柴油机在运行中发生机械故障轻则造成基件损伤，重则导致机械事故的发生。柴油机发生故障前其转速、声音、排气、水温、机油压力等方面均会浮现出某种异常迹象，即故障预兆特征。所以操作人员应凭据预兆的特征迅速作出准确判断，判断接纳措施避免事故的发生。
一、“飞车”故障
预兆特征
转速突然升高，而且越来越快，不受油门控制，声音异常、刺耳，排气管冒出大量蓝烟或黑烟。
“飞车”属于超速空转，在负荷下工作不会发生，都是在刚起动或工作中负荷突然往消失或减轻的情况下，才有可能出现。其主要缘由是调速器系统发生故障，使供油失去控制或油底壳机油过量而引发。发生“飞车”预兆，如不立即接采取紧急措施，最后会致使捣缸、断轴等重大事故。
处置措施
主要是通过断油或断气达到熄火目的。可以采取的紧急措施有：一是关油门遏制供油，并踏下制动器；二是梗塞进气管，切断空气的进入；三是迅速松开高压油管停止供油；四是车用柴油机行走中可用高级重负荷（制动），使发动机因扭气不足而熄火。
二、粘缸故障
预兆特征
转速下降、运转无力，声音烦闷，水温超高，配有水温表的其指示跨越100℃。此时，向机件洒一些水，会迅速蒸发。主要缘由是严重缺水，水冷却系统失效。若立即熄火停机，可能发生粘缸。
处置措施
怠速运转一段时间或熄火摇转曲轴辅助冷却，使水温降至40℃左右，再缓慢加进冷却水。注意不要立即加冷却水，否则会致使机件因局部温度突然下降过快而变形或发生裂纹。
三、捣缸故障
预兆特征
曲轴箱部位有“嗒嗒”声，像小锤子轻敲硬地板的声音，即俗称的“敲缸声”，机油压力下降，急加速时更明显。捣缸是破坏性较大的机械故障，主要是由于连杆螺栓松退或螺栓拉伸缩颈，连杆轴配合间隙过大，造成螺栓松脱或折断所致。若有敲缸声，但机油压力正常，则不是捣缸的预兆，应从调整供油提前角方面考虑。
处置措施
立即停机检修，更换新件。
四、烧瓦故障
预兆特征
声音发闷，好象负荷突然加重转速下降，机油压力下降，排气冒黑烟。烧瓦会致使轴瓦与轴颈抱死而熄火，主要缘由是轴瓦表面润滑油膜被破坏，轴瓦与轴颈表面金属直接接触、磨擦温度迅速上升，发生胶合而至。
处置措施
立即停机，拆盖检查连杆、轴瓦，查明缘由，维修更换。
五、断轴故障
预兆特征
曲轴箱内发生烦闷的敲击声，加大油门则敲击声变大，怠速运行时机件发抖严重，排气冒黑烟。断轴是曲轴颈轴肩处机械疲劳引发的，都有一个从裂到断的渐变进程。隐性裂变时，预兆特征不较着，随着裂纹扩大，预兆特征越来越较明显，最后致使断轴熄火。若出现油门等发抖或敲击频率相吻合时停机，可能正处于断轴的临界点。此时拆盖检查，用手推动飞轮，如轴向间隙较大，且推动不艰苦，表明曲轴已折断。
处置措施
发现预兆立即停机检查，发现裂纹应及时更换曲轴。