共軌原創(chuàng) | 發(fā)動機冒黑煙的那些奇葩原因

ABCDLLLWWW 2016-05-25

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共軌導(dǎo)讀

冒黑煙可算是三種煙中最為嚴重的一種，在進入電噴系統(tǒng)后，煙度有了較好的控制，濃煙滾滾的時代貌似遠去，可其實這種現(xiàn)象時刻都在發(fā)生。冒黑煙的原因都有哪些呢？本期隨小軌一探究竟。

一

奇葩案例

一輛陜汽重卡，配濰柴WP10.336國四發(fā)動機，大修后發(fā)動機冒黑煙。連接診斷儀讀取故障碼，沒有故障碼；數(shù)據(jù)流和正常車子基本一致。

冒黑煙無非就是燃油噴多了、進氣不足、排氣不暢、氣缸漏氣或者噴油時刻不對造成的。

針對以上原因一一排查：

1）噴油器上臺架測試噴油量，各個測試點均在標準范圍內(nèi)；

2）脫開增壓器前管路，排除進氣管堵塞，試車依舊冒黑煙；

3）脫開排氣管，排除排氣管堵塞導(dǎo)致排氣不暢，試車依舊冒黑煙；

4）懷疑增壓器增壓效率下降，更換增壓器，試車故障依舊；

5）懷疑正時有問題，重新對正時，調(diào)節(jié)進排氣門間隙，故障依舊；

6）實在沒招了，更換軌壓傳感器、噴油器故障依舊。

排查到這個地步，各位估計已經(jīng)蒙圈了吧，還有哪些可能性沒查到呢？機械方面、進排氣，以及燃油基本是沒問題，用示波器檢查凸輪軸和曲軸信號，對比標準信號，發(fā)現(xiàn)一個問題：

凸輪軸的多齒和曲軸的缺齒之間的角度略有差別，差了半個齒。

對調(diào)曲軸傳感器的2個針腳后，示波器采集到的信號和標準信號一致，試車，故障解除。

為什么會出現(xiàn)這種情況呢？

磁電式的轉(zhuǎn)速傳感器的工作原理之前已經(jīng)說過，在此不再贅述。如果用示波器同時觀察曲軸傳感器兩根線的產(chǎn)生信號，波形如下（該圖為示意圖）：

一個凹齒和一個凸齒產(chǎn)生一個完整的信號，有波峰和波谷；傳感器上正極和負極的兩個信號剛好是相反，正極的產(chǎn)生波峰的時刻是負極產(chǎn)生的波谷的時刻；正極和負極的波峰或者波谷正好相差半個完整的信號波形，即是半個齒。

ECU根據(jù)曲軸和凸輪軸的信號來計算目前曲軸的位置，判斷上止點，控制燃油噴射時刻。正常情況下曲軸信號缺齒后第一個波形的波峰和凸輪軸多齒的波峰之間的曲軸轉(zhuǎn)角是一定的：

當曲軸信號兩根線接反，波峰變波谷，波谷變波峰，曲軸缺齒后的波峰和凸輪軸多齒后的波峰之間的曲軸轉(zhuǎn)角就會改變，造成ECU判斷上止點異常，進一步導(dǎo)致燃油噴射時刻不正常；燃油噴射時刻異常，就會導(dǎo)致燃燒異常，繼而導(dǎo)致冒煙。

曲軸兩根線接反，一般情況下問題不大，但是有些情況會導(dǎo)致發(fā)動機直接起不來，有些則會導(dǎo)致燃燒異常冒煙等。

發(fā)動機的同步是一個非常大的話題，同步狀態(tài)有很多，例如3、32、48、128、129之類的，又分為兩大類：

一類是ECU可以控制噴油器試噴的，試噴后發(fā)動機反應(yīng)符合預(yù)期，就認為找到同步了，同步就變正常；

另一類是ECU不控制噴油器加電，噴油器根本不噴油，因此發(fā)動機無論如何都是起不來的，小軌后續(xù)會詳細聊聊。

二

知識延伸

發(fā)動機冒黑煙的根本原因就是柴油不正常燃燒，可能原因很多，總結(jié)起來就是油和氣兩方面的問題，油多了、油噴的不對、氣少了、缸壓不足等，我們一個個來看看。

