船用柴油機冒黑煙及熄火故障分析與解決方案研究

馮立文 北海新繹游船有限公司海運船廠

技術狀態(tài)正常的柴油機正常工作時，排氣管所排出的廢氣應當是接近無色透明或淺灰色的氣體。柴油工作時排氣管冒黑煙的主要原因在于噴入的柴油燃燒不完全。柴油機冒黑煙會增加油料的消耗，還會降低柴油機功耗，引起磨損加劇，柴油機過熱，燃燒室、氣門、活塞環(huán)等形成積碳，當嚴重時會造成活塞環(huán)被卡住，氣閥密封不嚴密引起漏氣進而縮短柴油機壽命。

1.船用柴油機冒黑煙及熄火故障分析

1.1 供油系統(tǒng)故障引起冒黑煙

1.1.1 供油提前角角度問題

供油提前角應當確保柴油進入氣缸后能充分燃燒，柴油機的型號不同，供油提前角也存在一定差異。供油提前角不是最佳角度會引起柴油燃燒不充分而引起黑煙。

供油提前角過小會造成燃油進入氣缸時錯過最佳時間，供油時間推遲，此時燃油與空氣混合不均勻，混合氣不均勻，造成柴油機后燃增加，燃油還沒有充分燃燒，燃燒不全的碳質與廢氣共同排出而形成黑煙。

供油提前角過大時，此時氣缸內部的壓縮溫度、壓縮壓力還都不高，燃油的燃燒性能受到直接燃燒，柴油機早燃增加，燃油沒有完全燃燒而引起黑煙。

只要確認黑煙是供油提前角不合理引起，對供油提前角的角度進行調整，將其調整到設計角度即可排除故障。

1.1.2 噴油嘴故障

某個缸內噴油嘴卡死、霧化不良、嚴重滴油都會造成燃油燃燒不全引起冒黑煙。

噴油壓力過大或者過小都會對噴油器建壓時間造成影響，引起供油提前角提前或者推遲，引起冒黑煙。當噴油壓力過小時，這時噴油開始時間提前，柴油機的早燃增加；當噴油壓力過大，噴油時間延遲，增加柴油機的后燃。

針對噴油嘴故障引起的冒黑煙，處理時需要更換噴油器總成。更換噴油器時，使用同類合格產品，根據要求對噴油嘴的壓力進行調整、檢查。仔細觀察噴油器是否存在滴油、霧化質量差等問題，更換高質量的噴油嘴。

1.1.3 噴油泵供油過多

噴油泵供油過多時，氣缸內進入大量燃油，這些燃油沒有充分燃燒就從氣缸排除，增多柴油機后燃。處理這一故障時，對噴油泵進行維修，根據設計要求來對噴油泵的供油量進行調整。

1.1.4 噴油泵調速問題

噴油泵調速器的彈簧力不足會造成油門控制機構與噴油器不平衡，啟動柴油機后可見嚴重黑煙。處理這一故障時，對噴油泵進行維修，更換調速器總成或調速彈簧。

1.1.5 出油閥磨損或噴油泵柱塞

出油閥磨損、噴油泵柱塞會引起噴油泵泵油壓力降低，此時油泵供油壓力增加緩慢，正常供油時間受到影響，燃油噴射過程受到影響，噴油霧化質量降低而引起燃燒不充分，增加后燃進而引起冒黑煙這一故障。

當柴油機工作過程中發(fā)現冒黑煙時，檢查噴油泵，確認為出油閥磨損嚴重、噴油泵柱塞引起時，需要大修泵油泵。

1.2 進氣系統(tǒng)故障

1.2.1 進氣管

進氣管管道過長、進氣系統(tǒng)堵塞會造成進氣阻力增加減少氣缸內的新鮮空氣量，引起燃燒不充分而從而引起柴油機冒黑煙。進氣溫度過高時同樣會引起這一故障。

1.2.2 空氣濾清器

空氣濾清器濾芯質量差、臟污都會增加進氣阻力而引起冒黑煙。當柴油機本來正常工作，更換空氣濾清器后大量冒出黑煙，則很有可能是濾芯質量的問題。

1.3 排氣系統(tǒng)故障

消音器不合適、排氣管過長、過細都會造成排氣阻力增加，柴油機排氣不暢而引起冒黑煙。解決這一故障引起的冒黑煙時，需要減少排氣阻力，針對故障原因采用減少直角過渡、選擇大直徑排氣管、選擇排氣背壓小的消音器等。

1.4 燃燒系統(tǒng)故障

1.4.1 氣閥間隙過大

氣閥間隙過大會引起氣閥早關、遲開，縮短氣閥持續(xù)開啟的時間，造成柴油機過量空氣系數降低，此時柴油機進氣不足，缺乏足夠的新鮮空氣，油氣混合濃度過高，燃油不能充分燃燒而引起冒黑煙。處理這一故障時，需要根據要求將氣閥間隙調整到正常范圍。

