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，负荷工作时为深灰色。柴油机在工作中，会经常出现冒烟现象，柴油机排烟有黑烟、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：
一、排气冒黑烟（碳烟）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。
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——成核阶段、单粒阶段、单粒的燃烧消失或附聚成更大絮团。影响其生成的主要原因为：
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，特别是在空间混合燃烧的柴油机中，由于高温气体包围着液态的油滴，造成了有利于裂解反应的条件，因此在燃烧初期产生了大量的碳粒。柴油机在正常燃烧时，在排气门打开以前，燃烧初期所形成的大量碳粒可以基本烧完，排气基本上是无烟的。只是在某些不利工况下，碳粒不能及时燃烧反而团聚吸附，在气缸中和排气过程中形成更大的碳烟粒子或絮团，使排气冒黑烟。
5．供油提前角调整不当
（1）供油提前角过大，燃油过早喷入燃烧室内，由于此时气缸内压力温度较低，燃料不能着火燃烧，当活塞上行，气缸内达到一定压力和温度，可燃混合气燃烧。在直喷式柴油机中，当其它参数不变时，加大喷油提前角可以降低排气烟度。因为加大喷油提前角会使滞燃期加长，使着火前喷入气缸的油量增加，预混合量增加，预混合气增多，加快了燃烧速度，燃烧可较早结束，从而使主燃期的形成碳粒具有较高的温度和高温下停留较多的时间，有利于碳粒氧化消失。然而过早的喷油增加了预混燃料量，使柴油机工作粗暴，燃烧噪音增大，并引起较大的机械负荷，以及较多的黑烟排放。
（2）供油提前角过小，喷入汽缸内的燃油过迟，一部分燃料来不及形成可燃混合气就被分离或排出，致使部分在排气管中随废气排出的燃油料受高温分解、燃烧，形成黑烟随废气一同排出。
二、排气冒蓝烟
排气冒蓝烟，一般情况下是柴油机使用日久，慢慢开始烧机油引起的，随着蓝色烟雾的加重，烧机油越来越多，就应考虑维修柴油机了。有时燃油中混有水分，或有水分漏入燃烧室中，引起燃烧的改变，柴油机会冒浅蓝色烟。
影响其生成的主要因素为：
1．空气滤清器阻塞，进气不畅或油缸内油面过高，使进入汽缸内的气量减少，燃油混合气正常比例改变，造成油多气少燃油燃烧不完全，也会引起排气冒蓝烟。
2．油底壳内润滑油加入过多，柴油机运行中润滑油易窜入燃烧室。
3．长期低负荷（标定功率的40%以下）运转，活塞与缸套之间的间隙过大，使油底壳内润滑油容易窜入燃烧室，与气缸中的燃料混合气混合，改变混合气正常比例，燃烧不完全，引起排气冒蓝烟。
4．活塞环卡住或磨损过多，弹性不足，安装时活塞环倒角方向装反，使机油进入燃烧室，润滑油燃烧后产生蓝色水气烟雾排出。
5．在机体通向气缸盖油道附近的气缸垫烧毁，活塞、气缸套磨损以及活塞环对口等状况将致使润滑油上窜燃烧室，并与燃油混合气一同燃烧。
三、排气冒白烟
白烟是指排气烟色为白色，它与无色不同，白色是水蒸气的白色，表示排烟中含有水分或含未燃烧的燃油成分。白烟呈液珠状态，和蓝烟相比较直径稍大，一般大于1μm。在光的折射下呈白色，柴油机的白烟是未燃烃（含燃油和润滑油）、水蒸气以及不完全燃烧的中间产物（如含氧碳氢），除水蒸气外，它们也都属于微粒范畴。柴油机在刚起动时或冷机状态时，排气管冒白烟，是因为柴油机气缸内温度低油气蒸发而形成，冬季尤为明显。柴油机在寒冷天气运行时，柴油机温度低，排气管温度也低，有水蒸气排气凝结成水气形成白色排烟，是正常现象。若当柴油机温度正常，排气管温度也正常时，仍然排出白色烟雾，说明柴油机工作不正常，可判断为柴油机故障。影响其生成的主要因素为：
1．气缸套有裂纹或气缸垫损坏，随着冷却水温度和压力的升高，冷却水进入气缸。排气时形成容易形成水雾或水蒸气。
2．喷油器雾化不良，喷油压力过低，有滴油现象。在气缸中燃油混合气不均匀，燃烧不完全，产生大量的未燃烃，排气时容易形成水雾或水蒸气。
3．供油提前角过小。活塞上行至气缸顶前喷入气缸的燃油过少，形成较稀的可燃混合气，过迟的喷油减少了预混燃料量，预混合量减少。预混合气减少，降低了燃烧速度，燃烧结束较晚，燃烧形成大量的水气烟雾。
4．燃油中有水份和空气。水和空气随着燃油喷射入气缸形成不均匀燃油混合气，燃烧不完全，产生大量的未燃烃排出机外。
5．活塞、气缸套等磨损严重引起压缩力不足，造成燃烧不完全。
6．柴油机刚启动时，个别气缸内不燃烧（特别是冬天），未燃烧的燃油混合气随其它工作缸的废气排出形成水气烟雾。