一种起动系统及柴油机的制作方法

1.本发明涉及船用柴油机起动技术领域，具体涉及一种起动系统及柴油机。

背景技术：

2.目前船用柴油机起动主要采用起动马达及空气分配器两种起动方式。起动马达主要适用于中小缸径的船用柴油机，空气分配器更适用大缸径船用柴油机。随着柴油机缸数增加空气分配器整体结构随之增大，空气分配器管路布置也更加复杂化，并且空气分配器需布置在凸轮轴轴线上，位置受到限制。

技术实现要素：

3.本发明的一个目的是提供一种起动系统，该起动系统的整体结构更小、布置更灵活。
4.上述起动系统包括主气路以及多个并联设置的分气路，所述主气路上设置有主起动阀，压缩空气自所述主气路进入所述起动系统，经过所述主起动阀后分别进入多个所述分气路；每个所述分气路包括：起动气路，设置有起动阀；控制气路，设置有机械阀；凸轮，对应所述机械阀设置，用于驱动所述机械阀的启闭；以及气缸；其中，进入所述分气路的压缩空气一部分进入所述起动气路，另一部分进入所述控制气路；所述凸轮具有第一位置和第二位置，在所述第一位置时，所述凸轮驱动所述机械阀开启，所述控制气路中的压缩空气进入所述起动阀并驱动所述起动阀开启，使所述起动气路中的压缩空气可进入所述气缸；在所述第二位置时，所述机械阀与所述起动阀均关闭。
5.在一个或多个实施方式中，所述机械阀包括机械阀座、机械阀活杆、机械阀进气口、机械阀出气口以及泄放口，所述机械阀活杆的一端与所述凸轮接触，另一端弹性支撑于所述机械阀座上，所述控制气路中的压缩空气可自所述机械阀进气口进入所述机械阀；其中，所述凸轮在所述第二位置时，所述机械阀处于关闭状态，所述机械阀进气口与所述泄放口相连通，所述控制气路中的压缩空气可自所述泄放口泄放；所述凸轮在所述第一位置时，所述机械阀处于开启状态，所述机械阀活杆具有朝向所述机械阀处于关闭状态时所述机械阀活杆所在位置运动的趋势，所述机械阀进气口与所述机械阀出气口相连通，所述控制气路中的压缩空气可自所述机械阀出气口排出并进入所述起动阀。
6.在一个或多个实施方式中，所述起动阀包括起动阀座、起动阀活杆、起动阀腔室、起动阀进气口、起动阀出气口以及控制口，所述起动阀活杆弹性支撑于所述起动阀座上，所述起动气路中的压缩空气可自所述起动阀进气口进入所述起动阀腔室、自所述起动阀出气口排出；其中，所述凸轮在所述第二位置时，所述起动阀处于关闭状态，所述起动阀活杆的一端封堵所述起动阀出气口，所述起动气路中的压缩空气截止在所述起动阀腔室内；所述凸轮在所述第一位置时，所述起动阀处于开启状态，所述起动阀活杆具有朝向所述起动阀处于关闭状态时所述起动阀活杆所在位置运动的趋势，所述控制气路中的压缩空气可自所述控制口进入所述起动阀，推动所述起动阀活杆活动使所述起动阀活杆的一端开放所述起
动阀出气口，所述起动气路中的压缩空气可自所述起动阀出气口排出并进入所述气缸。
7.在一个或多个实施方式中，所述凸轮包括凸、凸轮法兰以及凸轮轴，多个所述分气路中的凸设置于同一凸轮轴上，所述凸与所述凸轮法兰设置在所述凸轮轴上，所述凸与所述凸轮法兰可拆卸连接；其中，所述凸轮法兰上开设有多个腰形孔，螺栓设置在所述腰形孔内，并且在所述腰形孔内沿所述凸轮法兰的周向可活动，所述凸上开设有多个螺纹孔，通过所述螺栓与所述螺纹孔的配合实现所述凸与所述凸轮法兰的可拆卸连接，实现所述凸的角度调节。
8.在一个或多个实施方式中，所述凸轮法兰上还设置有多个定位销，所述凸上开设有多个销孔。
9.在一个或多个实施方式中，所述主气路上还设置有盘车阀，所述盘车阀与所述主起动阀并联设置。
10.在一个或多个实施方式中，所述盘车阀为流量控制阀。
11.在一个或多个实施方式中，所述主气路上还设置有过滤器。
12.本发明的另一个目的是提供一种柴油机，该柴油机的起动系统的整体结构更小、布置更灵活。
13.上述柴油机包括上述起动系统。
14.本发明与现有技术相比至少具有以下有益效果：
