看柴油機(jī)廢氣顏色判斷故障及檢修

1、看柴油機(jī)廢氣顏色判斷故障及檢修柴油機(jī)燃油完全燃燒后，正常排氣顏色一般為淡灰色，負(fù)荷略重時(shí)為深灰色。柴油機(jī)在工作中，偶爾會出現(xiàn)排黑煙、白煙、藍(lán)煙等不正?，F(xiàn)象，它是判斷柴油機(jī)故障的條件，分析如下： （一）黑煙 柴油是復(fù)雜的碳?xì)浠衔?，噴入燃燒室?nèi)未燃燒的柴油受高溫分解，形成炭黑。排氣時(shí)隨同廢氣一起排出形成黑煙。黑煙是燃燒室內(nèi)燃料燃燒不完全的表現(xiàn)。其主要影響因素如下： 1.活塞環(huán)、氣缸套等磨損 活塞環(huán)、氣缸套磨損后，引起壓縮壓力不足，使氣缸在壓縮行程結(jié)束時(shí)，混合氣混合的正常比例改變，使燃油在無氧條件下燃燒，產(chǎn)生積炭。 2.噴油器工作不良 噴油器不霧化或滴油，使燃料不能充分地與氣缸內(nèi)的空氣混合，也不能

2、充分燃燒。由噴油器工作不良引起的排黑煙現(xiàn)象在柴油機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)較明顯。因?yàn)榈退龠\(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)氣缸內(nèi)進(jìn)氣渦流較弱，油滴或油束被氣流沖散的可能性減少并且停留的時(shí)間較長，更容易形成碳黑排出。 3.燃燒室形狀改變 燃燒室形狀的制造質(zhì)量不符合技術(shù)要求，使壓縮余縫過大過小以及活塞位置裝錯(cuò)，都會使燃燒室形狀改變，從而影響燃油與空氣混合質(zhì)量，使燃油燃燒條件變壞。 4.供油提前角調(diào)整不當(dāng) 1)供油提前角過大，燃油過早噴入燃燒室內(nèi)，由于此時(shí)氣缸內(nèi)壓力溫度較低，燃料不能著火燃燒，當(dāng)活塞上行，氣缸內(nèi)達(dá)到一定壓力和溫度，可燃混合氣燃燒。 2)供油提前角過小，噴入汽缸內(nèi)的燃油過遲，一部分燃料來不及形成可燃混合氣就被分離或排出，隨廢

3、氣排出的燃料受高溫分解，就形成黑煙。 5.供油量過大 供油量過大，使進(jìn)入汽缸內(nèi)的油量增多，造成油多氣少燃油燃燒不完全。另外，工作負(fù)荷過重、燃油質(zhì)量低劣、工作溫度過低也會引起排氣冒黑煙。 （二）藍(lán)煙 潤滑油進(jìn)入氣缸，受熱蒸發(fā)成為藍(lán)色油氣。隨廢氣一起排出藍(lán)色煙霧，其主要原因?yàn)椋?1、空氣濾清器阻塞，進(jìn)氣不暢或油盆內(nèi)油面過高（油浴式空氣濾清器）。 2、燃油中混入潤滑油。 3、活塞環(huán)對口。 4、在機(jī)體通向氣缸蓋油道附近的氣缸墊燒毀。 5、活塞環(huán)、活塞、氣缸套磨損 （三）白煙 柴油機(jī)在剛起動時(shí)或冷機(jī)狀態(tài)時(shí)，排氣管冒白煙，是因?yàn)椴裼蜋C(jī)氣缸內(nèi)溫度低油氣蒸發(fā)而形成。冬季尤為明顯。若熱機(jī)時(shí)，排氣管仍冒白煙，則判

