船用柴油机冒黑烟及熄火故障分析与解决方案研究

冯立文 北海新绎游船有限公司海运船厂

技术状态正常的柴油机正常工作时，排气管所排出的废气应当是接近无色透明或浅灰色的气体。柴油工作时排气管冒黑烟的主要原因在于喷入的柴油燃烧不完全。柴油机冒黑烟会增加油料的消耗，还会降低柴油机功耗，引起磨损加剧，柴油机过热，燃烧室、气门、活塞环等形成积碳，当严重时会造成活塞环被卡住，气阀密封不严密引起漏气进而缩短柴油机寿命。

1.船用柴油机冒黑烟及熄火故障分析

1.1 供油系统故障引起冒黑烟

1.1.1 供油提前角角度问题

供油提前角应当确保柴油进入气缸后能充分燃烧，柴油机的型号不同，供油提前角也存在一定差异。供油提前角不是最佳角度会引起柴油燃烧不充分而引起黑烟。

供油提前角过小会造成燃油进入气缸时错过最佳时间，供油时间推迟，此时燃油与空气混合不均匀，混合气不均匀，造成柴油机后燃增加，燃油还没有充分燃烧，燃烧不全的碳质与废气共同排出而形成黑烟。

供油提前角过大时，此时气缸内部的压缩温度、压缩压力还都不高，燃油的燃烧性能受到直接燃烧，柴油机早燃增加，燃油没有完全燃烧而引起黑烟。

只要确认黑烟是供油提前角不合理引起，对供油提前角的角度进行调整，将其调整到设计角度即可排除故障。

1.1.2 喷油嘴故障

某个缸内喷油嘴卡死、雾化不良、严重滴油都会造成燃油燃烧不全引起冒黑烟。

喷油压力过大或者过小都会对喷油器建压时间造成影响，引起供油提前角提前或者推迟，引起冒黑烟。当喷油压力过小时，这时喷油开始时间提前，柴油机的早燃增加；当喷油压力过大，喷油时间延迟，增加柴油机的后燃。

针对喷油嘴故障引起的冒黑烟，处理时需要更换喷油器总成。更换喷油器时，使用同类合格产品，根据要求对喷油嘴的压力进行调整、检查。仔细观察喷油器是否存在滴油、雾化质量差等问题，更换高质量的喷油嘴。

1.1.3 喷油泵供油过多

喷油泵供油过多时，气缸内进入大量燃油，这些燃油没有充分燃烧就从气缸排除，增多柴油机后燃。处理这一故障时，对喷油泵进行维修，根据设计要求来对喷油泵的供油量进行调整。

1.1.4 喷油泵调速问题

喷油泵调速器的弹簧力不足会造成油门控制机构与喷油器不平衡，启动柴油机后可见严重黑烟。处理这一故障时，对喷油泵进行维修，更换调速器总成或调速弹簧。

1.1.5 出油阀磨损或喷油泵柱塞

出油阀磨损、喷油泵柱塞会引起喷油泵泵油压力降低，此时油泵供油压力增加缓慢，正常供油时间受到影响，燃油喷射过程受到影响，喷油雾化质量降低而引起燃烧不充分，增加后燃进而引起冒黑烟这一故障。

当柴油机工作过程中发现冒黑烟时，检查喷油泵，确认为出油阀磨损严重、喷油泵柱塞引起时，需要大修泵油泵。

1.2 进气系统故障

1.2.1 进气管

进气管管道过长、进气系统堵塞会造成进气阻力增加减少气缸内的新鲜空气量，引起燃烧不充分而从而引起柴油机冒黑烟。进气温度过高时同样会引起这一故障。

1.2.2 空气滤清器

空气滤清器滤芯质量差、脏污都会增加进气阻力而引起冒黑烟。当柴油机本来正常工作，更换空气滤清器后大量冒出黑烟，则很有可能是滤芯质量的问题。

1.3 排气系统故障

消音器不合适、排气管过长、过细都会造成排气阻力增加，柴油机排气不畅而引起冒黑烟。解决这一故障引起的冒黑烟时，需要减少排气阻力，针对故障原因采用减少直角过渡、选择大直径排气管、选择排气背压小的消音器等。

1.4 燃烧系统故障

1.4.1 气阀间隙过大

气阀间隙过大会引起气阀早关、迟开，缩短气阀持续开启的时间，造成柴油机过量空气系数降低，此时柴油机进气不足，缺乏足够的新鲜空气，油气混合浓度过高，燃油不能充分燃烧而引起冒黑烟。处理这一故障时，需要根据要求将气阀间隙调整到正常范围。

