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诊断柴油机故障的方法很多，但不管采用什么方法都必须具备一定的专业知识和工作经验，并掌握柴油机的结构情况及使用年限等。常用的简易诊断方法多为以下几种：
(1)听声音听声音的方法有很多种，可直接用耳朵听，也可借助听棒、螺钉旋具听。在听的同时可改变柴油机转速，或者拆掉一根高压油管，以求确诊故障部位。
实践证明柴油机的异响噪声是有规律的，其振动异响主要是由于本身的支撑不牢所致。柴油机每一个工作循环出现一次异响，多属与凸轮轴有关系的零部件有关(如气门、正时齿轮等)。柴油机每转一圈异响出现一次，与曲轴连杆机构的机件有关。如果有规律地连续发生异响，多出现在旋转部件上(如飞轮、正时齿轮等)。间歇而无规律的异响，大都来自柴油机附件故障。
柴油机内部异响的特征有以下几点:
1)活塞敲缸声缸体上部响声最大，怠速时较清晰，冷机或刚起动时响声明显、响声类似金属的敲击声。采用逐缸断油的方法，如响声减弱或消失时可判定是该缸的活塞敲缸。
2)连杆轴承响响声较短促，加速时有连续的敲击声,响声随转速的增大而变响。采用逐缸断油的方法判断，如响声减弱或消失，即可断定该缸连杆轴承发生了故障。
3)活塞销响响声在柴油机气缸体上部，怠速及低速时，有清晰的“嗒、嗒”声，柴油机温度升高时最明显。用断油的方法逐缸判断，如响声减小或消失便可确认该缸的活塞销有故障。
4)活塞环响响声不清脆，拔出机油标尺可听到钝哑的“啪、啪”声，随着转速增高而加大、断油时声音不消失。可用一根Im长的杆物贴在气缸体上部逐缸检查，当杆的另一端贴在耳部听到上述响声时，该缸即有可能发生了活塞环响的故障。
5)窜气声机油标尺口有节奏地冒蓝烟，严重时也会出现窜机油现象。逐缸断油，声音可消失，但蓝烟仍旧窜出，即可断定该缸出了故障。
6)曲轴主轴承响响声来自气缸体下部，响声随转速的增高而加大。逐缸断油，声音无明显变化。相邻两缸断油，响声减小，并伴有机油压力下降，即可断定该异响为曲轴部位。
7)气门响怠速时可听到有节奏的“嗒、嗒”声,响声随转速的提高而加大,逐缸断油响声无变化。
8)气门座圈响响声如同气门响,响声无规律，中速时较为清晰,逐缸断油无变化。
9)气门弹簧响可以听到“嚓、嚓”的响声，打开加机油口声音会更明显。
10)飞轮响响声来自柴油机后下部、怠速时不明显、提高转速时有沉闷的“哐、哐”声。加速时响声明显，急减速响声也明显。单缸断油，响声加剧。
(2)看烟色柴油机排气管排气的烟色，一般有白、黑、微蓝、蓝色和无色等几种。
1)白色在柴油机冷态时出现是正常的，白色是水蒸气的颜色。如果能随着柴油机工作温度的上升而变为微蓝色，进而变为淡灰色(即很淡的黑色)或无色，说明柴油机工作正常。如果在热机状态下仍冒白烟，则说明工作状态不正常。
2)蓝色很浅的微蓝色，可能是极细微的水气造成的。看得清楚的蓝色，多是烧机油的症状。
3)黑色这是柴油过浓、雾化不良、燃烧不完善的标志。
4)无色和灰色这是对应小负荷和大负荷正常的排烟颜色。如果摘掉空气滤清器，烟色就会从黑色变为无色，说明空气滤清器已太脏或进气阻力过大。
(3)手感振动和温度柴油机有些部位的振动和温度，能显示出机件内部的工作情况。例如手摸高压油管，可感到喷油泵柱塞向喷油器送油的情况。又如柴油机起动后低速不稳，同时感到一排气支管比其他支管温度低，很可能这一缸不工作。
(4)查外观柴油机上有一些仪表和指示信号，供使用者掌握柴油机的工作情况。例如蓄电池电压、机油压力、冷却液温度等，往往都有指示信号，这些都可用来了解柴油机的工作状况。除此之外，查看外观也是查找故障最方便的手段。例如看到某供油管路接头处有油迹或沾有尘土，可以断定这就是泄漏点。
(5)拆部件例如当难以查出是因为哪一缸喷油过浓造成排气管冒黑烟时，只要看拆哪一缸的高压油管黑烟便停止，说明该缸便是喷油过浓的缸。
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