柴油機的排煙異常分析及故障診斷

在汽車性能檢測中，針對柴油車可能出現的排煙污染問題，國家制訂了相關的政策法規來檢測柴油車的排煙是否超標。同時，在車輛二級維護竣工檢驗項目裡，也通過柴油車的排煙檢測來判斷發動機工況。柴油發動機的排氣應為無色或淡灰色，如果顏色不正常則表示發動機可能存在故障。但我在實際工作中發現，很多車主及修理廠總檢員總以柴油發動機是否冒過濃的黑煙為判斷發動機質量的標准，這種觀念顯然是不正確的。為此，國家在新標准GB18285中要求對2001年1月1日以後上牌的在用車，采用新的檢測技術來判定排煙的質量。新技術使用不透光煙度分析儀，通過檢測排煙各種顏色的濃度來判定其是否合格，這也就對我們的維護工作提出了更高的要求。
 
以下將對柴油車的排煙異常進行分析，並提供相應的解決方法。

1. 柴油車冒黑煙故障
 
柴油是復雜的碳氫化合物，噴入燃燒室內未燃燒的柴油受高溫分解形成炭黑,排氣時隨同廢氣一起排出形成黑煙。柴油車冒黑煙是最為常見的故障現象，分析診斷柴油車冒黑煙故障時，要根據具體情況來對待。

現象1：柴油車接通啟動機開關後，排氣管大量排放黑煙，但發動機無法啟動。
 
這種現象出現在發動機正常運轉前。發動機無法運轉的原因有多種，主要在燃油供給系統和進氣系統。柴油機不易啟動，說明柴油雖然進入燃燒室，但由於某種原因使燃燒室不具備壓燃條件，使已經噴入的柴油不能燃燒或不能完全燃燒。

常見故障原因及分析

 ★ 噴油泵驅動聯軸節固定螺栓松動或噴油正時調整過早。
 ★ 噴油泵故障，即噴油泵柱塞、挺桿或凸輪磨損嚴重，也可能是柱塞挺桿調整螺釘松動。
 ★ 噴油器故障，即噴油器針閥粘滯不能關閉、針閥與閥座接觸不良或洩漏、噴油壓力彈簧調整螺釘松動。
 ★ 在噴油泵柱塞副磨損情況下，調整器調整不當，供油量過大。
 　★ 汽缸壓力過低。
 ★ 空氣濾清器或進氣通道堵塞。

故障的診斷
首先檢查進、排氣通道是否通暢，如空氣濾清器有無堵塞、進氣膠管是否凹癟等。
若發動機有敲擊聲並排黑煙，說明噴油時間過早，應重新調整噴油正時。通常這種情況是由噴油泵聯軸節螺釘松動、軸鍵損壞或被動盤錯位所致。如未發現問題，可按下述方法檢查噴油正時：拆下第一缸高壓油管，使噴油系出油閥壓緊座中心孔的油液液面清晰可見，將供油齒條置於供油位置，從放氣螺塞處泵出油路中的空氣，緩轉動曲軸，仔細觀察油泵出油閥液面的變化。只要液面有所變化，即說明供油開始，立即停轉曲軸，檢查噴油提前角是否正確。此時，噴油泵聯結盤的定時刻線應與泵體上的刻線重合。
 　　若以上檢查都正常，可檢查噴油器霧化情況。噴油器在試驗台試驗時，噴油壓力、噴油錐角及射程等應符合標准，否則應拆檢其針閥。查看針閥是否卡滯、針閥與座是否密封、噴油壓力調整彈簧是否過軟或斷裂、噴油器座孔密封是否有積炭等。
 　　若供油系一切正常，且發動機排黑煙不能發動，應檢查發動機汽缸壓力。如果壓力不足，應從氣門、活塞及汽缸墊等處查找原因。

現象2：發動機運轉不均勻，並且排放大量黑煙。
發動機能運轉起來，就說明燃油已經進入汽缸，開始工作，但工作的狀況不是很穩定，發動機排大量黑煙現象也反映了這個問題。這時的故障主要是由噴油系統引發的，當然，汽缸壓力過低也會造成此類故障。

