当环境温度高于5℃或在低温下机油和冷却水经预热后，按照启动程序操作，连续3次以上不能启动柴油机，称为柴油机启动困难。柴油机发生启动困难故障时，有以下几种情况：①启动时，曲轴根本转不动或者转动很慢，即启动转速太低；②启动时启动转速正常，但柴油机不着火，没有爆发声，排气管不冒烟；③启动时，柴油机虽然发生了着火，但柴油机运转不正常，转速不稳，甚至灭火。柴油机启动困难的原因是多方面的，查找故障原因时，首先应根据启动柴油机时所出现的不正常现象，综合柴油机各系统故障特点，联系使用维修情况进行分析，以判断故障所在。
1启动转速过低
柴油机启动时，曲轴根本转不动或者转动很慢，即启动转速太低。柴油机对启动转速都有最低要求，小型低速柴油机的启动转速约为80～150r/min，中小型高速柴油机的启动转速约150～250r/min，某些轻型高速柴油机的启动转速高达300r/min。启动转速低，汽缸中压缩压力就会很低，柴油无法被压燃。柴油机启动转速太低的原因主要是由于启动系统有故障，电起动机蓄电池存电不足或有断路故障致使供电能力降低，或者是蓄电池桩头及启动电磁开关主触头接柱松动，也可能是起动机内部故障。柴油机启动转速过低的原因还可能是启动阻力太大造成的，或者是由于启动的操作技术不正确，例如，启动时没有卸去负荷，离合器的操纵手柄没有放在空挡位置，减压手柄没有放在启动位置，用电启动的柴油机启动时，启动开关过早关掉，使外力克服不了柴油机的启动阻力。
2燃油和空气供给不足
柴油机启动时，启动转速正常，但不着火，没有爆发声，排气管不冒烟，这多是燃油系统不供油、空气供给系统不供气。燃油系统不供油检查方法：①检查柴油箱是否有柴油，油箱开关是否打开，油箱的通气孔是否堵塞。②观察高压油管有无破裂，油管接头有无松动或接触不良而漏油。③检查低压油路的供油情况是否正常，是否有堵塞，是否需要更换柴油滤芯，是否有空气和水分进人。
空气供给系统故障原因有：①空气滤清器堵塞，汽缸内充气不足，难以启动。②修理时将正时齿轮装错，造成配气时间和供油时间不对，使柴油机启动困难。③气门间隙调整螺钉、锁紧螺母松动，气门推杆脱落，气门摇臂折断等，使进、排气门打不开。④气门间隙过大，凸轮轴进、排气凸轮磨损，使进、排气门开度减小，进气不足，排气不尽，影响启动。⑤气门摇臂折断，也会造成不能进气或排气，柴油机熄火，不能启动。
3喷油泵、喷油器工作不良
启动时柴油机虽然着火，但柴油机运转不正常，转速不稳，甚至灭火。主要是燃油系供油量少，供油断续不均匀，供油雾化不良，供油提前角过大或过小，使进人汽缸内的燃油燃烧不良，不平稳，从而使柴油机启动困难。即使启动起来，柴油机排气冒黑烟，排烟断续，排气声不连续（有时伴随有放炮声，汽缸内有金属敲击声），运转不稳，振动加剧，甚至自动熄火停车，对于这类故障一般的诊断步骤如下：
（1）停车后，将油门放在最大供油位置，用手摇柄转动曲轴，将手指按在高压油管上，并仔细听，如高压油管内有脉动或汽缸内发出清脆的恍、吮声，表示喷油嘴有油喷出，否则证明喷油泵和喷油器有故障。出现较多的故障是喷油泵供油提前角调整错误，或柱塞偶件卡死、磨损。供油提前角度不对，要在喷油泵实验台上重新检查和调整喷油泵供油提前角。柴油太脏或积碳太多，会使喷油器喷孔堵塞，这时要拆下喷油器进行检查、修复，如果磨损严重，要更换新件。
（2）如果启动困难的同时排气管冒黑烟，说明进人汽缸的燃油燃烧不完全，有部分游离态的碳从排气管排出。松开喷油泵联轴节螺钉，检查轴键或被动盘的错位情况，并予以调整。检查喷油泵，更换其磨损严重机件，并按规定校准、安装。调整调速器供油拉杆呈正常工作状态，更换调速器磨损严重机件。使用质量符合规定的柴油。
（3）如果油路及油泵的工作均正常，就要检查喷油器的喷油压力是否偏低，尤其是在冬季，喷油器的压力偏低使燃油雾化不良，会造成启动困难。这时要检查和校正喷油器压力。
4汽缸压缩压力不足
如果汽缸压缩压力不足，燃料就不能自燃。造成汽缸压缩压力不足的根本原因是漏气，检查方法如下：①用摇把摇转柴油机曲轴，感觉不费劲，且在进、排气管处能听见轻微漏气声，则表明气门处漏气。进、排气门漏气，可能是由于气门间隙太小，使气门关闭不严，首先调整好气门间隙，然后测量柴油机的进、排气门开闭角度，并与规定配气相位相对比，若不适当，可用偏位法进行总体调整。气门弹簧折断或弹力不足，也会造成气门关闭不严而漏气，应更换气门弹簧。②用摇把摇转柴油机曲轴，若感到压缩力不足，并在压缩冲程中从曲轴箱机油加油口处听到有漏气声，则属于曲柄连杆机构故障。应检查是否因活塞、活塞环或汽缸套过度磨损，而导致缸套活塞组配合间隙过大使汽缸压缩力不足；或者因汽缸盖螺母未拧紧及汽缸垫损坏，而使汽缸体或汽缸盖与机体接合处密封不严而漏气，如有，应及时更换相应零件或紧固螺母。