15.本发明提供的起动系统在各分气路中由凸轮驱动机械阀的启闭，进而控制起动阀的启闭，并且由于各分气路中凸轮所设置的角度不同，通过凸轮的转动能够控制各分气路中气缸的起动顺序和起动时刻，进而控制柴油机的运行状态；当转速达到发火转速时，可通过关闭主起动阀将整个起动系统关闭，完成柴油机的起动；
16.在上述起动系统中，由于每个分气路分别配置有起动阀、机械阀以及凸轮，由凸轮控制机械阀的启闭，再由机械阀控制起动阀的启闭，可以认为每个分气路具有相对独立的起动结构，这样设置的好处是可以更加灵活的对起动系统进行调整，例如当需要增加柴油机缸数时，可通过增设新的分气路的方式实现增加缸数，而无需对已有的气路进行调整，使起动系统的整体布置更加灵活；
17.该起动系统取消了传统起动系统采用的空气分配器，通过各个分气路中设置于不同角度的凸轮的转动来控制机械阀的启闭，再通过机械阀控制起动阀的启闭，以控制各分气路中气缸的起动顺序和起动时刻，控制柴油机的运行状态，具有整体结构体积小、布置灵活，起动响应快的优点。
附图说明
18.本发明的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：
19.图1是根据一实施例的起动系统的示意图。
20.图2是根据一实施例的机械阀的示意图。
21.图3是根据一实施例的起动阀的示意图。
22.图4是根据一实施例的凸轮的示意图。
具体实施方式
23.下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本发明，但是本发明显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本发明的保护范围。需要注意的是，这些以及后续其他的附图均仅作为示例，其并非是按照等比例的条件绘制的，并且不应该以此作为对本发明实际要求的保护范围构成限制。
24.目前大缸径船用柴油机的空气起动装置大多采用空气分配器，通过空气分配器将总气路中的压缩空气按照设定顺序送入至各个分气路的气缸中，推动活塞做工，实现空气起动，但随着柴油机缸数的增加，空气分配器内的管路布置会更加复杂，整体结构也会增大。另外，由于需要通过凸轮来控制各个分气路中起动阀的启闭，空气分配器需要布置在凸轮轴的轴线上，而这会对部件的布置位置造成进一步的限制。因此，需要提供一种整体结构更小、布置更灵活的空气起动系统。
25.参考图1至图4，以柴油机为例对本技术提供的起动系统进行说明。
26.如图1所示，起动系统包括主气路10以及多个并联设置的分气路，主气路10上设置有主起动阀1，压缩空气自主气路10进入起动系统，经过主起动阀1后分别进入多个分气路。每个分气路包括起动气路8、控制气路9、凸轮5以及气缸4，起动气路8上设置有起动阀3，控制气路9上设置有机械阀2，凸轮5对应机械阀2设置，用于驱动机械阀2的启闭。其中，进入分气路的压缩空气一部分进入起动气路8，另一部分进入控制气路9，凸轮5具有第一位置和第二位置，在第一位置时，凸轮5驱动机械阀2开启，控制气路9中的压缩空气进入起动阀3并驱动起动阀3开启，使起动气路8中的压缩空气可进入气缸4，在第二位置时，机械阀2与起动阀3均关闭。
27.其中，分气路并联设置是指在该起动系统中，主气路10中的压缩空气在经过主起动阀1后可以以图1所示的方式分别进入各个分气路中，在不设置其它流量控制装置的情况下，各个分气路中的压缩空气流量应当是相同的。凸轮5的第一位置是指机械阀2开启时凸轮5的相位，该相位根据柴油机的实际起动需求可以是一个或是多个，凸轮5的第二位置是指机械阀2关闭时凸轮5的相位，该相位可以是一个或是多个。
28.柴油机的起动原理是使各缸在做功冲程开启起动阀3将压缩空气通入气缸4，推动活塞运动；在其它冲程关闭起动阀3将压缩空气截止。上述起动系统在各分气路中由凸轮5驱动机械阀2的启闭，进而控制起动阀3的启闭，并且由于各分气路中凸轮5所设置的角度不同，通过凸轮5的转动能够控制各分气路中气缸的起动顺序和起动时刻，进而控制柴油机的运行状态；当转速达到发火转速时，可通过关闭主起动阀1将整个起动系统关闭，完成柴油机的起动。
