新聞主題	柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)系統(tǒng)起動(dòng)條件及原理圖

 

摘要：起動(dòng)系統(tǒng)的作用是供給柴油機(jī)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，使柴油機(jī)達(dá)到必須的起動(dòng)轉(zhuǎn)速，以便使柴油機(jī)進(jìn)入自行運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。當(dāng)柴油機(jī)進(jìn)入自由運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)后，啟動(dòng)裝置便結(jié)束任務(wù)并立即停止工作。而完成起動(dòng)所需要的裝置叫啟動(dòng)系統(tǒng)，由于通常由蓄電池作為電源，所以也稱(chēng)作“電啟動(dòng)裝置”。柴油發(fā)電機(jī)的啟動(dòng)系統(tǒng)主要由起動(dòng)機(jī)、蓄電池、充電發(fā)電機(jī)、調(diào)節(jié)器和柴發(fā)控制器等組成。電啟動(dòng)裝置工作流程是柴油機(jī)起動(dòng)時(shí)，蓄電池向電機(jī)供電，驅(qū)動(dòng)柴油機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。起動(dòng)后，柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)該電機(jī)作發(fā)電機(jī)運(yùn)行，向蓄電池充電。

 

一、柴油機(jī)啟動(dòng)原理和過(guò)程

1、啟動(dòng)系統(tǒng)工作原理

      柴油發(fā)電機(jī)借助于外力由靜止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)入、作狀態(tài)的全過(guò)程稱(chēng)為柴油發(fā)電機(jī)的啟動(dòng)過(guò)程，完成啟動(dòng)過(guò)程所需要的一系列裝置稱(chēng)為啟動(dòng)系統(tǒng)或啟動(dòng)裝置，其電路連接如圖1所示。它的作用是提供啟動(dòng)能量，驅(qū)使曲軸旋轉(zhuǎn)，可靠地實(shí)現(xiàn)柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)。

      柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)系統(tǒng)的工作性能主要是指能否迅速、方便、可靠地啟動(dòng)；其次，啟動(dòng)后能否很快過(guò)渡到正常運(yùn)轉(zhuǎn)。這些性能對(duì)柴油發(fā)電機(jī)工作的可靠性、使用方便性、耐久性和燃料經(jīng)濟(jì)性等有很大影響。在啟動(dòng)系統(tǒng)中，動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置用于克服柴油發(fā)電機(jī)的啟動(dòng)阻力，啟動(dòng)輔助裝置是為了使柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)輕便、迅速和可靠。

（1）啟動(dòng)阻力矩

      柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)動(dòng)力裝置所產(chǎn)生的啟動(dòng)力矩必須能克服啟動(dòng)阻力矩（包括各運(yùn)動(dòng)件的摩擦力矩，驅(qū)動(dòng)附件所需力矩和壓縮汽缸內(nèi)氣體的阻力矩等）。啟動(dòng)阻力矩主要與柴油發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)尺寸、溫度狀態(tài)及潤(rùn)滑油的黏度等有關(guān)。柴油發(fā)電機(jī)的汽缸工作容積大、壓縮比高時(shí)，阻力矩大；機(jī)油黏度大，阻力矩也大。

（2）啟動(dòng)轉(zhuǎn)速

      為保證柴油發(fā)電機(jī)順利啟動(dòng)的最低轉(zhuǎn)速稱(chēng)為啟動(dòng)轉(zhuǎn)速。啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)動(dòng)力裝置還必須將曲軸加速到啟動(dòng)轉(zhuǎn)速。啟動(dòng)轉(zhuǎn)速的大小隨柴油發(fā)電機(jī)型式的不同而不同。對(duì)于柴油發(fā)電機(jī)，為了保證柴油霧化良好和壓縮終了時(shí)的空氣溫度高于柴油的自燃溫度，要求有較高的啟動(dòng)轉(zhuǎn)速，一般為150~300r/min。

