摘要：明確柴油機排煙煙色的概念，闡述其生成機理，判斷并分析了在使用過程中產(chǎn)生的排煙煙色及其影響因素

關(guān)鍵詞：柴油機；排煙；煙色；故障分析 　　

柴油機自設(shè)計投產(chǎn)至今，已有近百年的歷史，柴油機的種類、質(zhì)量和產(chǎn)量都有了很大的發(fā)展和提高，各種系列的變型和配套產(chǎn)品多達幾百種，作為汽車、工程機械、船舶、電站、農(nóng)業(yè)排灌機械和其它工業(yè)配套的動力設(shè)備，在經(jīng)濟發(fā)展中發(fā)揮了積極作用。柴油機因其具有較好的動力性、經(jīng)濟性及環(huán)保性而日益廣泛地用于汽車運輸，工程機械與農(nóng)業(yè)機械。

柴油機與汽油機相比，主要區(qū)別在：①發(fā)動機的燃油供給系統(tǒng)不同：汽油機是通過化油器將汽油和空氣的混合物送入發(fā)動機燃燒室，而柴油機是通過高壓油泵將低壓油升壓再通過噴油嘴將柴油霧化噴入燃燒室來完成的。②燃燒方式不同：汽油機是靠火花塞點燃；而柴油機是通過較高的壓縮比壓燃的。因此，柴油機相對來講故障較少，即使出現(xiàn)故障，亦容易判斷和排除。本文主要對柴油機的排煙煙色生成機理進行敘述、判斷和故障分析，仔細觀察柴油機排氣煙色，正確的判斷及科學的分析可以有效地改善柴油機使用性能，降低故障發(fā)生率，提高柴油機經(jīng)濟性能。

柴油機在正常工作溫度下，其燃料在汽缸內(nèi)可以得到比較完全的燃燒，所排出的廢氣應該是無色透明的氣體或者是帶點淡藍色或是淡灰色的氣體。所謂無色不是完全無色，不能像汽油機那樣無色，而是在無色中伴有淡淡的灰色，這是正常排氣煙色。柴油機在怠速時排氣煙色可能重一些，在高速、高負荷時也可能重一些，要注意觀察正常排氣煙色，才能對非正常的排氣煙色進行判斷和分析。柴油機燃料完全燃燒后，正常顏色一般為淡灰色，負荷略重時為深灰色。柴油機在工作中，會經(jīng)常出現(xiàn)冒煙現(xiàn)象，柴油機排煙有黑色煙、藍色煙、白色煙和黃黑色煙四種，它們是判斷柴油機故障的條件之一，具體分析如下：

主要特征是，啟動困難，排黑色煙；低速排煙嚴重，高速排煙減輕或消失；中低速排煙正常，急加速排煙又嚴重；各種轉(zhuǎn)速工況下，連續(xù)或斷續(xù)排煙，伴有異常的金屬敲擊聲。

黑色煙也稱碳煙，柴油機排氣冒黑色煙主要是燃料混合氣過濃，可燃混合氣形成不良或燃燒不完善等原因造成的。柴油機在高溫、高壓燃燒條件下，局部缺氧、裂解并脫氫而形成的以碳為主要成分的固體微小顆粒，是燃燒室內(nèi)燃料燃燒不完全的表現(xiàn)。由于柴油機是非均質(zhì)燃燒，燃燒室內(nèi)各區(qū)域的化學反應條件是不一致的，而且隨著時間而變化的，所以黑色煙很可能是由許多不同途徑生成的。柴油是復雜的碳氫化合物，噴入燃燒室內(nèi)未燃燒的柴油受高溫分解，形成炭黑，排氣時隨同廢氣一起排出形成黑色煙霧。

黑色煙是不完全燃燒產(chǎn)物，是烴燃燒在高溫缺氧情況下裂解過程釋出并聚合而成的。某些情況下燃油噴射在燃燒室壁面上，形成液態(tài)油膜，油膜是最后蒸發(fā)的一部分，它的燃燒取決于其蒸發(fā)速度和燃料蒸氣與氧的混合速度。如果周圍氣體中氧的濃度太低，或混合的速度不夠時，從油膜蒸發(fā)的燃料氣體將被分解，并產(chǎn)生未燃烴、不完全氧化產(chǎn)物和黑色煙。

柴油機燃燒過程中黑煙的生成可以概括為三個階段 ――成核階段、單粒階段、單粒的燃燒消失或附聚成更大絮團。影響其生成的主要原因為：

1．活塞環(huán)、氣缸套等磨損

氣門、活塞環(huán)、氣缸套磨損后，引起壓縮壓力不足以及機油上竄燃燒室，使氣缸在壓縮行程結(jié)束時，混合氣混合的正常比例改變，使燃油在無氧條件下燃燒，燃燒過程容易產(chǎn)生積炭，排出的廢氣形成大量黑色煙霧。

