柴油发电机组由柴油机、发电机和控制屏（控制系统）3部分组成。
柴油机是一种将燃料燃烧释放出来的热能转变为机械能的能量转换装置。柴油机是发电机组的动力部份，一般由曲轴连杆机构与机体组件、配气机构与进排气系统、柴油供给系统、润滑系统、冷却系统和电气系统等组成。
发电机以三相交流同步发电机为主，主要由定子、转子、端盖等组成。通常三相交流同步发电机的电枢绕组与三相电网连接，励磁绕组则与直流电源连接。大中型同步发电机为了便于引入或引出电枢电流，一般采用旋转磁极式结构。同步发电机主要有凸极和隐极两种磁路结构。一般磁极对数（P）≥2采用凸极结构，P＜2采用隐极结构。机组根据励磁方式的不同，可分为无刷励磁机组、相复励励磁机组及三次谐波励磁机组。
发电机组的控制（屏、箱）系统是机组的配套设备，主要负责机组的控制、调压、配电等，包括自动检测、控制及保护装置等几大部分功能。机组是通过控制屏向用电设备进行输配电的，同时操作人员可从控制屏上直接观察机组的运行状态。一般小容量机组的励磁调节与控制部分全部集中在控制箱内，直接安装在机组上，大容量发电机的控制屏则为落地式，固定在机房的地面或安装在与机组隔离的集中控制室内。
3.1.1 机体组件与曲轴连杆机构
1.机体组件
机体组件是柴油机的骨架，主要由气缸体-曲轴箱、气缸盖、气缸套、气缸垫、油底壳以及齿轮室和飞轮壳等组成。柴油机的所有运动机件和辅助系统都安装在机体组件上，比如机体中装有齿轮传动机构、气缸套、主轴承、飞轮壳等，气缸盖上装有气门组、摇臂、喷油器、进排气管等。
（1）气缸体-曲轴箱
中小功率柴油机的气缸体与上曲轴箱常铸成一体，简称为机体。它构成了柴油机的骨架，其内部与外部安装有柴油机的各种零部件及附件。
机体一般用灰铸铁（HT15-32、HT20-40、HT25-47等）铸造。大型柴油机的机体多采用铸焊结构或钢质焊接结构，其优点是结构刚度和强度较高，与全铸铁结构相比，重量可减轻25%～30%，缺点是焊缝内应力大，易产生疲劳裂纹，且成本高。
柴油机一般采用水冷方式，为增加机体的刚度，一般将气缸体与上曲轴箱铸在一起，常见的机体结构有以下3种①龙门式。其结构特点是曲轴箱接合面低于曲轴中心水平面。它的优点是结构刚度较好，缺点是加工不方便。中小功率柴油机多用这种结构。泊金斯2006TAG2型柴油机的机体总成，属龙门式机体结构。
②平分式。上曲轴箱的底平面与曲轴中心线在同一平面上。这种型式的优点是加工和拆装方便，但刚度差。主要用于车用汽油机，柴油机用的不多。
③隧道式。其结构特点是主轴承孔为整圆式，轴承采用滚动轴承。因此这种形式的机体结构紧凑，刚度最好。缺点是重量大，结构复杂。在小型单缸机中，为便于曲轴安装，采用这种结构为宜。对于多缸机，则较少采用这种结构。国产135柴油机的机体属于这种形式。
（2）气缸套
气缸体上用作活塞往复运动的内腔称为气缸。它对活塞起导向作用。一般气缸套采用耐磨合金铸铁制造，如高磷或含硼铸铁、球墨铸铁或奥氏体铸铁等。为提高其耐磨性，有的缸套还采用表面淬火、多孔镀铬、氮化处理或喷钼等。
气缸内壁直接与高温、高压的燃气相接触，承受燃气压力和活塞侧向压力的作用，而它的外壁与低温冷却水相接触，内外壁温差很大，使气缸内部产生很大的机械应力和热应力。其次，活塞在气缸内部作高速往复运动，且润滑不良，故气缸的磨损与腐蚀也很严重。为了提高气缸的强度和耐磨性，便于维修和降低成本，通常采用较好的合金材料将气缸制成单独的气缸套镶入气缸体中，零件5和零件1为气缸套。
常用的气缸套可分为干式和湿式两种，发电用柴油机一般采用湿式气缸套。它的外壁直接与冷却水相接触。湿式气缸套的优点是装拆方便、冷却可靠、容易加工，因而湿式气缸套在柴油机上应用极广。
（3）气缸盖
气缸盖与活塞、气缸和气缸垫共同构成并密封在燃烧室，直接受燃气的高温、高压及缸盖螺栓的预紧力的作用，其热应力和机械应力均较严重。因此，要求气缸盖有足够的强度和刚度，温度场分布均匀，以减小热应力，避免气门座之间产生裂纹。
气缸盖常用材料为高强度灰铸铁HT20-40和HT25-47.大型或强化柴油机采用合金铸铁或球墨铸铁。风冷柴油机或特殊用途柴油机常用铝合金铸铁气缸盖。
气缸盖的结构复杂，内部一般有进排气道、冷却水套（风冷柴油机缸盖外部有散热片）、润滑油孔等，外部装有进排气门、喷油器、进排气管等。有些柴油机在缸盖中还设有分开式燃烧室以及装有预热塞等。
（4）气缸垫
气缸垫是气缸盖与机体结合面之间的密封元件，它在压力的作用下产生一定的变形，以补偿结合面的不平度与粗糙度，密封燃烧室，防止高温、高压的燃气泄漏。许多气缸垫还起密封缸盖与机体之间润滑油和冷却水通道的作用。
由于现代柴油机不断强化，其热负荷和机械负荷均相应增加，因此对气缸垫的密封性要求愈来愈高。要求气缸垫耐高温、耐腐蚀和具有良好的弹性。
目前，最常用的气缸垫是金属石棉垫，这种气缸垫在自由状态时，厚约3mm，压紧后约为1.5～2mm。它的内部是石棉纤维（夹有铜丝或钢屑），其外面包有铜皮或钢皮。强化度较高的柴油机，采用平铝板制成的气缸垫。有的气缸垫在气缸孔的周围用镍皮镶边，以防止燃气烧损；有的在过水孔和过油的周围用铜皮镶边，这种气缸垫的弹性较好，可重复使用。
（5）油底壳（又称下曲轴箱）
油底壳的主要作用是贮存机油，并回收由柴油机各摩擦表面流回的机油。它常用1～2mm厚的薄钢板冲压制成，也有用铸铁或铝合金铸制的。油底壳可分为湿式与干式两种。
发电用柴油机采用湿式油底壳，其结构形状主要是根据机油的容量、柴油机的安装位置以及在使用中的纵横倾斜角度来决定。如工程机械用柴油机的油底壳，就需要保证最大倾斜30°～35°，这样长期工作时吸油不致中断。其结构油底壳内部设有挡油板，以减少机油的振荡。有的油底壳放油塞上还装有磁铁以吸附机油中的金属磨屑。
（6）柴油机的支承
柴油机的支承随其用途不同而异，发电用的固定式柴油机，多用机体组件上的四个支承点刚性地固定在机座或其他质量较大的基座上，以降低由于柴油机固有的不平衡性引起的振动。
2.曲柄连杆机构
曲柄连杆机构的作用是将燃料燃烧的热能转变为机械能，即把活塞顶上承受的燃气压力传给曲轴，将活塞的高速直线往复运动转变为曲轴的旋转运动。曲柄连杆机构由活塞组（活塞、活塞环、活塞销）、连杆组（连杆、连杆螺钉或螺栓、连杆轴承）等主要零件组成。135系列柴油机的活塞连杆组。
（1）活塞
活塞的作用是活塞顶部与气缸盖组成燃烧室，直接承受气缸中的燃气压力，并将此压力通过活塞销传给连杆，以推动曲轴旋转。
