高强化柴油机进气系统对柴油机性能影响的仿真研究--《北京交通大学》2010年硕士论文
高强化柴油机进气系统对柴油机性能影响的仿真研究
【摘要】：
柴油机动力性和经济性的标准越来越高,优化柴油机燃烧过程是改善柴油机综合性能的重要方法。在柴油机中,进气系统的优劣是决定燃烧过程好坏的关键因素之一。进气系统对缸内的气体流动、燃油蒸发、油气混合以及燃烧过程影响都很大。本文采用三维仿真分析方法研究某高强化柴油机的进气系统对柴油机性能的影响,具有重要的理论意义和工程实用价值。
本文应用FIRE软件对某高强化柴油机缸内工作过程进行了三维仿真研究,确定了高强化柴油机湍流运动、喷雾、燃烧的三维仿真数学模型。通过缸内燃烧压力和有效功率的实验结果标定喷雾破碎模型和多维燃烧模型参数,取得了与实验结果吻合的仿真计算结果,并研究了进气涡流比、进气温度和进气压力对缸内流动、燃油蒸发、油气混合及燃烧过程的影响规律。为了能够更直观、准确的描述柴油机的进气过程,本文建立了柴油机进气道-气门-燃烧室的计算模型,最后通过改变进气道的几何结构,研究了进气道的结构对柴油机性能的影响。
首先构建了能够定量表征缸内流动、燃油蒸发、油气混合以及燃烧化学反应等的特征参数,并结合三维场分布云图,研究了进气涡流、进气压力、进气温度对特征参数以及三维场分布云图的影响规律,更加准确地揭示了进气涡流、进气压力和进气温度对缸内流动以及后期燃烧过程的影响机理。其次通过建立柴油机进气道-气门-燃烧室的计算模型,分析了进气过程中柴油机缸内气体的流动情况。最后将原型机的直进气道结构变为螺旋进气道和切向进气道结合的进气结构,研究了不同进气道结构对柴油机缸内气体流动以及后期的燃烧过程的影响,揭示了两种进气道结构在进气涡流、进气充量系数、涡流保持性等方面的差别。
【关键词】：
【学位授予单位】：北京交通大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2010【分类号】：TK421【目录】：
致谢5-6中文摘要6-7ABSTRACT7-111 绪论11-25 1.1 研究背景及意义11-12 1.2 国内外研究现状12-23
1.2.1 柴油机进气系统三维仿真的研究概况12-21
1.2.2 缸内流动、蒸发混合及燃烧过程评价方法的研究概况21-23 1.3 论文的主要工作23-252 柴油机燃烧过程三维仿真的数学模型25-35 2.1 气相湍流运动模型25-28 2.2 喷雾模型28-32
2.2.1 液滴蒸发模型28-30
2.2.2 液滴破碎分裂模型30-31
2.2.3 液滴湍流耗散模型31
2.2.4 液滴碰撞与聚合模型31-32 2.3 着火与燃烧模型32-34
2.3.1 着火模型32-33
2.3.2 湍流燃烧模型33-34 2.4 本章小结34-353 高强化柴油机燃烧过程三维仿真分析35-57 3.1 几何模型的建立与网格划分35-36
3.1.1 几何模型的建立35
3.1.2 网格划分35-36 3.2 计算初始条件和边界条件的确定36-37
3.2.1 初始条件36-37
3.2.2 边界条件37 3.3 计算模型的选取及参数标定37-47
3.3.1 计算模型的选取37-38
3.3.2 EBU多维燃烧模型和WAVE破碎模型参数的影响及标定38-47 3.4 计算结果分析与讨论47-56
3.4.1 仿真与实验结果误差对比分析47-48
3.4.2 高强化柴油机燃烧系统分析48-56 3.5 本章小结56-574 进气涡流对高强化柴油机性能影响的研究57-71 4.1 缸内流动及蒸发混合特征参数的选取与构建57-58 4.2 进气涡流对柴油机缸内流动特性的影响分析58-63
4.2.1 进气涡流对缸内湍动能及挤流强度的影响分析58-62
4.2.2 进气涡流对缸内气体角动量及涡流强度保持性的影响分析62-63 4.3 进气涡流对柴油机蒸发、混合及燃烧过程的影响分析63-69
4.3.1 进气涡流对燃油蒸发及油气混合的影响分析63-66
4.3.2 进气涡流对燃烧过程的影响分析66-69 4.4 进气涡流对柴油机性能的影响分析69-70 4.5 本章小结70-715 进气温度及进气压力对高强化柴油机性能影响的研究71-90 5.1 进气温度对高强化柴油机性能的影响分析71-78
5.1.1 进气温度对缸内流动特性的影响分析71-73
5.1.2 进气温度对燃油蒸发及油气混合的影响分析73-75
5.1.3 进气温度对燃烧过程的影响分析75-77
5.1.4 进气温度对柴油机性能的影响分析77-78 5.2 进气压力对高强化柴油机性能的影响分析78-89
5.2.1 进气压力对缸内流动特性的影响分析79-82
5.2.2 进气压力对燃油蒸发及油气混合的影响分析82-85
5.2.3 进气压力对燃烧过程的影响分析85-86