常見故障原因及分析
 
 ★ 噴油泵故障，即油泵的個別凸輪或挺桿滾子磨損過度、挺桿調整螺釘調整不當或松動、個別柱塞套扇形小齒輪固定螺釘松動、個別柱塞粘住或彈簧折斷、出油閥磨損或彈簧折斷等。
 ★ 噴油器故障，即噴油器的針閥粘住不能關閉、噴油器的針閥密封不良、噴油器的壓力調整彈簧斷裂或彈力過低、噴油器的密封墊積炭等。
 ★ 汽缸內壓力過低，如活塞環漏氣或汽缸密封不嚴。

故障的診斷
 
首先要檢查發動機的工作情況，可以嘗試在發動機運轉時進行逐缸斷油試驗。當某缸斷油時，若發動機轉速顯著降低、黑煙減少、敲擊聲變弱或消失，說明該缸供油量過多；若發動機無變化或變化很小，則說明該缸供油量過少；若發動機轉速變化小而黑煙消失，說明該缸噴油器噴霧質量差。找出有故障的單缸後，再進一步檢查故障原因，如該缸噴油泵柱塞副情況、扇形齒輪固定螺釘有無松動及柱塞彈簧有無斷裂等。若正常，可拆檢噴油器，必要時可換裝新噴油器進行對比；若用新噴油器時故障消失，說明原噴油器有故障。
 
若各缸噴油量均過大，應打開調速器蓋，檢查調節齒桿的刻度是否向噴油泵殼內移動過多（刻度線應與噴油泵殼後端面平等）。如在柴油機冒黑煙的同時，還可聽到汽缸內有清脆敲擊聲，則說明噴油時刻過早，應正確校准噴油正時。如檢查中發現空氣濾清器堵塞（濾芯髒污），應即清洗、吹淨。
 
其次，對噴油泵柱塞挺桿帶有調整螺釘的，應檢查各缸噴油正時是否一致。
 
若以上各項均無問題，可對有故障的單缸進行壓力測試，以判斷是否因汽缸、活塞、活塞環等的磨損漏　　　　　　　氣或氣門密封不良而造成故障。

發動機排放黑煙的其它檢修項目
 
排放黑煙除了燃油供給系統的原因之外，還需要留意由於進氣量的不足而造成未完全燃燒。在觀察空氣濾芯是否有堵塞、進氣管道是否漏氣後，也要注意排氣管道是否堵塞或背壓太高，造成進氣量的不足，從而影響空燃比。在排除上述故障之後，應該再檢查氣門間隙的調整是否正確、氣門與座圈密封性能如何、氣門彈簧的工作狀況是否正常等。有的發動機使用的柴油質量差或牌號有誤，也同樣會引起排氣冒黑煙，應根據機型、結構及溫差條件選擇適當的柴油，應嚴格按照制造商的使用說明來使用。

2. 柴油車冒藍煙故障
 
提到排煙出現藍色，就會聯想到汽油車也經常出現的排放藍色煙霧的故障。在此例故障中，兩種燃燒型式的發動機排出的藍色煙霧一般是由潤滑油竄入燃燒室後燃燒而成。因此，發現藍色煙霧後建議進行如下檢查：

