发动机排气冒烟故障的诊断研究

罗智波　叶智林　崔凯　丁相利　王博　丛日振

摘 要：文章针对发动机排气冒烟故障诊断进行了归纳和研究。首先对排气异常冒烟的几种现象进行了详细的描述，主要包括冒蓝烟、冒黑烟和冒白烟等。然后分析了发动机各个系统可能导致排气异常的失效模式。最后通过实际案例说明了利用排气烟雾快速判断发动机故障思路的可行性，排气烟雾的颜色特征可用于发动机故障的诊断。

关键词：发动机 排气冒烟 故障诊断 失效模式

1 引言

在国六B尾气排放标准正式实行的背景下，乘用车发动机工作在良好状态时，排出废气近乎无色。而一旦发动机排气有异常现象，往往是内部故障的外在表现。如果在排气异常的情况下，发动机带故障继续运行，不仅会加快零部件的磨损、增加油耗，而且功率也会下降，影响整车动力、经济性。通过观察排烟特征，有利于故障诊断的进行，进而帮助快速锁定故障根因。

针对于异常排烟问题排查一直是故障排查工作的重点问题。

2 排气异常冒烟的类型

整车排气异常有多种表现，常见的主要有蓝烟、黑烟、白烟、灰白烟等。排烟的烟色不同，其产生的可能原因也不同。

2.1 冒蓝烟

发动机排气管中排放出蓝色的烟雾，是一种不正常的排气现象，这种烟雾通常具有刺激性气味。蓝色烟雾的产生原因，主要原因为零件问题导致过量机油参与燃烧所致。分析导致机油参与燃烧的原因，详细的排查思路见图1，如下：

（1）活塞总成失效。当活塞环与汽缸壁的密封不严时，可能导致过量的机油进入燃烧室后燃烧。应排查是否存在活塞环对口、装反导致未发挥密封作用；活塞环异常磨损、活塞环卡进环槽张力不足，导致其与汽缸壁之间的间隙变大，超出设计标准。

（2）润滑系统失效。润滑系统失效，导致过度磨损，当活塞环与汽缸壁的密封失效时，过量机油将进入燃烧室参与燃烧。排查问题时，需要首先确认润滑系统是否正常工作，重点是主油道、机油泵、机油液位、活塞冷却喷嘴、缸盖油道等是否能够正常工作。

（3）进排气系统失效。当涡轮增压发动机的叶轮两端出现动平衡失效，叶轮轴上的止推轴承密封不严后冷却润滑的机油会进入进排气系统参与燃烧；气门油封或气门导管密封不严机油也会进入进排气系统参与燃烧。排查问题时，需确认曲通系统、缸盖系统和增压系统工作是否能够正常工作。

（4）其它系统失效。例如整车真空刹车助力车辆，真空泵密封失效导致曲轴箱压力增高导致机油进入进气系统参与燃烧，需确认真空系统是否能够正常工作。曲通系统失效也会导致发动机冒蓝烟现象。

（5）防锈油燃烧产生蓝烟，发动机和整车排气管路等部件防止运输及库存过程中生锈会喷涂防锈油，车辆下线首次启动时防锈油遇热后化学反应产生蓝烟，一般此现象持续时间较短，新车下线路试过程中会消失。

2.2 冒黑烟

发动机运转过程，排气管中排放出具有刺激性气味的黑色烟雾也是一种异常排气。

当柴油机排出的废气呈黑色时，说明气缸内燃烧不良，有部分燃油没有完全燃烧，便以炭烟形式由排气管排出[1]。通过对点火系中的火花塞、电极和瓷裙检查，发现它们 都很清洁，颜色正常，可见机油没有进入燃 烧室，排除燃烧室内机油燃烧的情况[2]这种异常现象通常在发动机长时间运行后或者在发动机负荷较大的情况下出现。

当发动机运行时间长或负荷大时，燃烧反应没有充分进行，由C5～C12脂肪烃和环烷烃类成分构成的燃油受热分解不完全，主链断裂而生成的低分子烃，含有较多碳原子；这些碳原子释放出来形碳颗粒，分散在废气中排出尾管，形成了黑色烟雾。

