不同類型和用途的柴油機，其機構和系統(tǒng)的形式不同，但其功用基本一致。柴油機主要由機體組件與曲柄連桿機構、配氣與進排氣系統(tǒng)、燃油供給與調速系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、啟動裝置等機構和系統(tǒng)組成。
1、機體組件與曲柄連桿機構
機體組件主要包括氣缸體、氣缸蓋和曲軸箱等。它是柴油機各機構系統(tǒng)的裝配基體，而且其本身的許多部位又分別是柴油機曲柄連桿機構、配氣機構與進排氣系統(tǒng)、燃油供給與調速系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)的組成部分。例如，氣缸蓋與活塞項共同形成燃燒室空間，不少零件、進排氣道和油道也布置在它上面。
熱能轉變?yōu)闄C械能，需要通過曲柄連桿機構來完成。此機構是柴油機的主要運動件，由活塞、連桿、曲軸、飛輪和曲軸箱等組成。在柴油燃燒時，活塞承受氣體膨脹的壓力，通過連桿使曲軸旋轉，將活塞的往復直線運動轉變?yōu)榍S的旋轉運動，對外輸出動力。
2、配氣機構與進排氣系統(tǒng)
配氣機構由氣門組（進氣門、排氣門、氣門導管、氣門座和氣門彈簧等）及傳動組（挺柱、挺桿、搖臂、搖臂軸、凸輪軸和正時齒輪等）組成，系統(tǒng)是由空氣濾清器、進氣管、排氣管與消聲器等組成，配氣機構與進排氣系統(tǒng)的作用是按一定要求，適時地開啟和關閉進排氣門，排出氣缸內的廢氣和吸入新鮮空氣，保證柴油機換氣過程順利進行。
3、燃油供給與調速系統(tǒng)
柴油機燃油供給與調速系統(tǒng)的作用是將一定量的柴油，在一定的時間內，以一定的壓力噴入燃燒室與空氣混合，以便燃燒做功。它主要由柴油箱、輸油泵、柴油濾清器、噴油泵（高壓油泵）、噴油器、調速器等組成。
4、潤滑系統(tǒng)
潤滑系統(tǒng)的功用是將潤滑油送到柴油機各運動件的摩擦表面，起減摩、冷卻、凈化、密封和防銹等作用，以減小摩擦阻力和磨損，帶走摩擦產生的熱量，從而保證柴油機正常工作。它主要由機油泵、機油濾清器、機油散熱器、各種閥門及潤滑油道等組成。
5、冷卻系統(tǒng)
冷卻系統(tǒng)的功用是將柴油機受熱零件的熱量傳出，保持柴油機在最適宜的溫度狀態(tài)下工作，以獲得良好的經(jīng)濟性、動力性和耐久性。冷卻系統(tǒng)分為水冷和風冷兩種。
多數(shù)柴油機采用水冷系統(tǒng)，它是以水作為冷卻介質。也有少數(shù)柴油機采用風冷系統(tǒng)。風冷方式又稱空氣冷卻方式，是以空氣作為冷卻介質，將柴油機受熱零部件的熱量傳送出去。這種冷卻方式由風扇和導風罩等組成，為了增加散熱面積，通常在氣缸蓋和氣缸體上鑄有散熱片。
6、啟動裝置
柴油機不能自行啟動，必須借助外力才能使之運轉著火燃燒，達到自行運轉狀態(tài)。因此，柴油機設有專用的啟動裝置。手搖啟動的柴油機設有啟動爪，馬達啟動的裝有啟動電機等。用壓縮空氣啟動的裝有壓縮空氣啟動裝置。

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