柴油機冒黑煙故障分析與診斷

陳一永

(中國人民解放軍蚌埠汽車士官學校裝備保障系，安徽 蚌埠 233011)

0 引言

柴油機因其燃油經(jīng)濟性和動力性好以及CO排放量低而得到廣泛應用。但柴油機的不正常排煙，不僅污染環(huán)境，而且對人類和其他生物造成較大危害。黑煙更是柴油機3種不正常排煙(黑煙、藍煙和白煙)中對大氣污染和對人類危害最大、最嚴重的。因此，分析柴油機冒黑煙的原因并提出簡單易行的診斷方法，從而最大限度地保證柴油機的正常工作。

1 黑煙的生成

技術(shù)狀況良好的柴油車，在正常工況下排氣管排出的廢氣是無色透明的。只有柴油機在短時間內(nèi)超負荷運轉(zhuǎn)或啟動時，廢氣才呈現(xiàn)灰色或深灰色。當發(fā)生不正常燃燒時，會形成排煙異常。目前對黑煙的形成，一般認為黑煙是在柴油達到著火點后出現(xiàn)，通常發(fā)生在柴油機大負荷工況。當柴油機大負荷運轉(zhuǎn)時，燃料在高溫缺氧情況下不完全燃燒，裂解并脫氫而形成以碳為主要成分的固體微小顆粒，在排氣過程中，形成更大的碳煙粒子或絮團，使排氣冒黑煙。柴油機出現(xiàn)排氣冒黑煙時，出現(xiàn)排氣溫度和水溫過高等現(xiàn)象，造成發(fā)動機功率下降和機件磨損，使發(fā)動機壽命降低。

2 原因分析

(1)進排氣系統(tǒng)不暢

①進氣量不足或進氣管道阻塞:一是空氣濾清器堵塞;二是進氣管漏氣;三是渦輪增壓器損壞，主要是廢氣輪和增壓輪葉片損壞以及轉(zhuǎn)動不靈活;四是中冷器堵塞。

②排氣背壓太高或排氣管道阻塞:這種情況會造成進氣量不足，從而影響空氣燃油混合比，造成油量過多。出現(xiàn)這一情況:一是排氣管彎位，特別是直角彎位過多;二是消聲器內(nèi)部被過多的煙灰阻塞。

(2)噴油泵工作不良

①噴油泵各缸供油量不均勻或過大。供油不均勻，會產(chǎn)生轉(zhuǎn)速不穩(wěn)，間斷冒黑煙，應予調(diào)整，使之平衡或在規(guī)定范圍內(nèi);

②噴油提前角不對，過早或過遲;

③噴油器工作不良或損壞;

④噴油器型號選擇錯誤。噴油器的選擇要根據(jù)發(fā)動機型號和使用環(huán)境進行考慮;

⑤柴油質(zhì)量差或牌號有誤，應根據(jù)機型、結(jié)構(gòu)及氣溫條件選擇十六烷值適中的柴油，建議夏季用0號或+10號柴油，冬季用－10或－20號柴油，嚴寒地區(qū)則選用－35號柴油。

(3)氣缸工作不良

①缸套、活塞組件磨損較嚴重。出現(xiàn)這一情況時，活塞環(huán)密封不嚴，缸內(nèi)氣壓嚴重下降，從而導致柴油不能充分燃燒而冒黑煙，且發(fā)動機動力劇烈下降，嚴重者，在帶載時，發(fā)動機會自動熄火。應更換磨損件。

②氣門間隙調(diào)整不正確，氣門黏滯或氣門和座圈密封不好．應檢查氣門間隙、氣門彈簧和氣門密封情況。

3 診斷基本程序

步驟1:拆下中冷器與進氣管間的軟管，若黑煙明顯減少且逐漸消失，則故障是空氣濾清器堵塞或增壓器和中冷器臟污造成的。

步驟2:若發(fā)動機動力明顯不足，加速時排煙呈赤黑色、量少、總排氣量小，發(fā)動機有抖振現(xiàn)象，則故障通常是排氣不暢造成的(包括排氣制動閥損壞和消聲器嚴重堵塞)，應檢修。

