康明斯动力设备（深圳）有限公司

一、启动系统的作用、条件及原理

1、启动系统的作用

      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，使活塞作往复运动，气缸内的可燃混和气燃烧膨胀做功，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。因此，曲轴在外力作用下开始转动到柴油机开始自动地怠速运转的全过程，称为柴油机的启动。完成启动过程所需的装置，称为柴油机的启动系统。

2、启动条件

① 启动转矩：能够使曲转旋转的最低转矩称为启动转矩，启动转矩必须克服压缩阻力和内磨擦阻力矩。启动阻力矩与柴油机压缩比、温度、机油粘度等有关。

② 启动转速：能使柴油机启动的曲轴最低转速称为启动转速。在0～20℃时，柴油机的启动转速为150～300r/min。

3、启动方式

① 人力启动：

      启动最为简单，只须将启动手摇柄端头的横销嵌入柴油机曲轴前端的启动爪内，以人力转动曲轴。

② 电动机启动：

      电动机启动是用电动机作为机械动力，当将电动机轴上的齿轮与柴油机飞轮周缘的齿圈啮合时，动力就传到飞轮和曲轴，使之旋转。电动机本身又用蓄电池作为电源。目前绝大多数柴油发电机都采用电启动方式。

4、启动原理

      基本的工作原理如图1所示。当柴油机需要启动时，接通启动开关，启动机电路通电，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。

      当铁芯移动到使短路开关闭合的位置时，短路线路接通，吸引线圈被短路，失去作用，保持线圈所产生的磁力足以维持铁芯处于开关吸合的位置。

      如图2所示是其和柴油发电机飞轮的啮合关系。由图2可以看出，当按下控制器启动键后，电动机产生转矩开始转动，同时电磁开关把传动机构中的小齿轮推出，使其与柴油发电机的飞轮齿圈啮合，这样就把电动机的转矩通过传动机构传递给飞轮，使柴油发电机起动。

二、启动马达结构和工作过程

1、结构组成

      启动马达一般由直流串励式电动机、传动机构和控制装置（也称电磁开关）三部分组成。

（1）直流电动机

      启动马达其实就是相当于一个直流电动机，内部结构包括磁场线圈和电枢线圈，而且它们之间是串联的。当启动马达开始转动时，它产生最大力矩。

① 电枢：电枢在磁力作用下旋转，带动起动小齿轮旋转。

② 磁极：磁极由铁心和激磁绕组构成，其作用是在电动机中产生磁场，。磁极一般是4个，由4个激磁绕组形成两对磁极，并两两相对，常见的激磁绕组一般与电枢绕组串联在电路中，故被称为串激式直流电动机。

③ 电刷和电刷架：电刷与电刷架的作用是将电流引入电枢，使电枢产生连续转动。康明斯柴油发电机组自90年代就使用的无刷电动机，因此，现代柴油机几乎不再使用有刷装置。

④ 外壳：外壳由低碳钢卷制而成，或由铸铁铸造而成。

（2）传动机构：

      在启动时保证启动马达的动力能通过飞轮传递给曲轴；启动完毕，柴油发电机开始工作时，立即切断动力传递路线，使柴油发电机不可能反过来通过飞轮驱动启动马达高速旋转。

（3）控制机构：

      控制机构是启动马达的电磁开关，控制电路的通、断和驱动齿轮的移出及退回。

2、启动马达工作过程

（1）吸拉过程

      当起动开关旋到START（启动）位置时，蓄电池电流流到吸拉线圈和保持线圈。然后电流从吸拉线圈经磁场线圈到电枢线圈，以低速旋转线圈。在保持线圈和吸拉线圈内的磁动势使磁铁芯磁化，这样，磁性开关的动铁芯被吸入极芯。通过这种吸入操作，小齿轮被推出，并与齿圈啮合，接触板将主接触点开到ON。

      为了保持操作电磁开关的电压，康明斯柴油发电机组在起动开关与电磁开关之间通常会有一个启动马达继电器。

（2）保持过程

      当主接触点开到ON时，无电流流经吸拉线圈，磁场线圈和电枢线圈直接从蓄电池得到电流。电枢线圈随后便开始高速旋转，柴油发电机进行启动。此时动铁芯只是由保持线圈所施加的磁力固定到位，因为无电流流过吸拉线圈。

（3）复位过程

      当起动开关从START开到ON时，电流从主接触侧经吸拉线圈流到保持线圈。此时，由于吸拉线圈与保持线圈形成的磁力相互抵消，它们失去了保持住动铁芯的力。因此，动铁芯由复位弹簧的力拉回，并且接触点关到OFF，停止启动马达的旋转。