通常由于燃油质量不佳、燃油喷射系统故障、进排气系统故障或者控制策略不当等原因都会引起燃油燃烧不完全。引起燃烧反应不完全的原因诊断可以从以下几个思路排查：

（1）进排气系统失效。发动机的进气系统决定了参与燃烧的氧气含量，当空燃比保持为1时，燃烧反应充分完成。如果进气流量不足，从而使缸内燃烧的混合气偏浓，燃油无法充分燃烧，就会导致燃烧不完全，从而产生排气黑烟故障。排查问题时重点确认进排气管道堵塞、空气滤清器滤芯堵塞、EGR阀卡滞、增压器损坏等零部件工作是否正常。

（2）燃油点火系统失效。燃油喷射量过多，也会导致燃油在气缸中蒸发不完全，形成黑色烟雾。这种原因通常是由于喷油器本体故障或者喷油控制逻辑不当等原因引起的。

（3）正时配气系统失效。发动机的VVT和链条齿轮系统故障，例如正时系统错误导致气门开启或关闭时刻错误，从而使油气混合物偏浓、燃油无法充分燃烧。

（4）电子控制系统失效。发动机的程序控制系统故障或空气流量传感器内部损坏，例如空气流量计或进气压力温度传感器发送错误信号到ECU导致喷油或点火系统工作不正常出现混合器偏浓，燃油无法充分燃烧。

2.3 冒白烟

排气冒白烟的现象通常表现为在发动机运转过程中，排气管中排放出白色的烟雾，这种烟雾通常具有一定的水汽味，是水蒸气的凝结物，常见于低温环境或冷却燃烧物质产生的烟雾。如果燃油中水分过高或燃烧室进水、发动机温度过低等原因，就会产生白色烟雾。

燃烧室中进入水分会导致燃油无法燃烧，进而产生白色烟雾。例如EGR产生冷凝水会进入燃烧室，参与燃烧形成白色烟雾。发动机气缸垫损坏或者气缸盖密封不良理论上也会使燃烧室进入防冻液，停机再启动后气缸内的防冻液高温燃烧后会产生大量的白色烟雾，轻微泄露产生烟雾时间短，可以通过记录冷却液液位锁定原因。

发动机温度过低，会导致燃油蒸发不完全，进而产生白色烟雾。这种原因通常是由于发动机长时间低速运转、冷却系统故障或者发动机控制策略不当等原因引起的。

需要注意的是，燃烧后端也有可能产生白色水蒸气，例如后处理产生的水蒸发、增压器涡端机油渍蒸发或排气管路内防锈油蒸发，但这些白烟的产生并不会导致发动机故障，排气量也比较小。

3 典型案例

当出现发动机排气管排烟异常的故障现象时，应先确定烟雾颜色特征，结合上述原因分析，遵循由简到繁的步骤，逐步深入完成故障排查。需注意的是，实际诊断案例中，时常会出现不同颜色烟雾先后出现、混杂出现等情况，应结合各种原因综合分析，排查是否有多种故障同时出现的因素。

过往市场出现搭载某发动机的车辆冷车启动冒烟现象的案例。客户反馈车辆停车一晚后，次日早晨冷车启动，前几秒冒白烟，热车后恢复正常。根据经验及现场情况判断，产生烟雾为白色，并非燃烧室烧机油的淡蓝色烟雾，应为燃烧室后产生。

拆卸发动机后，观察到增压器涡端有油渍痕迹，涡轮壁湿润。更换全新增压器后，试车发现仍有冒烟。与客户沟通得知，故障发生期间，当地天气有大暴雨。继而排查排气管路，在整车排气管道内（中消）发现有存水，点火启动会产生大量白色水雾。更换整车排气管路后，故障消失。

4 结语

发动机排气冒烟，本质是燃烧及后处理过程中发生了异常。不论是燃油或空气的增多或减少，机油、液体等异常物质参与了燃烧，还是废气后处理异常，都会表现在排放气体上。本文通过观察发动机排气烟雾，总结了烟雾颜色特征与发动机故障的联系，通过实例验证了利用排气烟雾快速判断发动机故障方法的可行性。实践结果表明，排气烟雾的颜色特征可用于发动机故障的诊断。

在问题排查时，因涉及的油液种类比较多，为快速识别油液来源，建议首先完成相关油品统计，收集样品制作指导工具，进行技术准备，方便问题发生时，现场对比分析。

参考文献：

[1]黄新平，童尊龙.多缸柴油机排气冒烟的现象特性及原因分析[J].农机化研究，2003（01）：214-215.

[2]韩梅.一例帕萨特轿车加速无力、排气管冒烟异常的故障诊断与排除[J].新课程学习（学术教育），2009（11）：111-112.