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摘要：介绍了在排气中冒黑烟、白烟、蓝烟、等方面的研究情况。举出了一些实际的案例，对这些故障的检测方法进行了说明，对如何排除这些故障进行了一些解释和一些实施的方法。
关键词：排气系统 故障诊断 故障排除
柴油是复杂的碳氢化合物，喷入燃烧室内未燃烧的柴油受高温分解形成炭黑， 排气时随同废气一起排出形成黑烟。柴油车冒黑烟是最为常见的故障现象，分析诊断柴油车冒黑烟故障时，要根据具体情况来对待。
一、柴油机冒黑烟的原因
喷入气缸中的柴油没有完全烧尽，而在高温下变成炭粒，大量的黑色炭粒夹杂在废气中被排出时，看上去是冒黑烟。柴油在高温下烧不尽有气缸进气量不足。气缸进气不足时，那些因缺乏空气而不能燃烧的柴油，正好在高温下变成炭粒，造成排黑烟。引起气缸进气量不足的原因有：空气滤清器部分堵塞，气门漏气，使进入气缸中的空气在排气冲程时有一部分被排出；缸筒、活塞磨损过度，向曲轴箱窜气过多；发动机过热，使空气密度减少，实际进气量减少；气门间隙不对；在海拔高、空气稀薄、气压低的情况下工作等等。供油过多。柴油机在超负荷时，调速器喷油总成会自动地额外多供给超载加浓油量，以克服暂时超载。但因油量过多，柴油燃烧不充分而出现冒黑烟。一般来说，不允许柴油机长期在超负荷状况下工作。另外，如因油泵失调造成供油量大，要重新校正油泵。柴油与空气混合不好。进入气缸中的空气充足，且柴油适量，但两者混合不均匀，也会燃烧不充分。因为那些没有与空气混合的柴油，在燃烧过程中往往会被废气包围而得不到新鲜空气，给柴油的炭化造成了条件，所以排气会冒黑，柴油机工作时排气管冒黑烟，这是喷入的柴油没有得到充分的全完燃烧而造成的。没有完全燃烧的柴油在燃烧室中高温缺氧的情况下，分解聚合形成碳烟，其碳烟不是纯粹的碳，而是一种直径及小的聚合体。这种固体的碳烟比气化的燃油反应速度慢得多，来不及燃烧而呈黑色的烟雾排除。因此，柴油机工作时冒黑烟是一种故障。这种燃料燃烧不完全，不但造成柴油机的油耗增高，功率降低，而且使活塞、活塞环气门以及燃烧室形成大量积碳，严重时会卡住活塞环，气门密封不严产生漏气，同时它还将加速零件的磨损，从而降低发动机的使用寿命，因此，机车出现该故障应当及时排除。
1、供油量过大或柴油机超负工作。
2、喷油提前角过大或过小。
3、喷油器雾化不良或滴油。
4、油泵柱塞套筒定位螺钉过长，堵住了套筒上的回油孔，造成回油孔不畅，引起供油量增加，柴油燃烧不完全，出现冒黑烟，同时还可能会引起柴油机不能熄火。
5、空气滤清器或进气管堵塞，使进入气缸的空气量减少，柴油燃烧不完全，排气冒黑烟。如果喷油器正常，气缸内压缩良好，柴油机在高速和低速都冒黑烟，此时取掉空气滤清器后，黑烟会立即消失，则需要清洗空气滤清器。
6、配气相位不正确，气门间隙过大，配气凸轮尖端严重磨损等，都会使进气量减少，且气缸内的废气排除不尽，从而造成柴油燃烧不完全，排气冒黑烟，应对配气机构进行检查调整。
7、气缸内压缩不良，压缩阻力减小。这可能是活塞与缸套磨损过大，活塞环磨损过大或开口在同一方向上，造成气缸漏气。同时也可能是气门密封不严漏气。气缸内压缩不良，压缩终了温度较低，同时漏气使空气减少，柴油不能完全燃烧，而冒黑烟。
8、燃烧室和排气管积炭过多，燃烧室温度过高，进排气的阻力增大，进气不充分，排气不干尽，造成燃烧不完全，排气冒黑烟。
9、使用的柴油牌号不对，粘度过大，或者柴油的质量太差，不易着火，使排气冒黑烟，同时燃烧室和排气管消声也容易产生积炭。
10、柴油机润滑不良，或曲柄连杆机构磨损过大，运转阻力增大，使发动机超负荷，柴油燃烧不完全，排气冒黑烟。
11、柴油机工作温度过高，使充气密度减小，气缸内进气不足，柴油燃烧不完全，排气冒黑烟。