29.具体来说，当需要起动柴油机时，开启主起动阀1使主气路10中的压缩空气流入至各个分气路的起动气路8和控制气路9中，其中控制气路9中的压缩空气可以作为控制空气，控制起动阀3的启闭，进而实现对起动气路8的控制。在机械阀2未开启时，即凸轮5在第二位置时，机械阀2与起动阀3均关闭，压缩空气仅能够流动至起动阀3的进气口处等候，无法通过起动阀3；机械阀2根据发火顺序和各缸相位由凸轮5控制开启，在机械阀2开启时，即凸轮5在第一位置时，机械阀2作动控制起动阀3开启，等候的压缩空气可通过起动阀3进入气缸
4，推动气缸4活塞运动，通过各分气路中的气缸4依次驱动曲轴旋转，直到柴油机最终达到发火转速，即可关闭主起动阀1，柴油机完成起动。主起动阀1关闭时，主气路10中的压缩空气可由主起动阀1泄放。
30.此外，在上述起动系统中，由于每个分气路分别配置有起动阀3、机械阀2以及凸轮5，由凸轮5控制机械阀2的启闭，再由机械阀2控制起动阀3的启闭，可以认为每个分气路具有相对独立的起动结构，这样设置的好处是可以更加灵活的对起动系统进行调整，例如当需要增加柴油机缸数时，可通过增设新的分气路的方式实现增加缸数，而无需对已有的气路进行调整，使起动系统的整体布置更加灵活。
31.本技术提供的起动系统的起动原理与传统分配器式的起动系统相同，也是使各缸在做功冲程通过起动阀3将压缩空气通入气缸4，推动活塞运动，在其它冲程将压缩空气截止，但该起动系统取消了传统起动系统采用的空气分配器，通过各个分气路中设置于不同角度的凸轮5的转动来控制机械阀2的启闭，再通过机械阀2控制起动阀3的启闭，以控制各分气路中气缸的起动顺序和起动时刻，控制柴油机的运行状态，具有整体结构体积小、布置灵活，起动响应快的优点。
32.如图2所示，机械阀2包括机械阀座21、机械阀活杆22、机械阀进气口23、机械阀出气口24以及泄放口25，机械阀活杆22的一端与凸轮5接触，另一端弹性支撑于机械阀座21上，控制气路9中的压缩空气可自机械阀进气口23进入机械阀2。其中，凸轮5在第二位置时，机械阀2处于关闭状态，机械阀进气口23与泄放口25相连通，控制气路9中的压缩空气可自泄放口25泄放；凸轮5在第一位置时，机械阀2处于开启状态，机械阀活杆22具有朝向机械阀2处于关闭状态时机械阀活杆22所在位置运动的趋势，机械阀进气口23与机械阀出气口24相连通，控制气路9中的压缩空气可自机械阀出气口24排出并进入起动阀3。
33.在图2所示的实施方式中，机械阀活杆22通过弹簧26弹性支撑于机械阀座21上，机械阀2受凸轮5控制，在设定的时刻开启和关闭。当凸轮5运动至第一位置时，凸轮5推动机械阀活杆22向上运动并压缩弹簧26，由于受到弹性力的作用机械阀活杆22具有向下运动的趋势，此时机械阀进气口23与机械阀出气口24相连通，机械阀2开启，控制气路9中的压缩空气可自机械阀出气口24排出并进入起动阀3控制起动阀3开启，使起动气路8中等候的压缩空气能够进入气缸4，实现空气起动；当凸轮5运动至第二位置时，机械阀活杆22在弹簧26的弹性力作用下向下运动，此时机械阀进气口23与泄放口25相连通，机械阀2关闭，起动阀3也将关闭，起动气路8中的压缩空气截止在起动阀3的进气口处，控制气路9中的压缩空气可自泄放口25排出。
34.如图3所示，起动阀3包括起动阀座31、起动阀活杆32、起动阀腔室33、起动阀进气口34、起动阀出气口35以及控制口36，起动阀活杆32弹性支撑于起动阀座31上，起动气路8中的压缩空气可自起动阀进气口34进入起动阀腔室33、自起动阀出气口35排出。其中，凸轮5在第二位置时，起动阀3处于关闭状态，起动阀活杆32的一端封堵起动阀出气口35，起动气路中的压缩空气截止在起动阀腔室33内；凸轮5在第一位置时，起动阀3处于开启状态，控制气路9中的压缩空气可自控制口36进入起动阀3，推动起动阀活杆32活动使起动阀活杆32的一端开放起动阀出气口35，起动阀活杆32具有朝向起动阀3处于关闭状态时起动阀活杆32所在位置运动的趋势，起动气路8中的压缩空气可自起动阀出气口35排出并进入气缸4。