2、柴油機(jī)起動(dòng)過(guò)程

      柴油機(jī)是一種內(nèi)燃機(jī)，它的工作原理是利用壓縮空氣使柴油燃燒產(chǎn)生高溫高壓氣體，從而推動(dòng)活塞做功。柴油機(jī)的啟動(dòng)原理是通過(guò)一系列的步驟來(lái)實(shí)現(xiàn)的，下面將詳細(xì)介紹柴油機(jī)起動(dòng)過(guò)程。

（1）柴油機(jī)啟動(dòng)需要一個(gè)起動(dòng)系統(tǒng)，它通常由起動(dòng)電機(jī)、電瓶和啟動(dòng)開(kāi)關(guān)組成。當(dāng)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)打開(kāi)時(shí)，電瓶會(huì)提供電力給起動(dòng)電機(jī)，起動(dòng)電機(jī)通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)曲軸帶動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)，從而使柴油機(jī)開(kāi)始工作，如圖2所示。

（2）柴油機(jī)啟動(dòng)還需要燃油系統(tǒng)的支持。燃油系統(tǒng)包括燃油箱、燃油泵和噴油器等部件。在啟動(dòng)過(guò)程中，燃油泵會(huì)將柴油從燃油箱中抽取并送入噴油器，噴油器會(huì)將柴油噴入氣缸中，與壓縮空氣混合并在高壓高溫環(huán)境下燃燒，從而推動(dòng)活塞做功。

（3）柴油機(jī)啟動(dòng)還需要空氣系統(tǒng)的支持。空氣系統(tǒng)包括進(jìn)氣管、進(jìn)氣門(mén)和增壓器等部件。在啟動(dòng)過(guò)程中，增壓器會(huì)將空氣壓縮并送入氣缸中，與噴入的燃油混合后形成可燃?xì)怏w，從而實(shí)現(xiàn)燃燒和推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)。

（4）柴油機(jī)啟動(dòng)還需要潤(rùn)滑系統(tǒng)的支持。潤(rùn)滑系統(tǒng)包括機(jī)油泵、機(jī)油濾清器和潤(rùn)滑油等部件。在啟動(dòng)過(guò)程中，機(jī)油泵會(huì)將潤(rùn)滑油送入各個(gè)部件的摩擦表面，減少摩擦阻力，保護(hù)零部件不受磨損，確保柴油機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

（6）柴油機(jī)啟動(dòng)還需要冷卻系統(tǒng)的支持。冷卻系統(tǒng)包括水泵、散熱器和冷卻液等部件。在啟動(dòng)過(guò)程中，水泵會(huì)將冷卻液循環(huán)送入發(fā)動(dòng)機(jī)各部件，吸收熱量并將其帶走，確保柴油機(jī)在工作過(guò)程中不會(huì)過(guò)熱而損壞。

 

圖1  柴油機(jī)電啟動(dòng)電路連接圖

圖2  柴油機(jī)電啟動(dòng)系統(tǒng)原理圖

 二、柴油機(jī)啟動(dòng)要求和方式

 

1、起動(dòng)條件

（1）起動(dòng)轉(zhuǎn)矩

      能夠使曲轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)的最低轉(zhuǎn)矩稱(chēng)為起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩必須克服壓縮阻力和內(nèi)磨擦阻力矩。起動(dòng)阻力矩與柴油發(fā)電機(jī)壓縮比、溫度、機(jī)油粘度等有關(guān)。

（2）起動(dòng)轉(zhuǎn)速

      能使柴油發(fā)電機(jī)起動(dòng)的曲軸最低轉(zhuǎn)速稱(chēng)為起動(dòng)轉(zhuǎn)速，在0～20℃時(shí)，柴油機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)速為150～300r/min。

2、起動(dòng)方式

      轉(zhuǎn)動(dòng)曲軸使柴油發(fā)電機(jī)起動(dòng)的方式很多，柴油發(fā)電機(jī)常用的有兩種∶

（1）人力起動(dòng)∶

      起動(dòng)最為簡(jiǎn)單，只須將起動(dòng)手搖柄端頭的橫銷(xiāo)嵌入柴油發(fā)電機(jī)曲軸前端的起動(dòng)爪內(nèi)，以人力轉(zhuǎn)動(dòng)曲軸。