2．燃燒室形狀改變

燃燒室形狀因制造質(zhì)量及長期使用導致技術(shù)狀況下降，壓縮余隙過大、過小以及活塞位置裝錯，都會使燃燒室的形狀和容積改變，從而影響燃油與空氣的混合質(zhì)量，使燃油燃燒條件變壞。

3．噴油器工作不良

柴油機排氣煙度與燃油霧化品質(zhì)的關(guān)系密切，在柴油機噴油過程中，每次噴油即將結(jié)束時，噴油壓力下降，霧化質(zhì)量差，使液滴直徑比主要噴射階段的油滴大4?―5倍 （體積約增大100倍），這些油滴蒸發(fā)與燃燒的時間短，周圍氧的濃度低，容易產(chǎn)生碳煙。噴油器不霧化、霧化不良或滴油，將使噴入汽缸內(nèi)的柴油顆粒大小分布不均勻，使燃料不能充分地與氣缸內(nèi)的空氣混合，也不能完全燃燒。由噴油器工作不良引起的排黑煙現(xiàn)象在柴油機低速運轉(zhuǎn)時較為明顯，因為低速運轉(zhuǎn)時氣缸內(nèi)進氣渦流較弱，油滴或油束被氣流沖散的可能性減少并且停留的時間較長，更容易形成碳黑排出。

4．供油量過大

供油量過大，使進入汽缸內(nèi)的油量增多，造成油多氣少，燃油燃燒不完全。另外，工作負荷過重、燃油質(zhì)量低劣、工作溫度過低也會引起排氣冒黑色煙。

柴油機中燃料的高溫裂解反應是不可避免的，特別是在空間混合燃燒的柴油機中，由于高溫氣體包圍著液態(tài)的油滴，造成了有利于裂解反應的條件，因此在燃燒初期產(chǎn)生了大量的碳粒，這一點已為燃燒過程的高速攝影所證實。柴油機在正常燃燒時，在排氣門打開以前，燃燒初期所形成的大量碳?？梢曰緹?，排氣基本上是無煙的。只是在某些不利工況下，碳粒不能及時燃燒，反而團聚吸附，在氣缸中和排氣過程中形成更大的碳煙粒子或絮團，使排氣冒黑色煙。

5．供油提前角調(diào)整不當

供油提前角過大，燃油過早噴入燃燒室內(nèi)，由于此時氣缸內(nèi)壓力溫度較低，燃料不能著火燃燒，當活塞上行，氣缸內(nèi)達到一定壓力和溫度時，可燃混合氣燃燒。在直噴式柴油機中，當其它參數(shù)不變時，加大噴油提前角可以降低排氣煙度。

因為加大噴油提前角會使滯燃期加長，使著火前噴入氣缸的油量增加，預混合量增加，預混合氣增多，加快了燃燒速度，燃燒可較早結(jié)束，從而使主燃期的形成碳粒具有較高的溫度和高溫下停留較多的時間，有利于碳粒氧化消失。然而過早的噴油增加了預混燃料量，使柴油機工作粗暴，燃燒噪音增大，并引起較大的機械負荷，以及較多的黑煙（COX）排放。

供油提前角過小，噴入汽缸內(nèi)的燃油過遲，最后噴油結(jié)束時活塞已經(jīng)下行，汽缸內(nèi)的容積增大，壓力減小，溫度降低，一部分燃料來不及形成可燃混合氣就被分離或排出，致使部分在排氣管中隨廢氣排出的燃油料受高溫分解、燃燒，形成黑色煙隨廢氣一同排出。

主要特征是，低溫排煙嚴重，溫度升高后排煙減輕或消失；中小負荷排煙輕微，大負荷高速時排煙嚴重；各種轉(zhuǎn)速工況下斷續(xù)或連續(xù)排煙。

排氣冒藍色煙，一般情況下是柴油機使用日久，慢慢開始燒機油引起的，隨著藍色煙霧的加重，燒機油越來越多，就應考慮維修柴油機了。有時燃油中混有水分，或有水分漏入燃燒室中，引起燃燒的改變，柴油機會冒淺藍色煙。影響其生成的主要因素為：

1、空氣濾清器阻塞，進氣不暢或油盆內(nèi)油面過高（油浴式空氣濾清器），使進入汽缸內(nèi)的氣量減少，燃油混合氣正常比例改變，造成油多氣少，燃油燃燒不完全，也會引起排氣冒藍色煙。

2、油底殼內(nèi)潤滑油加入過多，曲軸高速轉(zhuǎn)動使機油過量，曲軸高速轉(zhuǎn)動使機油飛濺到汽缸壁上，并竄入燃燒室中。

3、長期低負荷（標定功率的40%以下）運轉(zhuǎn)，活塞與缸套之間的間隙過大，使油底殼內(nèi)潤滑油容易竄入燃燒室，與氣缸中的燃料混合氣混合，改變混合氣正常比例，燃燒不完全，引起排氣冒藍色煙，同時伴有曲軸箱廢氣增多現(xiàn)象出現(xiàn)。

