1.1.7　柴油機的啟動系統

要使柴油機由靜止狀態過渡到工作狀態,必須先用外力轉動柴油機的曲軸,使活塞做往復運動,使氣缸內的空氣的壓力和溫度升高,達到燃油的自燃溫度并著火燃燒膨脹做功,推動活塞向下運動使曲軸旋轉,柴油機才能自行運轉,工作循環才能自動進行。曲軸在外力作用下開始轉動到柴油機開始自動怠速運轉的全過程,稱為柴油機的啟動過程。完成啟動過程所需的裝置,稱為柴油機的啟動系統。

根據啟動時所用的能量不同,柴油機的啟動裝置和啟動方式也不同。柴油機最常用的啟動方法有三種:手搖或拉繩啟動、電力啟動(起動機啟動)和壓縮空氣啟動。

① 手搖啟動或拉繩啟動。手搖啟動或拉繩啟動結構十分簡單,主要用于小功率單缸機的啟動,手搖啟動裝置由安裝在柴油機前端的啟動爪和啟動搖柄組成。此種啟動方式一般在柴油機氣門上安裝有啟動減壓裝置。減壓裝置采用降低啟動轉矩、提高啟動轉速的方法來改善柴油機的啟動性能。

柴油機各缸的減壓裝置是一套聯動機構。中、小型柴油機的聯動機構一般采用同步式,即各減壓氣門同時打開或關閉。大功率柴油機減壓裝置的聯動機構一般為分級式,即啟動前各減壓氣門同時打開,啟動時各減壓氣門分級關閉,使部分氣缸先開始工作,預熱后其余氣缸再開始工作。

減壓的氣門可以是進氣門,也可以是排氣門。用排氣門減壓會導致炭粒吸入氣缸,加速機件的磨損,一般多采用進氣門減壓。

手搖或拉繩啟動方式主要用于單缸柴油機。

② 壓縮空氣啟動。船用大功率柴油機絕大多數采用壓縮空氣啟動。因為這種柴油機各運動部件重量大,啟動產生的慣性力和阻力很大,用電力裝置是不合適的,故都用壓縮空氣啟動。壓縮空氣啟動的原理是將具有一定壓力的壓縮空氣按柴油機發火次序,在工作沖程時送入各氣缸,推動活塞,使柴油機轉動起來。待柴油機轉速達到啟動轉速,噴入燃燒室中的燃料方能自行發火燃燒,使柴油機運行。壓縮空氣啟動主要用于船用柴油機或其他特種用途柴油機。

③ 起動機啟動。以電動機作為動力源。當電動機軸上的驅動齒輪與柴油機飛輪周緣上的環齒嚙合時,電動機旋轉時產生的電磁轉矩通過飛輪傳遞給柴油機的曲軸,使柴油機啟動。電力起動機簡稱起動機,其結構如圖1?13所示。它以蓄電池為電源,結構簡單、操作方便、啟動迅速可靠。目前,幾乎所有的中小功率柴油機都采用起動機啟動。

圖1?13　柴油機起動機(系統)結構示意圖

啟動時,接通啟動開關,起動機電路通電,繼電器的吸引線圈和保持線圈通電,產生很強的磁力,吸引鐵芯左移,并帶動驅動杠桿繞其銷軸轉動,使齒輪移出與飛輪齒圈嚙合。與此同時,由于吸引線圈的電流通過電動機的繞組,電樞開始轉動,齒輪在旋轉中移出,減小沖擊。

起動機小齒輪伸出后與柴油機飛輪齒圈嚙合,柴油機開始轉動。隨著起動機轉速的增加,柴油機轉速也在增加,當柴油機的轉速達到最低啟動轉速要求(150~240r/min)時,柴油機即可著火自行運轉,啟動過程結束。啟動結束后,起動機齒輪退回原位。