5.2.4 进气压力对柴油机性能的影响分析86-89 5.3 本章小结89-906 高强化柴油机进气过程流动分析及影响因素研究90-115 6.1 柴油机进气道-气门-燃烧室系统计算模型的建立90-92 6.2 柴油机进气过程流场的分析92-105
6.2.1 缸内流场演变过程的分析93-102
6.2.2 气缸内空间流场分布规律102-103
6.2.3 缸内挤流形成及发展过程103-105 6.3 进气道结构对缸内流动特性影响的分析105-114 6.4 本章小结114-1157 全文总结与展望115-119 7.1 全文总结115-118 7.2 展望118-119参考文献119-123作者简历123-125学位论文数据集125
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柴油机冒蓝烟故障原因分析与排除
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一、导致柴油机冒蓝烟的主要因素
柴油机冒蓝烟的主要原因是有机油进入气缸参与燃烧，生成蓝色气体排出。汇总起来，导致柴油机冒蓝烟的主要因素有以下几点：
①空气滤清器阻塞，进气不畅或油盆内油面过高（油浴式空气滤清器），使进入气缸内的气量减少，燃油混合气正常比例改变，造成油多气少燃油燃烧不完全，也会引起排气冒蓝烟。
②油底壳内润滑油加入过多，柴油机运行中润滑油易窜入燃烧室。
③长期低负荷（标定功率的40%以下）运转，活塞与缸套之间的间隙过大，使油底壳内润滑油容易窜入燃烧室，与气缸中的燃料混合气混合，改变混合气正常比例，燃烧不完全，引起排气冒蓝烟。
④活塞环卡住或磨损过多，弹性不足，安装时活塞环倒角方向装反，使机油进入燃烧室，润滑油燃烧后产生蓝色水气烟雾排出。
⑤在机体通向气缸盖油道附近的气缸垫烧毁，活塞、气缸套磨损以及活塞环对口或气门油封损坏等状况将致使润滑油上窜燃烧室，并与燃油混合气一同燃烧。
⑥油冷式（冷却机油来自柴油机）空压机内窜气（空压机活塞环磨损或排气阀堵塞等）导致曲轴箱废气压力大，使机油窜入燃烧室参加燃烧。
⑦闭式循环的曲轴箱呼吸器堵塞，是曲轴箱与大气平衡装置失去功能，导致曲轴箱废气压力增大，机油进入燃烧室参加燃烧。
⑧增压器故障：对于增压柴油机，如果增压器压气机侧浮动轴承损坏，可能导致大量机油通过压气机进入柴油机进气管并进入气缸参与燃烧，导致柴油机作业时严重冒蓝烟。
二、柴油机冒蓝烟原因分析
①主现象是连续冒蓝烟。伴随现象是功率增加及空转转速升高。
原因：油底壳油面或油浴式空滤器油盆油面过高。
分析：油底壳油面过高，导致飞溅润滑油量过大，活塞环泵人烧机油量多；油盆油面过高，在吸气过程将飞溅的机油雾粒连同空气一起吸人气缸而被燃烧，故排气冒蓝烟。又因机油燃烧产生较大热量而使柴油机功率增高，该油量不受调速器控制，因此空转转速增高。
②主现象是连续冒蓝烟。伴随现象是功率下降和机油耗量增加。
原因：活塞环边间隙过大。
分析：由于活塞环边间隙过大，在活塞做直线往复运动时，将缸壁上的机油刮人环槽中，并泵人活塞顶部，故烧机油而耗量增加而冒蓝烟。
③主现象是连续冒蓝烟。伴随现象是排烟大，曲轴箱废气压力（也称下排气）正常。
原因：气门杆与气门导管间隙大。
分析：由于气门杆与导管间隙大，在吸气过程，气门罩中的机油从进气门杆与导管间隙吸人气缸，而排气时，废气从排气门杆与导管间隙挤入气门罩，故烧机油冒蓝烟，上排气量大。
④主现象是连续冒蓝烟。伴随现象是功率下降及曲轴箱废气压力大。
原因：缸套与活塞配合间隙大。
分析：由于缸套与活塞配合间隙大，吸气过程将机油吸人活塞顶部，作功和压缩行程废气及空气挤入油底，故烧机油冒蓝烟，曲轴箱废气压力大且功率下降。
⑤主现象是连续冒蓝烟。伴随现象是从排气管窜机油（修后或换环后的柴油机）。
原因：扭曲环装反。
分析：扭曲环装反，在活塞往复运动时，将缸壁机油刮人活塞顶部，这样，不仅烧机油冒蓝烟，且有一部分机油随废气从排气管排出。
⑥主现象是间断冒蓝烟。伴随现象是功率下降，曲轴箱废气压力大，旋转曲轴时可以听见呼吸器有排气声。
原因：活塞环对口或拉缸。
分析：活塞环对口或拉缸，造成活塞环与缸套封闭不严，吸气行程时，把机油吸人气缸；在作功和压缩行程时，废气及空气排人油底壳，由于气体高速流动产生撒气声（可在加油口处听诊），故产生间断冒蓝烟现象。
⑦主现象是连续冒蓝烟，伴随现象是曲轴箱废气压力大，但动力正常。
原因：可能是呼吸器堵塞或空压机内窜气严重。
分析：如果呼吸器与大气平衡的小孔堵塞，将导致曲轴箱与大气的平衡关系被打破，曲轴箱内的气体不能随时排除，就会增加曲轴箱内的压力，迫使机油窜入燃烧室燃烧。同样，如果冷却机油来自柴油机的油冷式空压机内窜气严重，大量的压力空气就会随机油回流到曲轴箱内，这将造成曲轴箱内超大的废气压力，烧机油也就不奇怪了。
⑧主现象是冒蓝白烟，且转速越高，蓝烟现象越重，并伴随有增压器的不正常声音。
原因：增压器损坏的可能性最大。
