一、啟動系統的作用、條件及原理

1、啟動系統的作用

      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，使活塞作往復運動，氣缸內的可燃混和氣燃燒膨脹做功，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。因此，曲軸在外力作用下開始轉動到柴油機開始自動地怠速運轉的全過程，稱為柴油機的啟動。完成啟動過程所需的裝置，稱為柴油機的啟動系統。

2、啟動條件

① 啟動轉矩：能夠使曲轉旋轉的最低轉矩稱為啟動轉矩，啟動轉矩必須克服壓縮阻力和內磨擦阻力矩。啟動阻力矩與柴油機壓縮比、溫度、機油粘度等有關。

② 啟動轉速：能使柴油機啟動的曲軸最低轉速稱為啟動轉速。在0～20℃時，柴油機的啟動轉速為150～300r/min。

3、啟動方式

① 人力啟動：

      啟動最為簡單，只須將啟動手搖柄端頭的橫銷嵌入柴油機曲軸前端的啟動爪內，以人力轉動曲軸。

② 電動機啟動：

      電動機啟動是用電動機作為機械動力，當將電動機軸上的齒輪與柴油機飛輪周緣的齒圈嚙合時，動力就傳到飛輪和曲軸，使之旋轉。電動機本身又用蓄電池作為電源。目前絕大多數柴油發電機都采用電啟動方式。

4、啟動原理

      基本的工作原理如圖1所示。當柴油機需要啟動時，接通啟動開關，啟動機電路通電，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。

      當鐵芯移動到使短路開關閉合的位置時，短路線路接通，吸引線圈被短路，失去作用，保持線圈所產生的磁力足以維持鐵芯處于開關吸合的位置。

      如圖2所示是其和柴油發電機飛輪的嚙合關系。由圖2可以看出，當按下控制器啟動鍵后，電動機產生轉矩開始轉動，同時電磁開關把傳動機構中的小齒輪推出，使其與柴油發電機的飛輪齒圈嚙合，這樣就把電動機的轉矩通過傳動機構傳遞給飛輪，使柴油發電機起動。

二、啟動馬達結構和工作過程

1、結構組成

      啟動馬達一般由直流串勵式電動機、傳動機構和控制裝置（也稱電磁開關）三部分組成。

（1）直流電動機

      啟動馬達其實就是相當于一個直流電動機，內部結構包括磁場線圈和電樞線圈，而且它們之間是串聯的。當啟動馬達開始轉動時，它產生最大力矩。

① 電樞：電樞在磁力作用下旋轉，帶動起動小齒輪旋轉。

② 磁極：磁極由鐵心和激磁繞組構成，其作用是在電動機中產生磁場，。磁極一般是4個，由4個激磁繞組形成兩對磁極，并兩兩相對，常見的激磁繞組一般與電樞繞組串聯在電路中，故被稱為串激式直流電動機。

③ 電刷和電刷架：電刷與電刷架的作用是將電流引入電樞，使電樞產生連續轉動。康明斯柴油發電機組自90年代就使用的無刷電動機，因此，現代柴油機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）傳動機構：

      在啟動時保證啟動馬達的動力能通過飛輪傳遞給曲軸；啟動完畢，柴油發電機開始工作時，立即切斷動力傳遞路線，使柴油發電機不可能反過來通過飛輪驅動啟動馬達高速旋轉。

（3）控制機構：

      控制機構是啟動馬達的電磁開關，控制電路的通、斷和驅動齒輪的移出及退回。

2、啟動馬達工作過程

（1）吸拉過程

      當起動開關旋到START（啟動）位置時，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磁場線圈到電樞線圈，以低速旋轉線圈。在保持線圈和吸拉線圈內的磁動勢使磁鐵芯磁化，這樣，磁性開關的動鐵芯被吸入極芯。通過這種吸入操作，小齒輪被推出，并與齒圈嚙合，接觸板將主接觸點開到ON。

      為了保持操作電磁開關的電壓，康明斯柴油發電機組在起動開關與電磁開關之間通常會有一個啟動馬達繼電器。

（2）保持過程

      當主接觸點開到ON時，無電流流經吸拉線圈，磁場線圈和電樞線圈直接從蓄電池得到電流。電樞線圈隨后便開始高速旋轉，柴油發電機進行啟動。此時動鐵芯只是由保持線圈所施加的磁力固定到位，因為無電流流過吸拉線圈。

（3）復位過程

      當起動開關從START開到ON時，電流從主接觸側經吸拉線圈流到保持線圈。此時，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鐵芯的力。因此，動鐵芯由復位彈簧的力拉回，并且接觸點關到OFF，停止啟動馬達的旋轉。