環嚴重磨損（活塞環嚴重磨損將使柴油機嚴重  冒藍煙，本文不作敘述）、壓縮比偏小（活塞頂間隙太大或氣門座圈凹入太深）或氣門密封不  嚴等。  

　　ａ、活塞頂間隙太大  

　　如果裝配柴油機時，沒有嚴格按照要求檢查并調整活塞頂間隙，或調整不當時活塞頂間隙  偏大時，直接影響柴油機的壓縮比進而影響汽缸壓縮壓力。由于壓縮比變小，降低了汽缸的壓  縮壓力和溫度，使燃油燃燒的條件變得更加惡劣，燃油燃燒不完全、不充分，柴油機嚴重冒黑  

煙。  

　　確保活塞頂間隙的正確是裝配柴油機時必須嚴格做到的重要事件之一。在裝配柴油機時，  必須將活塞頂間隙調整在技術規范要求的公差范圍內。一般情況下，只要安裝正確，活塞頂間  隙在使用過程中的是不會變化的。  

　　ｂ、氣門密封不嚴  

　　氣門密封帶嚴重變形或磨損，將導致氣門密封不嚴，直接降低汽缸壓縮壓力和溫度，使燃  油燃燒不完全、不充分，導致柴油機嚴重冒黑煙。  

　　ｃ、氣門座圈凹入太深  

　　氣門座圈長期經受燃燒高溫和氣門的強烈沖擊，加之氣門座圈底孔的鋁合金性質，將使氣  門座圈凹入逐步增加，　使氣門平面與缸蓋底面之間的尺寸相對增加，相應增加了燃燒室的容  積，降低了柴油機壓縮比，從而降低了汽缸的壓縮壓力和溫度，導致燃油燃燒不完全、不充  分，柴油機嚴重冒黑煙。  

　　汽缸壓縮壓力不足時，除了使柴油機冒黑煙外，還有下列現象：  

　　．柴油機工作時動力不足  

　　．柴油機加速無力（加速性能太差）  

　　．燃油消耗增加  

　　如果柴油機在使用過程中出現上述問題或現象時，可以使用專用的汽缸壓力檢查表測量汽  缸壓縮壓力。汽缸壓縮壓力測量裝置一般安裝在噴油器孔內，單缸測試，逐缸進行。然后與標  準值進行比較，確認是否過低。  

　　排除方法：如果進行汽缸壓縮壓力測量而確認柴油機冒黑煙是由于汽缸壓縮壓力低造成  的，就必須檢查活塞頂間隙、氣門座圈凹入深度和氣門與氣門座圈之間的密封情況。具體做法  是：  

　　．松開缸蓋螺栓，拆下缸蓋，在活塞頂部放入鉛絲，然后裝上缸蓋，　按要求擰緊缸蓋螺  栓，然后再松開缸蓋螺栓，取下缸蓋后測量鉛絲厚度，如果測量值在技術要求范圍內，則明說  活塞頂間隙正確。反之，則說明活塞頂間隙不對，需要進行調整（主要是根據測量值選擇缸墊  

的厚度）。  

　　．取出缸蓋后，仔細觀察和測量氣門大頭平面與缸蓋底面的距離，如果測量數值大于技  術要求數值，則說明氣門座圈凹入太深，需要進行修復處理。修復方法是：更換氣門座圈和所  有氣門，重新研磨氣門。氣門座圈的具體要求請參照相關技術要求。  

　　．如果氣門座圈凹入深度合格，則應仔細檢查氣門與氣門座圈之間的密封帶。一般情況  下，經過長期使用后，氣門與氣門座圈之間的密封帶都會有較大的磨損和變形，需要進行修  復。具體做法是：絞磨氣門座圈密封帶、更換氣門和重新研磨氣門。  

　　（２）氣門間隙不正確  

　　氣門間隙不正確，影響柴油機配氣正時，也即是氣門該打開時為打開，該關閉時為關閉，  直接影響柴油機的進氣量，降低了柴油機的過量空氣系數，造成柴油機油氣混合物過濃，燃油  燃燒不完全、不充分，柴油機冒黑煙。  

　　氣門間隙不正確除了使柴油機冒黑煙外，還有下列現象：  

　　．柴油機動力不足  

　　．柴油機可能啟動困難  

　　．可能有強烈的金屬碰撞聲  

　　確認氣門間隙是否正確的基本方法是：打開氣門室蓋，用手感或塞尺檢查氣門間隙。  

　　排除方法：按要求重新調整氣門間隙。  

　　３、進氣系統問題  

　　進氣系統造成柴油機冒黑煙的原因主要是：空氣濾或進氣管阻力太大。一般情況下進氣  管阻力恒定，空氣濾阻力可能隨時變化。  

　　（１）空氣濾問題  

　　如果空氣濾臟污或使用了劣質空氣濾芯，均可能造成近期阻力增加，使進入氣缸的新鮮  空氣量減少，導致柴油機冒黑煙。如果柴油機原來不冒煙，在更換了空氣濾芯后煙度增加，則  說明空氣濾芯質量有問題。  

　　（２）進氣管問題  

　　如果進氣系統堵塞或管道太長，均可能增加進氣阻力。進氣阻力太大，會造成柴油機冒黑  煙。如果進氣溫度過高，同樣會造成柴油機冒黑煙。  

　　進氣系統故障除了造成柴油機冒黑煙外，還有下列現象：  

　　．柴油機動力不足  

　　．柴油機油耗增加  

　　確認是否是由于進氣系統故障而造成柴油機冒黑煙的基本方法是：  

　　．空氣濾芯阻力：啟動柴油機低速運轉，拆掉空氣濾芯（包括紙芯和氈芯），然后觀察排  氣煙度的變化，如果去掉空氣濾芯后，柴油機煙度減少，則說明空氣濾芯有問題．如果確認空  氣濾芯質量沒有問題時，可以進一步檢查進氣管阻力。  