分析：一般增压器都是压力机油润滑，如果压气机浮动轴承磨损或损坏，大量机油就会进入进气管后进入燃烧室。如果是涡轮机损坏，大量的机油就会直接进入排气管，会产生非常严重的蓝白色烟雾。
三、柴油机冒蓝烟故障实例
1．柴油机内机油太多导致冒蓝烟故障
一台北方大巴车的动力F8L413F风冷柴油机，该车采用外挂式机油箱。柴油机的油底壳仅仅起一个暂时收集机油的作用。该柴油机配有两个机油泵，一个是压油泵负责将机油从外挂机油箱内吸出并输送到柴油机的各润滑部位；另一个是回油泵负责将油底壳内的机油抽回外挂油箱。但在一次使用中发现，外挂油箱的机油少了一些，没有引起注意，只是简单的补充了一些机油，继续行驶。中途休息时，再次检查机油油位时，又发现少了一些，此时柴油机已经开始冒蓝烟。虽然如此，由于柴油机动力、声音等都正常，所以，还是没有引起驾驶员的注意，又补充了一些机油后继续行驶。但此时柴油机的排气蓝烟已经变得狠严重，由于该车柴油机后置，所以驾驶员并未发现。直到后来变成浓烟滚滚，车上的乘客发现不对后告诉驾驶员，驾驶员才停车怠速检查，此时柴油机的排气管已经是一个烟雾弹；检查机油又少了许多。
出现如此严重的烧机油，驾驶员不再敢继续开行了，叫来拖车拖回基地。回到基地后，大家一致认为是活塞、环或者缸套的问题，并决定拆机检查。但维修人员拆下缸盖后，并未发现活塞缸套有什么问题，倒是发现进气管内有大量的机油。继续拆机检查，最后发现柴油机油底壳内存了大量的机油（正常情况应该是没有的或少量的）。最后拆下油底壳检查才发现机油回油泵的进油孔的滤网上几乎全部被胶状物堵住了。导致机油回油不畅，大量的机油存在油底壳，通过闭式呼吸器的排气管直接被挤入柴油机进气管后进入燃烧室参与燃烧，所以造成柴油机的排气管成为烟雾弹。
为什么会有胶状物堵住进油孔呢，原因是：在此之前，该机柴油机机油接管有些漏油，当时为了图省事，维修者就用一些密封胶涂抹在密封面上了事，没想到涂抹的密封胶全部掉进机油里并进入柴油机，最后凝集在回油孔的滤网上，导致故障的发生。
2．呼吸器故障导致柴油机冒蓝烟故障
为环境保护的需要，很多柴油机都将呼吸器的排气管直接与柴油机的进气管连接，将曲轴箱废气引入燃烧室参加燃烧。如果呼吸器（图6-9）损坏，柴油机就可能冒蓝烟。
道依茨F12L513风冷柴油机就是如此，已多次出现过类似故障。
（1）因呼吸器原因导致柴油机冒蓝烟的基本现象如下：
①柴油机机油耗量较大，比正常情况大20～30%；
②柴油机蓝烟严重，无论怠速还是带负荷都是如此；
③柴油机动力、声音等均无异常；
④柴油机曲轴箱的废气压力（下排气）大。
（2）故障实例
某单位有两台08-32捣固车（柴油机均为道依茨F12L513风冷柴油机），出现了排气冒蓝烟且机油耗量增加的现象，但动力等没有明显变化。按照一般认为，柴油机冒蓝烟、机油耗量增加都会认为是活塞环的问题，因此，设备方决定对其中一台柴油机先进行中修（即更换活塞环及上部相关配件）处理，根据该机的维修状况酌情修复另一台。
但维修人员拆下气缸盖取出活塞缸套等部件仔细观察，发现活塞环、缸套、活塞等没有明显的磨损迹象。但还是按照设备方的要求更换了活塞环等相关配件（包括气门油封），组装后起机试验时，柴油机仍然冒蓝烟，原有现象并没有丝毫的改变。
对此，维修人员开始怀疑可能是呼吸器的问题，打开呼吸器并仔细检查，没有发现呼吸器薄膜和活塞（图6-9之2）有磨损或其它损伤，但发现小孔（图6-9之3）被油泥完全堵死，所以认定该柴油机冒蓝烟的故障是该孔不通所致。疏通该孔后，再次起动柴油机，几分钟后，柴油机蓝烟现象消失。
图6-9&F12L513呼吸器示意图
1-呼吸器上盖&2-薄膜和活塞&3-平衡孔
据此经验，对另一台柴油机首先就对呼吸器进行了检查，检查后发现情况与上一台一致，该呼吸器的小孔也被油泥堵死。疏通该小孔后，柴油机蓝烟故障随即消失。
3．空压机内窜气导致柴油机冒蓝烟故障
故障实例一：
一台上海W—100型挖掘机大修磨合不久，柴油机便出现严重烧机油的现象，据操作者讲，三个班次共加机油25千克，而大修之前没有这个现象，一时又找不到原因，因此，便邀请维修专家与操作者共同排查这个奇怪的故障。
由于这台机车大修时，更换过缸套活塞及活塞环，从理论上讲活塞环对口和折断的可能性不大，机车外表检查无异常，从排烟色泽和排烟气味看确实存在着烧机油的情况，对此拆下分组式缸盖第一个缸盖时，发现在第一缸活塞的顶部有流滴机油被燃烧过的炭黑而第二缸没有，拆开进气管发现管有油湿现象，从而判断机油来自进气系统，其余缸没有再做检查。从结构上看，上海W—100型挖掘机装有活塞式气泵，其曲柄连杆、缸套活塞等部件通过主机油道机油润滑后机油流回油底壳，而气泵进气系统又是与主机进气道相连。那么机油又是如何进入主机被燃烧的呢&询问操作者才知道，由于气泵曲柄连杆损坏，一时找不到配件就去掉了用于压缩气体的活塞等配件，这样就造成了油路与进气道通过气泵空壳连成一体。随着主机工作吸入空气的同时也吸入了机油，使机油被燃烧，大修前之所以没有烧机油是因为当时压缩比不够，没有力量吸到机油；大修后之所以第一缸有燃烧机油炭黑是因为该缸距离气泵进气道上口即“油道”上口最近，被燃烧的机油首先来到这里。由于该机气泵已停止工作，临时车制了一堵头堵住气泵进气口，故障被排除，设备正常工作。