高速柴油机的活塞采用铸铝合金。随着柴油机的不断强化，采用锻铝合金或共晶铝硅合金的活塞日益增多，而高增压柴油机较多采用铸铁活塞，目的在于提高其强度，减小热膨胀系数。活塞的结构它可分为顶部、环槽部（防漏部）、销座部和裙部4个部分。
①顶部。活塞顶部是燃烧室的组成部分，其结构形状与所选用的燃烧室型式有关。柴油机的活塞顶部多呈凹形，其形状是根据燃烧室型式及混合气形成方式而设计的。有些柴油机为避免气门与活塞顶相碰，在活塞顶部挖有凹坑（W形、四角形等）。小型柴油机采用平顶活塞，优点是制造简单，受热面积小。一般活塞顶部都比较厚，以加强刚度，有的在顶部下面还设有加强筋。
②环槽部。环槽部有数道环槽，上部2～3道环槽是安放气环用的，环槽与气环一起阻止燃气漏入曲轴箱，并将活寒吸收的热量经活塞环传给气缸壁。下部1～2个环槽是安放油环用的，在油环槽的底面上钻有许多径向小孔，使油环从气缸壁上刮下来的多余润滑油，经小孔流回油底壳。
有的柴油机在活塞顶到第一环槽之间，或一直到以下几道环槽处，开有细小隔热沟槽。沟槽在活塞工作时，可形成一定的退让性，可以防止活塞与气缸壁的咬合，故这种活塞可适当减小活塞与气缸间的间隙。
随着柴油机的不断强化，为了提高第一、二道环槽的耐磨性，有的柴油机在环槽部位上镶铸耐热和耐磨的奥氏体铸铁护圈。
③裙部。环槽以下部分称裙部，它直接与气缸壁接触并作高速滑动，对活塞起导向作用，并承受侧压力。
裙部还要安装活塞销，以便将活塞顶部的燃气压力传给活塞销及连杆。销座孔内设有安装弹性卡环的环槽，卡环是用来防止活塞销在工作中发生轴向窜动的。要求裙部具有足够的承压面积，又要在任何情况下保持它与气缸壁有最佳间隙（既不因间隙过大而使密封性变差和产生敲击现象，又不因间隙过小而刮伤气缸壁甚至发生咬缸现象）。为获得最佳配合间隙，目前采取的措施是：a。将活塞轴向制成上小下大的截锥形或阶梯形；b。将裙部径向做成椭圆形；c。在裙部切槽或在销座处镶铸恒范钢片。
（2）活塞环
活塞环可分为气环和油环2种。气环的主要作用是密封活塞与气缸之间的间隙，防止燃烧室中的高温、高压燃气窜入曲轴箱，同时将活塞顶部的大部分热量传给气缸壁及冷却介质。油环的主要作用是刮除气缸壁上多余的润滑油，防止润滑油窜入燃烧室，并使润滑油油膜沿气缸壁均匀分布，以减少活塞环与气缸的磨损及摩擦阻力。此外，油环还起到密封气体的辅助作用。
活塞环在自由状态时是一个比气缸内径大的开口环。它装在活塞环槽里，并在压紧状态下随同活塞一起装入气缸，依靠环本身的弹力使其外圆面紧贴在气缸壁上，使燃气不能通过环与气缸的接触面。同时，环开口处留有一定的间隙（常称开口间隙，一般柴油机为0.4～0.8mm）。
（3）活塞销
活塞销的作用是连接活塞与连杆小头，以传递动力。活塞销在较高的温度下承受很大的周期性冲击载荷，而且润滑条件较差。因此要求活塞销的强度和刚度高，冲击韧性和耐磨性好，重量轻。
活塞销通常用低碳钢（20号钢）或低碳合金钢（15Cr或20Cr等）制造。其外表面通常进行渗碳淬火或氰化处理，然后再进行精磨和抛光，以提高其表面硬度和降低粗糙度。为提高其疲劳强度，可将内外表面同时进行渗碳淬火。
活塞销外表面为圆柱面，内孔有多种形式。高速柴油机的活塞销、销座孔和连杆小端孔常采用浮动连接方式，即活塞浮动于活塞销座孔与连杆小头孔中，并可缓慢转动，使磨损均匀，提高其疲劳强度。为防止活塞销因轴向窜动而刮伤气缸壁，其两端装有弹性卡簧或铝制闷头。
（4）连杆
连杆的作用是连接活塞与曲轴，将活塞承受的燃气压力传给曲轴，使活塞的直线往复运动变为曲轴的旋转运动。连杆在工作时，承受有3种作用力：活塞传来的气体压力，活塞组零件及连杆本身（小头）的惯性力，连杆本身绕活塞销作变速摆动时的惯性力。这些力的大小和方向都是周期性地变化，因此连杆承受着压缩、拉伸和横向弯曲等交变应力，所以要求连杆有足够的结构刚度和疲劳强度，而且重量要尽可能轻。
为保证连杆结构轻巧，且有足够的刚度和强度，一般常用优质中碳钢（如45号钢）模锻或滚压成形，并经调质处理。我国中小功率柴油机连杆有采用球墨铸铁制造的，其效果良好，且成本较低。强化程度高的柴油机采用高级合金钢（如40Cr、40MnB、42CrMo等）滚压制造。合金钢的特点是抗疲劳强度高，但对应力集中比较敏感，因此采用合金钢时，对外部形状、过度圆角和表面粗糙度等都有严格要求。近10年来，可锻铸铁及稀镁土球墨铸铁已广泛用于柴油机连杆，其抗疲劳强度接近于中碳钢，但切削性能好，对应力集中不敏感，制造成本低。
一般柴油机的连杆结构由小头、杆身和大头3部分组成。
①连杆小头。其结构如通常为短圆管形，以半径较大的圆弧与杆身圆滑衔接，从而减少过渡处的应力集中。在小头孔中压配有耐磨的薄壁衬套，为了润滑衬套和全浮式活塞销的配合表面，在连杆小头和衬套上方钻孔或铣槽，以收集飞溅下来的油雾。对采用压力润滑方式的连杆，在杆身中钻有油道，润滑油从曲轴连杆轴颈，经过杆身油道进小头衬套的摩擦表面。
②连杆杆身。杆身的断面形状多为“工”字形，这是因为在材料断面面积相等的条件下，其抗弯断面模数最大，因此连杆可在最轻的情况下获得最大的结构刚度和强度。
③连杆大头。它是连杆与曲轴连杆轴颈相连接的部分，亦是连杆轴颈的轴承部分。连杆大头一般通过孔心分成两部分，以利于拆装，其中被分开的小部分称为连杆盖（或连杆瓦盖），装配时，这两部分用连杆螺栓连接。
（5）连杆螺栓
连杆螺栓是用来连接平切口连杆大头和连杆盖的，而连杆螺钉则是用来连接斜切口连杆大头和连杆盖的。
为了使连杆轴瓦与大头贴合良好，防止大头剖分面在受力时产生缝歇，连杆螺栓必须具有一定的预紧力。所以各工厂对螺栓的扭紧力矩都加以规定。装配时，连杆螺栓的拧紧力矩应按一定次序分2～3次逐步拧紧，达到规定的扭紧力矩，拧紧后并锁紧防松措施。常用的方法有铁丝、刚片或开口销等，也可将连杆螺栓的螺纹镀铜防松。
3.曲轴飞轮组
曲轴飞轮组的作用是将活塞连杆组传来的力转变成扭矩，从轴上输出机械功，同时驱动柴油机各机构及辅助系统，克服非作功冲程的阻力，还可贮存和释放能量，使柴油机运转平稳。它主要由曲轴、飞轮及扭转减振器等组成。
（1）曲轴
曲轴在工作时，由于承受很高的气压力、往复惯性力、离心力及其力矩的作用，因此曲轴内部产生冲击性的交变应力（拉伸、压缩、弯曲、扭转），并易产生扭转振动，从而引起曲轴的疲劳破坏。另外由于各轴颈在很高的压比下作高速转动，使轴颈与轴承磨损严重，所以，对曲轴的要求是：耐疲劳、耐冲击，有足够的强度和刚度，轴颈表面的耐磨性好并经常保持良好的润滑状态，静平衡与动平衡要好，在使用转速范围内不能产生扭转振动。
