1.1.7　柴油机的启动系统

要使柴油机由静止状态过渡到工作状态,必须先用外力转动柴油机的曲轴,使活塞做往复运动,使气缸内的空气的压力和温度升高,达到燃油的自燃温度并着火燃烧膨胀做功,推动活塞向下运动使曲轴旋转,柴油机才能自行运转,工作循环才能自动进行。曲轴在外力作用下开始转动到柴油机开始自动怠速运转的全过程,称为柴油机的启动过程。完成启动过程所需的装置,称为柴油机的启动系统。

根据启动时所用的能量不同,柴油机的启动装置和启动方式也不同。柴油机最常用的启动方法有三种:手摇或拉绳启动、电力启动(起动机启动)和压缩空气启动。

① 手摇启动或拉绳启动。手摇启动或拉绳启动结构十分简单,主要用于小功率单缸机的启动,手摇启动装置由安装在柴油机前端的启动爪和启动摇柄组成。此种启动方式一般在柴油机气门上安装有启动减压装置。减压装置采用降低启动转矩、提高启动转速的方法来改善柴油机的启动性能。

柴油机各缸的减压装置是一套联动机构。中、小型柴油机的联动机构一般采用同步式,即各减压气门同时打开或关闭。大功率柴油机减压装置的联动机构一般为分级式,即启动前各减压气门同时打开,启动时各减压气门分级关闭,使部分气缸先开始工作,预热后其余气缸再开始工作。

减压的气门可以是进气门,也可以是排气门。用排气门减压会导致炭粒吸入气缸,加速机件的磨损,一般多采用进气门减压。

手摇或拉绳启动方式主要用于单缸柴油机。

② 压缩空气启动。船用大功率柴油机绝大多数采用压缩空气启动。因为这种柴油机各运动部件重量大,启动产生的惯性力和阻力很大,用电力装置是不合适的,故都用压缩空气启动。压缩空气启动的原理是将具有一定压力的压缩空气按柴油机发火次序,在工作冲程时送入各气缸,推动活塞,使柴油机转动起来。待柴油机转速达到启动转速,喷入燃烧室中的燃料方能自行发火燃烧,使柴油机运行。压缩空气启动主要用于船用柴油机或其他特种用途柴油机。

③ 起动机启动。以电动机作为动力源。当电动机轴上的驱动齿轮与柴油机飞轮周缘上的环齿啮合时,电动机旋转时产生的电磁转矩通过飞轮传递给柴油机的曲轴,使柴油机启动。电力起动机简称起动机,其结构如图1⁃13所示。它以蓄电池为电源,结构简单、操作方便、启动迅速可靠。目前,几乎所有的中小功率柴油机都采用起动机启动。

图1⁃13　柴油机起动机(系统)结构示意图

启动时,接通启动开关,起动机电路通电,继电器的吸引线圈和保持线圈通电,产生很强的磁力,吸引铁芯左移,并带动驱动杠杆绕其销轴转动,使齿轮移出与飞轮齿圈啮合。与此同时,由于吸引线圈的电流通过电动机的绕组,电枢开始转动,齿轮在旋转中移出,减小冲击。

起动机小齿轮伸出后与柴油机飞轮齿圈啮合,柴油机开始转动。随着起动机转速的增加,柴油机转速也在增加,当柴油机的转速达到最低启动转速要求(150~240r/min)时,柴油机即可着火自行运转,启动过程结束。启动结束后,起动机齿轮退回原位。