發動機排氣冒煙故障的診斷研究

羅智波　葉智林　崔凱　丁相利　王博　叢日振

摘 要：文章針對發動機排氣冒煙故障診斷進行了歸納和研究。首先對排氣異常冒煙的幾種現象進行了詳細的描述，主要包括冒藍煙、冒黑煙和冒白煙等。然后分析了發動機各個系統可能導致排氣異常的失效模式。最后通過實際案例說明了利用排氣煙霧快速判斷發動機故障思路的可行性，排氣煙霧的顏色特征可用于發動機故障的診斷。

關鍵詞：發動機 排氣冒煙 故障診斷 失效模式

1 引言

在國六B尾氣排放標準正式實行的背景下，乘用車發動機工作在良好狀態時，排出廢氣近乎無色。而一旦發動機排氣有異常現象，往往是內部故障的外在表現。如果在排氣異常的情況下，發動機帶故障繼續運行，不僅會加快零部件的磨損、增加油耗，而且功率也會下降，影響整車動力、經濟性。通過觀察排煙特征，有利于故障診斷的進行，進而幫助快速鎖定故障根因。

針對于異常排煙問題排查一直是故障排查工作的重點問題。

2 排氣異常冒煙的類型

整車排氣異常有多種表現，常見的主要有藍煙、黑煙、白煙、灰白煙等。排煙的煙色不同，其產生的可能原因也不同。

2.1 冒藍煙

發動機排氣管中排放出藍色的煙霧，是一種不正常的排氣現象，這種煙霧通常具有刺激性氣味。藍色煙霧的產生原因，主要原因為零件問題導致過量機油參與燃燒所致。分析導致機油參與燃燒的原因，詳細的排查思路見圖1，如下：

（1）活塞總成失效。當活塞環與汽缸壁的密封不嚴時，可能導致過量的機油進入燃燒室后燃燒。應排查是否存在活塞環對口、裝反導致未發揮密封作用；活塞環異常磨損、活塞環卡進環槽張力不足，導致其與汽缸壁之間的間隙變大，超出設計標準。

（2）潤滑系統失效。潤滑系統失效，導致過度磨損，當活塞環與汽缸壁的密封失效時，過量機油將進入燃燒室參與燃燒。排查問題時，需要首先確認潤滑系統是否正常工作，重點是主油道、機油泵、機油液位、活塞冷卻噴嘴、缸蓋油道等是否能夠正常工作。

（3）進排氣系統失效。當渦輪增壓發動機的葉輪兩端出現動平衡失效，葉輪軸上的止推軸承密封不嚴后冷卻潤滑的機油會進入進排氣系統參與燃燒；氣門油封或氣門導管密封不嚴機油也會進入進排氣系統參與燃燒。排查問題時，需確認曲通系統、缸蓋系統和增壓系統工作是否能夠正常工作。

（4）其它系統失效。例如整車真空剎車助力車輛，真空泵密封失效導致曲軸箱壓力增高導致機油進入進氣系統參與燃燒，需確認真空系統是否能夠正常工作。曲通系統失效也會導致發動機冒藍煙現象。

（5）防銹油燃燒產生藍煙，發動機和整車排氣管路等部件防止運輸及庫存過程中生銹會噴涂防銹油，車輛下線首次啟動時防銹油遇熱后化學反應產生藍煙，一般此現象持續時間較短，新車下線路試過程中會消失。

2.2 冒黑煙

發動機運轉過程，排氣管中排放出具有刺激性氣味的黑色煙霧也是一種異常排氣。

當柴油機排出的廢氣呈黑色時，說明氣缸內燃燒不良，有部分燃油沒有完全燃燒，便以炭煙形式由排氣管排出[1]。通過對點火系中的火花塞、電極和瓷裙檢查，發現它們 都很清潔，顏色正常，可見機油沒有進入燃 燒室，排除燃燒室內機油燃燒的情況[2]這種異常現象通常在發動機長時間運行后或者在發動機負荷較大的情況下出現。

當發動機運行時間長或負荷大時，燃燒反應沒有充分進行，由C5～C12脂肪烴和環烷烴類成分構成的燃油受熱分解不完全，主鏈斷裂而生成的低分子烴，含有較多碳原子；這些碳原子釋放出來形碳顆粒，分散在廢氣中排出尾管，形成了黑色煙霧。