35.在图3所示的实施方式中，起动阀活杆32通过弹簧37弹性支撑于起动阀座31上，当
机械阀2开启时，控制气路9中的压缩空气自控制口36进入，将起动阀活杆32向下推动以开放起动阀出气口35，此时弹簧37受到压缩，起动阀活杆32具有向上运动的趋势，由于起动阀3处于开启状态，等候在起动气路8中的压缩空气可自起动阀出气口35排出并进入气缸4，推动气缸4活塞运动；当机械阀2关闭时，起动阀活杆32在弹簧37的弹性力作用下向上运动，起动阀活杆32的一端封堵起动阀出气口35，另一端封堵控制口36，起动阀3处于关闭状态，起动气路8中的压缩空气自起动阀进气口34进入起动阀腔室33后将被截止在腔室内无法进入气缸4。
36.如图4所示，凸轮5包括凸51、凸轮法兰52以及凸轮轴53，多个分气路中的多个凸51与多个凸轮法兰52设置于同一凸轮轴53上，凸51与凸轮法兰52可拆卸连接。其中，凸轮法兰52上开设有多个腰形孔521，螺栓54设置在腰形孔521内，并且在腰形孔521内沿周向可活动，凸51上开设有多个螺纹孔511，通过螺栓54与螺纹孔511的配合实现凸51与凸轮法兰52的可拆卸连接，实现凸51的角度调节。
37.在该实施方式中，多个分气路中的凸51同轴设置，而在柴油机的起动过程中，各分气路中气缸4的起动顺序和起动时刻是不同的，例如需要在第一个气缸与第三个气缸起动后再起动第二个气缸，或者需要在第一个气缸起动30秒后再起动第二个气缸等。因此采用上述凸轮5设计可以在装配过程中根据柴油机的实际起动需求，对凸51的角度进行调节，实现气缸4起动顺序和起动时刻的调节，从而满足柴油机的不同起动需求。
38.凸轮法兰52上还设置有多个定位销55，凸51上开设有多个销孔，通过将多个定位销55预设在不同角度的位置，可以通过定位销55与销孔的配合实现对凸51不同角度的快速定位。
39.上述凸轮5的凸51与凸轮轴53采用分体式设计，能够对同一凸轮轴53上不同凸51的角度进行调节，从而实现不同分气路中气缸4起动顺序和起动时刻的调节。在凸轮5的装配过程中，通过定位销55将凸51定位在某一角度，并通过螺栓54将凸51与凸轮法兰52固定连接后安装在凸轮轴53上。需要调整起动角度时，松开螺栓54使用撬棒等工具将凸51与凸轮法兰52分离，然后将凸51旋转至需要的角度，到对应的销孔与定位销55配合再次定位，并通过螺栓54连接紧固，即可实现凸轮5起动角度的调节。
40.如图1所示，在该实施方式中，主气路10上还设置有盘车阀7，盘车阀7与主起动阀1并联设置，用于对柴油机进行盘车。盘车是指在柴油机启动前，向各分气路中的气缸4通气推动气缸4活塞运动进而驱动曲轴转动，以判断曲轴转动的过程中是否存在卡滞造成阻力增大的情况，避免起动系统的起动负荷变大而对起动系统造成损伤。在其他一些可选的实施例中，也可以通过手动的方式进行盘车。
41.盘车阀7可以是流量控制阀，通过电控控制开启，流量控制阀能够控制起动系统管路中的气体流量，进而控制柴油机转速。盘车时管路中的气流量相比发动机正常起动时较小，驱动气缸低速运动进而带动曲轴缓慢转动，以在低速运行状态下检查曲轴是否存在卡滞等问题。当需要盘车时，开启盘车阀7，同时电信号控制主起动阀1关闭，主气路10中的压缩空气经过盘车阀7进入各分气路的起动气路8和控制气路9，凸轮5可驱动机械阀2开启，使控制气路9中的压缩空气进入起动阀3中，驱动起动阀3开启，将起动气路8中的压缩空气进入引入气缸4中推动活塞低速运动，实现盘车功能。
42.在该实施方式中，主气路10上还设置有过滤器6，用于过滤净化管路中的气体。具
体可参考图1，通过将过滤器6设置在主起动阀1和流量控制阀的上游来对主气路10中的压缩空气进行过滤净化，可以减少进入主起动阀1等阀体以及下游管路中杂质，减少对阀体以及管路造成的损伤，提高起动系统的使用寿命。
43.本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本发明权利要求所界定的保护范围之内。