曲轴毛坯制造采用铸造和锻造2种方法。锻造曲轴主要用于强化程度高的柴油机，一般采用强度极限和屈服极限较高的合金钢（如40Cr、35CrMo等）或中碳钢（如45号钢）制造。铸造曲轴广泛用于中小功率柴油机，采用高强度球墨铸铁铸造，其优点是：制造方便，成本低；能够铸出合理的结构形状，对扭转振动的阻尼作用优于钢材。
按曲轴的结构形式，其可分为整体式曲轴和组合式曲轴。
整体式曲轴即曲轴的各组成部分铸（或锻）造在一根曲轴毛坯上。它的优点是结构简单、紧凑、强度及刚度高、重量轻、成本低。组合式曲轴即将曲轴分成若干部分，分别制造与加工，然后组装成整体。其优点是加工方便，便于产品系列化；其缺点是拆装不方便，组装质量不易保证，重量大，成本高，采用滚动轴承，噪声大，难于适应转速的提高。
按照曲轴的主轴颈数目，曲轴可分为全支承曲轴和非全支承曲轴。
全支承曲轴即是在任两个相邻曲拐之间都设有主轴颈的曲轴。它的主轴颈总数比连杆轴颈数多一个。这种曲轴的优点是曲轴的刚度大，主轴承负荷轻；其缺点是柴油机轴向尺寸加长。柴油机因负荷较重，一般多用全支承曲轴。
非全支承曲轴的主轴颈总数等于或少于连杆轴颈数，其优点是尺寸小、结构简单、紧凑；其缺点是刚度和强度较差，主轴承负荷较重。因此，这种形式的曲轴多用于负荷较轻的柴油机或汽油机。
曲轴的结构——曲轴由主轴颈、连杆轴颈（又称曲柄销）、曲柄臂、平衡重、前端及后端等部分组成。
①主轴颈与连杆轴颈。主轴颈与连杆轴颈都是尺寸精度较高和粗糙度较低的圆柱体，它们以较大的圆弧半径与曲柄臂相连接。主轴颈是用来支承曲轴的，曲轴绕主轴颈中心高速旋转。主轴颈多为实心的，而球墨铸铁的曲轴主轴颈与连杆轴颈都是空心的，其优点是：可以减少旋转质量，从而减少了离心力；又可作为润滑油离心滤清的空腔。主轴颈与连杆轴颈采用压力润滑，润滑油通过曲柄臂中的斜油道被压送至连杆轴颈空腔内，在旋转离心力的作用下，将机油中比重大的金属磨屑及其他杂质甩向空腔的外壁，内侧干净的机油通过油管流到连杆轴颈及轴承摩擦表面。
②曲柄臂（简称曲柄）。曲柄臂的作用是连接主轴颈与连杆轴颈，通常制成椭圆形或圆形，其厚度与宽度应使曲轴有足够的刚度和强度。
③平衡重。平衡重通常设在与连杆轴颈相对的一侧曲柄臂上，其形状多为扇形。平衡重的作用是平衡连杆轴颈及曲柄臂的重量、离心力及其力矩，以减轻主轴承的载荷，增加运转的平稳性。
④曲轴的前端。曲轴的前端制成有台肩的圆柱形。其上分别装有正时齿轮7、抽油圈6、油封5、皮带轮2和止推片8等零件。有些中小功率柴油机曲轴前端设有起动爪1，一些高速柴油机曲轴前端装有扭转减振器，有些工程机械用柴油机的曲轴前端设有动力输出装置。
⑤曲轴的后端。一般曲轴的后端设有油封6、回油螺槽7、飞轮接盘等结构体。
（2）主轴承和连杆轴承
主轴承和连杆轴承用来与主轴颈和连杆轴颈形成良好的摩擦副，以减少摩擦损失。现代柴油机广泛采用摩擦表面有耐磨合金层（减磨合金）的滑动轴承。由于这种轴承多作成剖分式，故上下两片称为轴瓦。轴瓦一般由厚度1～3mm的钢带与厚度为0.3～0.7mm的减磨合金层组成。轴瓦工作表面设有油槽及径向油孔，用来存放和输送润滑油的。
滑动轴承结构形状，内部结构一般由瓦背（也称钢背，材料为优质低碳钢）和减磨合金层构成，也称双金属轴承。瓦背主要保证整个轴承有较好的机械强度，而减磨合金层则保证轴承有良好的耐磨性。有的柴油机采用三层金属轴承，即在合金层工作表面再镀以极薄的第三层软金属如锡或铟等，以进一步改善轴承的工作性能。
（3）飞轮
飞轮的主要作用是存储作功冲程产生的能量，克服辅助冲程（进气、压缩和排气冲程）的阻力，以保持曲轴旋转的均匀性，使柴油机运转平稳。其次，飞轮还具有克服柴油机短期超载的能力。有时它还可兼作动力输出的皮带轮等。
飞轮多用灰铸铁制造，当轮边的圆周速度超过50m/s时，则选用强度较高的球墨铸铁或铸钢。飞轮的结构形状是一个大圆盘。轮边尺寸宽而厚，这在重量一定的条件下，可获得较大的转动惯量。多缸柴油机的扭矩输出较均匀，对飞轮的转动惯量要求较小，因此飞轮的尺寸小些；相反，单缸机飞轮相应做得大些。一般飞轮在轮边刻有第1缸活塞位于上止点的标记，以便据此调整柴油机的配气正时、供油或点火提前角等。此外，一般在飞轮上还装有起动用齿圈。
3.1.2 配气机构与进排气系统
配气机构的作用是按柴油机的工作循环和着火顺序，定时地启闭各缸的进排气门，以保证新鲜空气适时充入气缸，并将燃烧后的废气即时排出气缸。
对配气机构的要求是：进入气缸的新鲜空气尽可能多，排气尽可能充分；气门开闭时的振动和噪声小；工作可靠，使用寿命长；此外机构应便于调整。
增压柴油机的进排气系统中还装有废气涡轮增压器。它利用柴油机排出的废气能量，通过涡轮带动压气机叶轮高速旋转，把空气压缩后再送入柴油机气缸。由于提高了进气空气密度，从而可以多供油，增大柴油机的输出功率。
1.配气机构结构与工作过程
柴油机的配气机构类型有：气门式、气孔式、气孔-气门式等。四冲程柴油机多用气门式，二冲程柴油机多用气孔式，现代二冲程柴油机为提高换气效率而采用气孔-气门式，即利用活塞控制气缸壁上的进气孔进气，而利用气缸盖上的排气门排气。
气门式配气机构由气门组（气门、气门导管、气门座及气门弹簧等）和气门传动组（推杆、摇臂、凸轮轴、正时齿轮等）组成；进排气系统由空气滤清器、进气管、排气管和消声器组成。其结构较多，按其气门的布置形式可分为顶置气门式和侧置气门式；按凸轮轴的布置位置可分为上置凸轮式和下置凸轮式；按曲轴与凸轮轴之间的传动方式可分为齿轮传动式和链条传动式；按每缸的气门数目可分为二个气门、四个气门和六个气门的机构。本节主要介绍柴油发电机组常用的顶置气门、下置凸轮轴、齿轮传动式的配气机构。
顶置式气门配气机构它由凸轮轴15、挺柱14、推杆13、气门摇臂10和气门3等零件组成。进、排气门都布置在气缸盖上，气门头部朝下，尾部朝上。如凸轮轴为了传动方便而靠进曲轴，则凸轮与气门之间的距离就较长。中间必须通过挺柱、推杆、摇臂等一系列零件才能驱动气门，使机构较为复杂，整个系统的刚性较差。
凸轮轴由曲轴通过齿轮驱动。当柴油机工作时，凸轮轴即随曲轴而转动。对于四冲程柴油机而言，凸轮轴的转速为曲轴转速的1/2，即曲轴转两转完成一个工作循环，而凸轮轴转一转，使进、排气门各开启一次。顶置式气门配气机构的工作过程如下：当凸轮转动到凸起部分与挺柱接触时，挺柱开始升起。通过推杆13和调整螺钉12使摇臂绕摇臂轴转动，摇臂的另一端即压下气门，使气门开启。在压下气门的同时，气门弹簧也受到压缩。当凸轮凸起部分的最高点转过挺柱平面以后，挺柱及推杆随凸轮的转动而下落，被压紧的气门弹簧通过气门弹簧座4和气门卡片7，将气门向上抬起，最后压紧在气门座上，使气门关闭。气门弹簧在安装时就有一定的预紧力，以保证气门与气门座贴合紧密而不致漏气。
