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

 

摘要：起動(dòng)系統的作用是供給柴油機曲軸轉動(dòng)轉矩，使柴油機達到必須的起動(dòng)轉速，以便使柴油機進(jìn)入自行運轉狀態(tài)。當柴油機進(jìn)入自由運轉狀態(tài)后，啟動(dòng)裝置便結束任務(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，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)電機的啟動(dòng)系統主要由起動(dòng)機、蓄電池、充電發(fā)電機、調節器和柴發(fā)控制器等組成。電啟動(dòng)裝置工作流程是柴油機起動(dòng)時(shí)，蓄電池向電機供電，驅動(dòng)柴油機轉動(dòng)。起動(dòng)后，柴油機驅動(dòng)該電機作發(fā)電機運行，向蓄電池充電。

 

一、柴油機啟動(dòng)原理和過(guò)程

1、啟動(dòng)系統工作原理

      柴油發(fā)電機借助于外力由靜止狀態(tài)轉入、作狀態(tài)的全過(guò)程稱(chēng)為柴油發(fā)電機的啟動(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，驅使曲軸旋轉，可靠地實(shí)現柴油發(fā)電機啟動(dòng)。

      柴油發(fā)電機啟動(dòng)系統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)渡到正常運轉。這些性能對柴油發(fā)電機工作的可靠性、使用方便性、耐久性和燃料經(jīng)濟性等有很大影響。在啟動(dòng)系統中，動(dòng)力驅動(dòng)裝置用于克服柴油發(fā)電機的啟動(dòng)阻力，啟動(dòng)輔助裝置是為了使柴油發(fā)電機啟動(dòng)輕便、迅速和可靠。

（1）啟動(dòng)阻力矩

      柴油發(fā)電機啟動(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（包括各運動(dòng)件的摩擦力矩，驅動(dòng)附件所需力矩和壓縮汽缸內氣體的阻力矩等）。啟動(dòng)阻力矩主要與柴油發(fā)電機結構尺寸、溫度狀態(tài)及潤滑油的黏度等有關(guān)。柴油發(fā)電機的汽缸工作容積大、壓縮比高時(shí)，阻力矩大；機油黏度大，阻力矩也大。

（2）啟動(dòng)轉速

      為保證柴油發(fā)電機順利啟動(dòng)的最低轉速稱(chēng)為啟動(dòng)轉速。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)轉速。啟動(dòng)轉速的大小隨柴油發(fā)電機型式的不同而不同。對于柴油發(fā)電機，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)轉速，一般為150~300r/min。

2、柴油機起動(dòng)過(guò)程

      柴油機是一種內燃機，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。柴油機的啟動(dòng)原理是通過(guò)一系列的步驟來(lái)實(shí)現的，下面將詳細介紹柴油機起動(dòng)過(guò)程。

（1）柴油機啟動(dòng)需要一個(gè)起動(dòng)系統，它通常由起動(dòng)電機、電瓶和啟動(dòng)開(kāi)關(guān)組成。當啟動(dòng)開(kāi)關(guān)打開(kāi)時(shí)，電瓶會(huì )提供電力給起動(dòng)電機，起動(dòng)電機通過(guò)轉動(dòng)曲軸帶動(dòng)活塞運動(dòng)，從而使柴油機開(kāi)始工作，如圖2所示。

（2）柴油機啟動(dòng)還需要燃油系統的支持。燃油系統包括燃油箱、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）柴油機啟動(dòng)還需要空氣系統的支持?？諝庀到y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氣體，從而實(shí)現燃燒和推動(dòng)活塞運動(dòng)。

（4）柴油機啟動(dòng)還需要潤滑系統的支持。潤滑系統包括機油泵、機油濾清器和潤滑油等部件。在啟動(dòng)過(guò)程中，機油泵會(huì )將潤滑油送入各個(gè)部件的摩擦表面，減少摩擦阻力，保護零部件不受磨損，確保柴油機的正常運轉。

（6）柴油機啟動(dòng)還需要冷卻系統的支持。冷卻系統包括水泵、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)機各部件，吸收熱量并將其帶走，確保柴油機在工作過(guò)程中不會(huì )過(guò)熱而損壞。

 

圖1  柴油機電啟動(dòng)電路連接圖

圖2  柴油機電啟動(dòng)系統原理圖

 二、柴油機啟動(dòng)要求和方式

 

1、起動(dòng)條件

（1）起動(dòng)轉矩

      能夠使曲轉旋轉的最低轉矩稱(chēng)為起動(dòng)轉矩，起動(dòng)轉矩必須克服壓縮阻力和內磨擦阻力矩。起動(dòng)阻力矩與柴油發(fā)電機壓縮比、溫度、機油粘度等有關(guān)。