1.4.2 气缸压缩不良

缸套与活塞磨损严重，活塞环开口方向相同、磨损过大都可引起气缸漏气。气阀密封性差，出现漏气故障。气缸压缩不良，压缩终了时温度不高，漏气造成空气量减少，柴油燃烧不全冒黑烟。处理这一故障时，需要更换质量满足要求的活塞环、活塞、气缸塞。

1.4.3 气缸压力不足

气阀座圈凹入过深：气阀座圈底孔的金属为铝合金，气阀座圈在长期的气阀冲击以及高温影响下会逐渐凹入，增加气阀平面与缸盖底面的尺寸，此时变相增加燃烧室容积，柴油机压缩比降低，气缸收缩温度、压力降低而引起燃油燃烧不全。排查时，将缸盖取出，测量缸盖地面与气阀平面距离，当测量数值高于技术要求值时，此时就可以判断为气阀座圈凹入过深。处理时，更换所有气阀以及气阀座圈，按照相关技术要求研磨气阀。

气阀密封不严：气阀密封线磨损、严重变形可引起气阀密封性降低，直接引起气缸压缩温度、压力不足，此时燃油燃烧不充分引起黑烟。当检查发现气阀座圈凹入深度合格时，需要检查气阀密封线。处理这一故障时，处理气阀座圈密封线，重新研磨气阀或更换气阀。

活塞顶间隙增加：装配柴油机时没有对活塞顶间隙进行检查、调整，调整不到位，这些因素会降低柴油机压缩比而降低气缸压缩温度及压力，燃油燃烧不全而引起黑烟。判断时，将缸盖螺栓松开，拆缸盖，将铅丝放入活塞顶部，将缸盖螺栓松开，再次取下缸盖，测量铅丝厚度，结果处于技术要求范围则提示活塞顶间隙正确，反之则不正确，选哟根据测量值来确定缸垫厚度。

1.5 其他故障

柴油机冒黑烟，熄火故障后，当逐个排除上述所有因素后仍然不能排除故障时，需要考虑外部因素引起。

1.5.1 设备匹配

柴油机不匹配设备动力输出装置、设备自身问题同样会引起冒黑烟。当柴油机原本正常工作，更换螺旋桨、变速齿轮箱后出现黑烟，则很有可能是柴油机不匹配设备引起。此时需要检修设备，更换与柴油机匹配的动力输出装置。

1.5.2 环境因素

环境温度过高时，此时进气温度及燃油温度增高，降低充气密度，进气量、燃油汽化较正常相比降低，燃烧条件变差，柴油燃烧不全而引起黑烟。此时需要根据环境因素，对柴油机的相关参数及输出功率进行调整。

1.5.3 燃油质量问题

柴油质量差，不易着火；柴油粘度过大都会引起排气冒黑烟的问题，还会引起排气管消音器、燃烧室更容易出现积碳。针对这一问题，需要选择高质量柴油。

2.案例分析

某中速机为船用主机，启动、合排、加速、转弯时冒黑烟，船舶高速航行时正车突然打倒车引起主机熄火。针对黑烟及熄火故障，从主机启动、主机合排、主机加速及转弯等方向进行分析，经过排查、分析，最终认为故障发生原因在于燃油瞬时供给过度、空气瞬时进气量不足，燃烧室中的燃油量过多而空气少，过量空气系数太低，燃烧不充分而引起碳烟排放。

针对这一故障，就进气方面，更换了空气调压阀以获得增加新鲜空气的进气量。仅通过补气不能彻底解决起动冒黑烟的问题，因此就燃油方面限制柴油机启动时的供给量，从而让柴油机在大空气供给量、低燃油供给量的状态下启动。通过处理，最终该问题得到解决。

3.结束语

船用柴油机不仅是船舶正常运行的基础，同时还直接影响着船舶系统的安全性。在实际的工作中要想保证船舶的正常运行，就必须要结合实际情况使用合理地诊断技术对其中存在的故障进行诊断及处理。不管是新机还是旧机，都要本着“防重于治、养重于修”的基本原则，切实做好柴油机的正确维护保养工作，及时按照机件本身的运动规律，按柴油机的技术保养规范和要求做好维护保养工作，将故障风险降到最低，延长使用寿命。