高速柴油機(jī)冒黑煙故障原因分析

柴油機(jī)在工作中，往往環(huán)境較為惡劣，發(fā)動(dòng)機(jī)冒黑煙是常見故障之一。我們就帶有典型結(jié)構(gòu)的燃油供給系統(tǒng)分析其發(fā)動(dòng)機(jī)冒黑煙的故障原因。一、燃油系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖1是目前燃油系統(tǒng)的典型代表，柴油機(jī)的所有燃油系統(tǒng)均使用柱塞和泵筒，以便在高壓下將燃油泵入燃燒室，精確地控制泵入燃燒室的燃油數(shù)量。圖2是CAT特有的燃油系統(tǒng)，其燃油系統(tǒng)的高壓是由機(jī)油為柱塞提供動(dòng)力。二、故障原因分析柴油機(jī)冒黑煙的大多數(shù)原因是由柴油機(jī)自身系統(tǒng)造成的，主要是燃料燃燒不充分，大量黑色碳微粒隨尾氣排放出去。柴油機(jī)在使用過程產(chǎn)生冒黑煙故障，首先應(yīng)該在柴油機(jī)上找原因，在一般情況下，柴油機(jī)出現(xiàn)冒黑煙故障，或多或少都會(huì)伴隨動(dòng)力不足，轉(zhuǎn)速下降等衍生現(xiàn)象。如何判斷柴油機(jī)冒黑煙的原因，是排除故障的關(guān)鍵。1、進(jìn)排氣系統(tǒng)故障點(diǎn)分析（1）進(jìn)氣或排氣系統(tǒng)進(jìn)氣系統(tǒng)或排氣系統(tǒng)堵塞時(shí)，會(huì)造成進(jìn)氣量不足，柴油機(jī)在低負(fù)荷怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)正常，一旦負(fù)荷增大，噴油量增多而進(jìn)氣量減少，混合氣過濃，這就導(dǎo)致了柴油機(jī)因燃燒不完全而產(chǎn)生冒黑煙故障。如果進(jìn)排氣系統(tǒng)堵塞不嚴(yán)重，對(duì)柴油機(jī)的功率影響較小，如果堵塞嚴(yán)重，將大大影響柴油機(jī)的輸出功率。如果柴油機(jī)怠速、空載高速和低速時(shí)排煙正常，只是在大負(fù)荷時(shí)有冒黑煙現(xiàn)象，一般是空氣濾芯堵塞所致，此時(shí)，檢查一下空氣濾芯或進(jìn)排氣管系統(tǒng)即可解決問題。如果柴油機(jī)出現(xiàn)大負(fù)荷黑煙，伴隨排氣溫度、排氣管發(fā)紅等現(xiàn)象，而其它運(yùn)行狀態(tài)良好時(shí)，排氣系統(tǒng)堵塞可能是主要原因之一。如果是進(jìn)排氣管系統(tǒng)出現(xiàn)問題，主要檢測(cè)以下幾方面：a.檢查空氣進(jìn)氣系統(tǒng)有無節(jié)流和/或泄露。b.比較氣壓傳感器的讀數(shù)和渦輪增壓器出口壓力傳感器的讀數(shù)。c.檢查濾清器有無阻塞。d.確保渦輪增壓器沒有故障。另外，進(jìn)氣管路相互連接處密封不嚴(yán)時(shí)，也會(huì)造成進(jìn)氣量不足混合氣過濃，發(fā)動(dòng)機(jī)冒黑煙故障。此現(xiàn)象一般是新車在安裝或更換零部件后沒有擰緊緊固螺栓所造成的。（2）氣缸壓縮壓力氣缸壓縮壓力不足，不僅會(huì)導(dǎo)致柴油機(jī)起動(dòng)困難，同樣會(huì)導(dǎo)致柴油機(jī)動(dòng)力不足且冒黑煙嚴(yán)重。氣缸壓力不足，大多是由于活塞與氣缸、氣門與氣門座圈之間間隙變大，活塞環(huán)的磨損以及氣門座圈凹入太深等原因造成。如果是因?yàn)榛钊h(huán)或缸套磨損嚴(yán)重導(dǎo)致氣缸壓縮壓力不足，柴油機(jī)還將有下列四個(gè)現(xiàn)象：a.