故障实例二：
一台铁路养护设备使用的道依茨F12L513柴油机，柴油机在使用中出现了排气冒蓝烟、机油耗量增加和曲轴箱废气压力大等的现象，开始时根据常规判断，设备方及维修人员都认为是活塞环出现了问题，所以就决定更换该机的活塞环。但是，但维修人员按照要求更换全部活塞环后，柴油机烧机油、冒蓝烟和曲轴箱废气压力大等的故障未能消失。使得维修人员暂时不知所云。只好邀请维修专家现场会诊，维修专家经过现场分析后认为：
①该机虽然出现上述故障，但动力没有减小，运转基本正常；
②该机安装的是一套V型空压机为设备气路刹车系统充气，但发现该气路系统建压很慢，原来建压仅需5~10分钟，现在需要20~30分钟；
③检查气路系统没有发现泄压或堵塞现象，所以专家认为该机出现的上述故障可能是空压机内窜气所致。
因为该空压机使用柴油机的机油冷却和润滑空压机的曲轴连杆等部件，如果该空压机的活塞环磨损，大量压力气体就会随机油回油进入柴油机的曲轴箱，导致废气压力增大，而为环保的需要，该机呼吸器的排气管直接接到柴油机的进气管，所以就有部分机油随下排气而进入燃烧室参加燃烧，从而导致上述故障的发生。
为证明专家的推断，先拆掉空压机上的压力出气管，起动柴油机观察，此时柴油机曲轴箱的费气压力明显减小并回复到正常状态，蓝烟现象也随之消失。
故障原因找到了，也就等于排除了故障。更换一台新的空压机后，该机恢复正常运行。
4．柴油发电机组油箱内由于加汽油，运行时排气冒浓蓝烟。
故障现象：某公司一台YAMAHA10KW柴油发电机组（３缸机），安装完毕。空载试机，机组剧裂震动，排气管冒浓蓝烟，紧急停机。
故障分析：
①从相关维护人员了解到，该机组在原来运行正常。在此次运行之前加了一次燃油。
②柴油发电机组累计运行时间不长；
③检查油底壳内机油正常；
④因此怀疑所加燃油有问题。
故障处理：综上分析，打开油箱盖检查燃油时，油箱里汽油油味扑鼻而来，奇怪，柴油箱内怎么有汽油；因此：
①放掉油箱内的所有燃油，彻底清洗燃油系统；
②加入清洁柴油，空载试机，柴油机运行正常。
温馨提示：
①柴油机—必须加燃油，汽油机—必须加汽油，二者不能混为一用；
②按点火方式分类：柴油机是压燃式，必须用柴油；汽油机是点燃式；，必须用汽油。
③如果加错油料，结果是很危险的，必须引起操作维修人员的足够注意。
5．柴油机在大修热磨合时冒蓝烟
一辆动力为WD615.67型柴油机的斯太尔车，在使用8年后发现柴油机动力不足，于是进行拆检。拆检中发现活塞环磨损，开口间隙变大，决定更换气缸套、活塞及活塞环。整机安装完毕后进行了冷磨合，冷磨8h后进行检查。检查后又进行了热磨合。在热磨合中，发现排气冒蓝烟。
先检查气缸压力，压缩压力为2.7MPa，与标准值2.8MPa相差不多，基本符合规定。检查机油油面，正常，进气道内无机油。接着查看了装配时的过程检测记录，每个气缸活塞与气缸套间隙都在0.18mm左右，活塞环的开口间隙都在规定范围之内。为了更准确地查出原因，再次打开气缸盖，抽出6只活塞连杆组。拆检中发现第3缸和第4缸燃烧室内机油较多，积碳也稍多，怀疑可能是气门油封损坏，机油沿气门杆流下进入燃烧室。在检查气门油封之前，先检查了活塞环的安装情况。检查中发现第3、4、5缸的第2道气环装反。在检查气门油封时发现，第3、4两缸的气门油封已损坏。
因柴油机磨合运转时间不长，故将三个气缸的第2道气环取下重新安装，并更换第3、4两缸的气门油封。装复后继续进行热磨合，发现消声器不再冒蓝烟。
无论何种型号柴油机，其活塞环在装配中都有明确的规定。WD615系列柴油机活塞环上标有“TOP”字样，这是向上的标记。第2道气环上、下面的宽度差为0.06～0.09mm，宽度小的一面应向上。而修理工朋友在装配中，将宽度小的一面向下，这就加剧了活塞环的“泵油”作用，使机油进入燃烧室燃烧，呈蓝色烟雾排出。后使用快捷导航没有帐号？
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柴油机冒黑烟故障原因的确认及排除方法
该用户从未签到
发表于 15-4-:51
(-20) & &&(-24) & & & & (-19)&
(-12) & & & & & & & & & &&(-28) & &
（企业定制） & & & & & &
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & &&&(-30)
& & & & & & & & & & & && & & & & & & & & & & & &（可以企业内部培训）
