1、北 海 职 业 学 院毕 业 设 计 (论 文 )题 目 柴油机排气颜色异常的原因分析 学生姓名 李东 年级专业 09 级轮机（2）班 学 号 20090407234 指导教师 张志俊 起止日期 2011-5-1 至 2011-6-20 2011 年 5 月 1 日北 海 职 业 学 院毕 业 设 计 (论 文 )任 务 书机电工程系 轮机工程技术 专业 班级 2 班 姓名 李东 学号 20090407234 毕业设计(论文)名称： 毕业设计(论文)主要研究内容及研究意义：主要研究内容： 摘要：柴油机在带负荷运转时,正常的排气烟色为淡灰色,在短时间内高负荷运行时出现深灰色亦属正常,如果柴油机排
2、气出现不排烟、蓝烟、白烟、黑烟、则为异常, 根据烟色不同可分析其故障原因。关键词： 柴油机排气 排气烟色 燃烧室 排气冒黑烟 故障原因 活塞环 高负荷 完全燃烧 游离碳 正文：一、柴油机不排烟1、燃烧过程分析：喷油泵不喷油，气缸内无柴油，无法完成燃烧。2、可能原因：1）油箱中油量不足或油箱盖通气阀失灵，使油泵无法正常吸油。2）柴油滤清器堵塞，使高压油路不供油。3）输油泵损坏，无法完成输油功能(如弹簧折断等)。4）喷油泵故障(如油量调节伞形齿轮固定螺钉松动或脱落，使柱塞滞留在不供油的位置等)。5）油管中有空气，使柴油不能供给或不能连续供给。二、柴油机排蓝烟1、燃烧过程分析：燃烧室有过量机油在燃烧
3、，即烧机油。这不仅会增大机油消耗量，还会增加燃烧室里的积碳，加速气缸、活塞及活塞环的磨损。2、可能原因：1）缸套与活塞间隙过大或活塞与活塞环间隙过大，使气缸壁上的机油窜入燃烧室燃烧，同时伴有曲轴箱内废气增多现象。2）活塞环弹性不足、积碳、装反、卡滞或对口等（如刮油环装反或刮油环在环槽内因积碳过多而结胶，油环孔被堵塞，使刮油环失去刮油作用） 。3）气门导管磨损严重、间隙过大或气门油封损坏、摇臂室内注油太多，使机油被大量吸入燃烧室燃烧。4）空气滤清器内机油过多，在热车时温度升高，机油粘度降低被空气带入燃烧室燃烧。5）油底壳内机油过量或曲轴箱通风装置失效，曲轴高速转动时使过量机油飞溅到气缸壁上并窜入
4、燃烧室燃烧。6）涡轮增压器漏油，机油随气流进入燃烧室燃烧，此时柴油机功率未下降，但在压缩空气出口处或进气软管上可以看到粘附有机油油污。7）机油牌号不对，粘度过小或机油已污染，当压力高时机油会顺各摩擦表面窜入燃烧室。8）柴油机处于磨合期也会出现燃机油现象。三、柴油机排白烟1、燃烧过程分析：水进入气缸内受热变成水蒸气随烟排出，或是燃烧不完全，喷入气缸内的部分柴油没有燃烧，变成油汽排出。2、可能原因：1）喷油器喷射质量差，喷油压力不足，有滴油现象，使部分柴油没有燃烧产生白烟排出。2）喷油时间过迟，使部分柴油来不及燃烧而排出。3）气缸盖、气缸套或气缸垫破裂，或是气缸盖螺栓松动，使冷却水泄到气缸里引起冒
5、白烟。4）气门关闭不严也会气缸内油汽排出而冒白烟。5）柴油机温度过底，柴油喷入汽缸内不宜雾化燃烧，变成油气冒白烟排出。6）柴油质量差，柴油中混有过多水分，使水在气缸内被蒸发成水蒸气从排气管排出。四、柴油机排黑烟1、燃烧过程分析：柴油喷入过多或进气量不足，使柴油与空气混合比例失调而使燃烧不完全。这不仅有公害会严重污染环境，还会引起机件早期损坏、增大油耗等。2、可能原因：1）机械超负荷工作时间过长，使油泵供油量增多，柴油在空气不足的情况下不能完全燃烧而排黑烟。2）喷油定时不对，喷油时间过迟，使后燃严重。3）高压油泵各缸供油量不均匀或过大，使油气混合比失调。4）喷油器喷油压力过低或有滴油现象，使柴油
6、雾化不良，引起后燃。5）柴油质量差或牌号有误，使燃烧恶化，也会引起排黑烟现象。6）排气背压太高或排气管道阻塞，使排气不彻底，造成进气量不足，从而影响空气与柴油的正常混合比。7）空气滤清器或进气管道堵塞，使进气量不足。8）气门间隙过大，使气门开启滞后，影响正常进气相位，造成进气量不足。9）气门关闭不严，气门粘滞或气门和座圈密封不良，使气缸漏气，影响正常进气量。10）活塞环烧结及缸套磨损过甚而造成漏气。11）涡轮增压器故障，使进气量受阻。(如压气机壳过脏，弹力密封环磨损或燃损等)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
7、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，会导致柴油机冒黑烟。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
8、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，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，
9、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
10、，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
11、（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
12、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
13、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
14、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）或气门密封不严等。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
15、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，柴油机严重冒黑烟。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
16、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。具体做法是：松开缸盖螺栓
17、，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
18、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
19、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
20、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，进气温度应该不得高于 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
21、：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加如此。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
22、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，如果排气烟度较大，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
23、：（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，导致柴油机冒黑烟。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
24、，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，可记录下此时的烟度值。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
25、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。：六、排气管窜火（或冒火星）1、燃烧过程分析：配气相位不准，燃烧不完全，后燃严重。2、可能原因：1）配气相位不准(如排气门开启提前角过大等)使部分燃烧在排气管中进行，发生“窜火” 、 “放炮”等现象。2）喷油过迟或喷油器有严重滴油现象，使后燃严重。3）排气门弹簧弹力不足或断裂，排气门卡滞或间隙过小，排气密封不严等，造成排气提前或使部分燃烧在排气管进行。总之，排烟异常是柴油机内部故障的综合反映，标志着柴油机燃
26、烧性能已发生改变，有时还可预告柴油机将可能发生事故性损伤，也在一定程度上反映了柴油机的使用、维修及保养状况。因此，柴油机排烟出现异常时切勿大意，要根据排烟情况认真分析检查，并结合其他伴随现象及时发现问题之所在部位，及早排除故障隐患，保证柴油机的正常使用，避免造成不必要的经济损失，同时也可减少环境污染。研究意义：毕业设计(论文)研究思路及方法：思路： 方法：。亦可以根据自己爱好（有一定研究）的内容进行重新命题，视具体情况而定。毕业设计(论文)研究起止时间：2011-5-1 至 2011-6-20主要参考书：1 余华明， 冷库及冷藏技术 ，人民邮电出版社.，2003 年（3） ，177-180。 （例：书、杂志类）23指导教师意见：签名：年 月 日系部意见：盖章：年 月 日北 海 职 业 学 院学生毕业设计（论文）成绩鉴定表姓 名 请填写 性 别 请填写 出生年月 请填写年级 请填写 班级 请填写系 机电专业 请填写 学号 请填写设计（论文）题目指导教师对毕业设计（论文）的评语：成绩： 指导教师签字： 年 月 日答辩小组对优秀毕业设计（论文）的评语：成绩： 答辩小组组长签字： 年 月 日综合评定成绩（等级）： 系领导签字（盖章）： 年 月 日
