高速柴油机冒黑烟故障原因分析

柴油机在工作中，往往环境较为恶劣，发动机冒黑烟是常见故障之一。我们就带有典型结构的燃油供给系统分析其发动机冒黑烟的故障原因。一、燃油系统的结构图1是目前燃油系统的典型代表，柴油机的所有燃油系统均使用柱塞和泵筒，以便在高压下将燃油泵入燃烧室，精确地控制泵入燃烧室的燃油数量。图2是CAT特有的燃油系统，其燃油系统的高压是由机油为柱塞提供动力。二、故障原因分析柴油机冒黑烟的大多数原因是由柴油机自身系统造成的，主要是燃料燃烧不充分，大量黑色碳微粒随尾气排放出去。柴油机在使用过程产生冒黑烟故障，首先应该在柴油机上找原因，在一般情况下，柴油机出现冒黑烟故障，或多或少都会伴随动力不足，转速下降等衍生现象。如何判断柴油机冒黑烟的原因，是排除故障的关键。1、进排气系统故障点分析（1）进气或排气系统进气系统或排气系统堵塞时，会造成进气量不足，柴油机在低负荷怠速运转时正常，一旦负荷增大，喷油量增多而进气量减少，混合气过浓，这就导致了柴油机因燃烧不完全而产生冒黑烟故障。如果进排气系统堵塞不严重，对柴油机的功率影响较小，如果堵塞严重，将大大影响柴油机的输出功率。如果柴油机怠速、空载高速和低速时排烟正常，只是在大负荷时有冒黑烟现象，一般是空气滤芯堵塞所致，此时，检查一下空气滤芯或进排气管系统即可解决问题。如果柴油机出现大负荷黑烟，伴随排气温度、排气管发红等现象，而其它运行状态良好时，排气系统堵塞可能是主要原因之一。如果是进排气管系统出现问题，主要检测以下几方面：a.检查空气进气系统有无节流和/或泄露。b.比较气压传感器的读数和涡轮增压器出口压力传感器的读数。c.检查滤清器有无阻塞。d.确保涡轮增压器没有故障。另外，进气管路相互连接处密封不严时，也会造成进气量不足混合气过浓，发动机冒黑烟故障。此现象一般是新车在安装或更换零部件后没有拧紧紧固螺栓所造成的。（2）气缸压缩压力气缸压缩压力不足，不仅会导致柴油机起动困难，同样会导致柴油机动力不足且冒黑烟严重。气缸压力不足，大多是由于活塞与气缸、气门与气门座圈之间间隙变大，活塞环的磨损以及气门座圈凹入太深等原因造成。如果是因为活塞环或缸套磨损严重导致气缸压缩压力不足，柴油机还将有下列四个现象：a.柴油机机油消耗量可能增加。b.曲轴箱废气很大。c.柴油机工作动力不足。d.柴油机加速无力。（3）气门间隙气门间隙的改变直接影响发动机的进气量，过量空气系数降低，行成浓的混合气，燃烧不完全不充分，进而使柴油机运行时冒黑烟，但此时柴油机还有下列现象：a.动力不足。b.气门可能有撞击活塞的异响声。c.柴油机可能起动相对困难。（4）增压器增压器损坏、积碳或其他原因导致其转速下降时，就会导致进气量不足而使柴油机运行时冒黑烟。检查涡轮增压器出口压力传感器。2、燃油供给系统故障点分析（1）喷油器a.喷针卡死。b.喷油器滴油。c.喷油器安装错误。导致喷孔喷油时的油束与燃烧室不匹配，所以混合气形成不好，无论大小负荷还是空载，柴油机都会严重冒黑烟。d.起动加浓装置故障。大多数柴油机为提高启动性能，配有起动加浓电磁阀，起动时的油量是柴油机最大油量的1倍多，如此电磁阀损坏，柴油机就可能油量太大而全程冒黑烟。e.喷油器调整不当。如果喷油行程调整不合适（过大），柴油机运行过程中，由于推杆长期作用的结果，会导致喷油器油杯底部可能被击穿，就等于多了一个喷油孔，这不仅导致喷油油束与燃烧室不匹配，而且还加大了喷油量，所以柴油机一定会全程冒黑烟。