（2）起動(dòng)轉速

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

2、起動(dòng)方式

      轉動(dòng)曲軸使柴油發(fā)電機起動(dòng)的方式很多，柴油發(fā)電機常用的有兩種∶

（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)電機曲軸前端的起動(dòng)爪內，以人力轉動(dòng)曲軸。

（2）馬達起動(dòng)∶

       馬達起動(dòng)是大部分陸用發(fā)電機組采用的啟動(dòng)方式，外觀(guān)如圖3和圖4所示。它用馬達作為機械動(dòng)力，當將馬達軸上的齒輪與柴油機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。馬達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)生很強的磁力，吸引鐵芯左移，并帶動(dòng)驅動(dòng)杠桿繞其銷(xiāo)軸轉動(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)馬達的繞組，電樞開(kāi)始轉動(dòng)齒輪在旋轉中移出，減小沖擊。如果齒輪與飛輪齒端相對，不能馬上嚙合此時(shí)彈簧壓縮，當齒輪轉過(guò)一個(gè)角度后齒輪與飛輪迅速?lài)Ш?。當鐵芯移動(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)：

      船用大功率柴油機絕大多數采用壓縮空氣起動(dòng)。因為這種柴油機各運動(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，使柴油機轉動(dòng)起來(lái)。待柴油機轉速達到起動(dòng)轉速，噴入燃燒室中的燃料方能自行發(fā)火燃燒，使柴油機運行。

3、起動(dòng)輔助裝置

      柴油發(fā)電機在嚴寒冬季起動(dòng)困難，這是由于機油粘度增高，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)，在冬季應設法將進(jìn)氣、潤滑油和冷卻水預熱。柴油機冬季起動(dòng)困難尤大。車(chē)用柴油機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(zhù)火條件和降低起動(dòng)轉矩的起動(dòng)輔助裝置，如電熱塞、進(jìn)氣預熱器、起動(dòng)液噴射裝置以及減壓裝置等。

 

圖3  柴油機起動(dòng)馬達前視圖

圖4  柴油機起動(dòng)馬達左視圖

 

三、起動(dòng)機的類(lèi)型和結構

 

1、起動(dòng)機的類(lèi)型

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

（1）強制嚙合式：工作原理如圖5所示，依靠電磁力拉動(dòng)杠桿機構，撥動(dòng)驅動(dòng)齒輪強制嚙入飛輪齒圈。工作可靠性高，現代柴油機廣泛采用。

（2）電樞移動(dòng)式：結構組成如圖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)電樞軸孔內的嚙合推桿，使驅動(dòng)齒輪嚙入飛輪齒圈。

 

圖5  強制嚙合式起動(dòng)機工作原理

圖6  電樞移動(dòng)式起動(dòng)機內部結構圖

 

2、起動(dòng)機的結構組成

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

（1）直流電動(dòng)機

      直流電動(dòng)機是以蓄電池為電源，將電能轉變?yōu)闄C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)裝置將轉矩傳遞給發(fā)動(dòng)機。其構造及特點(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)機構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)機構

      傳動(dòng)機構的作用是起動(dòng)時(shí)使驅動(dòng)齒輪與飛輪齒環(huán)嚙合，將起動(dòng)機轉矩傳給發(fā)動(dòng)機曲軸；起動(dòng)后，使電動(dòng)機和飛輪齒環(huán)自動(dòng)脫開(kāi)，防止電動(dòng)機因超速旋轉而損壞。起動(dòng)機的傳動(dòng)裝置主要由單向離合器和撥叉組成。

（3）起動(dòng)機控制裝置

① 當吸拉線(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)機開(kāi)關(guān)的兩個(gè)觸點(diǎn)接通而使電動(dòng)機電路接通為止。電路接通示意圖如圖7所示。

② 當吸拉線(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)復位，觸盤(pán)與觸點(diǎn)斷開(kāi)，電動(dòng)機電路即被切斷。電路斷開(kāi)示意圖如圖7所示。

 

圖7  起動(dòng)機電動(dòng)機電路接通示意圖

圖8  起動(dòng)機分離彈簧的作用示意圖

 

總結：

      總之，柴油機的起動(dòng)系統是機器穩定、連續運轉的基礎。為了確保設備的正常使用，起動(dòng)系統的建設和使用必須得到足夠重視和開(kāi)發(fā)。此外，柴油機啟動(dòng)原理涉及起動(dòng)系統、燃油系統、空氣系統、潤滑系統和冷卻系統等多個(gè)方面的支持。只有這些系統協(xié)同工作，柴油機才能順利啟動(dòng)并正常運轉。希望這篇文檔能夠幫助大家更好地理解柴油機的啟動(dòng)原理。

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