（2）馬達(dá)起動(dòng)∶

       馬達(dá)起動(dòng)是大部分陸用發(fā)電機(jī)組采用的啟動(dòng)方式，外觀如圖3和圖4所示。它用馬達(dá)作為機(jī)械動(dòng)力，當(dāng)將馬達(dá)軸上的齒輪與柴油機(jī)飛輪周緣的齒圈嚙合時(shí)，動(dòng)力就傳到飛輪和曲軸，使之旋轉(zhuǎn)。馬達(dá)本身又用蓄電池作為電源。其原理是起動(dòng)時(shí)，接通起動(dòng)開(kāi)關(guān)，起動(dòng)電機(jī)電路通電，繼電器的吸引線(xiàn)圈和保持線(xiàn)圈通電產(chǎn)生很強(qiáng)的磁力，吸引鐵芯左移，并帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)杠桿繞其銷(xiāo)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，使齒輪移出與飛輪齒圈嚙合。與此同時(shí)，由于吸引線(xiàn)圈的電流通過(guò)馬達(dá)的繞組，電樞開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪在旋轉(zhuǎn)中移出，減小沖擊。如果齒輪與飛輪齒端相對(duì)，不能馬上嚙合此時(shí)彈簧壓縮，當(dāng)齒輪轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度后齒輪與飛輪迅速?lài)Ш稀．?dāng)鐵芯移動(dòng)到使短路開(kāi)關(guān)閉合的位置時(shí)，短路線(xiàn)路接通，吸引線(xiàn)圈被短路，失去作用，保持線(xiàn)圈所產(chǎn)生的磁力足以維持鐵芯處于開(kāi)關(guān)吸合的位置。

（3）壓縮空氣起動(dòng)：

      船用大功率柴油機(jī)絕大多數(shù)采用壓縮空氣起動(dòng)。因?yàn)檫@種柴油機(jī)各運(yùn)動(dòng)部件重量大，起動(dòng)時(shí)的慣性力和阻力很大，用電力裝置是不合適的，故都用壓縮空氣起動(dòng)。壓縮空氣起動(dòng)的原理是將具有一定壓力的壓縮空氣，按柴油機(jī)發(fā)火次序，在工作行程時(shí)送入各氣缸，推動(dòng)活塞，使柴油機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。待柴油機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到起動(dòng)轉(zhuǎn)速，噴入燃燒室中的燃料方能自行發(fā)火燃燒，使柴油機(jī)運(yùn)行。

3、起動(dòng)輔助裝置

      柴油發(fā)電機(jī)在嚴(yán)寒冬季起動(dòng)困難，這是由于機(jī)油粘度增高，起動(dòng)阻力矩增大，蓄電池工作能力降低，以及燃油氣化性能變壞的緣故。為使之便于起動(dòng)，在冬季應(yīng)設(shè)法將進(jìn)氣、潤(rùn)滑油和冷卻水預(yù)熱。柴油機(jī)冬季起動(dòng)困難尤大。車(chē)用柴油機(jī)為了能在低溫下迅速可靠的起動(dòng)，常采用一些用以改善燃料著火條件和降低起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的起動(dòng)輔助裝置，如電熱塞、進(jìn)氣預(yù)熱器、起動(dòng)液噴射裝置以及減壓裝置等。

 

圖3  柴油機(jī)起動(dòng)馬達(dá)前視圖

圖4  柴油機(jī)起動(dòng)馬達(dá)左視圖

 

三、起動(dòng)機(jī)的類(lèi)型和結(jié)構(gòu)

 

1、起動(dòng)機(jī)的類(lèi)型

      起動(dòng)機(jī)是起動(dòng)系統(tǒng)核心裝置，其技術(shù)狀態(tài)好壞，直接影響柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)性能。起動(dòng)機(jī)種類(lèi)繁多，其分類(lèi)方法如下：

（1）強(qiáng)制嚙合式：工作原理如圖5所示，依靠電磁力拉動(dòng)杠桿機(jī)構(gòu)，撥動(dòng)驅(qū)動(dòng)齒輪強(qiáng)制嚙入飛輪齒圈。工作可靠性高，現(xiàn)代柴油機(jī)廣泛采用。