f.喷油压力偏大，喷油开始时间可能会延迟，造成后燃增多。喷油压力偏小，喷油开始时间可能会提前，反而早燃增多。g.对于卡特发动机要监控其燃油配置、额定燃油极限值、FRC燃油极限值的状态。如果燃油配置等于额定燃油极限值，且燃油配置小于FRC燃油极限值，则表明电子装置的运作正常。这里要特别注意，卡特发动机的FRC有问题只会在加速期间造成黑烟过多，不会在稳定状态运行时产生黑烟。（2）喷油提前角柴油机的标准喷油提前角，是为保证燃油进入气缸后能够充分燃烧的最佳喷油提前角度。机型不同，最佳喷油提前角度也不相同。喷油提前角不对，使燃油燃烧不充分不完全，将导致柴油机冒黑烟。喷油提前角偏大，燃油过早进入气缸中，而此时气缸内的压缩压力和温度相对较低，影响燃油的燃烧性能，早燃增多，燃油燃烧不完全不充分，导致柴油机严重冒黑烟。如果柴油机冒黑烟是因为喷油提前角偏大引起的，则柴油机还可能存在下列故障现象：a.有强烈的燃烧噪声。b.柴油机功率不足。c.燃油消耗量明显增加。d.排气管接口处湿润或有油滴现象。e.柴油机起动困难。喷油提前角偏小，如果柴油机的喷油提前角偏小，喷入气缸的燃油错过了最佳燃烧时机，将使柴油机后燃增多，大量燃油还未充分燃烧即被排出气缸，可能导致柴油机严重冒黑烟。如果柴油机冒黑烟是因为喷油提前角偏小引起的，则柴油机还应有下列现象：a.排气温度高，排气管有烧红现象，且柴油机表现为过热。b.柴油机功率不足。c.柴油机可能有爆燃现象。d.燃油消耗量明显增加。e.柴油机起动困难。（3）喷油泵喷油泵供油量大，改变了空燃比，柴油机会因燃油与空气混合过浓而冒黑烟，出现故障时柴油机会出现燃油消耗量大幅度增加。还有下列现象：a.后燃增多，进而导致配气温度较高。b.会出现拉缸和活塞烧顶现象。（4）柴油质量由于船舶航运特殊性，补给的燃油质量不确定性因素很多，以致柴油质量不好而导致柴油机冒黑烟的故障时有发生。在使用过程中，要定期更换燃油滤芯，定期检查油水分离器中的集水杯，及时清理。如有必要，更换燃油，可使用十六烷值更高的燃油。在温度低于0℃时，检查是否有蜡状物。3、其他因素主要是考虑环境因素和设备匹配问题。在高温和高海拔状态下，空气密度变小，在相对缺氧的情况下，燃烧会不完全不充分，而导致冒黑烟，这种情况只要更换作业场地就可排查。如若就在高温区域长期作业，那就必须按照当地的环境因素，对采油机的相关参数进行调整。三、排查措施柴油机空转正常，带负荷时黑烟严重，一般是由于进排气系统堵塞造成。柴油机起动运转就开始冒黑烟，一般是由于喷油器故障造成。在排查是喷油器还是喷油泵柱塞的故障时，可以采用单杠灭火法，并低速运转观察排气管的烟度，如果断缸后烟度减少，则是该缸供油系统存在问题。进一步检查时，更换该缸喷油器，若更换后仍有黑烟，则可确认是该缸的喷油泵柱塞或出油阀出现问题，反则确认是该缸的喷油器存在问题。特别注意的是，如果是修理喷油泵，务必让柱塞、出油阀和有关密封垫全部更换，按标准要求调整供油量并检查供油角度。更换喷油器时，也要注意需使用同类产品，保证其喷油压力、雾化质量，检查其是否存在滴油现象等。在排查进排气系统故障时，通常采用更换滤芯、拆除相应管道，让发动机保持在低速运转，观察排气烟度，进而确定是由于滤芯问题还是管道有阻力造成的冒黑