 　　★ 檢查油底殼油面是否過量。因為曲軸高速轉動會使機油飛濺到汽缸壁上，並竄入燃燒室。值得注意的是，檢查油面過高時，切不可在發動機停止工作後就立即抽出油尺查看，因為此刻飛濺到曲軸箱壁上的潤滑油尚未流回，須停機10min後再抽出油尺。
 　　★ 檢查缸套、活塞和活塞環的狀況。如果磨損嚴重，間隙過大，造成機油上竄至燃燒室外燃燒，同時伴有發動機曲軸箱廢氣增多，應及時更換磨損的活塞。活塞環失去作用，機油大量上竄至燃燒室燃燒，出現排放藍煙，應拆下活塞環、清除積炭、正確裝配各活塞環，必要時更換活塞環。對於新車或剛大修過的汽車，一般不會因活塞與汽缸的間隙過大而引起潤滑油上竄。往往是活塞環內、外切口（或切角）裝反而引起潤滑油上竄，應該注意查看。
 　　★ 氣門和導管間隙過大，機油被大量吸入燃燒室燃燒，應更換磨損了的氣門和氣門導管。對於渦輪增壓發動機，若出現燒機油、排煙呈藍色，但發動機的動力未下降，且在壓縮空氣出口處或進氣軟管上可看到粘附有機油油污，可基本判定是渦輪增壓器漏油。機油隨氣流進入燃燒室燃燒，此時應更換增壓器，還應檢查潤滑油是否已污染，必要時更換。
 　　★ 檢查空氣濾清器是否堵塞。空氣濾清器堵塞會使汽缸進氣過程中阻力增加，進氣不暢。汽缸內有一定負壓，也會將潤滑油吸入燃燒室。因此，出現冒藍煙時，也應檢查與清潔濾清器。

3. 柴油車排氣冒白煙故障
 
燃油中含有水分或冷卻水漏入汽缸，經熾熱後化為蒸汽由排氣管噴出，常常成為白煙。柴油機噴油時刻　　　過遲、噴油壓力低、霧化不良都可導致柴油未經充分燃燒即化作白色煙霧排出。需要說明的是，在冬季冷啟動時，排氣管冒大量白煙，但運轉一段時間後白煙逐漸消失，是正常現象。

常見故障原因及分析
 
 　★ 發動機溫度過低。部分柴油未燃燒便變成油蒸汽，從排氣管中隨廢氣排出，冒白煙。
 　★ 供油系中有水。燃油中或燃燒室中有水分，水在汽缸內被燃燒放出的熱量加熱成水蒸氣，從排氣管排出形成白煙。
 　★ 噴油時間過遲。由於噴油時間晚，噴油時汽缸溫度已下降，部分柴油未燃燒變成油蒸氣，冒白煙。
 　★ 噴油嘴霧化不良。霧化不良導致柴油未完全燃燒，從而冒白煙。
 ★ 汽缸壓力過低。部分柴油未經燃燒就變成油蒸氣，因此從排氣管冒白煙。

故障診斷和排除
 
柴油機剛啟動時冒白煙、溫度升高後變成冒黑煙。這說明汽缸壓力不足，此壓力雖能維持柴油機啟動，但啟動時因溫度過低使部分柴油未燃燒便揮發成蒸氣排出。應檢查氣門關閉嚴密程度、配氣相位情況、汽缸墊或噴油座孔的密封墊是否漏氣、汽缸磨損是否過大、活塞環有無卡滯或其開口是否重合等。
 
柴油機工作無力、冒白煙。可將手靠近排氣管，當白煙掠過手面有水珠則說明汽缸內已有水進入，此時可用單缸斷油法找出漏水的汽缸。若單缸斷油時影響柴油機的轉速，說明該缸工作良好，否則說明該缸不工作，應拆下噴油器檢查噴孔上有無水跡；若發現有水應檢查進水原因，查明是汽缸破裂還是汽缸墊沖壞；若各缸情況一樣，仍然工作無力、冒白煙，則應檢查柴油中是否有水。這時可打開燃油箱和燃油濾清器的放污螺塞，檢查燃油中是否有水。

柴油機高速運轉時工作不均勻、加速不靈敏、溫度過高、工作無力、排氣管冒灰白色煙霧。這說明噴油時間過遲，應檢查並調整連接盤固定螺絲緊固情況以及鍵和鍵槽情況，慢慢提前噴油時間，使白煙消除、發動機運轉正常；若調整後仍無好轉，則應檢查噴油泵各缸柱塞的定時調整螺釘是否失調，並采取措施。
 
柴油機冒白煙時可提高發動機的工作溫度，如在水溫70℃左右時排氣顏色由冒白煙轉為冒黑煙，便可判斷為噴油器霧化不良、滴油。用逐缸斷油的方法查出有故障的噴油器，然後校驗噴油器；若在噴油時有滴油現象，則應進一步檢查是由於噴油壓力過低還是由於針閥體變形或磨損過甚而造成的，從而改進。