柴油机冒黑烟是柴油机最为常见的故障之一。造成柴油机冒黑烟故障的因素很多，供油系统、燃烧系统、进排气系统等故障都可能导致柴油机出现冒黑烟故障。
　　一、柴油机冒黑烟故障产生的影响因素：
　　１、供油系统问题
　　（１）喷油提前角不正确：提前角偏大或提前角偏小；
　　（２）喷油泵柱塞或出油阀磨损严重；
　　（３）喷油器（嘴）问题：喷油嘴雾化不良、卡死或滴油严重或喷油压力不正确；
　　（４）喷油泵调速器有问题；
　　（５）喷油泵供油量太大；
　　２、燃烧系统问题
　　（１）汽缸压缩压力不足：活塞顶间隙太大、气门密封不严、气门座圈凹入过深；
　　（２）气门间隙不对；
　　３、进气系统问题
　　（１）空气滤质量问题；
　　（２）进气管阻力问题；
　　（３）进气温度过高问题；
　　４、排气系统问题
　　（１）消声器问题；
　　（２）排气管阻力问题；
　　５、其它因素
　　（１）燃油质量问题；
　　（２）环境因素问题；
　　（３）设备匹配问题。
　　二、柴油机冒黑烟故障原因的确认和排除方法
　　综上所述，柴油机冒黑烟故障的可能原因很多，但对于一台柴油机来讲，出现冒黑烟故障
的原因可能只是其中的一个因素。如何判断和确认柴油机冒黑烟产生的具体原因，是排除该故
障的关键所在。原因找到了，故障也就排除了。
　　１、供油系统问题导致柴油机冒黑烟故障原因的确认和排除方法
　　（１）、供油提前角不正确
　　柴油机的供油提前角，是为保证燃油进入汽缸后能够充分燃烧的最佳提前角度，机型不
同，提前角也不相同。喷油提前角不正确，使柴油机燃油燃烧不充分、不完全，会导致柴油机
　　ａ、供油提前角偏大
　　如果柴油机的供油提前角偏大，此时汽缸内的压缩压力和温度相对较低，将直接影响燃油
的燃烧性能，柴油机早燃增多，燃油燃烧不完全，柴油机严重冒黑烟。供油提前角偏大除了导
致柴油机冒黑烟故障外，还有下列现象：
　　．有强烈的燃烧噪音
　　．柴油机功率不足
　　．燃油消耗量明显增加
　　．排气管接口处湿润或有滴油现象
　　．排气温度可能较高，排气管可能有烧红现象
　　ｂ、供油提前角偏小
　　如果柴油机的供油提前角偏小，燃油喷入汽缸时错过了最佳时机，将使柴油机后燃增多，
大量燃油还未充分燃烧即被排除汽缸，柴油机将严重冒黑烟。供油提前角偏小除了导致柴油机
冒黑烟故障外，还有下列现象：
　　．排气温度高，排气管有烧红现象
　　．柴油机整体温度高，柴油机因后燃增多而过热
　　．柴油机功率不足
　　．燃油消耗量明显增加
　　排除方法：如果确认柴油机冒黑烟的原因是由于供油提前角不对造成的，只要将供油提前
角调整到设计角度，故障即可排除。
　　（２）喷油泵柱塞或出油阀严重磨损
　　个别或全部喷油泵柱塞或出油阀严重磨损将导致喷油泵泵油压力下降，使喷油器（嘴）建
压相对滞后，燃油燃烧不充分，后燃增多，所以柴油机严重冒黑烟。个别汽缸的柱塞和出油阀
有问题，除了造成柴油机冒黑烟外，不会对柴油机的使用产生太大的影响。但如果喷油泵大
多数的柱塞和出油阀严重磨损，在造成柴油机严重冒黑烟的同时，还有下列现象：
　　．柴油机启动困难
　　．柴油机润滑油油量可能增加
　　．柴油机动力不足
　　．柴油机排气温度高，排气管可能烧红
　　．柴油机可能因后燃增多而过热
　　确认柴油机冒黑烟是由于柱塞或出油阀的磨损造成的基本方法是：
　　ａ、拆掉柴油机的排气管，启动柴油机低速运转，仔细观察柴油机各个排气口的排烟情
况，找出排烟大的汽缸，更换该缸的喷油器（可以与不冒黑烟的缸互换），如果该缸仍然冒黑
烟，而另一缸不冒黑烟，则可以确认该缸喷油泵的柱塞或出油阀有问题。
　　ｂ、也可以不拆掉排气管，用单缸灭火法初步确认柱塞／出油阀或者是喷油器（嘴）是否
有问题，具体做法是：启动柴油机低速运转，逐缸断油并观察排气管出口烟度的变化情况，如
果某缸断油后，柴油机烟度减小，则说明该缸供油系统（柱塞／出油阀或喷油器）存在问题。
　　排除方法：当柴油机工作过程中出现这些问题时，应该检查喷油泵。如果确认故障的原因
是由于柱塞和出油阀严重磨损造成的，大修喷油泵后即可排除此故障。
　　特别提示：大修喷油泵时应该成套（全部）更换柱塞和出油阀及相关密封垫，检查各缸供
油角度并按要求调整供油量。
　　（３）喷油器（嘴）问题
　　ａ、喷油嘴雾化不良、卡死或滴油严重
　　当个别缸的喷油器（嘴）损坏时，也即当某缸的喷油器（嘴）雾化不良、卡死或滴油严重
时，会造成该缸燃油燃烧不完全而导致该缸严重冒黑烟。喷油器（嘴）有问题时，除了造成柴
油机冒黑烟外，还有下列现象：
　　．排气管接口处湿润，严重时可能滴柴油
　　．滴油缸活塞可能出现烧顶或拉缸故障
　　．该缸可能有强烈的燃烧噪音
　　ｂ、喷油压力不正确
　　喷油压力不正确（偏大或偏小），将影响喷油器的建压时间，延迟或提前供油提前角度，
使柴油机工作时冒黑烟。喷油压力偏大，可能延迟喷油开始时间，柴油机后燃增多。而喷油压
力偏小，可能提前喷油开始时间，柴油机早燃增多。两者产生的问题和现象与前述的供油提前