配气机构由气门组、气门传动组组成。气门组包括气门、气门导管、气门弹簧、气门卡片等零件。气门传动组包括凸轮轴、正时齿轮、挺柱、推杆、摇臂、摇臂轴等零件。
2.配气正时与气门间隙
（1）配气正时
气门从开启至关闭时刻的这段时间曲轴转过的角度称为配气正时。表示每缸进排气配气正时关系的环形图，称配气正时图。四冲程柴油机的配气正时，理论上它的进气门应在上止点开启，至下止点关闭；排气门在下止点时开启，至上止点时关闭。进、排气时间均为180°曲轴转角（即一个活塞冲程）。在高速柴油机中，一个冲程所经历的时间极短，例如6130型柴油机，在最大功率时转速为2200r/min，一个冲程历时仅为60/2200=0.014s。为利用进、排气流的惯性和适当增大气门开启时间，使进气充分，排气彻底，所以进、排气的配气正时都要早开与晚关一定的角度。一般排气提前（开启）角γ=40°～80°，延迟（关闭）角δ=10°～30°；进气提前角α=10°～30°，延迟角β=40°～70°。
从可看出，在活塞上止点附近出现了进气门早开和排气门迟关的同时开启，同时开启的角度称为气门重叠角，即α+δ。非增压柴油机气门重叠角一般为20°～60°；增压柴油机则为40°～140°。气门重叠角选择适当，有利于充气和排气。对于不同柴油机，由于结构形式与转速各不相同，因此配气正时也不同。
（2）气门间隙
柴油机工作时，气门及各传动件会因受热而膨胀，为保证气门的密封性，必须在气门与传动件之间留出适当的“气门间隙”。间隙过小会引起气门密封不严而漏气，导致功率下降，油耗增加，甚至烧坏气门零件；气门间隙过大，则将使进排气门迟开，早关，使进排气的时间变短，造成进气不足，排气不净，使柴油机的动力性与经济性下降，同时还会使噪声增加，磨损加剧。柴油机的气门间隙一般由制造厂给出，并有“冷间隙”与“热间隙”之分。热间隙是指柴油机工作至正常温度后，在热状态下应留出的气门间隙；冷间隙是指在室温下应留出的气门间隙。
3.进排气系统
进排气系统由空气滤清器，进、排气管，消声器等组成。增压柴油机的进排气系统中还装置有废气涡轮增压器及中冷装置等。
（1）空气滤清器
空气滤清器的作用是滤除空气中的灰尘及杂质，使进入气缸的空气清洁，以减少磨损。空气中的尘粒量是随环境变化的。尘粒中的氧化硅约占60%～80%，其硬度远远超过金属，最易使内燃机零部件磨损。装空气滤清器与不装空气滤清器的对比试验表明：不装空气滤清器时，活塞与气缸的磨损量增大3～5倍，活塞环的磨损量增大8～10倍，曲轴及连杆轴承的磨损量增大5倍等。对于经常在含尘量较高的工地作业的柴油发电机组，空气滤清器质量非常重要。要求空气滤清器的滤清效率高、阻力小、应用周期长且保养方便。一般空气滤清方式有以下3种①惯性式（离心式）。它是利用灰尘和杂质在空气成份中比重大的特点，通过引导气流急剧旋转或拐弯，从而在离心力的作用下，将灰尘和杂质从空气中分离出来。
②惯油浴式（湿式）。它是使空气通过油液，空气杂质便沉积于油中而被滤清。
③惯过滤式（干式）。它是引导气流通过滤芯，使灰尘和杂质被粘附在滤芯上。
为获得较好的滤清效果，可采用上述2种或3种方式的综合滤清。空气滤清器由滤清器壳和滤芯组成，滤清器壳由薄钢板冲压而成。滤芯有金属丝滤芯和纸质滤芯等。135系列柴油机的集中空气滤清器型式。
纸质干式滤清器目前应用非常广泛，这种空气滤清器的滤芯采用树脂处理的微孔滤纸制成，滤芯上下两端由塑料密封垫圈密封。柴油机工作时，空气经滤清器盖与外壳之间的空间进入，通过纸质滤芯滤清后，从接管沿进气管被吸入气缸。这种滤清器的滤清效率高、结构简单、成本低、维护方便；但用于尘粒量大的环境时，工作寿命较短，且不甚可靠。
（2）进排气管
进排气管的作用是引导新鲜工质进入气缸和使废气从气缸排出。进排气管应具有较小的气流阻力，以减小进气和排气阻力。现代柴油机还要求进排气管的结构形状有利于气流的惯性与压力脉动效应，以提高充量和排气能量的利用率。
进排气管一般用铸铁制成。进气管也有用铝合金铸造或钢板冲压焊接而成的。进排气管均用螺栓固定在气缸上（顶置式配气机构），其结合处装有密封衬垫，以防漏气。柴油机进气管内的气流是新鲜空气，为避免受排气管加热而减小充气量，现代柴油机的进排气管均布置在机体的两侧。
（3）消声器
废气在排气管中流动时，由于排气门的开闭与活塞往复运动的影响，气流呈脉动形式，并具有较大的能量。如果让废气直接排入大气中，会产生强烈的排气噪声。消声器的作用是减小排气噪声和消除废气中的火星。这种消声器一般用薄钢板冲压焊接而成。
消声器的工作原理是降低排气的压力波动和消耗废气流的能量，常采用的方法有：使气流多次改变方向；让气流多次膨胀和收缩；将气流分支并沿不平表面流动和降低气流温度。
6135基本型柴油机的消声器，它是多腔膨胀共振型（在膨胀筒圆周充填有吸声的超细玻璃纤维），在标定工况下可使噪声下降约为30dB（A）。
3.1.3 柴油供给系统
柴油供给系是柴油机的重要组成部分，它的性能直接影响柴油机的动力性、经济性、噪声及废气排放等性能。这里将介绍柴油机燃油供给系统的基本组成、工作原理。
柴油机燃油供给系由油箱、输油泵、柴油滤清器、喷油泵（又称高压油泵）、喷油器及高、低压油管等组成。其作用是根据柴油机的工作要求，定时、定量、定压地将雾化质量良好的柴油按一定的喷油规律喷入气缸内，并使其与空气迅速而良好地混合和燃烧。对于多缸机而言，燃油供给系应保证各缸喷油量均匀和喷油提前角一致。
一种柴油机燃油供给系的布置图。油箱中的柴油经油管被输油泵吸出，随后经滤清器8至喷油泵。喷油泵使柴油产生高压后，经高压油管将柴油输往喷油器，最后从喷油器喷入燃烧室。
由于输往喷油泵的柴油多于喷油泵的出油量，多余的柴油经回油管回流到输油泵的入口（或回到滤清器的进口）。通过喷油器针阀与阀体配合间隙从喷油器上端泄漏出来的微量柴油，经回油管流向滤清器的进油口。
通常可以将柴油机燃油供给系的油路分为两部分：柴油未输入喷油泵被加压前的一段油路称为低压油路，油路所用油管为低压油管；经喷油泵加压后的油路称为高压油路，它采用的油管是高压油管。
1.喷油泵
喷油泵是柴油机燃油供给系中最重要的部件，它起着类似于人体中的心脏的作用。喷油泵的作用是根据柴油机的工作要求，在规定的时刻将定量的柴油以一定的高压送往喷油器。
由于喷油泵的供油情况对柴油机的性能影响很大，因此对其工作提出相当严格的要求，主要有以下几方面
①定时供油，严格按照规定的供油时刻开始供油，并有一定的供油持续时间。
②定量供油，根据柴油机负荷的大小供给相应的油量。