4、活塞環(huán)卡住或磨損過多，彈性不足，安裝時活塞環(huán)倒角方向裝反，因各環(huán)口處于同一直線上而形成活塞環(huán)口，油環(huán)回油孔被堵塞，使大量機油上竄至燃燒室燃燒，潤滑油燃燒后產(chǎn)生藍色水氣煙霧排出。

5、在機體通向氣缸蓋油道附近的氣缸墊燒毀，活塞、氣缸套磨損等狀況將致使?jié)櫥蜕细Z燃燒室，并與燃油混合氣一同燃燒。

6、氣門和導管間隙過大，搖臂室內(nèi)機油被大量吸入燃燒室內(nèi)燃燒，形成藍色煙。

主要特征是，啟動困難或啟動排白煙或類似水蒸氣的白色煙霧；低溫低速時排煙嚴重；隨著溫度和轉(zhuǎn)速的升高，排煙減輕或消失；各種轉(zhuǎn)速工況下，持續(xù)或斷續(xù)排白色煙。

白色煙是指排氣煙色為白色，它與無色不同，白色是水蒸汽的白色，表示排煙中含有水分或含未燃燒的燃油成分。白色煙呈液珠狀態(tài)，和藍煙相比較直徑稍大，一般大于1μm。在光的折射下呈白色，柴油機的白色煙是未燃烴（含燃油和潤滑油）、水蒸汽以及不完全燃燒的中間產(chǎn)物（如含氧碳氫），除水蒸汽外，它們也都屬于微粒范疇。柴油機在剛起動時或冷機狀態(tài)時，排氣管冒白煙，是因為柴油機氣缸內(nèi)溫度低油氣蒸發(fā)而形成，冬季尤為明顯。柴油機在寒冷天氣運行時，柴油機溫度低，排氣管溫度也低，有水蒸汽排氣凝結(jié)成水汽形成白色排煙，是正?，F(xiàn)象。若當柴油機溫度正常，排氣管溫度也正常時，仍然排出白色煙霧，說明柴油機工作不正常，可判斷為柴油機故障。

影響其生成的主要因素為：

1、氣缸套有裂紋或氣缸墊損壞，隨著冷卻水溫度和壓力的升高，冷卻水進入氣缸。排氣時形成容易形成水霧或水蒸汽。

2、噴油器霧化不良，噴油壓力過低，有滴油現(xiàn)象。在氣缸中燃油混合氣不均勻，燃燒不完全，產(chǎn)生大量的未燃烴，排氣時容易形成水霧或水蒸汽。

供油提前角過小?；钊闲兄翚飧醉斍皣娙霘飧字械娜加瓦^少，形成較稀的可燃混合氣，過遲的噴油減少了預混燃料量，預混合量減少。預混合氣減少，降低了燃燒速度，燃燒結(jié)束較晚，燃燒形成大量的水汽煙霧。

燃油中有水份和空氣。水和空氣隨著燃油噴射入氣缸形成不均勻燃油混合氣，燃燒不完全，產(chǎn)生大量的未燃烴排出機外。

3、活塞、氣缸套等磨損嚴重引起壓縮力不足，造成燃燒不完全。

柴油機剛啟動時，個別氣缸內(nèi)不燃燒（特別是冬天），未燃燒的燃油混合氣隨其它工作缸的廢氣排出形成水氣煙霧。

主要特征是，啟動運轉(zhuǎn)初期中速階段排黃黑色煙；溫度升高或負荷增大后，排黃黑色煙現(xiàn)象逐漸減輕或消失，表現(xiàn)為怠速時易熄火，機體抖動；同時，進氣管“嗆氣”，排氣管放炮，柴油機動力不足，啟動困難。

排氣冒黃黑色煙，柴油機工作還算正常，但煙霧顏色加重呈灰色或接近于黑色就不正常了，除了上述排煙黑色的原因外，還可能有進氣不暢即空氣供給不好的原因。當取下進氣空氣濾清器后，排氣煙色由深變淺甚至變?yōu)闊o色時，就是空氣濾清器堵塞了，應檢查引起進氣不暢的原因。

排煙煙色異常是柴油機內(nèi)部故障的綜合反映，通過對排煙煙色異常的分析，了解其產(chǎn)生原因以及影響因素，可以依據(jù)此因素對排煙不正常的柴油機進行調(diào)整、維護，及時處理可保證柴油機正常使用，改善柴油機使有性能，降低故障發(fā)生率，避免不必要的經(jīng)濟損失，提高柴油機經(jīng)濟性能。

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