技术特征：

1.一种起动系统，其特征在于，包括主气路以及多个并联设置的分气路，所述主气路上设置有主起动阀，压缩空气自所述主气路进入所述起动系统，经过所述主起动阀后分别进入多个所述分气路；每个所述分气路包括：起动气路，设置有起动阀；控制气路，设置有机械阀；凸轮，对应所述机械阀设置，用于驱动所述机械阀的启闭；以及气缸；其中，进入所述分气路的压缩空气一部分进入所述起动气路，另一部分进入所述控制气路；所述凸轮具有第一位置和第二位置，在所述第一位置时，所述凸轮驱动所述机械阀开启，所述控制气路中的压缩空气进入所述起动阀并驱动所述起动阀开启，使所述起动气路中的压缩空气可进入所述气缸；在所述第二位置时，所述机械阀与所述起动阀均关闭。2.如权利要求1所述的起动系统，其特征在于，所述机械阀包括机械阀座、机械阀活杆、机械阀进气口、机械阀出气口以及泄放口，所述机械阀活杆的一端与所述凸轮接触，另一端弹性支撑于所述机械阀座上，所述控制气路中的压缩空气可自所述机械阀进气口进入所述机械阀；其中，所述凸轮在所述第二位置时，所述机械阀处于关闭状态，所述机械阀进气口与所述泄放口相连通，所述控制气路中的压缩空气可自所述泄放口泄放；所述凸轮在所述第一位置时，所述机械阀处于开启状态，所述机械阀活杆具有朝向所述机械阀处于关闭状态时所述机械阀活杆所在位置运动的趋势，所述机械阀进气口与所述机械阀出气口相连通，所述控制气路中的压缩空气可自所述机械阀出气口排出并进入所述起动阀。3.如权利要求1所述的起动系统，其特征在于，所述起动阀包括起动阀座、起动阀活杆、起动阀腔室、起动阀进气口、起动阀出气口以及控制口，所述起动阀活杆弹性支撑于所述起动阀座上，所述起动气路中的压缩空气可自所述起动阀进气口进入所述起动阀腔室、自所述起动阀出气口排出；其中，所述凸轮在所述第二位置时，所述起动阀处于关闭状态，所述起动阀活杆的一端封堵所述起动阀出气口，所述起动气路中的压缩空气截止在所述起动阀腔室内；所述凸轮在所述第一位置时，所述起动阀处于开启状态，所述控制气路中的压缩空气可自所述控制口进入所述起动阀，推动所述起动阀活杆活动使所述起动阀活杆的一端开放所述起动阀出气口，所述起动阀活杆具有朝向所述起动阀处于关闭状态时所述起动阀活杆所在位置运动的趋势，所述起动气路中的压缩空气可自所述起动阀出气口排出并进入所述气缸。4.如权利要求1所述的起动系统，其特征在于，所述凸轮包括多个凸、多个凸轮法兰以及凸轮轴，多个所述分气路中的多个所述凸与多个所述凸轮法兰设置于同一所述凸轮轴上，所述凸与所述凸轮法兰设置在所述凸轮轴上，所述凸与所述凸轮法兰可拆卸连接；其中，所述凸轮法兰上开设有多个腰形孔，螺栓设置在所述腰形孔内，并且在所述腰形
孔内沿所述凸轮法兰的周向可活动，所述凸上开设有多个螺纹孔，通过所述螺栓与所述螺纹孔的配合实现所述凸与所述凸轮法兰的可拆卸连接，实现所述凸的角度调节。5.如权利要求4所述的起动系统，其特征在于，所述凸轮法兰上还设置有多个定位销，所述凸上开设有多个销孔。6.如权利要求1所述的起动系统，其特征在于，所述主气路上还设置有盘车阀，所述盘车阀与所述主起动阀并联设置。7.如权利要求6所述的起动系统，其特征在于，所述盘车阀为流量控制阀。8.如权利要求1所述的起动系统，其特征在于，所述主气路上还设置有过滤器。9.一种柴油机，其特征在于，包括如权利要求1至8中任一项所述的起动系统。

技术总结

一种起动系统，包括主气路以及多个并联设置的分气路，主气路上设置有主起动阀，压缩空气自主气路进入起动系统，经过主起动阀后分别进入多个分气路。每个分气路包括起动气路、控制气路、凸轮以及气缸，起动气路设置有起动阀，控制气路设置有机械阀，凸轮对应机械阀设置，用于驱动机械阀的启闭，其中，进入分气路的压缩空气一部分进入起动气路，另一部分进入控制气路，凸轮具有第一位置和第二位置，在第一位置时，凸轮驱动机械阀开启，控制气路中的压缩空气进入起动阀并驱动起动阀开启，使起动气路中的压缩空气可进入气缸；在第二位置时，机械阀与起动阀均关闭。阀与起动阀均关闭。阀与起动阀均关闭。