柴油機在執行中如果出現機械故障，輕者造成零部件損傷，重者導致重大機械事故的發生。通常情況下，柴油機發生故障前，轉速，聲音、排氣、水溫、機油壓力等資料都會表現出異常，即故障預兆特徵。
操作人員應根據預兆特徵，迅速準確作出判斷，果斷採取措施，避免事故發生。
“飛車”故障
預兆特徵：轉速突然升高，越來越快，不受抽門控制，聲音異常、刺耳，排氣管冒出大量藍煙或黑煙。
“飛車”屬於超速空轉，在正常負荷下不會發生。而在剛起動或突然減輕負荷的情況下，才可能出現。“飛機”的'主要原因是調整器發生故障，使供油失去控制而引起。出現“飛車”預兆，如不立即採取措施，會導致搗缸，斷軸等事故發生。
處理措施：主要是通過斷油或斷氣達到熄火目的。一是關油門停止供油，並踏下制動器：二是堵塞進氣管，切斷空氣的進入;三是迅速鬆開高壓油管停止供油;四是可用高檔重負荷(制動)，迫使發動機熄火。
粘缸故障
預兆特徵：轉速下降、運轉無力，聲音沉悶，水溫超高，超過100℃。
此時，向機件灑一些水，會迅速蒸發。主要是嚴重缺水，水冷卻系統失效。若立即熄火停機，就可能產生粘缸。
處理措施：慢速運轉一段時間或熄火搖轉曲軸幫助冷卻，使水溫降至40℃左右，再緩慢加入冷卻水。否則，立即加冷卻水，會使機件因區域性溫度下降過快產生變形或裂紋。
搗缸故障
預兆特徵：曲軸箱有“嗒嗒”聲，像小錘子輕敲硬地板的聲音，即俗稱的“敲缸聲”。機油壓力下降，急加速時更明顯。
搗缸是破壞性很大的故障，主要是由於連桿螺栓鬆退，連桿軸配合間隙過大，造成螺栓鬆脫成折斷所致。若有敲缸聲，但機抽壓力正常，則不是搗缸的預兆。
處理措施：立即停機檢修，更換新件。
燒瓦故障
預兆特徵：聲音發悶，好象負荷突然加重轉速降低，機油壓力下降，排氣冒黑煙。
燒瓦會導致軸瓦與軸頸抱死而熄火，主要是軸瓦表面潤滑油膜被破壞，軸瓦與軸頸表面金屬直接接觸、摩擦溫度迅速上升，表面產生膠合所致。
處理措施：立即停機，拆蓋檢查連桿軸瓦，查明原因，維修更換。
斷軸故障
預兆特徵：曲軸箱內發生沉悶的敲擊聲，慢速行駛時機件抖動嚴重，排氣冒黑煙。
斷軸主要是曲軸頸軸肩處機械疲勞超限，有一個從裂到斷的漸變過程。出現隱性裂變時，預兆特徵不明顯，隨著裂紋擴大，預兆特徵越來越明顯，最後導致斷軸熄火。若出現油門抖動時停機。可能正處於斷軸的臨界點。此時拆蓋檢查，用手推動飛輪，如軸向間隙較大，且推動不費力，表明曲軸已折斷。
處理措施：發現預兆立即停機檢查，發現裂紋及時更換曲軸。
拉缸故障
前兆特徵：排氣管嚴重冒黑煙而突然熄火，曲軸不能轉動。此時不能再啟動柴油機進行工作，而應查明原因並加以排除。
處理措施：
(1)早期發現拉缸時應首先加大氣缸滑油注油量。如過熱現象沒有改變，可採取單缸停油、降低轉速、加快活塞冷卻等措施，直到過熱消除為止。
(2)當發現拉缸時，必須迅速降低轉速，然後停車。繼續增加活塞冷卻，同時進行盤車。
(3)如因活塞咬死而不能盤車時，可待活塞冷卻一段時間後，再行盤車使之活動。
(4)當活塞咬死的情況比較嚴重時，可向氣缸內注入煤油，待活塞冷卻後撬動飛輪或盤車。
(5)吊缸檢查時，應將活塞與缸套表面上的拉缸痕跡用油石仔細磨平。損壞的活塞環必須換新。若活塞和缸套損壞嚴重，應予以換新。
(6)活塞裝復時，必須仔細檢查氣缸上的各注油孔注油是否正常。若活塞和氣缸套均換新，則在裝復後應進行磨合，磨合時應從低負荷開始逐漸地加負荷並連續運轉。
(7)如拉缸事故不能修復或不允許修復時，可採取封缸方法繼續執行。