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柴油机是按所需方向，以适当顺序向各缸通入压缩空气起动的。所供压缩空气以3~4MPa（30~40bar）的压力存于气罐或气瓶内，随时可用。有时压缩空气通过减压阀降压以备它用。空气瓶靠空压机充气。空气系统的设计包括空气瓶和空压机的数量及容量，辅助及放残设备的配置受船级社严格要求的制约。所储存的压缩空气量可进行多达12次的起动。起动空气系统通常装有连锁装置，以便在异常情况下防止柴油机起动。
压缩空气通过大口径管道进入遥控止回阀或自动阀，进而到达汽缸起动阀。汽缸起动阀开启，空气进入相应的汽缸。汽缸起动阀及遥控阀由控制空气系统控制。每个汽缸起动阀在（活塞）经过上止点后立即开启，在排气口按所需运转方向即将开启前关闭。这样，在压缩空气经主管路进入停止的柴油机的起动系统时，它即进入活塞处于对应作功行程某一位置的某些缸中，结果，施加于活塞上的压力迫使柴油机转动。当达到足够高转速，如20r/min时，切断起动空气，喷入燃油，使汽缸发火并以正常方式连续运转。
控制空气来自主空气管并通入由柴油机起动操纵杆控制的起动控制阀。当起动手柄动作时，控制空气使控制导阀手动开启或（当驾驶台安装控制系统时）靠气动缸开启。
与工作方向相应的控制空气也通入空气分配器。空气分配器通常由柴油机凸轮轴驱动，它将控制空气通入汽缸起动阀的控制缸。此控制空气按所需运转方向以恰当的顺序通入。当不用汽缸起动阀时靠弹簧保持关闭。当它由控制空气打开时，压缩空气便直接从空气瓶进入汽缸。柴油机着火后，起动手柄拉回。控制空气控制阀回复到关闭位置，控制空气管路和遥控空气起动阀放气并使其关闭。
起动空气系统连有许多连锁装置，以保护机器及人身安全。它们是：
1． 盘车机连锁阀。在盘车机没脱开时，该阀布置可（切断）起动控制空气，阻止柴油机起动。
2． 控制空气连锁阀。在柴油机运行时，由主控制杆操纵控制空气连锁阀，防止起动空气系统动作。在起动进行时，即在主控制手柄离开起动位置前，控制空气连锁阀保持开启，但在此之后保持关闭，且在主控制手柄移回停车位置前不再打开。
3． 安装在控制箱上的机械连锁。无论起动空气手柄在正车还是倒车位置，它均能防止主控制手柄偏离起动位置。
4． 另一机械连锁。在起动空气进入汽缸前，它能防止主控制手柄移动。在停车时它能防止燃油进入汽缸。
从压缩机出来的滑油沿着空气管路流过，并沉积于其内。万一汽缸起动阀泄漏，高温燃气便进入空气管，点燃滑油。此时，如果起动空气通入柴油机，就会加剧燃烧，导致空气管路爆炸。为了防止此类事故的发生，汽缸起动阀应妥善保养。管路要定期放残。同时，应通过细心保养，使空压机排出的油保持最小。
为尽量减小爆炸的影响，关系内需安装组焰器、安全阀、防爆帽或防爆片。此外，系统内还要安装一个独立的止回阀（自动阀）。它可防止发动机（活塞）进一步压缩的空气进入（空气）系统。空压机缺少冷却水会导致排出的空气过热，并可能使通向空气瓶的管路发生爆炸。用高温报警器和易熔塞即可预防此类可能发生的事故。

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