4、斷為柴油機(jī)故障。主要原因如下： 1、氣缸套有裂紋或氣缸墊損壞，冷卻水進(jìn)入氣缸，排氣時(shí)形成水霧或水蒸氣。 2、噴油器霧化不良，有滴油現(xiàn)象。 3、供油提前角過小。 4、燃油中有水份和空氣。 5、噴油泵壓力過低或活塞、氣缸套等磨損嚴(yán)重引起壓縮力不足。柴油機(jī)常見機(jī)械故障現(xiàn)象和處理方法柴油機(jī)發(fā)生故障前，一般其轉(zhuǎn)速、聲音、排氣、水溫、機(jī)油壓力等方面會表現(xiàn)出某種異常跡象，即故障預(yù)光特征。所以操作人員應(yīng)根據(jù)預(yù)兆的特征迅速做出正確判斷，果斷采取措施，避免事故發(fā)生。 1、搗缸故障預(yù)兆特征搗缸屬破壞性較大的機(jī)械故障，除氣門落缸引起搗缸外，大多是由于連桿螺栓松退引起的，連桿螺栓松退或拉伸后，連桿軸承配合間隙增大，這時(shí)

5、在曲軸箱部位可聽到“嗒嗒”的敲擊聲，敲擊聲由小變大，最后連桿螺栓完全脫落或折斷，連桿及軸承蓋甩出，打破機(jī)體及有關(guān)零件。 處理措施：立即停機(jī)檢修，更換新件。 2、燒瓦故障預(yù)兆特征柴油機(jī)工作中轉(zhuǎn)速突然降低，負(fù)荷加重，發(fā)動機(jī)冒黑煙，機(jī)油壓力下降，曲軸箱內(nèi)發(fā)生“唧唧”的干摩擦聲。 處理措施：立即停機(jī)，拆蓋檢查連桿軸瓦，查明原因，維修更換。 3、斷軸故障預(yù)兆特征當(dāng)柴油機(jī)曲軸軸頸軸肩處因疲勞產(chǎn)生隱性裂紋時(shí)，故障征兆尚不明顯，隨著裂紋的擴(kuò)大加重，發(fā)動機(jī)曲軸箱內(nèi)發(fā)出沉悶的敲擊聲，轉(zhuǎn)速變化時(shí)敲擊聲加重，發(fā)動機(jī)冒黑煙，不久，敲擊聲逐漸增大，發(fā)動機(jī)產(chǎn)生抖動，曲軸斷裂，隨即熄火。 處理措施：發(fā)現(xiàn)預(yù)兆立即停機(jī)檢查，發(fā)現(xiàn)

6、裂紋應(yīng)及時(shí)更換曲軸。 4、“飛車”故障預(yù)兆特征“飛車”前，柴油機(jī)一般都會出現(xiàn)冒藍(lán)煙、燒機(jī)油或轉(zhuǎn)速不穩(wěn)現(xiàn)象。 處理措施：一是關(guān)油門停止供油，并踏下制動器；二是堵塞進(jìn)氣管，切斷空氣的進(jìn)入；三是迅速松開高壓油管停止供油；四是車用柴油機(jī)行走中可用高擋重負(fù)荷（制動），使發(fā)動機(jī)因扭氣不足而熄火。 5、粘缸故障預(yù)兆特征粘缸一般在柴油機(jī)嚴(yán)重缺水的情況下發(fā)生，粘缸前發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)無力，水溫表指示超過100，往機(jī)體上滴幾滴冷水，有“嘶嘶”的響聲，并冒白煙，水滴很快蒸發(fā)。 處理措施：怠速運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間或熄火搖轉(zhuǎn)曲軸幫助冷卻，使水溫降至40左右，再緩慢加入冷卻水。注意不要立即加冷卻水，否則會導(dǎo)致機(jī)件因局部溫度突然下降過快而

7、變形或產(chǎn)生裂紋解析柴油機(jī)機(jī)內(nèi)凈化方法：渦輪增壓 EGR（一）柴油機(jī)油氣混合不均勻，燃料不能完全燃燒，導(dǎo)致分解為以碳為主的顆粒。同時(shí)，與汽油機(jī)相比，柴油機(jī)的過量空氣系數(shù)很高，且燃燒中產(chǎn)生局部高溫，導(dǎo)致氮氧化物（NOx）大量生成，但一氧化碳（CO）和碳?xì)浠衔铮℉C）的排放比汽油機(jī)低得多，燃油經(jīng)濟(jì)性也非常好。由此可以看出，優(yōu)化柴油機(jī)的排放性能，主要解決如何降低氮氧化物（NOx）和微粒。 柴油機(jī)在緩燃期中燃燒溫度達(dá)到最大，直接影響到氮氧化物（NOx）的生成量。同時(shí)緩燃期中，若發(fā)動機(jī)還在噴油，且噴到高溫廢氣區(qū)，或者混合氣過濃，都會導(dǎo)致因缺氧而生成微粒。 因此，從機(jī)內(nèi)凈化的角度，可以通過調(diào)節(jié)最高溫度與燃