柴油機(jī)機(jī)油消耗量可能增加。b.曲軸箱廢氣很大。c.柴油機(jī)工作動(dòng)力不足。d.柴油機(jī)加速無力。（3）氣門間隙氣門間隙的改變直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣量，過量空氣系數(shù)降低，行成濃的混合氣，燃燒不完全不充分，進(jìn)而使柴油機(jī)運(yùn)行時(shí)冒黑煙，但此時(shí)柴油機(jī)還有下列現(xiàn)象：a.動(dòng)力不足。b.氣門可能有撞擊活塞的異響聲。c.柴油機(jī)可能起動(dòng)相對(duì)困難。（4）增壓器增壓器損壞、積碳或其他原因?qū)е缕滢D(zhuǎn)速下降時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致進(jìn)氣量不足而使柴油機(jī)運(yùn)行時(shí)冒黑煙。檢查渦輪增壓器出口壓力傳感器。2、燃油供給系統(tǒng)故障點(diǎn)分析（1）噴油器a.噴針卡死。b.噴油器滴油。c.噴油器安裝錯(cuò)誤。導(dǎo)致噴孔噴油時(shí)的油束與燃燒室不匹配，所以混合氣形成不好，無論大小負(fù)荷還是空載，柴油機(jī)都會(huì)嚴(yán)重冒黑煙。d.起動(dòng)加濃裝置故障。大多數(shù)柴油機(jī)為提高啟動(dòng)性能，配有起動(dòng)加濃電磁閥，起動(dòng)時(shí)的油量是柴油機(jī)最大油量的1倍多，如此電磁閥損壞，柴油機(jī)就可能油量太大而全程冒黑煙。e.噴油器調(diào)整不當(dāng)。如果噴油行程調(diào)整不合適（過大），柴油機(jī)運(yùn)行過程中，由于推桿長(zhǎng)期作用的結(jié)果，會(huì)導(dǎo)致噴油器油杯底部可能被擊穿，就等于多了一個(gè)噴油孔，這不僅導(dǎo)致噴油油束與燃燒室不匹配，而且還加大了噴油量，所以柴油機(jī)一定會(huì)全程冒黑煙。f.噴油壓力偏大，噴油開始時(shí)間可能會(huì)延遲，造成后燃增多。噴油壓力偏小，噴油開始時(shí)間可能會(huì)提前，反而早燃增多。g.對(duì)于卡特發(fā)動(dòng)機(jī)要監(jiān)控其燃油配置、額定燃油極限值、FRC燃油極限值的狀態(tài)。如果燃油配置等于額定燃油極限值，且燃油配置小于FRC燃油極限值，則表明電子裝置的運(yùn)作正常。這里要特別注意，卡特發(fā)動(dòng)機(jī)的FRC有問題只會(huì)在加速期間造成黑煙過多，不會(huì)在穩(wěn)定狀態(tài)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生黑煙。（2）噴油提前角柴油機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)噴油提前角，是為保證燃油進(jìn)入氣缸后能夠充分燃燒的最佳噴油提前角度。機(jī)型不同，最佳噴油提前角度也不相同。噴油提前角不對(duì)，使燃油燃燒不充分不完全，將導(dǎo)致柴油機(jī)冒黑煙。噴油提前角偏大，燃油過早進(jìn)入氣缸中，而此時(shí)氣缸內(nèi)的壓縮壓力和溫度相對(duì)較低，影響燃油的燃燒性能，早燃增多，燃油燃燒不完全不充分，導(dǎo)致柴油機(jī)嚴(yán)重冒黑煙。如果柴油機(jī)冒黑煙是因?yàn)閲娪吞崆敖瞧笠鸬?，則柴油機(jī)還可能存在下列故障現(xiàn)象：a.有強(qiáng)烈的燃燒噪聲。b.柴油機(jī)功率不足。c.