分析柴油机排黑烟的故障原因及处理方法

2012-08-23 06:49:33 作者：购看网 来源：工程机械知识 网友评论 0 条

一、概述：

柴油机自设计投产至今，已有近百年的历史，柴油机的品种、质量和产量都有了很大的发展和提高，各种系列的变型和配套产品多达几百种，作为汽车、工程机械、船舶、电站、农业排灌机械和其它工业配套的动力设备，在经济发展中发挥了积极作用。本文主要对柴油机的排烟烟色生成机理进行叙述、判断和分析，仔细观察柴油机排黑烟，正确的判断及科学的分析能有效地改善柴油机使用性能，降低故障发生率，提高柴油机经济性能。

柴油机在正常工作温度下，其排气烟色应该是无色或淡灰色，所谓无色不是完全无色，不能像汽油机那样无色，而是在无色中伴有淡淡的灰色，这是正常排气烟色。柴油机在怠速时排气烟色可能重一些，在高速、高负荷时也可能重一些，要注意观察正常排气烟色，才能对非正常的排气烟色进行判断和分析。柴油机燃料完全燃烧后，正常颜色一般为淡灰色，负荷略重时为深灰色。柴油机在工作中，会经常出现冒烟现象，柴油机排黑烟、蓝烟、白烟和灰色四种，它们是判断柴油机故障的条件之一，具体分析如下：

二、柴油机出现冒黑烟的故障原因：

（一）、柴油机排气冒黑烟主要是燃料混合气过浓。

1）、黑烟也称碳烟，柴油机排气冒黑烟主要是燃料混合气过浓，可燃混合气形成不良或燃烧不完善等原因造成的。柴油机在高温、高压燃烧条件下，局部缺氧、裂解并脱氢而形成的以碳为主要成分的固体微小颗粒，是燃烧室内燃料燃烧不完全的表现。由于柴油机是非均质燃烧，燃烧室内各区域的化学反应条件是不一致的，而且随着时间而变化的，所以黑烟很可能是由许多不同途径生成的。柴油是复杂的碳氢化合物，喷入燃烧室内未燃烧的柴油受高温分解，形成炭黑，排气时随同废气一起排出形成黑色烟雾。黑烟是不完全燃烧产物，是烃燃烧在高温缺氧情况下裂解过程释出并聚合而成的。某些情况下燃油喷射在燃烧室壁面上，形成液态油膜，油膜是最后蒸发的一部分，它的燃烧取决于其蒸发速度和燃料蒸气与氧的混合速度。如果周围气体中氧的浓度太低，或混合的速度不够时，从油膜蒸发的燃料气体将被分解，并产生未燃烃、不完全氧化产物和黑烟。

2）、通过实验观察，B.BChakraborty和R.Long根据他们的研究和他人的资料，提出了黑烟形成机理如下图所示：

开链烃→高温裂解脱氢→烯烃，主要是乙烯（CH2=CH2）→进一步裂解脱氢→炔烃，主要是乙炔（CH≡CH）→聚合脱氢→乙烯基乙炔（CH≡C-CH=CH2）或联乙炔（CH≡C-C≡CH）→进一步裂解脱氢、基团聚合→大于1000℃时，聚缩乙炔具有多个（-C=C-），它很不活泼，至此已经形成固体碳初核→经聚合→聚合物→环构化并进一步脱氢（大于1000℃高温时）→含氢的多环碳络合物或不溶性多环碳氢化合物→聚晶、扩大→六方晶格的碳晶体，这是碳烟的实体→表面吸附异物，本身附聚&mdashrarr;碳烟（黑烟）

按照上述定性描述，柴油机燃烧过程中黑烟的生成可以概括为三个阶段&mdashmdash;成核阶段、单粒阶段、单粒的燃烧消失或附聚成更大絮团。

（二）、柴油机排黑烟的故障产生的主要原因：

1．活塞环、气缸套等磨损

气门、活塞环、气缸套磨损后，引起压缩压力不足以及机油上窜燃烧室，使气缸在压缩行程结束时，混合气混合的正常比例改变，使燃油在无氧条件下燃烧，燃烧过程容易产生积炭，排出的废气形成大量黑色烟雾。

2．燃烧室形状改变

燃烧室形状因制造质量及长期使用导致技术状况下降，使压缩余缝过大、过小以及活塞位置装错，都会使燃烧室形状和容积改变，从而影响燃油与空气混合质量，使燃油燃烧条件变坏。

3．喷油器工作不良

柴油机排气烟度与燃油雾化品质的关系密切，在柴油机喷油过程中，每次喷油临结束时，喷油压力下降，雾化质量差，使液滴直径比主要喷射阶段的油滴大4—5倍（体积约增大100倍），这些油滴蒸发与燃烧的时间短，周围氧的浓度低，容易产生碳烟。喷油器不雾化、雾化不良或滴油，使燃料不能充分地与气缸内的空气混合，也不能完全燃烧。由喷油器工作不良引起的排黑烟现象在柴油机低速运转时较为明显，因为低速运转时气缸内进气涡流较弱，油滴或油束被气流冲散的可能性减少并且停留的时间较长，更容易形成碳黑排出。

4．供油量过大

供油量过大，使进入汽缸内的油量增多，造成油多气少燃油燃烧不完全。另外，工作负荷过重、燃油质量低劣、工作温度过低也会引起排气冒黑烟。柴油机中燃料的高温裂解反应是不可避免的，特别是空间混合燃烧的柴油机。

5、从柴油机排烟状况来判断故障产生的原因，进而采取相对应的解决措施。