8、油濃度的關(guān)系，降低氮氧化物（NOx）的生成?？刹捎枚鄽忾T技術(shù)、增壓中冷技術(shù)、控制噴油速率和廢氣再循環(huán)。通過調(diào)節(jié)噴油或組織氣流，使燃料迅速而完全地燃燒，降低微粒的生成?？刹捎脧U氣渦輪增壓技術(shù)、提高噴射壓力、改進(jìn)燃燒室結(jié)構(gòu)、減少機(jī)油消耗、使用低硫燃油、控制噴油過程和調(diào)節(jié)燃油量。 1廢氣渦輪增壓技術(shù) 根據(jù)增壓的方式不同，發(fā)動機(jī)的增壓可分為：機(jī)械增壓、氣波增壓、廢氣渦輪增壓、復(fù)合增壓。其中廢氣渦輪增壓是利用發(fā)動機(jī)排出的具有一定能量的廢氣進(jìn)入渦輪并膨脹作功，廢氣渦輪的全部功率用于驅(qū)動與渦輪機(jī)同軸旋轉(zhuǎn)的壓氣機(jī)，在壓氣機(jī)中將新鮮空氣壓縮后再送人氣缸，如圖1所示。 1.1發(fā)展現(xiàn)狀 廢氣渦輪增壓器可提高發(fā)動機(jī)的

9、進(jìn)氣密度，提高發(fā)動機(jī)的充量。一般車用發(fā)動機(jī)多采用徑流式，以滿足高轉(zhuǎn)速及較高響應(yīng)性能的要求。增壓器的壓氣機(jī)部分一般都采用單極離心式結(jié)構(gòu)，而渦輪增壓系統(tǒng)，可分為定壓渦輪增壓系統(tǒng)和脈沖渦輪增壓系統(tǒng)。其中，定壓增壓系統(tǒng)對排氣利用率低，低速轉(zhuǎn)矩特性和加速性能較差，適合低增壓時(shí)使用。脈沖渦輪增壓系統(tǒng)低增壓時(shí)對廢氣利用率相對較高，掃氣作用明顯，排氣管容積小，對負(fù)荷變化敏感，動態(tài)響應(yīng)好，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。車用柴油機(jī)，對加速性能和轉(zhuǎn)矩特性要求較高，因此多采用脈沖渦輪增壓系統(tǒng)。 與機(jī)械增壓相比，廢氣渦輪增壓不消耗由發(fā)動機(jī)曲軸輸出的功率，不影響發(fā)動機(jī)功率，不會增加燃油消耗。與氣波增壓相比，其增壓壓力高，可達(dá)0.4MPa，用

10、于柴油機(jī)時(shí)單機(jī)功率大于35kW，且技術(shù)相對成熟，已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品化。與復(fù)合增壓相比，其結(jié)構(gòu)簡單，易控制，更適于車用柴油機(jī)使用。使用廢氣渦輪增壓器，柴油機(jī)經(jīng)過必要的改裝，可使功率提高30%50%，燃油消耗率降低5%左右，有利于改善整機(jī)的動力性、經(jīng)濟(jì)性和排放性能。 但廢氣渦輪增壓技術(shù)也存在一定的缺陷。首先，低轉(zhuǎn)速時(shí)性能不好。當(dāng)柴油機(jī)處于較低轉(zhuǎn)速時(shí)，帶動渦輪機(jī)所產(chǎn)生的功率也會降低，導(dǎo)致壓氣機(jī)的增壓壓力相應(yīng)降低，增壓效果不好。其次，加速響應(yīng)慢。由于使用廢氣帶動增壓器，發(fā)動機(jī)至少經(jīng)過一個(gè)循環(huán)排出廢氣量才會增加，才會反映到增壓器上，因此瞬態(tài)響應(yīng)性不好。再次，對進(jìn)、排氣壓力的敏感度高。當(dāng)氣缸排氣量過小，增壓器會發(fā)