12、喷油泵柱塞偶件严重磨损，使油泵供油压力上升缓慢，从而影响了正常的供油时间，且延长了燃油的喷射过程，影响了喷油雾化质量。
二、柴油发动机冒黑烟的诊断与排除
（一）柴油发动机冒黑烟的诊断
1.活塞环、气缸套等磨损
气门、活塞环、气缸套磨损后，引起压缩压力不足以及机油上窜燃烧室，使气缸在压缩行程结束时，混合气混合的正常比例改变，使燃油在无氧条件下燃烧，燃烧过程容易产生积炭，排出的废气形成大量黑色烟雾。
2.燃烧室形状改变
燃烧室形状因制造质量及长期使用导致技术状况下降，使压缩余缝过大、过小以及活塞位置装错，都会使燃烧室形状和容积改变，从而影响燃油与空气混合质量，使燃油燃烧条件变坏。
3.喷油器工作不良
柴油机排气烟度与燃油雾化品质的关系密切，在柴油机喷油过程中，每次喷油临结束时，喷油压力下降，雾化质量差，使液滴直径比主要喷射阶段的油滴大4­；—5倍（体积约增大100倍），这些油滴蒸发与燃烧的时间短，周围氧的浓度低，容易产生碳烟。喷油器不雾化、雾化不良或滴油，使燃料不能充分地与气缸内的空气混合，也不能完全燃烧。由喷油器工作不良引起的排黑烟现象在柴油机低速运转时较为明显，因为低速运转时气缸内进气涡流较弱，油滴或油束被气流冲散的可能性减少并且停留的时间较长，更容易形成碳黑排出。
4.供油量过大
供油量过大，使进入汽缸内的油量增多，造成油多气少燃油燃烧不完全。另外，工作负荷过重、燃油质量低劣、工作温度过低也会引起排气冒黑烟。
柴油机中燃料的高温裂解反应是不可避免的，特别是在空间混合燃烧的柴油机中，由于高温气体包围着液态的油滴，造成了有利于裂解反应的条件，因此在燃烧初期产生了大量的碳粒。柴油机在正常燃烧时，在排气门打开以前，燃烧初期所形成的大量碳粒可以基本烧完，排气基本上是无烟的。只是在某些不利工况下，碳粒不能及时燃烧反而团聚吸附，在气缸中和排气过程中形成更大的碳烟粒子或絮团，使排气冒黑烟。
5.供油提前角调整不当
（1）供油提前角过大，燃油过早喷入燃烧室内，由于此时气缸内压力温度较低，燃料不能着火燃烧，当活塞上行，气缸内达到一定压力和温度，可燃混合气燃烧。在直喷式柴油机中，当其它参数不变时，加大喷油提前角可以降低排气烟度。因为加大喷油提前角会使滞燃期加长，使着火前喷入气缸的油量增加，预混合量增加，预混合气增多，加快了燃烧速度，燃烧可较早结束，从而使主燃期的形成碳粒具有较高的温度和高温下停留较多的时间，有利于碳粒氧化消失。然而过早的喷油增加了预混燃料量，使柴油机工作粗暴，燃烧噪音增大，并引起较大的机械负荷，以及较多的黑烟排放。
（2）供油提前角过小，喷入汽缸内的燃油过迟，一部分燃料来不及形成可燃混合气就被分离或排出，致使部分在排气管中随废气排出的燃油料受高温分解、燃烧，形成黑烟随废气一同排出。
（二）柴油发动机冒黑烟的排除方法：
1、清洗或更换柴油滤芯。
2、检查调整喷油器的工作压力，保证工作压力为180kg/cm2。
3、清洗或更换空气滤芯。
4、按“说明书”的要求正确调整供油时间。
5、选用正确的工作负荷。
参考文献：
[1]周龙保，内燃机学，北京，机械工业出版社，2010
[2] 杨景章，内燃机（构造 原理 修理），北京，水利电力出版社，2012
[3] 万欣，内燃机设计，天津，天津大学出版社，2011
[4] 陈家瑞，汽车构造， 北京，人民交通出版社，2011
[5] 姚文生，柴油机尾气控制技术，北京，化学工业出版社，2012
注：文章用于黑龙江省教育厅高职高专院校科研项目结题——项目名称：故障诊断技术在工程机械上的应用，项目编号：12535058 |
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发表于 2022-2-27 18:31:01