柴油机冒黑烟故障诊断策略

摘要：QSK60型柴油机以其性能优越、高可靠性广泛应用于大型矿山机械设备中。针对常见的QSK60型柴油机冒黑烟故障，从电子控制模块损坏、回油管受阻、燃油泵故障、大气压力传感器损坏、喷油器故障等几方面，对故障分析机理进行了详细的分析和深入研究，并提出新的解决思路，可为类似故障提供参考。

关键词：柴油机；QSK60型；故障

大型机械设备通常在露天矿山、建筑工地等大型工作环境进行作业，这类大型机械设备多数配装柴油机。大型机械设备在作业时难免会出现各种故障，为了保证生产正常运行，必须及时对故障的设备进行检测和维修。QSK60柴油机作为矿用卡车的核心部件，以高生产效率、高可靠性著称。QSK60柴油机等一旦出现比较复杂的故障问题，便会直接影响设备的正常运行，加剧机件磨损，导致设备维修成本变高，从而影响矿山企业的效益[1]。本文针对常见的QSK60型柴油机冒黑烟故障，从电子控制模块故障、回油管受阻、燃油泵故障、进气歧管压力传感器故障、喷油器故障等几方面，对故障分析机理进行了详细分析和深入研究，并提出新的解决思路，

1电子控制模块标定故障

在连接柴油机电子控制模块ECM之后，要先核实ECM标定是否正确。确定核实标定修订历史，以正确修复储存在ECM中的标定，如小松的930E的标定为D60299，而湘机SF33900则为D60300。可以依据之前的ECM映像，确定对应机型的标定代码，或在快速服务网上以柴油机号为基础，查找其对应的控制零件号（CPL-code）中的数值相比较。在维修中，可能会遇到将非适用的模块应用到柴油机上的情况，因此在确认ECM无通讯故障前提下，要确保其标定代码是正确的。如果确有问题，需要重新标定ECM，或者更换代码正确的模块。

2进气歧管压力传感器参数值不正确

在确定柴油机电脑模块没有问题之后，需要想检查进气歧管压力传感器参数值是否正确[2]。导致进气歧管压力传感器参数值不正确，有两种原因：一是使用的压力传感器错误。压力传感器的种类较多，不同机型的柴油机应用不尽相同，因此要检查增压传感器的零件号，将它与控制零件目录（CPL）中的零件号进行比较，如有必要，需更换增压传感器。二是传感器本身的故障导致参数错误。对此要检查其内阻，对照标准确定其好坏。如果传感器确认无误，也工作正常，那就要查看进气管路和中冷器。中冷器堵塞或者中冷芯变形，都会造成进气歧管处压力低于正常值。保证充足的空气供给是解决柴油机冒黑烟的一个重要手段。检查进气压力压力传感器及进气系统并修复，才可以继续进行后续的检修工作。

3回油管受阻故障

柴油机燃油系统回油管路受阻也是比较常见的故障点，尤其是在柴油机保养之后故障更易发生。在更换燃油滤清器时，整个燃油系统是对外界开放的，外界污染物很容易进入燃油系统。在保养柴油机时需要注意，燃油滤清器在不同的机型和设备上的要求是不一样的，并非所有的都要预加注。即使需要预加注也要注意方法，一般要加注在滤芯四周。在柴油机运转时，燃油是经过过滤才进入燃油泵的，可以用检测油路压力判断回油管是否堵塞。若回路压力高于正常值，喷油器供油压力大，单位时间喷油量加大，导致燃烧不完全产生黑烟。检查发现故障点后，要根据实际情况进行清洁，或更换燃油管、单向阀、油箱通风管等部件。

4进气系统阻力超出技术规范

进排气系统的阻力也是影响柴油机排烟状况一个直接因素，其与进气歧管检查进气系统阻力的区别，是进气系统指的是中冷器之前、涡轮增压器前后这段空气系统。进气压力偏低一般都是由于空气滤芯堵塞造成的。若检查空气滤清器压力指示器显示红色，则代表空气滤清器需要更换。相对来说，排气侧堵塞的情况较少，但是也遇到过维修后将清洁用的布料落在排烟管里的情况。对此类故障，需要我们根据检查发现的情况进行清洁，或更换空气滤清器和进、排气管[3]。

5燃油泵系统故障

柴油机冒黑烟的根本原因是燃油未燃烧充分，而燃油不能充分燃烧的原因就是燃油与空气的比例不正确。燃油泵起到了建立供油压力和控制供油压力的作用，所以确保它的工作情况正常，是检查燃油系统的第一步。在连接电脑之后，使用Insite服务软件检查燃油泵输出压力是否在正常数值范围内。如果高于正常值，一般为燃油泵故障导致。对此首先要分析之后的两点，即燃油泵压力传感器和执行器是否正常。如最后确认是燃油泵内部故障，则需要更换燃油泵[4]。燃油泵压力传感器用来检测燃油泵出口压力。检查燃油泵压力传感器是否正常，如果有新的传感器，可以使用替代法确认其工作状况。否则需要检测其内阻，线路通断，对照传感器压力与电压，确定它的状态。若燃油泵压力传感器确实损坏，需更换。燃油泵执行器作用是在ECM控制下调节燃油泵出口压力。执行器常见的故障是执行器卡死，在电脑里也可以看到其故障代码，按照要求的故障树按部就班检查即可。也可以通过电脑数据监测，观察燃油泵出口压力的变化。如果气压值高于正常值，可以考虑更换燃油泵执行器。