角不正确相似。
　　确认某缸喷油器（嘴）是否有问题的方法与确认柱塞／出油阀是否有问题的方法基本相
同，只是互换喷油器后，该缸不再冒黑烟而另一缸冒黑烟，则说明该喷油器（嘴）有问题。
　　排除方法：更换该缸喷油嘴或喷油器总成。更换喷油嘴时，应该保证是同类合格产品并严
格按要求检查和调整喷油压力，认真观察喷油器的雾化质量或是否存在低速滴油等问题，确保
使用质量上乘的喷油器（嘴）。
　　（４）喷油泵调速器有问题
　　喷油泵调速器有问题，主要是调速器调速弹簧弹力不足时，将导致调速器与油门控制机构
之间的不平衡，柴油机从启动开始就会严重冒黑烟。而当外部载荷稍有变化时，柴油机更是浓
烟滚滚。如果喷油泵调速器有问题，柴油机运行时还有下列现象：
　　．柴油机转速不稳定，可能自动升高或降低
　　．带负载运行时，随负载增加柴油机转速下降严重
　　．柴油机负载越大，烟度越大
　　．用单缸灭火法检查时，柴油机烟度无明显变化
　　排除方法：专业维修喷油泵，更换调速弹簧或调速器总成。
　　（５）喷油泵供油量太大
　　喷油泵供油量太大，也将造成柴油机冒黑烟，大量燃油进入汽缸后未充分燃烧即被排除汽
缸，是柴油机后燃增多。此时，柴油机除了冒黑烟外，还有下列现象：
　　．燃油消耗明显增加
　　．柴油机因后燃增多而使排气温度太高且排气管可能被烧红
　　．可能会经常出现拉缸或活塞烧顶现象
　　排除方法：专业维修喷油泵，按要求调整喷油泵的供油量。
　　特别提示：调整喷油泵的供油量时，必须考虑该柴油机喷油器喷油压力的影响，因为该油
量是在特定喷油压力下的供油量。如果喷油压力有变化，供油量也将产生相应的变化。如果喷
油泵试验台标准喷油器的压力高，而实际喷油器的喷油压力低，则实际喷油量降大于调整喷油
量。反之，则小于调整喷油量。压力差别越大，供油量的差别也越大。比如喷油器的喷油压力
相差50巴时，喷油量可能相差20%。
　　２、燃烧系统问题导致柴油机冒黑烟故障原因的确认和排除方法
　　（１）汽缸压缩压力不足
　　造成汽缸压缩压力不足的原因主要有：活塞环严重磨损（活塞环严重磨损将使柴油机严重
冒蓝烟，本文不作叙述）、压缩比偏小（活塞顶间隙太大或气门座圈凹入太深）或气门密封不
　　ａ、活塞顶间隙太大
　　如果装配柴油机时，没有严格按照要求检查并调整活塞顶间隙，或调整不当时活塞顶间隙
偏大时，直接影响柴油机的压缩比进而影响汽缸压缩压力。由于压缩比变小，降低了汽缸的压
缩压力和温度，使燃油燃烧的条件变得更加恶劣，燃油燃烧不完全、不充分，柴油机严重冒黑
　　确保活塞顶间隙的正确是装配柴油机时必须严格做到的重要事件之一。在装配柴油机时，
必须将活塞顶间隙调整在技术规范要求的公差范围内。一般情况下，只要安装正确，活塞顶间
隙在使用过程中的是不会变化的。
　　ｂ、气门密封不严
　　气门密封带严重变形或磨损，将导致气门密封不严，直接降低汽缸压缩压力和温度，使燃
油燃烧不完全、不充分，导致柴油机严重冒黑烟。
　　ｃ、气门座圈凹入太深
　　气门座圈长期经受燃烧高温和气门的强烈冲击，加之气门座圈底孔的铝合金性质，将使气
门座圈凹入逐步增加，　使气门平面与缸盖底面之间的尺寸相对增加，相应增加了燃烧室的容
积，降低了柴油机压缩比，从而降低了汽缸的压缩压力和温度，导致燃油燃烧不完全、不充
分，柴油机严重冒黑烟。
　　汽缸压缩压力不足时，除了使柴油机冒黑烟外，还有下列现象：
　　．柴油机工作时动力不足
　　．柴油机加速无力（加速性能太差）
　　．燃油消耗增加
　　如果柴油机在使用过程中出现上述问题或现象时，可以使用专用的汽缸压力检查表测量汽
缸压缩压力。汽缸压缩压力测量装置一般安装在喷油器孔内，单缸测试，逐缸进行。然后与标
准值进行比较，确认是否过低。
　　排除方法：如果进行汽缸压缩压力测量而确认柴油机冒黑烟是由于汽缸压缩压力低造成
的，就必须检查活塞顶间隙、气门座圈凹入深度和气门与气门座圈之间的密封情况。具体做法
　　．松开缸盖螺栓，拆下缸盖，在活塞顶部放入铅丝，然后装上缸盖，　按要求拧紧缸盖螺
栓，然后再松开缸盖螺栓，取下缸盖后测量铅丝厚度，如果测量值在技术要求范围内，则明说
活塞顶间隙正确。反之，则说明活塞顶间隙不对，需要进行调整（主要是根据测量值选择缸垫
的厚度）。
　　．取出缸盖后，仔细观察和测量气门大头平面与缸盖底面的距离，如果测量数值大于技
术要求数值，则说明气门座圈凹入太深，需要进行修复处理。修复方法是：更换气门座圈和所
有气门，重新研磨气门。气门座圈的具体要求请参照相关技术要求。
　　．如果气门座圈凹入深度合格，则应仔细检查气门与气门座圈之间的密封带。一般情况
下，经过长期使用后，气门与气门座圈之间的密封带都会有较大的磨损和变形，需要进行修
复。具体做法是：绞磨气门座圈密封带、更换气门和重新研磨气门。
　　（２）气门间隙不正确
　　气门间隙不正确，影响柴油机配气正时，也即是气门该打开时为打开，该关闭时为关闭，