③定压供油，向喷油器供给的柴油具有足够的压力，以获得良好的喷雾质量。
④各缸一致，对于多缸柴油机，要求各缸的供油时刻、供油量和供油压力等参数及供油情况都相同，以保证各缸工作的均匀性。
⑤供油干脆，要求供油迅速开始和断然结束，防止供油停止后喷油器滴油或出现不正常喷射，影响柴油机性能和喷油器寿命。
喷油泵的结构形式很多，目前应用最广的是柱塞式喷油泵。在小型多缸机中，分配式喷油泵也有所采用。近年来，在功率较大的柴油机中，PT燃油系统也得到了运用。本章着重介绍这三种喷油泵的结构和工作原理。
（1）柱塞式喷油泵
柱塞式喷油泵是利用柱塞在柱塞套筒的做往复运动进行吸油和压油。柱塞与柱塞套和称为柱塞副（或偶件），每一柱塞副只向一个气缸供油。单缸柴油机一般由一套柱塞偶件组成单体泵。多缸柴油机则由多套柱塞副及泵油机构分别向各缸供油。中、小功率柴油机大多将各缸的泵油机构组装在同一壳体中，多为多缸泵，而其中每组泵油机构称为分泵。但也有些中、大功率柴油机，采用数目与气缸数相等的单体泵分别向各缸供油。
①柱塞式喷油泵的基本构造
柱塞式喷油泵通常由泵体、泵油机构、油量控制机构及传动机构组成。泵体有整体式和可分式。整体式泵体刚性好；可分式泵体拆装比较方便。
泵油机构是喷油泵的主要部分，在多缸泵中又称为分泵，一种分泵的构造图。泵油机构主要由柱塞偶件，即柱塞7和柱塞套6、出油阀偶件（出油阀3和出油阀座4）等组成。柱塞为一光滑的圆柱体，在上部铣有斜槽，槽中钻有径向孔并与中心的轴向孔连通。柱塞下部固定有调节臂13，可通过它转动柱塞。在柱塞套不同高度上钻有两个小孔，上面的为进油孔，下面为回油孔。两孔均与泵体中的低压油腔相通。
柱塞上部有出油阀3，由出油阀弹簧2压紧在出油阀座4上。柱塞下端与装在滚轮体10中的垫块相接触。柱塞弹簧8通过弹簧座9将柱塞推向下方，并使滚轮12保持与凸轮轴上的凸轮11相接触。
喷油泵凸轮轴由曲轴驱动。四冲程柴油机曲轴转两周，油泵凸轮轴转一周。
②柱塞式喷油泵的工作过程与调节原理
进油过程：当喷油泵凸轮轴由曲轴驱动旋转时，如凸轮的凸起部分尚未与滚轮相接触，柱塞则在柱塞弹簧8的作用下处于最下端位置。这时柴油从低压油腔经进油孔流入柱塞上方的柱塞套筒内。
压油与供油过程：随着凸轮升程增大，柱塞开始上移，直至柱塞上端面将进油孔完全遮蔽时，柱塞上部即成为密闭的空间。随着柱塞继续上升，柴油受到压缩，油压迅速升高。柱塞上部的出油阀在油压达到一定值时即被顶开，高压的柴油即经高压油管流向喷油器。当柱塞继续上行，喷油泵继续供油。
供油停止过程：当柱塞上行到斜槽的上边沿与回油孔的下边沿相通时，供油过程即告结束。随后回油孔与斜槽相通，柱塞上部的高压油即通过柱塞中心的油孔和斜槽中的径向孔流入低压油腔，柴油压力迅速降低，出油阀在出油阀弹簧2的作用下落入出油阀座上，停止供油。此后，柱塞继续上行但不会再供油。当凸轮的最高点越过滚柱后，随着凸轮的转动，柱塞在柱塞弹簧8的作用下逐渐下落。当柱塞上端低于进油孔时，柴油又开始流入套筒内。
柱塞自开始供油到供油停止这一段距离称为有效压油行程，简称有效行程。显然，改变有效压油冲程也就改变了供油量。由上述工作过程可知：喷油泵凸轮轴每转一转，泵油机构通过喷油器可向燃烧室供油一次。
为了解柱塞式喷油泵的工作原理与特点，下面进一步这种喷油泵是如何满足柴油机的工作要求的。
a。定时供油的保证
喷油提前角是影响柴油机性能的重要参数，不同类型的柴油机对喷油提前角的大小有不同的要求。喷油泵必须严格保证在规定的时刻开始供油。
喷油器一般在压缩上止点前向燃烧室喷油。由于喷油器伸入燃烧室内，喷油时刻在一般条件下难以观察和测定，因此对于每种柴油机只规定供油提前角。所谓供油提前角是指喷油泵开始向高压油管供油时刻至压缩上止点这段时间（s）用曲轴转角θ（°）来表示。当转动曲轴时，同时观察出油阀座出口处的油面，当油面开始上升的瞬间即为供油开始时刻。
从工作过程可知：供油开始是在柱塞上端面完全遮蔽进油孔时，此时所对应的曲轴转角即为供油提前角。实际上这一角度主要取决于喷油泵凸轮轴上的齿轮与曲轴驱动齿轮的相对位置。通常在这两个齿轮上做有记号，当喷油泵往机体上安装时，必须将记号对准。
对于多缸喷油泵，如喷油泵凸轮轴位置已定而有些缸的供油时刻有差别时，则需要对各分泵的调节机构进行调整。调整的方法因结构不同而异。
b。供油量的调节
喷油泵向喷油器供给的柴油量主要取决于有效行程，其数值等于柱塞开始压油时，回油孔处斜槽的下边缘至回油孔下边缘的距离（h变量）。此距离愈长，有效行程愈长，则供油量愈大，而这一距离的长短则3可通过转柱塞加以改变。油量控制机构就是根据柴油机负荷的大小，转动柱塞来调节供油量，使其与负荷相适应。油量控制机构一般由供油拉杆5、调节叉10和调节臂1等组成。当供油拉杆移动时，固紧在拉杆上的调节叉即拨动调节臂，使柱塞随之转动。柱塞仅转动很小角度就能使供油量由零到最大，因此供油量的调节是十分灵敏的。
在柱塞直径一定时，有效行程愈长，供油量愈大，喷油延续时间愈长。喷油延续时间过长，则会由于后期喷入的燃料不能充分燃烧而使柴油机性能恶化。因此，供油量较大的柴油机，必须选用较大的柱塞直径。
对于多缸喷油泵，如各缸的供油量不一致时，必须进行调整。调整的方法因结构不同而异。如采用拨叉式油量控制机构，则可通过改变调节叉在拉杆上的位置来调整供油量。
齿杆式油量控制机构，目前也被广泛采用，柱塞下端有条状凸块伸入套筒2的缺口内，套筒2则松套在柱塞套5的外面。套筒2的上部用固紧螺钉6锁紧一个可调齿圈3，可调齿圈与齿杆4相啮合。移动齿杆即可改变供油量。当需要调整某个缸的供油量时，先松开可调齿圈3的固紧螺钉6，然后转动套筒2，并带动柱塞相对于齿圈转动一个角度，再将齿圈固定。
c。供油压力的保证
为了得到良好的雾化质量，柴油机的喷油压力高达12～100MPa。要建立很高的柴油压力，柱塞上部油腔及与喷油器连通的部分必须有良好的密封性，这就要求柱塞与柱塞套筒之间有很高的配合精度，通常它们之间的间隙仅有0.002～0.003mm。因此，柱塞副（偶件）都是通过成对选配并进行研磨而成，偶件中的任一零件不能与其他零件互换。
喷油泵柱塞偶件的密封性是保证较高供油压力的基本条件，而实际的喷油压力则由喷油器的调节弹簧所限定。调整该调压弹簧的预紧力就可以改变喷油压力的高低（有关构造见喷油器部分）。
d。供油干脆
供油干脆即供油迅速开始和断然结束。在柱塞副的上端面上，装有另一副精密偶件（出油阀与出油阀座），称为出油阀副。出油阀的主要作用就是使喷油泵供油开始及时迅速而停油干脆利落。