（2）電樞移動(dòng)式：結(jié)構(gòu)組成如圖6所示，依靠磁極磁通的電磁力使電樞產(chǎn)生軸向移動(dòng)，從而將驅(qū)動(dòng)齒輪嚙入飛輪齒圈。

（3）齒輪移動(dòng)式：依靠電磁開(kāi)關(guān)推動(dòng)電樞軸孔內(nèi)的嚙合推桿，使驅(qū)動(dòng)齒輪嚙入飛輪齒圈。

 

圖5  強(qiáng)制嚙合式起動(dòng)機(jī)工作原理

圖6  電樞移動(dòng)式起動(dòng)機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

 

2、起動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)組成

      起動(dòng)機(jī)由直流電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置和控制裝置三部分組成。

（1）直流電動(dòng)機(jī)

      直流電動(dòng)機(jī)是以蓄電池為電源，將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，在啟動(dòng)開(kāi)關(guān)和電磁開(kāi)關(guān)的控制下，通過(guò)傳動(dòng)裝置將轉(zhuǎn)矩傳遞給發(fā)動(dòng)機(jī)。其構(gòu)造及特點(diǎn)：

① 磁場(chǎng)部分由磁極、磁場(chǎng)繞組和外殼等組成。

② 電樞部分由電樞線(xiàn)圈及鐵芯、電樞軸、換向器等組成；

③ 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與電樞軸采用花鍵配合；電樞軸采用三點(diǎn)支撐，電樞軸尾部有限位圈。

④ 換向器由電刷和電樞軸上的整流子組成，用來(lái)連接磁場(chǎng)繞組與電樞繞組。

（2）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

      傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用是起動(dòng)時(shí)使驅(qū)動(dòng)齒輪與飛輪齒環(huán)嚙合，將起動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩傳給發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸；起動(dòng)后，使電動(dòng)機(jī)和飛輪齒環(huán)自動(dòng)脫開(kāi)，防止電動(dòng)機(jī)因超速旋轉(zhuǎn)而損壞。起動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)裝置主要由單向離合器和撥叉組成。

（3）起動(dòng)機(jī)控制裝置

① 當(dāng)吸拉線(xiàn)圈和保持線(xiàn)圈通電產(chǎn)生的磁通方向相同時(shí)，其電磁吸力便吸引活動(dòng)鐵心向前移動(dòng)，直到推桿上的觸盤(pán)將電動(dòng)機(jī)開(kāi)關(guān)的兩個(gè)觸點(diǎn)接通而使電動(dòng)機(jī)電路接通為止。電路接通示意圖如圖7所示。

② 當(dāng)吸拉線(xiàn)圈和保持線(xiàn)圈通電產(chǎn)生的磁通方向相反時(shí)，其電磁吸力相互抵消，在復(fù)位彈簧的張力作用下，活動(dòng)鐵心等可移動(dòng)部件自動(dòng)復(fù)位，觸盤(pán)與觸點(diǎn)斷開(kāi)，電動(dòng)機(jī)電路即被切斷。電路斷開(kāi)示意圖如圖7所示。

 

圖7  起動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)電路接通示意圖

圖8  起動(dòng)機(jī)分離彈簧的作用示意圖

 

總結(jié)：

      總之，柴油機(jī)的起動(dòng)系統(tǒng)是機(jī)器穩(wěn)定、連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)。為了確保設(shè)備的正常使用，起動(dòng)系統(tǒng)的建設(shè)和使用必須得到足夠重視和開(kāi)發(fā)。此外，柴油機(jī)啟動(dòng)原理涉及起動(dòng)系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)、空氣系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)等多個(gè)方面的支持。只有這些系統(tǒng)協(xié)同工作，柴油機(jī)才能順利啟動(dòng)并正常運(yùn)轉(zhuǎn)。希望這篇文檔能夠幫助大家更好地理解柴油機(jī)的啟動(dòng)原理。

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