1、小車后處理系統(tǒng)導(dǎo)致的冒黑煙

該視頻中的車子原地踩油門出來的黑煙是顆粒物，就是PM。為什么會出現(xiàn)這種情況呢，這就和小車國四的技術(shù)路線有關(guān)。小車國四的技術(shù)路線為EGR+DOC+POC，EGR把廢氣引入缸內(nèi)，降低了燃燒溫度，需要高溫富氧生成的氮氧化物產(chǎn)生的相對較少，溫度低了顆粒物產(chǎn)生就多，產(chǎn)生的顆粒物再用POC抓起來，抓起來之后燒掉，這里就有問題了，靠什么燒呢？靠高溫排氣燒，但是許多跑城市工況的小車，排氣溫度較低燒不掉，就會堆積在POC內(nèi)、堵塞POC，原地猛踩油門，進排氣量大，就會把POC抓起來的顆粒物吹出來，形成黑煙。所以對于經(jīng)常跑城市工況排氣溫度無法到達指定溫度的，那么這種路線就無法達到比較好的處理顆粒物的效果。

2、進氣不足

進氣不足，進氣量少，噴射的燃油無法完全燃燒，就會形成黑煙，常見的由進氣系統(tǒng)導(dǎo)致冒黑煙有這類特點：空轉(zhuǎn)正常，帶負荷運轉(zhuǎn)冒黑煙；進氣不足，怠速低負荷運轉(zhuǎn)正常，當負荷增大后，空氣量不能隨著燃油量增加，就改變空燃比，使混合氣過濃，導(dǎo)致冒黑煙。進氣量以及進氣溫度等，可以在診斷儀上讀取到，常見的故障點如下：

1）空氣濾清器故障

空濾濾芯裝反、空濾堵塞等，相當于進氣的大門關(guān)上了，氣進的就少，進氣量不足。

2）進氣不暢

進氣管漏氣、彎折、堵塞、或者吸癟，特別是這類膠管的，很容易變形，導(dǎo)致進氣不暢。

3）增壓器故障

增壓器是進氣系統(tǒng)的核心，把廢氣的能量轉(zhuǎn)化為進氣能量，增壓器有問題直接導(dǎo)致增壓壓力低，發(fā)動機動力不足，甚至冒黑煙。

4）廢氣旁通控制閥故障

廢氣旁通控制閥控制增壓壓力，使增壓壓力保持在一個較為穩(wěn)定的水平，如果廢氣旁通控制閥有故障，可能導(dǎo)致增壓器泄氣，進一步導(dǎo)致增壓壓力過低。

5）節(jié)氣門故障

對于配有節(jié)氣門的柴油機，如果節(jié)氣門積碳或者卡滯，不能正常響應(yīng)，也會造成進氣不暢。

6）中冷器故障

中冷器如果破裂、堵塞或者缺水等，導(dǎo)致發(fā)動機溫度過高，不能冷卻增壓后的進氣，致使進氣溫度過高，密度減小，充氣效率減小，實際進入氣缸的空氣就會較少，導(dǎo)致動力不足冒煙等。

7）EGR相關(guān)故障

EGR相關(guān)故障可能會導(dǎo)致廢氣進入過多，新鮮空氣較少，導(dǎo)致進氣不足。

8）進氣壓力傳感器信號漂移

進氣壓力傳感器如果信號漂移，可能ECU接收到的空氣量大于實際空氣量，這個時候ECU就會根據(jù)接收到的信號噴射燃油，實際上在氣缸內(nèi)空氣沒有那么多，很容易造成燃油不完全燃燒，冒黑煙。常見的就是進氣壓力傳感器自身故障、接插件腐蝕進水、線束連接異常等等。

判斷進氣系統(tǒng)是否堵塞或者進氣不暢，相比還是比較簡單的。首先保持原樣，原地和負重上坡踩油門，在診斷儀上讀取增壓壓力或者空氣流量；然后脫開增壓器前的管路，同樣方法再測一般，看看進氣壓力空氣流量等是否有變化。如果變大了，表明增壓器前的管路有堵塞或者導(dǎo)致進氣不暢的因素；如果不變，表明增壓器前的管路沒問題，接著往后查。