出油阀上部有一圆锥面，出油阀弹簧将此锥面压紧在出油阀座上，使柱塞上部空间与高压油管隔断。锥面下部有一圆柱形的环带称为减压环带3，它与出油阀座的内孔精密配合，也具有密封作用。减压环带下面的阀杆上铣有4个直槽，使断面呈十字形。十字部分在出油阀升降时起导向作用，而4个沟槽则是柴油的通路。
当柱塞开始压油至柴油压力超过出油阀弹簧弹力时，出油阀开始升起。但并不出油，当出油阀升至减压环带下边缘离开出油阀座孔时，高压柴油才通过十字槽、高压油管流向喷油器，使供油迅速开始。
当柱塞斜槽边缘与回油孔接通时，高压柴油即倒流入低压油腔内。出油阀在出油阀弹簧及高压柴油的共同作用下迅速下落，高压油管中的油压迅速降低。当减压环带的下边缘进入出油阀座的内孔时，柱塞上部的油腔即与高压油管隔断。随着出油阀的继续下落直至圆锥面落座，出油阀上方的高压油腔让出了一部分容积，因而高压油管中的油腔容积突然增大，油压又迅速降低，喷油立即停止，这就保证了喷油后期燃油的雾化质量，同时防止出现二次喷射和滴漏现象。此外，由于出油阀锥面与阀座配合严密，使高压油管中能保留一定量的柴油和保持一定的剩余压力，使下次供油比较迅速，且供油量较为均匀稳定。如果减压环带磨损或间隙过大，使密封不良，就可能导致柴油机工作不正常和性能恶化。
出油阀偶件也是成对进行选配并精细研磨而成，偶件中的任一零件不能与其他零件互换。
③柱塞式喷油泵总体构造
我国中、小功率柴油机采用的柱塞式喷油泵已形成了系列化。比如20世纪50年代开发的A、B、Z型泵，60年代开发了I、II和III号国产系列泵及调速器等，目前采用的结构是上述的改进型。系列化的优点是减少种类和规格，方便制造和使用维修。同一系列中可以选用不同的柱塞直径，得到不同的最大循环供油量，以满足柴油机不同功率的要求，而不必改变喷油泵的其他结构。这样就只需要生产几种型式的喷油泵，就能适应功率范围较广的柴油机，给生产和使用带来方便。
下面重点介绍I号系列泵的构造，并将II号泵及B型泵的构造特点加以简单介绍。
a。I号喷油泵
I号喷油泵构造由分泵、油量控制机构、传动机构和泵体4部分组成。
I。分泵——分泵的构造。在柱塞7上部的圆柱面上铣有45°的左向斜槽，槽中钻有小孔，与柱塞中心的小孔相通。柱塞中部有一浅的小环槽，可贮存少量柴油，以润滑柱塞与柱塞套筒之间的摩擦面。
柱塞套筒上有两个在同一高度上的小孔，靠近斜槽一边的为回油孔，另一边为进油孔。
在柱塞套筒装入泵体后，为了保证这两个油孔的正确位置，同时为防止柱塞套筒在工作时发生转动，在柱塞套筒上部铣有小槽，并用定位螺钉18加以定位。
柱塞套筒的上部为出油阀偶件和出油阀紧座4.出油阀座4与柱塞套筒6上端面之间的密封是靠加工精度来保证的，并借出油阀紧座通过铜垫圈将出油阀座压紧在柱塞套筒上。出油阀紧座的拧紧力矩为50～70N·m，过大可能压碎垫圈。
Ⅱ。油量控制机构——国产I、II、III号系列泵都采用拨叉式油量控制机构，Ⅱ。其构造与相同。对于四缸喷油泵，则在同一供油拉杆上，用螺钉固紧有4个调节叉，各分泵柱塞尾端的调节臂球头，分别放入相应调节叉的槽中，当供油拉杆移动时，使4个柱塞同时转动，从而改变了各缸的供油量。柴油机工作时，供油拉杆由调速器自动控制，根据外界负荷的变化自动调节供油量。如果分泵供油量不合适而需要调节，则可松开该调节叉的锁紧螺钉，使调节叉在供油拉杆上移动一定距离即可。
Ⅲ。传动机构——传动机构由驱动齿轮、凸轮轴和滚轮体等组成。驱动齿轮由曲轴通过惰齿轮带动。传动机构的主要作用是推动柱塞向上运动。而柱塞下行则是靠柱塞弹簧的弹力。
凸轮轴上装有一偏心轮用于驱动输油泵。凸轮轴另一端固定有调速器的驱动盘，通过它将动力传给调速器。凸轮轴的两端由锥形滚柱轴承支承。通过一端装于轴承内圈一侧的调整垫片可调整凸轮轴的轴向间隙。调整时，要求凸轮轴转动灵活而最大间隙不超过0.15mm。
滚轮体的构造。它由滚轮体2、滚轮4及调整垫块1等组成。滚轮4内套装有滚轮衬套5，它们之间可以相对转动，而滚轮衬套也可在滚轮轴上转动，这样就使各零件磨损比较均匀，提高了使用寿命。滚轮体装在喷油泵下体的垂直孔内，滚轮体一侧开有轴向长孔，定位螺钉尾部伸入此孔中，既可防止滚轮体工作时转动，又不致妨碍其上下运动。
滚轮体总成的主要作用是保证供油开始时刻的准确性，对于多缸柴油机，还要保证各缸供油时刻的一致性。起保证作用的部位是滚轮下部到调整垫块上平面的高度H。当喷油泵凸轮轴齿轮与曲轴齿轮相对位置一定时，尺寸H越大，柱塞关闭进油孔的时刻越早，供油开始时刻也越早。反之，H越小，供油开始时刻越延迟。因此根据设计和试验定出合适的滚轮体工作高度H，以保证供油开始时刻的准确性。对于多缸柴油机，各分泵的滚轮体工作高度H值应相等。调整垫块在喷油泵出厂时均已调好，不可随意互换。垫块是用耐磨材料制成并进行热处理以提高硬度，因此使用中不易磨损。如长时间使用后磨损较多，尚可换面使用。
Ⅳ。泵体——喷油泵体分上下两部分，喷油泵上体用于安装柱塞偶件及出油阀偶件，下体用于安装凸轮轴、滚轮体输油泵等。泵体前侧中部开有检视窗孔，以便检查和调整供油量。下部有检视机油面的检视孔。
上体中有一条油道，与各柱塞套筒外面的环形油槽相通。环形油槽则与柱塞套筒上的进、回油孔相通。由输油泵供来的低压油通过进油管接头进入油道中。油道中的柴油压力由装在回油管接头内的回油阀控制，一般要求保持在5～10kPa范围内。油压过低，在柱塞下行时，柴油不能迅速通过进油孔进入柱塞上部油腔。当油量过多而使油压升高时，多余的柴油会顶开回油阀流入柴油细滤器。
b。II号喷油泵
II号喷油泵与I号喷油泵的构造大体相同，下面主要介绍其构造特点。
在柱塞上部的出油阀紧座中，位于出油阀的上方装有一减容体，其形状如一平头销钉，以自由状态置于高压油腔内。其作用是为了减小高压油腔的容积，以改善供油特性，同时也起限制出油阀最大行程的作用。
喷油泵上体侧面有两个放气螺钉，用于放出上体中油道内的空气，以利于柴油机起动。
滚轮体总成的工作高度H一般较I号泵大。列举两种系列泵用于不同机型的滚轮体工作高度的数值。
c。B型喷油泵
B型喷油泵和I、II、III号系列泵在结构上有较大差别，其主要特点是：泵体为整体式的铝合金铸件，刚度较高。柱塞上部开有调节供油量的螺旋斜槽和轴向直槽，可以减小供油量岁柱塞转动的变化率，但会增加柱塞偶件的侧向磨损。
油量控制机构为齿条齿圈式。调节齿圈与套筒分开制造。调整单缸供油量时，只要拧紧齿圈固定螺钉，将套筒按需要方向转一个角度后拧紧即可。
B型喷油泵滚轮体高度h可以调整，滚轮体上装有带锁紧螺母36的定时调节螺钉37，如旋动调节螺钉就可以调整供油提前角。螺钉旋出时h（变量h）变长，供油时刻提前，供油提前角增大；螺钉旋入时则相反。不需拆开泵体，就能调整供油提前角，比较方便。
