我们知道柴油机在运行一般时间之后，难免会出现这样或那样的故障，如不及时处理，将会影响柴油机的正常工作，甚至造成严重事故。正确诊断柴油机故障，确保车辆完好性，降低经费开支，是广大驾修人员现在以及将来需要不断探索的课题。诊断柴油发动机故障的方法尽管很多，但都必须具备一定的专业知识和工作经验，并掌握车辆的结构情况及使用年限等。
常用的简易诊断柴油发动机故障的方法有听声音、看烟色、手触摸、查外观、拆部件和试功能等，检修时可用以下几种传统方法。
1.耳听法。听柴油机运转的声音，判断异响及其所在位置，必要时也可听取用户对故障情况的陈述。听声音的方法有很多种，直接用耳朵听，借助听棒、胶管、螺丝刀，甚至用听诊器听。在听的同时改变柴油发动机转速，拆掉一根高压油管，甚至在熄火后注意声音变化等。
2.嗅觉法。还可以闻，通过故障可能发出的异常味道，来确定可能发生的故障和故障发生的部位，特别是电气系统损坏时往往伴有烧焦的异味。对柴油机电控系统的故障诊断要借助诊断仪器，按电控系统诊断方法进行，基本诊断方法与汽油机电控系统诊断方法相同。
3.观察法。采用观察法诊断柴油机故障。就是用眼睛观察柴油机各运转部件和接合部位有无松动情况，排气颜色是否正常，有无漏水、漏气、漏油等，要仔细观察整机的完整及损坏情况。例如柴油发动机排出废气的颜色是诊断发动机故障的重要依据。根据排烟颜色的不同，结合使用条件的改变可确定不同的故障。柴油发动机排气管排烟颜色一般有白、黑、微蓝、蓝色和无色五种。在柴油发动机第一次启动，尤其是冷启动后短时间内的排烟烟色开始为白色，随着发动机工作温度的上升进而变为微蓝色，然后转为淡灰色(即很淡的黑色)或无色，说明发动机工作正常，因此白烟或微蓝烟是一种过度颜色。正常工作中排烟应呈无色和灰色，对应发动机在小负荷和大负荷时的正常排烟颜色。但持续性的排放白烟，应查明原因。在柴油发动机冷态或在环境温度较低时出现是正常的，此时白色排烟是水蒸气的颜色。如果在热机状态下仍冒白烟，则说明工作状态不正常，可能是供油提前角过迟或燃油中有太多的水;或者是喷油嘴有故障、喷油压力太低使燃油雾化不良;甚至可能是气缸内进水等原因引起的。气缸内进水主要有两方面原因:一是燃油中含水过多;二是发动机水套内的水(或冷却液)进入到气缸内，这是由于发动机气缸垫损坏或气缸发生了穴蚀(或气蚀)故障所致。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，是发动机烧机油的征兆，应从机油进入燃烧室的途径查找故障的原因。如活塞环与气缸之间磨损过大、密封性差;气门导管上的油封脱落与损坏;油底壳机油油平面过高，机油标号不对;带废气涡轮增压器的发动机，增压器密封环损坏，机油进入进气道后进入气缸燃烧。黑色排烟是喷油过多、雾化不良、燃烧不完全的标志。它直接受燃烧室压力、温度、局部区域缺氧程度、喷油时刻和喷油量的影响。柴油发动机在大负荷下常有冒黑烟的现象，就是因为大负荷时喷油量多的原因。现代车用柴油发动机均已加装了冒烟限制器，将负荷限制在冒烟界限以下，为了不冒烟而不让它使足力气，规定在最大负荷下的烟度值不超过3.5，即在中小负荷下不准有看得见的黑烟。如果柴油发动机调整得当，冒烟限制器工作有效，即使在大负荷下也不应该冒浓重的黑烟，只排一点呈淡灰色的烟气而已。因此，如果出现黑烟或深灰色烟，可认为是工作不正常，需查找原因。
4.故障征兆表法。柴油机的故障较为复杂，一般多具有非确定性的特征，其表现形式为某故障原因可能产生多个故障迹象或某个故障迹象可能是由多个故障引起，即故障现象与故障原因之间不具有确定性的关系。这一类故障多表现为不能在基本检查中，如果是柴油机电子控制系统，也不能在故障代码诊断中得到证实，通常，这种情况可按照故障征兆表的编号顺序进行故障检查。此外，运用故障征兆表有助于对柴油机故障，尤其是疑难故障进行诊断，有利于对故障群的故障模式进行识别，结合模糊数学或神经网络的数学方法，还可实现柴油机故障诊断专家系统的软件设计与开发。在这里还需要说明的是，柴油发动机电控系统的故障，大多数出在系统的零部件、配线、连接器及传感器上。