柴油机是柴油发电机组必不可少的部分，其以柴油做燃料的压燃式内燃机。工作时，气缸内的空气被压缩而温度升高，定时喷入气缸的柴油自行着火燃烧，产生高温、高压的燃气膨胀推动活塞做功，将热能转变为机械功。柴油机的工作循环由进气、压缩、喷油着火燃烧、膨胀做功和排气等过程组成。这些过程可以由四冲程或二冲程柴油机来实现。
1）四冲程柴油机（非增压）的基本工作原理
四冲程柴油机：用4个行程，曲轴回转两周完成一个工作循环。四冲程柴油机的基本结构如图2-2所示。工作时活塞作往复直线运动，曲轴做旋转运动。活塞改变运动方向的瞬时位置称止点(死点），止点处的活塞瞬时运动速度为零。离曲轴中心最远的止点称上止点，最近的止点称下止点。
四冲程柴油机的工作原理如图2-3所示。图中别表示4个行程中活塞、连杆、曲轴及气阀的相对位置。
①进气行程 活塞从上止点下行，进气阀打开。因活塞下行的抽吸作用，气缸内充入新鲜空气。为了能充人更多新鲜空气，进气阀一般在上止点前提前开启，在下止点后延迟关闭，进气阀开启的延续角度约为220°～250°，如图2-3a所示。
②压缩行程 活塞从下止点上行，进、排气阀均关闭。活塞上行压缩缸内的空气，使其压力和温度均不断升高。压缩终点的压力约为3～6MPa；温度约为500～700℃。在上止点（压缩终点）附近，雾化的燃油经喷油器喷人燃烧室，并在高温高压空气的作用下，开始自行着火燃烧，如图2-3b所示。
③做功行程 活塞由上止点向下运动，进、排气阀均关闭。在此行程的初期，大量的混合气燃烧，缸内的压力和温度都急剧升高，其最大值分别可达6～9MPa和1500～2000℃左右。高温高压气体推动活塞下行做功，在上止点后某一时刻，燃烧结束，膨胀做功仍在进行。当活塞到达下止点前某一时刻，排气阀开启，做功过程结束。此时，气缸内的压力约为0.2～0.5MPa，温度约为600～700℃。活塞则继续向下止点下行，如图2-3c所示。
④排气行程 曲轴带动活塞由下止点向上运动，排气阀继续开启状态，气缸内的废气被上行的活塞强行推出缸外。为了实现充分排气和减少排气过程中所消耗的功，不但在下止点前提前开启排气阀，而且要在排气行程结束的上止点后才关闭。排气阀开启的延续角度约为230°～260°如图2-3d所示。
四冲程柴油机完成一个工作循环要经历进气、压缩、做功、排气等4个行程；一个工作循环曲轴回转两转，即曲轴转角720°。其中只有一个行程做功，其余3个行程都要消耗功。因此，在单缸柴油机必须有一个足够大的飞轮来供给这3个行程所需的能量；而对于多缸柴油机，则借助于其他气缸膨胀做功过程来供给。
柴油机必须借助外部能量的驱动使其启动运转，实现停车状态进入工作状态，直至喷入气缸的燃油自发火燃烧，实现柴油机自行运转。
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