（2）分配式喷油泵
分配式喷油泵（简称分配泵）利用一对精密偶件供油，通过旋转分配器将高压柴油输送到多缸柴油机的各个气缸中，与直列式喷油泵相比，具有以下优点①结构简单、体积小、质量小、零件数少。
②高速适应性好，四缸A型泵的最高转速为2000r/min，而分配泵则可达3000r/min。分配泵的凸轮升程很小，适合于高速柴油机，对于四冲程柴油机而言，可用于6000r/min以上的机型上。
③分配泵调速器、提前器都装在同一泵体内，既可水平、也可垂直安装，维护保养方便。分配泵一般无需进行各缸供油量和供油时刻的调整。
④通用件多，易于组织大批量生产，所以世界上70%的组合泵是分配泵。
分配泵按结构型式可以分为转子式和单柱塞式两类，转子式分配泵开发较早，单柱塞式分配泵的典型产品为Bocsh公司和日本Zexel公司的VE分配泵。VE分配泵的调速器有双制式和全制式两种，喷油压力可达75MPa，可满足直喷和直喷增压柴油机的要求。目前我国引进的几种高速柴油机（除Cummins外）均装VE分配泵。
2.调速器
（1）调速器的作用
调速器的作用是在柴油机工作转速范围内，能随着柴油机外界负荷的变化而自动调节供油量，以保持柴油机转速基本稳定。
对于柴油机而言，改变供油量只需转动喷油泵的柱塞即可。随着供油量加大，柴油机的功率和转矩都相应增大，反之则减少。
柴油机驱动其他工作机械（如发电机、汽车、水泵等）时，如其输出转矩与工作机械克服工作阻力所需的转矩（阻力矩）相等，则工作处于稳定状态（转速基本稳定）。如阻力矩超过输出转矩，则柴油机转速将下降，如不能达到新的稳定工况，则柴油机将停止工作。当输出转矩大于阻力矩时，则转速将升高，如不能达到新的平衡，则转速将不断上升，会发生“飞车”事故。由于工作机械的阻力矩会随着工作情况的变化而频繁变化，操作人员如不能及时地调节供油，使柴油机输出转矩与外界阻力相适应，工作时柴油机的转速就会出现剧烈的波动，从而影响工作机械的正常工作。柴油发电机组在工作时要求转速保持恒定，操作人员调节供油量难以保持稳定，因此发电用柴油机必须设置调速器。
（2）调速器的种类
按照调速器调节机构的不同，可分为机械式、液力式、气动式和电子调速器。机械式调速器结构简单，工作可靠，广泛用于中、小功率柴油机上。液力式调速器结构较复杂，制造精度要求高，但调节灵敏，推动力大，因此，大功率柴油机采用较多。气动式调速器适用于小功率柴油机，由于进气管中要装设节流阀，增加了进气阻力，所以目前采用不多。
按照调速器起作用的转速范围，又可分为以下3种
①单制式调速器
单制式调速器只在某一个转速（一般为标定转速）时起作用。它适合于要求转速恒定的柴油机，如驱动发电机、空气压缩机、离心泵等的柴油机。
②双制式调速器
双制式调速器是在柴油机的怠速和标定转速两种情况下起作用，主要用于汽车柴油机上，以保持怠速工作稳定和防止高速时“飞车”。其他规则由操作者操纵油门来调节供油量。
③全制式调速器
全制式调速器是在柴油机全工作转速范围内均起作用。装有这种调速器的工作机械，根据工作需要选择任一转速后，调速器能自动地使柴油机稳定在该转速下工作。因此，负荷和转速变化都很大的工作机械，通常采用这种调速器。
（3）机械式调速器的基本工作原理
调速器要能根据外界负荷的变化，灵敏地调节供油量，以保持转速的稳定。它必须具备两个基本部分：感应元件与执行机构。
感应元件用于感应外界负荷的变化。当柴油机的外界负荷变化时，由于供油量与负荷不相适应，首先引起转速的变化。负荷增加时会使转速下降，负荷减小则转速上升。因此感应元件必须能灵敏地感受到转速的波动，并及时将感受到的信号传递给执行机构。
执行机构用于根据感应元件传递的信号相应地调节供油量。当负荷增大而转速降低时，执行机构应使供油量增加，以使转速回升到初始转速。当负荷减小而转速升高时，则执行机构应减小供油量，以使转速下降到初始转速。
①单制式调速器
单制式调速器的作用原理图。传动盘1由柴油机曲轴带动旋转。在传动盘与推力盘5之间布置了一排飞球2.飞球在传动盘的带动下随着一起旋转。飞球由于受到离心力的作用而向外飞开。传动盘的轴向位置是一定的，而推力盘则滑套在支承轴3上，可以沿轴向滑动。调速弹簧4以一定的预紧力压在推力盘上。推力盘上固定有传动板6，传动板则和供油拉杆相连。当推力盘移动时，即通过传动板和供油拉杆使柱塞转动，以改变供油量。传动板向右移时，供油量减少。
上述飞球为感应元件，推力盘及传动板等为执行机构。当外界负荷变化引起转速变化时，飞球的离心力即改变。由于离心力与转速的平方成正比，因此飞球能较灵敏地感应转速的变化。飞球的离心力作用到推力盘上，并产生轴向分力Fa，该力迫使推力盘向右移动。由于推力盘右侧作用有调速弹簧的弹力Fp，因此推力盘的位置取决于两力是否平衡。
调速器的工作过程如下：当柴油机工作时，传动盘及飞球即被曲轴驱动旋转。如飞球所产生的轴向力Fa小于调速弹簧力Fp时（Fa＜Fp），推力盘仍处于最左端的位置。这时调速器尚未起调节作用。当曲轴转速升高到使力Fa与Fp相等（Fa=Fp）时，此时曲轴转速为调速器开始起作用的转速（供油量并不改变）。显然，调速弹簧的预紧力Fp越大，起作用的转速越高；反之则低。
如果在Fa=Fp时，柴油机的外界负荷减小，曲轴转速将上升，飞球作用到推力盘上的轴向分力将增大（Fa＞Fp），Fa=Fa-Fp推动推力盘右移并压缩调速弹簧。而传动板则使供油拉杆向供油量减小的方向移动，转速降低，Fa减小；同时调速弹簧在被压缩时弹力Fp也不断增加，因此推力盘将在Fa′=Fp′时达到新的稳定，而供油量也与减小的负荷相对应。如外界负荷继续减小，转速则不断上升，飞球将使推力盘和传动板将供油拉杆再向右移，当外界负荷为零时，调速器将供油拉杆移至最小供油量位置，柴油机处于最高空转转速下工作。
通过上述工作过程的介绍，机械式单程式调速器的作用原理可归纳为以下几点：感应元件通过离心力来感应转速的变化。当负荷减小、转速增高时，离心力增大，借离心力的轴向分力推动供油拉杆减小供油量。当负荷增大、转速降低时，离心力减小，调速弹簧将推动供油拉杆增加供油量。
调速器起作用的转速由调速弹簧弹力所决定。调速器并非保持转速不变，而是使转速随负荷变化的波动被控制在允许的范围内。
②双制式调速器
如果将的结构改为的形式，则成为双制式调速器的作用原理图，可以在两种转速（低速和标定转速）下起作用。
