摘要：对于中小型柴油发电机，由于启动阻力较小，采用电启动方法都能较顺利起动起来。但是，对于大功率的大型柴油发电机来说，若采用电启动已难以发动了，因此，缸径D≥150mm的大型柴油机通常采用压缩空气启动。这种启动方式主要应用于船舶主推进柴油机、电站备用柴油发电机、以及某些军用或特种移动电站（强调抗电磁干扰和可靠性）。

 

一、压缩空气启动的原理与组成

 

  图1为用空气分配器的压缩空气启动系统示意。它由手扳压气机、空气瓶、启动控制阀、启动阀、空气分配器、充气阀及安全阀等组成。

1、压缩空气启动过程

  柴油机启动时，打开空气瓶上的启动开关，空气瓶中的压缩空气，经启动控制阀到空气分配器引入到柴油机气缸。为了容易启动和节省压缩空气，启动前先用人力转动曲轴，使任一气缸的活塞处在上止点后10°～15°的位置（飞轮的轮缘上有标记），然后再打开启动控制阀，使压缩空气进到分配器相对应的各个气缸，推动活塞下行，从而进入启动过程。拉开油门1/2～1/3。当听到柴油机气缸内有爆发声音时，迅速关闭启动开关和空气瓶的启动阀，柴油机进入低速运转。此时需向空气瓶充气以备下次启动用，打开第一缸喷油器回油螺栓和空气瓶上的充气阀，再打开第一气缸头上的充气阀杆充气。当空气瓶上的压力表达到（2450～2490）kPa时，关闭所有充气管路的阀门和开关，再将喷油器回油螺栓旋紧使第一缸进入运转。

 

图1 柴油发电机的压缩空气启动系统示意

2、压缩空气瓶 

  压缩空气瓶的结构如图2所示。其头部有许多阀门，中间的大阀门为启动阀，打开此阀，则高压空气就能从右面的出口送出。打开除污阀，通过除污管便能除去水和机油等污物。打开充气阀，新鲜的压缩空气即能经此阀充入压缩空气瓶内。空气瓶上的安全阀的作用是防止空气瓶内充气压力过高时发生危险，安全阀由弹簧通过弹簧座将球阀紧压在阀座上，其压力调到2940kPa（30kgf/c㎡）后，用铅封封住，不允许任意拆开调动。当瓶内压力超过2940kPa时，安全阀自动开启，空气从压缩空气瓶冲出，瓶内气压即可降低，以防发生爆炸事故。

 

图2 柴油机压缩空气瓶结构图

3、空气分配器

  空气分配器的作用是按柴油机的工作顺序定时地将压缩空气分配到相应的气缸启动阀去。柴油机空气分配器的结构如图3所示。分配器体的外圆上有六个出气管接，分别与六个气缸的启动空气管连接。转轴支承在分配体中间的铜套上，其前端装有分配盘，后端通过十字接头，由凸轮轴带动。分配盘端面上有一个长圆孔。启动时压缩空气从进气管接进入分配器内，在空气压力的作用下，使分配盘紧靠分配器体。分配盘在凸轮轴的带动下转动，使长圆孔依次与六个出气管接相连通，压缩空气就按工作顺序定时送到气缸启动阀。 

4、启动控制阀

  启动控制阀又称启动开关，装在空气瓶与空气分配器之间，其作用是启动时用来接通与切断压缩空气的通路。它的结构如图4所示。启动时，按下控制阀的按钮，阀片离开阀座，压缩空气进入空气分配器内。松开按钮后，阀片在弹簧和空气压力的作用下，回到原来位置，将空气通路切断。

 

图4  柴油机压缩空气启动控制阀

5、启动阀

  启动阀是单向阀，装在气缸盖上，其作用是当柴油机启动时将压缩空气导入气缸，柴油机运行时自动地将气缸密封，缸内气体不会流出气缸。它的结构如图5所示。启动时，由空气分配器经空气管送来的高压空气，克服启动阀上弹簧的弹簧力而顶开启动阀的阀门进入气缸。当压缩空气通路被切断时，阀门在弹簧力的作用下而关闭。

 

6、气缸盖上充气阀

  充气阀又称取气阀，装在第一气缸盖上，它是用来给空气瓶充气的控制阀门。充气时，先将喷油器上放气回油螺栓打开，停止对该缸供油，然后转动手把，将第一气缸盖上的充气阀杆开启，即可对空气瓶进行充气。当空气瓶上压力表达到（2450～2940）kPa时，停止充气，关闭充气阀的阀门。 

 

二、优缺点

 

  柴油机压缩空气启动方式是一种利用高压空气驱动发动机曲轴旋转，使其达到启动转速的传统启动方法。以下是对其优缺点的详细分析：

1、优点

（1）启动扭矩大：压缩空气直接推动活塞或气动马达，能提供巨大的启动扭矩，特别适用于大型低速柴油机（如船舶主机、电站柴油机），即使在冷机或低温环境下也能可靠启动。

（2）可靠性高：结构相对简单，故障点少，对电气系统依赖小（无需大容量蓄电池或复杂电路），在潮湿、振动等恶劣环境中稳定性强。

（3）适应性强：可在低电压或电力系统故障时使用（如船舶应急发电机），且对低温环境不敏感（空气启动受温度影响小于电启动电池）。

（3）重复启动能力强：只要储气罐压力充足，可快速多次连续启动，无需像电启动那样担心蓄电池亏电。

（4）维护相对简便：气动部件（如空气分配器、启动阀）维护技术要求较低，且不易出现电气系统的短路、腐蚀等问题。

2、缺点

（1）系统复杂且笨重：需要配套高压空气压缩机、大型储气罐、管道系统、空气干燥器等，占用空间大，初始安装成本高。

（2）能量转换效率低：空气压缩和存储过程存在能量损耗，整体效率低于电启动系统。

（3）依赖持续气源：储气罐压力需定期补充，若泄漏或耗尽则无法启动；在无外部气源的环境中（如偏远工地）可能不便。

（4）噪音和冷凝问题：启动时排气噪音大，且压缩空气中水分可能冻结（寒冷环境需防冻措施），影响阀门动作。

（5）启动精度较低：相比电子控制启动，气动系统对启动时序和喷油配合的控制精度较差，可能影响启动平顺性。

（6）安全隐患：高压空气系统存在管路爆裂或部件损坏风险，需定期进行压力容器检测。

 

总结：

压缩空气启动方式在大功率、高可靠性要求的领域仍有不可替代的优势，尤其是对电气系统敏感或环境恶劣的场合。但对于中小型柴油机，电启动因体积小、成本低、控制精确已成为主流。现代技术中亦有气电混合启动系统，以兼顾两者的优点。

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