11、生喘震。當(dāng)氣缸排氣量過大，增壓器會發(fā)生堵塞。這兩種非正常工況均會影響增壓器的增壓壓力及工作效率。 1.2廢氣渦輪增壓對排放的影響 1.2.1對CO排放的影響 柴油機(jī)中CO是燃料不完全燃燒的產(chǎn)物，主要在局部缺氧或低溫下形成。柴油機(jī)通常工作在稀燃條件下，渦輪增壓技術(shù)使過量空氣系數(shù)變大，燃料霧化和混合得到改善，使燃料燃燒更充分，CO排放進(jìn)一步降低。 1.2.2對HC排放的影響 柴油機(jī)中的HC主要是由原始燃料分子、分解的燃料分子以及燃燒反應(yīng)中的中間化合物所組成，小部分由竄人氣缸的潤滑油生成。增壓后進(jìn)氣密度增加，過量空氣系數(shù)變大，可以提高燃油霧化質(zhì)量，減少沉積于燃燒室壁面上的燃油，HC排放減少。 1.2

12、.3對NOx排放的影響 NOx的生成主要取決于燃燒過程中的濃度、溫度和反應(yīng)時(shí)間。柴油機(jī)單純增壓后，因過量空氣系數(shù)增大和燃燒溫度升高而導(dǎo)致NOx排放增加。因此常在增壓同時(shí)配合減少壓縮比、推遲噴油、廢氣再循環(huán)等方式，降低NOx的排放。采用進(jìn)氣中冷技術(shù)可以大大降低增壓后進(jìn)氣溫度，有效控制燃燒溫度，利于減少NOx。 1.2.4對微粒排放的影響 影響微粒生成的原因較復(fù)雜，主要受過量空氣系數(shù)、燃油霧化質(zhì)量、噴油速率、燃燒過程和燃油品質(zhì)影響。通常有利于降低NOx的措施都不利于微粒的排放。增壓后，進(jìn)氣密度增加，充量增大，配合中冷技術(shù)、高壓燃油噴射、電控共軌噴射、多氣門技術(shù)等，可更有效地控制微粒的排放。 1.2

13、.5對CO2排放的影響 CO2是重要的溫室氣體，可導(dǎo)致全球氣溫升高。同時(shí)，CO2的排放也是衡量發(fā)動機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性的指標(biāo)。增壓柴油機(jī)充分利用了廢氣的能量，經(jīng)濟(jì)性高，整機(jī)的平均有效壓力增加，CO2排放優(yōu)于汽油機(jī)。 1.3渦輪增壓技術(shù)未來發(fā)展趨勢 可變截面渦輪增壓是未來有發(fā)展?jié)摿Φ囊环N增壓技術(shù)。由于傳統(tǒng)的渦輪增壓器不能隨轉(zhuǎn)速、負(fù)荷的變化調(diào)整噴嘴截面，可以滿足高轉(zhuǎn)速的良好工作，但不能滿足低轉(zhuǎn)速的良好工作，低轉(zhuǎn)速時(shí)的增壓效率較低?？勺兘孛鏈u輪可在低轉(zhuǎn)速時(shí)減小渦輪噴嘴面積，達(dá)到提高增壓壓力的效果，保證低轉(zhuǎn)速時(shí)的良好工作。2廢氣再循環(huán)（EGR） 為了解決NOx排放，產(chǎn)生了廢氣再循環(huán)系統(tǒng)（EGR），結(jié)構(gòu)框圖如圖