3、氣缸漏氣

氣缸密封不嚴，漏氣，致使爆發(fā)壓力以及燃燒溫度下降，導(dǎo)致燃燒不完全，冒黑煙。

1）進排氣門以及氣門間隙故障

進排氣門積碳、進排氣門打開關(guān)閉時間不對、以及氣門間隙不對、或者進排氣門無法徹底關(guān)閉等都會導(dǎo)致缸壓降低。

2）活塞、活塞環(huán)、缸套等故障

缸套磨損、活塞磨損、活塞環(huán)重環(huán)等（氣環(huán)油環(huán)缺口重合）導(dǎo)致缸內(nèi)漏氣，缸壓降低。

3）氣缸墊、缸蓋故障

氣缸墊破損或者缸蓋密封面變形等，導(dǎo)致氣缸無法密封，缸壓降低。

氣缸密封性是否存在異常，可以簡單的通過診斷儀判斷。壓縮測試是一種基于軟件的發(fā)動機測試功能，主要用于測試發(fā)動機各缸氣密性。在執(zhí)行壓縮測試時，通過禁止噴油，防止發(fā)動機啟動。通過測量各缸在壓縮和作功沖程時的曲軸速度，可判斷出各缸相對的氣密性，并通過診斷儀進行評估。

壓縮測試的原理：如果氣缸漏氣，在上止點前，阻力變小，活塞速度加快；相反，在上止點之后，膨脹能量損失，活塞速度減慢。

4、排氣不暢

發(fā)動機排氣不暢，排氣阻力增加，會造成廢氣無法順利排出，過多的廢氣殘留在缸內(nèi)，新鮮空氣量不足，充氣效率下降。

1）消聲器、后處理等排氣管上的附件堵塞

2）排氣管堵塞

3）排氣蝶閥卡滯

排氣管堵塞，容易造成冒黑煙，尤其是大負荷冒時，通常也會伴隨著排氣溫度高，排氣管發(fā)紅，如下圖：

如果懷疑排氣不暢，可以斷開排氣管增壓后的管路進行試車，如果恢復(fù)正常，則表明排氣增壓后的管路有堵塞；如不變，排查其他。

5、噴油量異常

噴油量異常，尤其是噴油噴多了，造成空燃比異常，多余的燃油沒有空氣進行燃燒，燃燒不完全，造成冒黑煙。常見的故障點如下：

1）噴油器磨損、滴油、調(diào)節(jié)不當、噴油器輕微卡滯常噴等

ECU根據(jù)軌壓和加電時間計算出實際噴油量，可這個實際噴油量并不是從噴油器噴出來的，而是一個理論噴油量。噴油器如果磨損會造成噴油量大，在同樣的軌壓以及加電時間下噴油器噴出的燃油大于理論計算值；如果噴油器油量調(diào)節(jié)不當，也會造成實際噴油量大于理論噴油量，進一步造成黑煙；針閥與針閥體磨損，油嘴開裂會造成噴油器滴油，一方面噴油量異常，一方面時刻不對，都會造成發(fā)動機冒黑煙。如果懷疑噴油器，可拆出觀察，并上臺架測試。

2）軌壓傳感器信號漂移

如果軌壓傳感器實際測到軌壓低于實際軌壓，那么噴出去燃油量就會大于理論噴油量，燃油增多，空氣不變就容易造成冒黑煙。軌壓傳感器信號漂移常見的就是傳感器自身故障或者接觸端子異常。如懷疑軌壓傳感器故障，更換交叉實驗即可。

3）水溫傳感器信號漂移

水溫對噴油量有很大的修正，水溫越低，噴油量越大。如果ECU監(jiān)測到水溫一直處于較低的狀態(tài)，ECU控制噴油器噴射的燃油就會比較多。如果懷疑水溫存在故障，就簡單的多，發(fā)動機運行一段時間后，診斷儀上讀取水溫信號，看看是否符合實際情況。

4）大氣壓力傳感器故障

博世ECU的大氣壓力傳感器均集成在ECU內(nèi)部，大氣壓力用來修正噴油量。如果懷疑大氣壓力傳感器故障，首先要確認的是ECU的供電搭鐵有無異常，確認后再去排查ECU。

5）其他信號修正噴油量，如檔位信號，燃油溫度等等。

6、噴油時刻異常

噴油時刻異常，就如前文贅述錯過最佳噴射時刻，導(dǎo)致燃燒異常，造成冒黑煙。

1）硬件方面，發(fā)動機正時沒有對好，皮帶跳齒等。

2）線束接反，如本次案例講解，凸輪軸曲軸線束接反。

3）ECU數(shù)據(jù)問題。