步驟3:檢查噴油正時是否過早，若過早應予以調(diào)整。

步驟4:采取逐缸斷油試驗，確診是哪個缸供油過多(高壓油泵問題)或噴油器霧化不良或滴油造成的。拆檢噴油器，可換裝新噴油器進行對比，確定故障原因。

步驟5:若發(fā)動機中低速運轉(zhuǎn)時黑煙不明顯，但高速持續(xù)穩(wěn)定運轉(zhuǎn)時黑煙量大且很濃，則故障通常是噴油泵供油過多或冒煙限制器失效所致。

步驟6:檢查噴油泵供油量是否過大和供油不均勻(應在試驗臺上進行)，并調(diào)整校試好。

步驟7:若以上各項均無問題，則應檢查柴油噴油量，必要時用合乎規(guī)格的新柴油進行試車對比。

步驟8:若上述方法仍不能排除故障，則應對各缸進行壓力測試，判斷是否有氣門密封不好，氣缸墊損壞，拉缸或缸套、活塞、活塞環(huán)等磨損現(xiàn)象。

4 診斷排除方法

柴油發(fā)動機在正常運行中，突然猛踏油門加油或短時間內(nèi)接近全負荷運轉(zhuǎn)時，出現(xiàn)排黑煙現(xiàn)象，這屬于正常情況。但如果發(fā)動機在中高速持續(xù)穩(wěn)定運行時排放大量黑煙，則是典型的柴油機冒黑煙故障。在進行故障診斷排除時，一般按照從簡單到復雜，由外到內(nèi)進行。其方法步驟如圖1所示。

(1)連續(xù)冒黑煙的診斷步驟:

步驟1:觀察是否伴隨有排油、排火的現(xiàn)象。如有則是噴油器噴射質(zhì)量不良，應逐個拆下噴油器并在試驗臺上進行噴油檢查。

步驟2:觀察黑煙中是否伴有藍煙，且機油指示燈發(fā)亮、曲軸箱通風管嚴重冒煙，以及機油消耗量增加，如有則是活塞環(huán)與氣缸壁嚴重磨損，應用氣缸壓力表檢查氣缸的密封性。

步驟3:上述檢查結(jié)果若良好，則應拆下空氣濾清器蓋，取出濾芯，啟動發(fā)動機，觀察排氣管是否繼續(xù)排黑煙。如果不排黑煙，表明空氣濾清器發(fā)生嚴重臟污，應該清洗濾清器或更換濾芯。

步驟4:檢查供油開始時間是否過遲。如果供油開始時間正常，則表明故障是由氣門開啟的高度降低所造成。

此外，噴油泵調(diào)試不當，使供油量過多、燃燒不完全，或是冷卻系統(tǒng)工作不良、溫度過高，也都會造成柴油機冒黑煙。

(2)斷續(xù)冒黑煙診斷步驟:

斷續(xù)冒黑煙是由于個別氣缸燃燒不完全所致。具體原因是個別氣缸的噴油器噴射質(zhì)量不良、活塞環(huán)與氣缸壁磨損嚴重或氣門漏氣，造成該缸進氣量減少，個別氣缸供油時間過晚。

步驟1:采用斷油法逐缸切斷噴油泵至噴油器的高壓油路，逐個停止各缸的工作，并觀察尾氣變化情況，找出排黑煙的氣缸。

步驟2:將該缸換一個標準噴油器，觀察是否還排黑煙。如排黑煙現(xiàn)象消失，則表明故障是由該缸噴油器噴射質(zhì)量不良引起，否則便是該缸密封性不良或供油時間過遲引起。

5 預防措施

為了防止柴油機冒黑煙，日常維護是很重要的，應嚴格做到“四要”:

(1)要保持發(fā)動機工作溫度正常。

(2)要有足夠壓力和充足干凈的燃油。

(3)要保持氣缸密封性，保證氣缸有足夠的壓縮力。

(4)空氣濾清器要清潔干凈。