1.4.2 氣缸壓縮不良

缸套與活塞磨損嚴重，活塞環(huán)開口方向相同、磨損過大都可引起氣缸漏氣。氣閥密封性差，出現漏氣故障。氣缸壓縮不良，壓縮終了時溫度不高，漏氣造成空氣量減少，柴油燃燒不全冒黑煙。處理這一故障時，需要更換質量滿足要求的活塞環(huán)、活塞、氣缸塞。

1.4.3 氣缸壓力不足

氣閥座圈凹入過深：氣閥座圈底孔的金屬為鋁合金，氣閥座圈在長期的氣閥沖擊以及高溫影響下會逐漸凹入，增加氣閥平面與缸蓋底面的尺寸，此時變相增加燃燒室容積，柴油機壓縮比降低，氣缸收縮溫度、壓力降低而引起燃油燃燒不全。排查時，將缸蓋取出，測量缸蓋地面與氣閥平面距離，當測量數值高于技術要求值時，此時就可以判斷為氣閥座圈凹入過深。處理時，更換所有氣閥以及氣閥座圈，按照相關技術要求研磨氣閥。

氣閥密封不嚴：氣閥密封線磨損、嚴重變形可引起氣閥密封性降低，直接引起氣缸壓縮溫度、壓力不足，此時燃油燃燒不充分引起黑煙。當檢查發(fā)現氣閥座圈凹入深度合格時，需要檢查氣閥密封線。處理這一故障時，處理氣閥座圈密封線，重新研磨氣閥或更換氣閥。

活塞頂間隙增加：裝配柴油機時沒有對活塞頂間隙進行檢查、調整，調整不到位，這些因素會降低柴油機壓縮比而降低氣缸壓縮溫度及壓力，燃油燃燒不全而引起黑煙。判斷時，將缸蓋螺栓松開，拆缸蓋，將鉛絲放入活塞頂部，將缸蓋螺栓松開，再次取下缸蓋，測量鉛絲厚度，結果處于技術要求范圍則提示活塞頂間隙正確，反之則不正確，選喲根據測量值來確定缸墊厚度。

1.5 其他故障

柴油機冒黑煙，熄火故障后，當逐個排除上述所有因素后仍然不能排除故障時，需要考慮外部因素引起。

1.5.1 設備匹配

柴油機不匹配設備動力輸出裝置、設備自身問題同樣會引起冒黑煙。當柴油機原本正常工作，更換螺旋槳、變速齒輪箱后出現黑煙，則很有可能是柴油機不匹配設備引起。此時需要檢修設備，更換與柴油機匹配的動力輸出裝置。

1.5.2 環(huán)境因素

環(huán)境溫度過高時，此時進氣溫度及燃油溫度增高，降低充氣密度，進氣量、燃油汽化較正常相比降低，燃燒條件變差，柴油燃燒不全而引起黑煙。此時需要根據環(huán)境因素，對柴油機的相關參數及輸出功率進行調整。

1.5.3 燃油質量問題

柴油質量差，不易著火；柴油粘度過大都會引起排氣冒黑煙的問題，還會引起排氣管消音器、燃燒室更容易出現積碳。針對這一問題，需要選擇高質量柴油。

2.案例分析

某中速機為船用主機，啟動、合排、加速、轉彎時冒黑煙，船舶高速航行時正車突然打倒車引起主機熄火。針對黑煙及熄火故障，從主機啟動、主機合排、主機加速及轉彎等方向進行分析，經過排查、分析，最終認為故障發(fā)生原因在于燃油瞬時供給過度、空氣瞬時進氣量不足，燃燒室中的燃油量過多而空氣少，過量空氣系數太低，燃燒不充分而引起碳煙排放。

針對這一故障，就進氣方面，更換了空氣調壓閥以獲得增加新鮮空氣的進氣量。僅通過補氣不能徹底解決起動冒黑煙的問題，因此就燃油方面限制柴油機啟動時的供給量，從而讓柴油機在大空氣供給量、低燃油供給量的狀態(tài)下啟動。通過處理，最終該問題得到解決。

3.結束語

船用柴油機不僅是船舶正常運行的基礎，同時還直接影響著船舶系統(tǒng)的安全性。在實際的工作中要想保證船舶的正常運行，就必須要結合實際情況使用合理地診斷技術對其中存在的故障進行診斷及處理。不管是新機還是舊機，都要本著“防重于治、養(yǎng)重于修”的基本原則，切實做好柴油機的正確維護保養(yǎng)工作，及時按照機件本身的運動規(guī)律，按柴油機的技術保養(yǎng)規(guī)范和要求做好維護保養(yǎng)工作，將故障風險降到最低，延長使用壽命。