通常由于燃油質量不佳、燃油噴射系統故障、進排氣系統故障或者控制策略不當等原因都會引起燃油燃燒不完全。引起燃燒反應不完全的原因診斷可以從以下幾個思路排查：

（1）進排氣系統失效。發動機的進氣系統決定了參與燃燒的氧氣含量，當空燃比保持為1時，燃燒反應充分完成。如果進氣流量不足，從而使缸內燃燒的混合氣偏濃，燃油無法充分燃燒，就會導致燃燒不完全，從而產生排氣黑煙故障。排查問題時重點確認進排氣管道堵塞、空氣濾清器濾芯堵塞、EGR閥卡滯、增壓器損壞等零部件工作是否正常。

（2）燃油點火系統失效。燃油噴射量過多，也會導致燃油在氣缸中蒸發不完全，形成黑色煙霧。這種原因通常是由于噴油器本體故障或者噴油控制邏輯不當等原因引起的。

（3）正時配氣系統失效。發動機的VVT和鏈條齒輪系統故障，例如正時系統錯誤導致氣門開啟或關閉時刻錯誤，從而使油氣混合物偏濃、燃油無法充分燃燒。

（4）電子控制系統失效。發動機的程序控制系統故障或空氣流量傳感器內部損壞，例如空氣流量計或進氣壓力溫度傳感器發送錯誤信號到ECU導致噴油或點火系統工作不正常出現混合器偏濃，燃油無法充分燃燒。

2.3 冒白煙

排氣冒白煙的現象通常表現為在發動機運轉過程中，排氣管中排放出白色的煙霧，這種煙霧通常具有一定的水汽味，是水蒸氣的凝結物，常見于低溫環境或冷卻燃燒物質產生的煙霧。如果燃油中水分過高或燃燒室進水、發動機溫度過低等原因，就會產生白色煙霧。

燃燒室中進入水分會導致燃油無法燃燒，進而產生白色煙霧。例如EGR產生冷凝水會進入燃燒室，參與燃燒形成白色煙霧。發動機氣缸墊損壞或者氣缸蓋密封不良理論上也會使燃燒室進入防凍液，停機再啟動后氣缸內的防凍液高溫燃燒后會產生大量的白色煙霧，輕微泄露產生煙霧時間短，可以通過記錄冷卻液液位鎖定原因。

發動機溫度過低，會導致燃油蒸發不完全，進而產生白色煙霧。這種原因通常是由于發動機長時間低速運轉、冷卻系統故障或者發動機控制策略不當等原因引起的。

需要注意的是，燃燒后端也有可能產生白色水蒸氣，例如后處理產生的水蒸發、增壓器渦端機油漬蒸發或排氣管路內防銹油蒸發，但這些白煙的產生并不會導致發動機故障，排氣量也比較小。

3 典型案例

當出現發動機排氣管排煙異常的故障現象時，應先確定煙霧顏色特征，結合上述原因分析，遵循由簡到繁的步驟，逐步深入完成故障排查。需注意的是，實際診斷案例中，時常會出現不同顏色煙霧先后出現、混雜出現等情況，應結合各種原因綜合分析，排查是否有多種故障同時出現的因素。

過往市場出現搭載某發動機的車輛冷車啟動冒煙現象的案例。客戶反饋車輛停車一晚后，次日早晨冷車啟動，前幾秒冒白煙，熱車后恢復正常。根據經驗及現場情況判斷，產生煙霧為白色，并非燃燒室燒機油的淡藍色煙霧，應為燃燒室后產生。

拆卸發動機后，觀察到增壓器渦端有油漬痕跡，渦輪壁濕潤。更換全新增壓器后，試車發現仍有冒煙。與客戶溝通得知，故障發生期間，當地天氣有大暴雨。繼而排查排氣管路，在整車排氣管道內（中消）發現有存水，點火啟動會產生大量白色水霧。更換整車排氣管路后，故障消失。

4 結語

發動機排氣冒煙，本質是燃燒及后處理過程中發生了異常。不論是燃油或空氣的增多或減少，機油、液體等異常物質參與了燃燒，還是廢氣后處理異常，都會表現在排放氣體上。本文通過觀察發動機排氣煙霧，總結了煙霧顏色特征與發動機故障的聯系，通過實例驗證了利用排氣煙霧快速判斷發動機故障方法的可行性。實踐結果表明，排氣煙霧的顏色特征可用于發動機故障的診斷。

在問題排查時，因涉及的油液種類比較多，為快速識別油液來源，建議首先完成相關油品統計，收集樣品制作指導工具，進行技術準備，方便問題發生時，現場對比分析。

參考文獻：

[1]黃新平，童尊龍.多缸柴油機排氣冒煙的現象特性及原因分析[J].農機化研究，2003（01）：214-215.

[2]韓梅.一例帕薩特轎車加速無力、排氣管冒煙異常的故障診斷與排除[J].新課程學習（學術教育），2009（11）：111-112.