一、啟動(dòng)系統(tǒng)的作用、條件及原理

1、啟動(dòng)系統(tǒng)的作用

      要使柴油機(jī)由靜止?fàn)顟B(tài)過(guò)渡到工作狀態(tài)，必須先用外力轉(zhuǎn)動(dòng)柴油機(jī)的曲軸，使活塞作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，氣缸內(nèi)的可燃混和氣燃燒膨脹做功，推動(dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)使曲軸旋轉(zhuǎn)，柴油機(jī)才能自行運(yùn)轉(zhuǎn)，工作循環(huán)才能自動(dòng)進(jìn)行。因此，曲軸在外力作用下開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)到柴油機(jī)開(kāi)始自動(dòng)地怠速運(yùn)轉(zhuǎn)的全過(guò)程，稱(chēng)為柴油機(jī)的啟動(dòng)。完成啟動(dòng)過(guò)程所需的裝置，稱(chēng)為柴油機(jī)的啟動(dòng)系統(tǒng)。

2、啟動(dòng)條件

① 啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩：能夠使曲轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)的最低轉(zhuǎn)矩稱(chēng)為啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩必須克服壓縮阻力和內(nèi)磨擦阻力矩。啟動(dòng)阻力矩與柴油機(jī)壓縮比、溫度、機(jī)油粘度等有關(guān)。

② 啟動(dòng)轉(zhuǎn)速：能使柴油機(jī)啟動(dòng)的曲軸最低轉(zhuǎn)速稱(chēng)為啟動(dòng)轉(zhuǎn)速。在0～20℃時(shí)，柴油機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)速為150～300r/min。

3、啟動(dòng)方式

① 人力啟動(dòng)：

      啟動(dòng)最為簡(jiǎn)單，只須將啟動(dòng)手搖柄端頭的橫銷(xiāo)嵌入柴油機(jī)曲軸前端的啟動(dòng)爪內(nèi)，以人力轉(zhuǎn)動(dòng)曲軸。

② 電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)：

      電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)是用電動(dòng)機(jī)作為機(jī)械動(dòng)力，當(dāng)將電動(dòng)機(jī)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)。電動(dòng)機(jī)本身又用蓄電池作為電源。目前絕大多數(shù)柴油發(fā)電機(jī)都采用電啟動(dòng)方式。

4、啟動(dòng)原理

      基本的工作原理如圖1所示。當(dāng)柴油機(jī)需要啟動(dòng)時(shí)，接通啟動(dòng)開(kāi)關(guān)，啟動(dòng)機(jī)電路通電，繼電器的吸引線圈和保持線圈通電，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)，由于吸引線圈的電流通過(guò)電動(dòng)機(jī)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。

      當(dāng)鐵芯移動(dòng)到使短路開(kāi)關(guān)閉合的位置時(shí)，短路線路接通，吸引線圈被短路，失去作用，保持線圈所產(chǎn)生的磁力足以維持鐵芯處于開(kāi)關(guān)吸合的位置。

      如圖2所示是其和柴油發(fā)電機(jī)飛輪的嚙合關(guān)系。由圖2可以看出，當(dāng)按下控制器啟動(dòng)鍵后，電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)電磁開(kāi)關(guān)把傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的小齒輪推出，使其與柴油發(fā)電機(jī)的飛輪齒圈嚙合，這樣就把電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳遞給飛輪，使柴油發(fā)電機(jī)起動(dòng)。

二、啟動(dòng)馬達(dá)結(jié)構(gòu)和工作過(guò)程

1、結(jié)構(gòu)組成

      啟動(dòng)馬達(dá)一般由直流串勵(lì)式電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制裝置（也稱(chēng)電磁開(kāi)關(guān)）三部分組成。

（1）直流電動(dòng)機(jī)

      啟動(dòng)馬達(dá)其實(shí)就是相當(dāng)于一個(gè)直流電動(dòng)機(jī)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括磁場(chǎng)線圈和電樞線圈，而且它們之間是串聯(lián)的。當(dāng)啟動(dòng)馬達(dá)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，它產(chǎn)生最大力矩。