14、2所示。其原理是將一部分廢氣導(dǎo)入燃燒室，增加燃燒室內(nèi)氣體的熱容量，降低燃燒氣體的最高溫度，從而抑制NOx排放。 2.1EGR發(fā)展現(xiàn)狀 從20世紀(jì)70年代開始，國外就開始了廢氣再循環(huán)系統(tǒng)的研究，現(xiàn)在一些柴油車上已經(jīng)安裝了EGR系統(tǒng)，為柴油車達(dá)到歐標(biāo)準(zhǔn)奠定了基礎(chǔ)。 對于增壓中冷柴油機(jī)，通常有以下兩種方式：從渦輪前取氣回流到壓氣機(jī)后的EGR系統(tǒng)；從渦輪后取氣回流到壓氣機(jī)前的EGR系統(tǒng)。渦輪增壓柴油機(jī)的冷卻再循環(huán)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)適宜采用前一種方式，可避免出現(xiàn)再循環(huán)廢氣污染壓氣機(jī)和中冷器，減少淤塞和腐蝕問題，同時(shí)避免EGR隨工況變化響應(yīng)滯后。 由于柴油機(jī)過氧燃燒，直噴式柴油機(jī)的EGR率超過40%，非直噴式可達(dá)2

15、5%。為防止微粒產(chǎn)生，中、低負(fù)荷常采用較大的EGR率，全負(fù)荷不采用EGR，以保證發(fā)動機(jī)的動力性和燃油經(jīng)濟(jì)性。當(dāng)轉(zhuǎn)速提高時(shí)降低EGR率，保證較多新鮮空氣的進(jìn)入，由實(shí)驗(yàn)標(biāo)定測得最佳的EGR脈譜。 對EGR率的精準(zhǔn)控制多采用電子信號。根據(jù)發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速信號、油泵齒條信號（即供油量）和水溫信號等，按預(yù)先設(shè)定好的脈譜改變EGR率。因柴油進(jìn)、排氣管間壓差較小，柴油機(jī)的EGR回流管直徑較大，且柴油機(jī)所需的EGR率較高，可在進(jìn)氣管上加節(jié)氣門，低負(fù)荷時(shí)，通過進(jìn)氣節(jié)流達(dá)到增加進(jìn)、排氣管間壓差。同時(shí)，采用冷EGR，可進(jìn)一步降低NOx的排放。柴油機(jī)排氣中的SO2會生成硫酸，對EGR系統(tǒng)的管路和閥門以及氣缸壁面形成腐蝕，

16、應(yīng)選用高品質(zhì)潤滑油和低硫柴油。 2.2廢氣再循環(huán)對排放的影響 2.2.1對NOx排放的影響 廢氣再循環(huán)技術(shù)降低了燃燒室內(nèi)可達(dá)到的最高燃燒溫度，減少了進(jìn)氣充量，從而抑制NOx的排放。實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速一定時(shí)，廢氣中NOx的比例，會隨廢氣再循環(huán)率的增加而降低。當(dāng)發(fā)動機(jī)處于不同負(fù)荷時(shí)，NOx排放下降率與EGR率呈近似線性關(guān)系。較大的廢氣再循環(huán)率會導(dǎo)致柴油機(jī)動力下降，在中高負(fù)荷時(shí)，EGR率較低，在小負(fù)荷時(shí)，EGR率較高，根據(jù)不同的工況，選擇適當(dāng)?shù)腅GR率。 2.2.2對微粒排放的影響 當(dāng)發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速一定時(shí)，微粒排放量會隨EGR率的變化而變化。一般來說，廢氣的引入會造成進(jìn)入氣缸的新鮮空氣降低，易造

17、成局部缺氧和燃料燃燒不完全，引起微粒的增加。隨著EGR率的增加，發(fā)動機(jī)排出的微粒也隨之增加。但實(shí)際上中、高負(fù)荷時(shí)，噴油較多，燃燒時(shí)間較短，EGR率對過量空氣系數(shù)的影響較大，微粒增加幅度較大。在小負(fù)荷時(shí)，噴油較少，EGR率對過量空氣系數(shù)的影響相對減弱，微粒增加的趨勢也相對較小。與NOx的線性關(guān)系不同，微粒排放量增加率與EGR率關(guān)系為二次響應(yīng)，因此微粒增加比例相對更大。 隨著廢氣的引入，NOx排放會降低，微粒值會升高，負(fù)荷較大的工況微粒增加的趨勢很明顯，應(yīng)限制高負(fù)荷工況下的EGR率。同時(shí)，帶有EGR系統(tǒng)的發(fā)動機(jī)排氣微粒中的HC成分較少。需綜合NOx和微粒兩方面選擇適當(dāng)?shù)腅GR率。 2.2.3對HC

