柴油发电机在工作过程中能输出动力，除了直接将燃料的热能转变为机械能的燃烧室和曲柄连杆机构外，还必须具有相应的机构和系统予以保证，并且这些机构和系统是互相联系和协调工作的。不同类型和用途的柴油发电机，其机构和系统的形式不同，但其功用基本一致。柴油发电机主要由机体组件与曲柄连杆机构、配气机构与进排气系统、燃油供给与调速系统、润滑系统、冷却系统、启动装置等机构和系统组成。
(1)机体组件与曲柄连杆机构 机体组件甘要包括气缸体、气缸盖和曲轴箱等。它是柴油发电机各机构系统的装配基体，而且其本身的许多部位义分别是柴油发电机曲柄连杆机构、配气机构与进排气系统、燃油供给与调速系统、润滑系统和冷却系统的组成部分。例如，气缸盖与活塞顶共同形成燃烧室空间，不少零件、进排气道和油道也布置在它上面。
热能转变为机械能，需要通过曲柄连杆机构来完成。此机构是柴油发电机的主要运动件，由活塞、连杆、曲轴、飞轮和曲轴箱等组成。在柴油燃烧时，活塞承受气体膨胀的压力，并通过连杆使曲轴旋转，将活塞的往复直线运动转变为曲轴的旋转运动，并对外输出动力。
(2)配气机构与进排气系统 配气机构由气门组(进气门、排气门、气门导管、气门座和气门弹簧等)及传动组(挺柱、挺杆、摇臂、摇臂轴、凸轮轴和正时齿轮等)组成，进排气系统是由空气滤清器、进气管、排气管与消声器等组成，配气机构与进排气系统的作用是按一定要求，适时地开启和关闭进、排气门，排出气缸内的废气和吸入新鲜空气，保证柴油发电机换气过程顺利进行。
(3)燃油供给与调速系统 柴油发电机燃油供给与调速系统的作用是将一定量的柴油，在一定的时间内，以一定的压力喷入燃烧室与空气混合，以便燃烧做功。它主要由柴油箱、输油泵、柴油滤清器、喷油泵(高压油泵)、喷油器、调速器等组成。
(4)润滑系统 润滑系统的功用是将润滑油送到柴油机各运动件的摩擦表面，起减摩、冷却、净化、密封和防锈等作用，以减小摩擦阻力和磨损，并带走摩擦产生的热量，从而保证柴油发电机正常工作。它主要由机油泵、机油滤清器、机油散热器、各种阀门及润滑油道等组成。
(5)冷却系统 冷却系统的功用是将柴油发电机受热零件的热量传出，以保持柴油发电机在最适宜的温度状态下工作，以获得良好的经济性、动力性和耐久性。冷却系统分为水冷和风冷两种。多数柴油发电机采用水冷系统，它是以水作为冷却介质。也有少数柴油发电机采用风冷系统。风冷却方式又称空气冷却方式它是以空气作冷却介质，将柴油发电机受热零部件的热最传送出去。这种冷却方式由风扇和导风罩等组成，为了增加散热面积，通常在气缸盖和气缸体上铸有散热片。
(6)启动装置 柴油发电机不能自行启动，必须借助外力才能使之运转着火燃烧，以达到自行运转状态。因此，柴油发电机设有专用的启动装置。手摇启动的柴油发电机设有启动爪马达启动的装有启动电机等。用压缩空气启动的装有压缩空气启动装置等。
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