6涡轮增压器故障

如上述部件都检查且没有问题，接下来就应该把注意力放到涡轮增压器上来。使用的增压器型号不对，其便不能提供正常的压力。首先检查涡轮增压器零件号，并将它与控制零件目录(CPL)进行比较。如确实错误，需要更换涡轮增压器，否则就要查看涡轮增压器的油封是否有泄漏。在涡轮增压器中段两侧各有一个密封圈，用于将润滑腔与进气侧和排气侧隔开。当油封损坏或进气侧有障碍，导致进气侧压力低时，机油便会在排气侧压力下被吹到进气叶轮一端，导致机油进入汽缸，同时进气量下降，排烟变黑。在检查时，一般只需要查看增压器进气连接处是否有油迹。如果检查发现增压器有问题，就要更换。更换后观察其运行状况，如不再出现故障现象即可。

7正时压力传感器与正时执行器故障

如果上述检修未解决问题，就要检查正时压力传感器和执行器是否存在故障。在现场维修过程中，遇到的较多的是执行器卡死故障。若由于油质等一些原因造成执行器卡死，会导致供油压力不受ECM控制，引起供油过多、柴油机冒黑烟。检查正时压力传感器、执行器的最简单方法是替换实验法。如现场没有新的或者确认好的执行器和传感器，则需要查看执行器的动作、电脑里的传感器压力数据，以此来分析查找故障。对于正时压力传感器，可通过检测其内阻和对应压力是否与标准相符合，来判断其是否有故障。如正式压力传感器、正时执行器损坏，需要及时更换。

8大气压力传感器发生故障

大气压力传感器故障是在寒冷工况环境中较为常见的故障。错误的大气压力数值会让ECM作出错误的喷油量指令，而过多的喷射油量也是导致柴油机冒黑烟的原因[5]。当发现这个故障时，不要立即更换传感器。燃烧废气中含有水分，在天气寒冷时常会发生大气压力传感器内部结冰现象，对此可将其替换下来，待其干燥后可以继续使用。如果检查发现大气压力传感器内部损坏，则需要更换新件。

9柴油机转速传感器发生故障

转速传感器损坏同样会影响柴油机对喷油量的控制。确保柴油机转速传感器正常和安装到位，是解决这个问题的关键。首先是要保证传感器正常，外观完好，传感器头部没有缺口或者污损[6]。再测量转速传感器的内阻，如果无穷大则说明内部短路，需要更换。安装时需要严格按照技术标准执行，即将其旋入到接触飞轮齿时再反向旋转3/4圈，如果传感器与飞轮间隙过大，则有可能感应不到信号变化，太近有可能损坏传感器。

10喷油器故障

如果以上都没有问题，就需要检查喷油器是否有故障。若喷油器损坏，燃油会以油滴状态直接进入燃烧室，造成柴油不能够完全燃烧，导致柴油机冒黑烟[7]。检查喷油器故障要点如下：首先，根据是一侧冒黑烟还是双侧都冒黑烟，确定是哪一侧喷油器有故障，还是两侧都有故障。其次，可以利用柴油机上的CENSE检测各个缸的排气温度。在QSK60的柴油机上这个功能是非常实用的，当某个缸燃烧不好时，其排气温度必然会低于正常温度。如果故障时间较长，喷油器长时间雾化不好，会造成对应缸排气管与缸盖接触位置出现油迹。这也是一个很好判断喷油器故障的办法。如果发现喷油器有故障，更换对应喷油器即可。

11顶置机构故障

若上述故障点都已检查且并无故障，则需考虑是否为顶置机构调整问题。一般在大修柴油机或有拆下顶置机构的维修之后，需要对此重点考虑。如此柴油机已正常使用一段时间，则此类故障可能性较小。如果检查是顶置机构故障，重新调整顶置机构设置。除以上基本可以覆盖现场故障类型的原因外，还需要考虑一些少见但是比较严重的故障类型。比如柴油机曲轴箱压力是否过高，缸内压缩压力是否过低，静态喷油正时是否正确，活塞、凸轮轴和其他零件是否损坏等。

12结语

本文主要以QSK60型柴油机为研究对象，对柴油机的故障诊断进行了较为详细的综述，对柴油机的维修和保养有着重要的意义。柴油机故障类型复杂，牵扯的原因很多，进行实际故障排查时，还必须结合实际情况，进行现场故障信息的搜集，与驾驶员及时的沟通。为保证矿产机制高效率运行，可将智能检测技术作为检测手段应用到矿山机械设备的故障排查中，从而使故障检测逐步实现自动化，达到快速判断故障、处理故障的目的。

参考文献

[1]张伟旗.大型矿山电动轮柴油机异常排烟机制及故障控制研究[J].汽车零部件,2015(12):77-80.

[2]王磊,沈麒.通过进气歧管压力判断柴油机故障[J].内燃机与配件,2021(18):156-157.

[3]郭海军.浅析QSK60柴油机功率不足成因[J].内燃机与配件,2017(18):73-74.

[4]林恩景.柴油机冒黑烟故障分析与处理[J].重型汽车,2020(5):46-47.

[5]阿布来提·阿不力肯.汽车电控柴油机进气歧管绝对压力传感器故障诊断与检修[J].中国市场,2016(28):71-72.

[6]韦浩生,吴宇,石小梅.柴油机转速传感器故障维修探讨[J].时代汽车,2020(06):106-107.

[7]郑利锋,苑明海.基于柴油机配气机构的液压可变气门驱动系统研究[J].机床与液压,2020,48(17):176-180.

作者：李若飞 单位：国家能源集团准能设备维修中心柴油机车间