　　．進氣管阻力：拆開柴油機自身進氣管外的進氣管接口，使空氣直接進入柴油機進氣管，  然后啟動柴油機低速運轉，觀察排氣煙度。如果煙度減少，則說明進氣系統阻力太大。  

　　．進氣溫度：如果排氣管離進氣管的太近，或者排氣管接口處漏氣，均可能對進氣溫度造  成直接影響。如果柴油機怠速、空轉無煙，帶負荷后冒黑煙，且負荷越大黑煙越嚴重。在排除  了其它因素后，就應該考慮是進氣溫度的影響了。在正常情況下，進氣溫度不得高于４５℃。  

　　排除方法：更換新的、優質的空氣濾芯，疏通進氣管和排除對進氣管道的加熱現象。  

　　特別提示：柴油機在無空氣濾芯的情況下不能長時間運轉，特別在野外環境條件惡劣時更  加如此。  

　　４、排氣系統問題  

　　如果排氣系統安裝不合理，比如排氣管過細、過長或消聲器不合適等，均可能增加排氣阻  力，使柴油機排氣不暢，導致柴油機冒黑煙。  

　　如果需要更換排氣系統零部件（排氣連接管路和消聲器），一定要選用于原排氣系統相適  應且匹配的同類產品，排氣連接管直徑絕對不能小于原管直徑，消聲器的排氣通過量不能低于  原消聲器的許用通過量，且背壓（消聲器排氣阻力）不能高于原有允許數值。  

　　在通常情況下，如果未對排氣系統進行改造，一般不會產生排氣背壓超標的問題。如果排  氣系統有問題，柴油機除了冒黑煙外，還有下列現象：  

　　．柴油機功率不足  

　　．柴油機排氣溫度高  

　　．燃油消耗量可能增加  

　　確認排氣系統是否存在問題的基本方法是：拆掉排氣管，啟動柴油機低速運轉，觀察各缸  排氣口煙度，如果此時煙色正常，則說明柴油機自身沒有問題。然后裝上排氣管，啟動柴油機  在相同轉速下低速運轉，觀察排氣管出口煙色，如果煙度較大，則說明排氣系統有問題。  

　　排除方法：在確認排氣系統有問題之后，需要對整個系統進行改造：  

　　．更換消聲器，選用排氣通過量較大且排氣背壓較小的消聲器；  

　　．更換柴油機排氣管出口與消聲器之間的連接管，選用直徑較大的排氣直管且大圓弧過  渡，減少直角過渡。  

　　５、其它問題  

　　如果柴油機冒黑煙，在對上述問題逐項排除后，仍然不能排除時，則必須考慮柴油機冒黑  煙是柴油機自身以外的因素造成的。這些因素包括：  

　　（１）燃油質量問題  

　　如果使用了劣質燃油，可能造成柴油機嚴重冒黑煙。除此以外，柴油機還有下列現象：  

　　．柴油機動力不足  

　　．柴油機燃油濾芯經常堵塞  

　　．柴油機運轉不正常，轉速不穩定或加速無力  

　　（２）環境因素問題  

　　．環境溫度太高，使得燃油溫度和進氣溫度升高，燃油氣化和進氣量相對減少，使燃燒條  件變得惡劣，導致柴油機冒黑煙。  

　　．海拔高度太高，海拔高度升高后，隨著海拔高度的升高，空氣密度將減少，空氣中氧氣  的含量也將隨之減少，燃油在相對缺氧的條件下燃燒，造成燃燒不完全、不充分，導致柴油機  冒黑煙。  

　　環境因素導致柴油機冒黑煙時，還有下列現象：  

　　．柴油機動力不足  

　　．柴油機溫度升高，可能出現過熱現象  

　　．燃油消耗明顯增加  

　　如果柴油機在某地作業時不冒黑煙，而到另一地作業時卻濃煙滾滾，則此故障可能是由環  境因素造成的。  

　　排除方法：按照環境因素適當修正柴油機輸出功率和相關參數。  

　　（３）設備匹配問題  

　　柴油機出現冒黑煙故障，還有可能是柴油機與設備的動力輸出裝置不匹配或是設備自身問  題而造成的，如果柴油機原來不冒黑煙，但在更換了變速箱或變扭器后濃煙滾滾，很有可能是  柴油機與變速箱或變扭器不匹配造成的。  

　　確認柴油機是否由于設備原因導致冒黑煙的方法是：  

　　．啟動柴油機中速運轉，觀察柴油機排氣口煙色，如果有煙度測量裝置，可記錄下此時的  煙度值。  

　　．拆掉柴油機與設備之間的聯軸器，啟動柴油機中速運轉，觀察排氣管出口煙色，并測量  此時柴油機的煙度值。  

　　將所得煙度值進行比較，即可得出柴油機冒黑煙是否是由于設備因素造成的。特別是當柴  油機空轉時無煙無色，只要帶負荷工作即濃煙滾滾，且轉速下降嚴重。出現此種情況主要是柴  油機與設備不匹配造成的。  

　　排除方法：檢修設備或更換相對匹配的動力輸出裝置。