18、、CO排放的影響 隨著EGR率的增加，發(fā)動機(jī)尾氣中HC與CO的排放變化關(guān)系較為一致，呈現(xiàn)上升趨勢。在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速一定的情況下，隨著EGR率增加，HC和CO均為燃料燃燒不充分所產(chǎn)生的排放物。當(dāng)充入氣缸內(nèi)的廢氣增加，必然導(dǎo)致參與燃燒的氧氣量相對減少，燃料燃燒條件惡化。HC排放在中高負(fù)荷時(shí)呈現(xiàn)增加趨勢，在小負(fù)荷時(shí)呈現(xiàn)下降趨勢。HC排放主要來自滯燃期內(nèi)形成的極稀混合氣，因此HC排放與滯燃期時(shí)間長短有關(guān)。負(fù)荷越低，滯燃期內(nèi)形成的極稀混合氣越多，發(fā)動機(jī)排氣中HC的濃度越高。在同樣低負(fù)荷時(shí)，廢氣回流率越大，加熱進(jìn)氣的作用越明顯，滯燃期將縮短，對改善HC排放有利。 2.2.4對CO2及燃油消耗率的影響 試驗(yàn)表明

19、，當(dāng)發(fā)動機(jī)的廢氣再循環(huán)率增加，過量空氣系數(shù)有所降低，但CO2的排放量及燃油消耗率只有很小波動，基本保持不變。 2.3EGR未來發(fā)展趨勢 在歐美發(fā)達(dá)國家，EGR在汽油機(jī)和輕型柴油機(jī)領(lǐng)域已是一種成熟的工業(yè)技術(shù)，發(fā)展方向是將其完善：如何將EGR技術(shù)與顆粒捕捉技術(shù)、電控高壓噴油技術(shù)、進(jìn)氣富氧技術(shù)等密切結(jié)合起來，使各種有害排放物全面降低；如何實(shí)現(xiàn)EGR率變工況時(shí)的精準(zhǔn)控制以及動態(tài)響應(yīng)特性的提高都是以后的研究重點(diǎn)。為達(dá)到歐標(biāo)準(zhǔn)，EGR率還需進(jìn)一步提高，EGR應(yīng)用于增壓發(fā)動機(jī)時(shí)，腐蝕性問題和進(jìn)排壓逆差問題需要研究，以得到一個(gè)比較理想的解決方案。在重型柴油機(jī)領(lǐng)域，應(yīng)用EGR的問題更多更復(fù)雜，在重型柴油機(jī)較高負(fù)

20、荷情況下，隨著EGR率的增加微粒排放增加速度加快，發(fā)動機(jī)的耐久性和可靠性受到影響。目前EGR在重型柴油機(jī)的應(yīng)用是國外的一個(gè)重點(diǎn)研究方向，可以預(yù)見在不遠(yuǎn)的將來，EGR將在重型柴油機(jī)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。3柴油機(jī)摻燒 以上兩種方法是通過改變柴油機(jī)燃燒室內(nèi)的燃燒方式達(dá)到降低NOx或者微粒的目的。但是，因NOx與微粒的排放規(guī)律常常相悖，通常是減少一種而另一種隨之增加，因此，可以考慮通過改進(jìn)燃料的方式來達(dá)到既降低NOx又降低微粒。 3.1柴油機(jī)摻燒LPG（液化石油氣） 實(shí)驗(yàn)表明，柴油機(jī)摻燒LPG后，由于LPG在進(jìn)氣道與空氣混合，較為均勻，燃燒過程中的局部缺氧情況得到改善，微粒的排放得到抑制。NOx、HC、CO會隨LPG加入量及工況的變化而變化。NOx排放在中小負(fù)荷時(shí)隨LPG量增大而減小，全負(fù)荷工況時(shí)，LPG量較少，NOx隨LPG量增大而降低。當(dāng)LPG量繼續(xù)增大，NOx排放略有升高。HC、CO排放隨LPG量增大而升高，可通過減小供油提前角來降低排放。 3.2柴油