燃油消耗量明顯增加。d.排氣管接口處濕潤(rùn)或有油滴現(xiàn)象。e.柴油機(jī)起動(dòng)困難。噴油提前角偏小，如果柴油機(jī)的噴油提前角偏小，噴入氣缸的燃油錯(cuò)過了最佳燃燒時(shí)機(jī)，將使柴油機(jī)后燃增多，大量燃油還未充分燃燒即被排出氣缸，可能導(dǎo)致柴油機(jī)嚴(yán)重冒黑煙。如果柴油機(jī)冒黑煙是因?yàn)閲娪吞崆敖瞧∫鸬?，則柴油機(jī)還應(yīng)有下列現(xiàn)象：a.排氣溫度高，排氣管有燒紅現(xiàn)象，且柴油機(jī)表現(xiàn)為過熱。b.柴油機(jī)功率不足。c.柴油機(jī)可能有爆燃現(xiàn)象。d.燃油消耗量明顯增加。e.柴油機(jī)起動(dòng)困難。（3）噴油泵噴油泵供油量大，改變了空燃比，柴油機(jī)會(huì)因燃油與空氣混合過濃而冒黑煙，出現(xiàn)故障時(shí)柴油機(jī)會(huì)出現(xiàn)燃油消耗量大幅度增加。還有下列現(xiàn)象：a.后燃增多，進(jìn)而導(dǎo)致配氣溫度較高。b.會(huì)出現(xiàn)拉缸和活塞燒頂現(xiàn)象。（4）柴油質(zhì)量由于船舶航運(yùn)特殊性，補(bǔ)給的燃油質(zhì)量不確定性因素很多，以致柴油質(zhì)量不好而導(dǎo)致柴油機(jī)冒黑煙的故障時(shí)有發(fā)生。在使用過程中，要定期更換燃油濾芯，定期檢查油水分離器中的集水杯，及時(shí)清理。如有必要，更換燃油，可使用十六烷值更高的燃油。在溫度低于0℃時(shí)，檢查是否有蠟狀物。3、其他因素主要是考慮環(huán)境因素和設(shè)備匹配問題。在高溫和高海拔狀態(tài)下，空氣密度變小，在相對(duì)缺氧的情況下，燃燒會(huì)不完全不充分，而導(dǎo)致冒黑煙，這種情況只要更換作業(yè)場(chǎng)地就可排查。如若就在高溫區(qū)域長(zhǎng)期作業(yè)，那就必須按照當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境因素，對(duì)采油機(jī)的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。三、排查措施柴油機(jī)空轉(zhuǎn)正常，帶負(fù)荷時(shí)黑煙嚴(yán)重，一般是由于進(jìn)排氣系統(tǒng)堵塞造成。柴油機(jī)起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)就開始冒黑煙，一般是由于噴油器故障造成。在排查是噴油器還是噴油泵柱塞的故障時(shí)，可以采用單杠滅火法，并低速運(yùn)轉(zhuǎn)觀察排氣管的煙度，如果斷缸后煙度減少，則是該缸供油系統(tǒng)存在問題。進(jìn)一步檢查時(shí)，更換該缸噴油器，若更換后仍有黑煙，則可確認(rèn)是該缸的噴油泵柱塞或出油閥出現(xiàn)問題，反則確認(rèn)是該缸的噴油器存在問題。特別注意的是，如果是修理噴油泵，務(wù)必讓柱塞、出油閥和有關(guān)密封墊全部更換，按標(biāo)準(zhǔn)要求調(diào)整供油量并檢查供油角度。更換噴油器時(shí)，也要注意需使用同類產(chǎn)品，保證其噴油壓力、霧化質(zhì)量，檢查其是否存在滴油現(xiàn)象等。在排查進(jìn)排氣系統(tǒng)故障時(shí)，通常采用更換濾芯、拆除相應(yīng)管道，讓發(fā)動(dòng)機(jī)保持在低速運(yùn)轉(zhuǎn)，觀察排氣煙度，進(jìn)而確定是由于濾芯問題還是管道有阻力造成的冒黑