① 電樞：電樞在磁力作用下旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)起動(dòng)小齒輪旋轉(zhuǎn)。

② 磁極：磁極由鐵心和激磁繞組構(gòu)成，其作用是在電動(dòng)機(jī)中產(chǎn)生磁場(chǎng)，。磁極一般是4個(gè)，由4個(gè)激磁繞組形成兩對(duì)磁極，并兩兩相對(duì)，常見(jiàn)的激磁繞組一般與電樞繞組串聯(lián)在電路中，故被稱(chēng)為串激式直流電動(dòng)機(jī)。

③ 電刷和電刷架：電刷與電刷架的作用是將電流引入電樞，使電樞產(chǎn)生連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。康明斯柴油發(fā)電機(jī)組自90年代就使用的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)，因此，現(xiàn)代柴油機(jī)幾乎不再使用有刷裝置。

④ 外殼：外殼由低碳鋼卷制而成，或由鑄鐵鑄造而成。

（2）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：

      在啟動(dòng)時(shí)保證啟動(dòng)馬達(dá)的動(dòng)力能通過(guò)飛輪傳遞給曲軸；啟動(dòng)完畢，柴油發(fā)電機(jī)開(kāi)始工作時(shí)，立即切斷動(dòng)力傳遞路線，使柴油發(fā)電機(jī)不可能反過(guò)來(lái)通過(guò)飛輪驅(qū)動(dòng)啟動(dòng)馬達(dá)高速旋轉(zhuǎn)。

（3）控制機(jī)構(gòu)：

      控制機(jī)構(gòu)是啟動(dòng)馬達(dá)的電磁開(kāi)關(guān)，控制電路的通、斷和驅(qū)動(dòng)齒輪的移出及退回。

2、啟動(dòng)馬達(dá)工作過(guò)程

（1）吸拉過(guò)程

      當(dāng)起動(dòng)開(kāi)關(guān)旋到START（啟動(dòng)）位置時(shí)，蓄電池電流流到吸拉線圈和保持線圈。然后電流從吸拉線圈經(jīng)磁場(chǎng)線圈到電樞線圈，以低速旋轉(zhuǎn)線圈。在保持線圈和吸拉線圈內(nèi)的磁動(dòng)勢(shì)使磁鐵芯磁化，這樣，磁性開(kāi)關(guān)的動(dòng)鐵芯被吸入極芯。通過(guò)這種吸入操作，小齒輪被推出，并與齒圈嚙合，接觸板將主接觸點(diǎn)開(kāi)到ON。

      為了保持操作電磁開(kāi)關(guān)的電壓，康明斯柴油發(fā)電機(jī)組在起動(dòng)開(kāi)關(guān)與電磁開(kāi)關(guān)之間通常會(huì)有一個(gè)啟動(dòng)馬達(dá)繼電器。

（2）保持過(guò)程

      當(dāng)主接觸點(diǎn)開(kāi)到ON時(shí)，無(wú)電流流經(jīng)吸拉線圈，磁場(chǎng)線圈和電樞線圈直接從蓄電池得到電流。電樞線圈隨后便開(kāi)始高速旋轉(zhuǎn)，柴油發(fā)電機(jī)進(jìn)行啟動(dòng)。此時(shí)動(dòng)鐵芯只是由保持線圈所施加的磁力固定到位，因?yàn)闊o(wú)電流流過(guò)吸拉線圈。

（3）復(fù)位過(guò)程

      當(dāng)起動(dòng)開(kāi)關(guān)從START開(kāi)到ON時(shí)，電流從主接觸側(cè)經(jīng)吸拉線圈流到保持線圈。此時(shí)，由于吸拉線圈與保持線圈形成的磁力相互抵消，它們失去了保持住動(dòng)鐵芯的力。因此，動(dòng)鐵芯由復(fù)位彈簧的力拉回，并且接觸點(diǎn)關(guān)到OFF，停止啟動(dòng)馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)。