直接影响柴油机的进气量，降低了柴油机的过量空气系数，造成柴油机油气混合物过浓，燃油
燃烧不完全、不充分，柴油机冒黑烟。
　　气门间隙不正确除了使柴油机冒黑烟外，还有下列现象：
　　．柴油机动力不足
　　．柴油机可能启动困难
　　．可能有强烈的金属碰撞声
　　确认气门间隙是否正确的基本方法是：打开气门室盖，用手感或塞尺检查气门间隙。
　　排除方法：按要求重新调整气门间隙。
　　３、进气系统问题
　　进气系统造成柴油机冒黑烟的原因主要是：空气滤或进气管阻力太大。一般情况下进气
管阻力恒定，空气滤阻力可能随时变化。
　　（１）空气滤问题
　　如果空气滤脏污或使用了劣质空气滤芯，均可能造成近期阻力增加，使进入气缸的新鲜
空气量减少，导致柴油机冒黑烟。如果柴油机原来不冒烟，在更换了空气滤芯后烟度增加，则
说明空气滤芯质量有问题。
　　（２）进气管问题
　　如果进气系统堵塞或管道太长，均可能增加进气阻力。进气阻力太大，会造成柴油机冒黑
烟。如果进气温度过高，同样会造成柴油机冒黑烟。
　　进气系统故障除了造成柴油机冒黑烟外，还有下列现象：
　　．柴油机动力不足
　　．柴油机油耗增加
　　确认是否是由于进气系统故障而造成柴油机冒黑烟的基本方法是：
　　．空气滤芯阻力：启动柴油机低速运转，拆掉空气滤芯（包括纸芯和毡芯），然后观察排
气烟度的变化，如果去掉空气滤芯后，柴油机烟度减少，则说明空气滤芯有问题．如果确认空
气滤芯质量没有问题时，可以进一步检查进气管阻力。
　　．进气管阻力：拆开柴油机自身进气管外的进气管接口，使空气直接进入柴油机进气管，
然后启动柴油机低速运转，观察排气烟度。如果烟度减少，则说明进气系统阻力太大。
　　．进气温度：如果排气管离进气管的太近，或者排气管接口处漏气，均可能对进气温度造
成直接影响。如果柴油机怠速、空转无烟，带负荷后冒黑烟，且负荷越大黑烟越严重。在排除
了其它因素后，就应该考虑是进气温度的影响了。在正常情况下，进气温度不得高于４５℃。
　　排除方法：更换新的、优质的空气滤芯，疏通进气管和排除对进气管道的加热现象。
　　特别提示：柴油机在无空气滤芯的情况下不能长时间运转，特别在野外环境条件恶劣时更
　　４、排气系统问题
　　如果排气系统安装不合理，比如排气管过细、过长或消声器不合适等，均可能增加排气阻
力，使柴油机排气不畅，导致柴油机冒黑烟。
　　如果需要更换排气系统零部件（排气连接管路和消声器），一定要选用于原排气系统相适
应且匹配的同类产品，排气连接管直径绝对不能小于原管直径，消声器的排气通过量不能低于
原消声器的许用通过量，且背压（消声器排气阻力）不能高于原有允许数值。
　　在通常情况下，如果未对排气系统进行改造，一般不会产生排气背压超标的问题。如果排
气系统有问题，柴油机除了冒黑烟外，还有下列现象：
　　．柴油机功率不足
　　．柴油机排气温度高
　　．燃油消耗量可能增加
　　确认排气系统是否存在问题的基本方法是：拆掉排气管，启动柴油机低速运转，观察各缸
排气口烟度，如果此时烟色正常，则说明柴油机自身没有问题。然后装上排气管，启动柴油机
在相同转速下低速运转，观察排气管出口烟色，如果烟度较大，则说明排气系统有问题。
　　排除方法：在确认排气系统有问题之后，需要对整个系统进行改造：
　　．更换消声器，选用排气通过量较大且排气背压较小的消声器；
　　．更换柴油机排气管出口与消声器之间的连接管，选用直径较大的排气直管且大圆弧过
渡，减少直角过渡。
　　５、其它问题
　　如果柴油机冒黑烟，在对上述问题逐项排除后，仍然不能排除时，则必须考虑柴油机冒黑
烟是柴油机自身以外的因素造成的。这些因素包括：
　　（１）燃油质量问题
　　如果使用了劣质燃油，可能造成柴油机严重冒黑烟。除此以外，柴油机还有下列现象：
　　．柴油机动力不足
　　．柴油机燃油滤芯经常堵塞
　　．柴油机运转不正常，转速不稳定或加速无力
　　（２）环境因素问题
　　．环境温度太高，使得燃油温度和进气温度升高，燃油气化和进气量相对减少，使燃烧条
件变得恶劣，导致柴油机冒黑烟。
　　．海拔高度太高，海拔高度升高后，随着海拔高度的升高，空气密度将减少，空气中氧气
的含量也将随之减少，燃油在相对缺氧的条件下燃烧，造成燃烧不完全、不充分，导致柴油机
　　环境因素导致柴油机冒黑烟时，还有下列现象：
　　．柴油机动力不足
　　．柴油机温度升高，可能出现过热现象
　　．燃油消耗明显增加
　　如果柴油机在某地作业时不冒黑烟，而到另一地作业时却浓烟滚滚，则此故障可能是由环
境因素造成的。
　　排除方法：按照环境因素适当修正柴油机输出功率和相关参数。
　　（３）设备匹配问题
　　柴油机出现冒黑烟故障，还有可能是柴油机与设备的动力输出装置不匹配或是设备自身问
题而造成的，如果柴油机原来不冒黑烟，但在更换了变速箱或变扭器后浓烟滚滚，很有可能是
柴油机与变速箱或变扭器不匹配造成的。
　　确认柴油机是否由于设备原因导致冒黑烟的方法是：
