简述柴油发电机起动系统的工作过程
柴油发动机借助于外力由静止状态转入工作状态的全过程称为柴油机的启动过程。完成启动过程所需要的一系列装置称为启动系统或启动装置。它的作用是提供启动能量，驱使曲轴旋转，可靠地实现柴油机启动。柴油机启动系统的工作性能主要是指能否迅速、方便、可靠地启动；低温条件下能否顺利启动；启动后能否很快过渡到正常运转；启动磨损占柴油机总磨损量的比例以及启动所消耗的功率等。这些性能对柴油机工作的可靠性、使用方便性、耐久性和燃料经济性等有很大影响。在启动系统中，动力驱动装置用于克服柴油机的启动阻力，启动辅助装置是为了使柴油机启动轻便、迅速和可靠。
柴油机启动时，启动动力装置所产生的启动力矩必须能克服启动阻力矩（包括各运动件的摩擦力矩、驱动附件所需力矩和压缩气缸内气体的阻力矩等）。启动阻力矩主要与柴油机结构尺寸、温度状态及润滑油的黏度等有关。柴油机的气缸工作容积大、压缩比高时，阻力矩大；机油黏度大，阻力矩也大。为保证柴油机顺利启动的最低转速称为启动转速。启动时，启动动力装置还必须将曲轴加速到启动转速。启动转速的大小随柴油机型式的不同而不同。对于柴油发动机，为了保证柴油雾化良好和压缩终了时的空气温度高于柴油的自燃温度，要求有较高的启动转速，一般为150～300r/min。
柴油发电机组的启动方法通常有以下四种。
（1）人力启动
小功率柴油机广泛采用人力启动，这是最简单的启动方法。常用的人力启动装置有拉绳启动和手摇启动。
小型移动式柴油机（1～3kw）广泛采用拉绳启动。启动绳轮装在飞轮端，或在飞轮上设有绳索槽，绳轮的边缘开有斜口。启动时，将绳索的一头打成结勾在绳轮边缘的斜口上，并在绳轮上按曲轴工作时的旋转方向绕2～3圈，拉动后，绳索自动脱离启动绳轮。
手摇启动一般用于3～12kw的小型柴油发动机。手摇启动装置利用手摇把直接转动曲轴，使柴油机启动。这种方法比较可靠，但劳动强度大，且操作不便。手摇启动的小型柴油发动机通常设有减压机构，以减小开始摇转曲轴时的阻力，减压可以用顶起进气门、排气门或在气缸顶上设一个减压阀的方法来达到。功率大于12kw的柴油发动机，难以用手摇启动的方法启动，所以也没有手摇装置。
（2）电动机启动
直流电动机启动广泛应用于各种车用发动机和中小功率的柴油发电机组。这种启动方法是用铅酸蓄电池供给直流电源，由专用的直流启动电动机拖动柴油机曲轴旋转，将柴油机发动。这种启动系统具有结构紧凑、操作方便，并可远距离操作等优点。其主要缺点是启动时要求供给的启动电流较大（一般为200a以上），铅酸蓄电池容量受限，使用寿命较短，重量大，耐振性差，环境温度低时放电能力会急剧下降，致使电动机输出功率减小等。gb/t 1147.2-2017《中小功率内燃机第2部分：试验方法》中规定，启动电机每次连续工作时间不应超过10s，每次启动的间隔时间不少于2min，否则有可能将直流启动电机烧坏。
（3）压缩空气启动
缸径超过150mm的大、中型柴油机常用压缩空气启动。目前主要采用将高压空气经启动控制阀通向凸轮轴控制的空气分配器，再由空气分配器按柴油机工作顺序，在做功冲程中将高压空气供给到各缸的启动阀，使启动阀开启，压缩空气流入气缸，推动活塞、转动曲轴达到一定转速后，停止供气，操纵喷油泵供油，柴油机就被启动。贮气瓶输出空气压力对低速柴油机为2～3mpa，对高速柴油机为2.5～10mpa。此启动方法的优点是启动力矩大，可在低温下保证迅速、顺利地启动柴油机，缺点是结构复杂、成本高。康明斯kta-2300c型柴油机采用另一种压缩空气启动方法，它利用高压空气驱动叶片转子式电机，通过惯性传动装置带动柴油机飞轮旋转。
（4）用小型汽油机启动
某些经常在野外、严寒等困难条件下工作的大、中型工程机械及拖拉机柴油机，有时采用专门设计的小型汽油机作为启动机。先用人力启动汽油机，再用汽油机通过传动机构启动柴油机。启动机的冷却系统与主机相通，启动机发动后，可对主机冷却水进行预热；启动机的排气管接到主机进气管中，可对主机进气进行预热。此法可保证柴油机在较低环境温度下可靠地启动，且启动的时间和次数不受限制，有足够的启动功率，适用于条件恶劣的环境下工作。但其传动机构较复杂，操作不方便，柴油机总重及体积也增大，机动性差。
对于不同类型的柴油机，gb/t 1147.1-2017《中小功率内燃机第1部分：通用技术条件》中规定，不采取特殊措施，柴油机能顺利启动的最低温度为：电启动及压缩空气启动的应急发电机组及固定用柴油机不低于0℃；人力启动的柴油机不低于5℃。
以上四种常用的启动方法，在柴油发电机组中应用最为普遍的是电动机启动系统。本节着重介绍电动机启动系统。
柴油机的启动系统主要由启动电机、蓄电池、充电发电机、调节器、照明设备、各种仪表和信号装置等组成。本节主要介绍直流电动机、蓄电池、充电发电机、调节器及柴油机的指示仪表。如图1、图2所示为柴油机启动系统图。
当电钥匙（电锁）jk拨向“右”位并按下启动按钮kc时，启动电机d的电磁铁线圈接通，电磁开关吸合，蓄电池b1的正极通过启动电机d的定子和转子绕组与蓄电池b2的负极构成回路。在电磁开关吸合时，启动电机的齿轮即被推出与柴油机启动齿圈啮合，带动曲轴旋转而使柴油机启动。柴油机启动后，应立即将电钥匙拨向“左”位，切断启动控制回路的电源，与此同时，硅整流充电发电机l的正极通过电流表a，一路通过电钥匙jk和硅整流发电机的调节器p，经硅整流发电机l的磁场回到硅整流发电机l的负极；另一路经蓄电池b1的正极，再通过蓄电池b2和启动电机的负极，回到硅整流充电发电机l的负极，构成充电回路。当柴油机转速达到1000r/min以上时，硅整流充电发电机l与调节器p配合工作开始向蓄电池b1和b2充电，并由电流表a显示出充电电流的大小。柴油机停车后，由于硅整流发电机调节器内无截流装置，应将电钥匙拨到中间位置，这样能切断蓄电池与硅整流发电机励磁绕组的回路，防止蓄电池的电流倒流至硅整流发电机的励磁绕组。
图1 柴油发电机启动系统组件连接图
柴油机启动充电系统的线路原理图