　　．启动柴油机中速运转，观察柴油机排气口烟色，如果有烟度测量装置，可记录下此时的
　　．拆掉柴油机与设备之间的联轴器，启动柴油机中速运转，观察排气管出口烟色，并测量
此时柴油机的烟度值。
　　将所得烟度值进行比较，即可得出柴油机冒黑烟是否是由于设备因素造成的。特别是当柴
油机空转时无烟无色，只要带负荷工作即浓烟滚滚，且转速下降严重。出现此种情况主要是柴
油机与设备不匹配造成的。
　　排除方法：检修设备或更换相对匹配的动力输出装置。
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上汽维修群
卡车维修群
该用户从未签到
发表于 16-4-:55
将可能发生的原因列的比较全了。辛苦了
该用户从未签到
发表于 19-1-:01
一些个人看法：
供油提前角偏大时，冒灰白烟稍带黑居多，并不是严重黑烟，提前角偏小时才严重冒黑烟。
关于供油量大还有个现象，就是产生暴响，个别缺供油量大时机体还会抖动很利害。
进排气系统还有一些重要的东西没提到：中冷器堵塞污垢增多，增压器磨损卡死之类。
还有一个我不认可，就是活塞顶间隙变大，我觉得这不大可能，因为不反到大的撞击，活塞顶受损的可能性不大，活塞是很耐热的，烧损的可能性也不大，如果买到受热数不达标的产品，只要带动负荷不到几分钟就拉缺了，装重的可能性更小，即便是装错了，根本不能启动，但有一个现象是这样的，有些V型机器，两边连杆是不一样长的，曾经就有人装错过，启动不了，连续装拆了三次到第四次才找出原因。
关于设备匹配问题，最常见的是用皮带带动发电机（一般都是那些发动机功率比发电机功率大一倍以上），为了省油，发动机皮带轮比发电机皮带轮大得多，一启动负荷就黑烟滚滚
回帖有奖【论坛口号→知无不言，言无不尽】
该用户从未签到
发表于 25-1-:46
楼主辛苦了，要是有要蓝烟的解决办法就更好了
该用户从未签到
发表于 28-1-:07
很好，学习了。总听修理工说，这机器疑难杂症修不了，现在想想，可能是出现了楼主提出的问题的一半。WD615 .280马力。 换缸体半年时间后。出现油耗增加30%。动力下降30%。高温。等等状况
回帖有奖【论坛口号→知无不言，言无不尽】
该用户从未签到
发表于 22-3-:14
内容全面，值得认真研读，楼主辛苦了！
该用户从未签到
发表于 12-4-:40
2010年5月份的豪沃搅拌车重汽的WD615.95的发动机（国III），平时柴油质量不好，这几天猛踩油门时冒黑烟，早上不好着车，请教了几个人说是油嘴子的问题，有人说这种情况不会影响车辆其它性能，等到了轻车冒黑烟时再修比较经济，个人困惑中，请指点
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该用户从未签到
发表于 23-4-:03
起动油量大的话负载加上去黑烟就好了
该用户从未签到
发表于 3-5-:52
冒黑烟 为燃烧不完全
简单来讲从空气、燃油两方面入手。
如控制机构、执行机构及对空气、燃油影响的部件
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该用户从未签到
发表于 26-8-:10
详细是详细，可是对修理工来说，没什么用。我是实践者，很多冒黑烟的问题，你想都想不到。经验很重要啊
回帖有奖【论坛口号→知无不言，言无不尽】
该用户从未签到
发表于 27-9-:17
提前角偏大，是不是会机油越跑越多呢？
该用户从未签到
发表于 27-9-:47
& &但是没有理论依据，找问题就没了思路----
耗时耗工-----
该用户从未签到
发表于 11-11-:44
阿虎- 发表于 27-9-
回复 凯迪Yvoeen 的帖子
& &但是没有理论依据，找问题就没了思路----
呵呵，你说的没错。我是从修电喷柴油机开始的，老式大泵柴油机没修过，这与我的经历有很大关系。好了，不废话了，从我目前的维修经历来看（以共轨为主），我总结冒黑烟有以下几个方面的原因：（冒黑烟又分单纯冒黑烟，动力不减和冒黑烟同时动力不足，至于原理，相信我不用多解释）韩国双龙，着车后冒大量黑烟，故障原因为增压压力传感器进水短路；玉柴4F115德尔福共轨发动机，着车冒黑烟，动力略减，故障原因为空滤过脏；华泰圣达菲CRDI共轨发动机，着车冒黑烟，加速时黑烟量增大，动力明显不足，耗油;故障原为一缸喷油器垫片变形，一缸固定卡子松动（需要解释的是，该车是在别处拆装喷油器才出现故障的）；。。。。。还有很多，包括涡轮增压损坏，中冷橡胶管加速时被吸扁，喷油器喷油量过大。。。
回帖有奖【论坛口号→知无不言，言无不尽】
该用户从未签到
发表于 19-11-:37
是不是爆缸？
该用户从未签到
发表于 31-5-:02
学到了& && &
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