这种调速器的主要特点是调速弹簧由两根组成：外调速弹簧4较长，但刚性较弱；内调速弹簧6较短，但刚性强。外弹簧的预紧力小而内弹簧的预紧力大。在未工作时两弹簧之间保持一定距离。此外，供油拉杆8既可由调速器操纵，又可由操作者直接控制。双制式调速器的工作情况如下当柴油机未工作时，外调速弹簧4将供油拉杆8推向供油量最大的位置。柴油机起动后，转速上升，由于外弹簧预紧力小且刚性弱，所以飞球即可推动供油拉杆向减小供油量的方向移动。当转速升至某一定转速n时，推力盘3与内弹簧座5相接触。这时，由于内弹簧预紧力大而刚性强，因此即使转速继续升高，飞球的离心力仍不足以推动内弹簧座移动。但此时如由于外界负荷变化使转速低于n时，外调速弹簧即可推动供油拉杆左移增加供油量，以保持柴油机可在n转速下稳定工作。n即为最低空转转速。
当柴油机转速升至标定转速时，飞球离心力显著升高，其轴向分力与内、外弹簧弹力相平衡。如这时转速稍许上升，推力盘即推压内、外弹簧，使供油量减少，其工作情况与前述单程式调速器相同。
在转速n与标定转速之间，调速器不起作用，由操作者根据需要调节供油量以实现柴油机转速的稳定。
③全制式调速器
一种全制式调速器的作用原理图，其特点是调速弹簧的弹力可以由操作者在一定范围内加以调节。因此，调速器起作用的转速也相应地在一定范围内变化。
由操作者操纵的操纵臂10，其下端与调速弹簧滑座6相接触。当操纵臂顺时针摆动时，调速弹簧被压紧，弹力增大，使调速器起作用转速增高。当操纵臂与最高转速限位螺钉9相碰时，起作用的转速达到最大。通常该转速为标定转速。如将螺钉9向外退出，则起作用的转速升高，拧入则降低。
如将操纵臂反时针摆动，则调速弹簧放松，起作用转速降低。当操纵臂下端与怠速限位螺钉8相碰时，调速器则在最低空转转速下起作用，以保持怠速工作稳定。
装有全程式调速器的柴油机，操作者扳动操纵臂，改变调速弹簧的弹力，来改变柴油机的工作转速，而柴油机的供油量则由调速器根据外界负荷的变化自动地进行调节。这就大大减轻了操作者在负荷变化频繁时的紧张劳动，同时也提高了工作效率。
全制式调速器也可采用两根或多根调速弹簧。通常外弹簧较弱，且有预紧力；内弹簧则较强，呈自由状态（这是与两极式调速器不同之处）。柴油机在低速工作时，外弹簧起作用。随着转速升高，内弹簧也开始工作，以适应不同转速范围内调速器性能对弹簧刚性的不同要求。
（4）几种机械式调速器的构造和工作
①II号喷油泵调速器
II号泵调速器为机械式全程式调速器，其构造及工作原理与I号泵调速器大体相同，现简述如下
a。构造特点
感应元件采用双排共12个飞球。每两个飞球相对地装在锌合金制的飞球座内。飞球座则支承在圆盘支架8上，并可沿支架的槽作径向滑动。调速弹簧共有3根：外弹簧4直接作用在轴承座上，刚度最小，称为起动弹簧，主要在柴油机起动时起作用。内弹簧3刚度稍大，主要在低速时起作用，称为怠速弹簧。中弹簧5刚度较前两个弹簧均大，称为高速弹簧，在高速工况起作用，而在起动和低速时，它呈自由状态。内、外弹簧安装时均有一定预紧力。
校正装置由校正弹簧和两个弹簧座所组成，装在支承轴的末端。两个弹簧座一个靠锁紧螺母定位，一个靠在支承轴的凸肩上。中间弹簧和内弹簧共用的弹簧座6的尾端，则靠在校正弹簧座上。
b。工作特点
转动操纵手柄19使限位块23与高速限位螺钉21相碰时，柴油机稳定在标定转速与最高空转转速之间工作。如这时出现超负荷情况，调速弹簧前座6即开始压缩校正弹簧，通过轴承座和传动板，使供油量增加，以克服超负荷。校正冲程一般为1～1.5mm，最大可达2.5mm，视机型不同而定。校正冲程可通过调整校正弹簧端头的螺母来改变。拧进时校正冲程减小；反之增大。
当调速手柄转到限位块23与怠速限位螺钉22相碰时，中间弹簧放松而不起作用。这时内弹簧控制供油量，使柴油机稳定在最低空转转速下工作。
起动时，调速弹簧前座与轴承座之间有一定的间隙。这时，只有起动弹簧起作用。该弹簧推压轴承座，并迫使传动板向右，将供油拉杆移到最大供油位置。
②B型喷油泵调速器
调速器是保证柴油机可靠运行和转速稳定性的机构。根据柴油机负荷的变化，调节供油量可保持所需的转速。调速器与喷油泵连成一体，目前135基本型柴油机上所用的调速器都是全程机械离心式。
调速器工作原理：当柴油机在某一稳定工况工作时，飞铁的离心力与调速弹簧拉力及整套运转机构的摩擦力相平衡，于是飞铁；调速杠杆及各机件间的相互位置保持不变，则喷油泵的供油量不变，柴油机在某一转速下稳定运转；当柴油机负荷减低时，喷油泵供油量大于柴油机的需要量，于是柴油机转速增高，则飞铁的离心力大于调速弹簧的拉力，平衡被破坏，飞铁向外张开，使伸缩轴向右移动，从而使调速杠杆绕杠杆轴向右摆动。此时调速弹簧即被拉伸，喷油泵的调节齿杆向右移动，于是供油量减少，转速降低，直至飞铁的离心力与调速弹簧的拉力再次达到平衡，这时柴油机就稳定在比负荷减少前略的某一转速下运转；当柴油机负荷增加时，喷油泵供油量小于柴油机的需要量而引起转速降低，飞铁的离心力小于调速弹簧的拉力，调速弹簧即行收缩，调速杠杆使调节齿杆向左移动，供油量增加，转速回到飞铁的离心力与调速弹簧的拉力再次达到平衡时为止。此时柴油机稳定在比负荷增加前略低的某一转速运转（柴油机调速器操纵手柄位置不变，负荷变化后新的稳定运转点的转速取决于所用调速器的调速率，而不同型号柴油机的调速率是根据不同的使用要求确定的。）若要严格回到原来的转速则需调整调速器操纵手柄。
用于电站的135柴油机的调速器，在其壳体的右上方一般还装有一块扇形板的微调机构。当多台柴油发电机组并联工作时，可用此扇形板来调节柴油机的调速率。调节时，可旋松扇形板腰形孔上的螺帽，慢慢转动扇形板至所需调速率的位置并加以固定。
与B型喷油泵配套的全制式调速器，具有以下构造特点
转速感应组件：感应组件由一对飞锤14、飞锤销13、飞锤支架20、托架15、伸缩轴18和止推轴承16等组成。柴油机工作时，曲轴通过喷油泵凸轮轴上的齿轮带动飞锤和飞锤支架旋转。当柴油机转速变化时，飞锤受离心力作用而向外张开或向内收缩，飞锤通过支架、止推轴承16使伸缩轴18右移或左移，并经杠杆系统传给供油拉杆，而改变供油量。
调速弹簧组件：由调速弹簧5等组成。改变手柄43的位置时，摇杆4随之转动，从而改变调速弹簧的预紧力。采用拉簧作调速器弹簧时，可将拉簧布置在飞锤上方，使调速器长度缩短。操纵手柄的两个极限位置由高、低速限制螺钉39和37加以限制。高、低速限制螺钉位置调好后加上铅封，不得任意变动。
调速器后壳29上还装有低速稳定器34，用以防止低速不稳。当柴油机怠速不稳时可将低速稳定器缓慢旋入，直至转速稳定为止。装有低速稳定器后，柴油机空载时，调速器杠杆11已右移到使稳定器弹簧参与工作。但是，稳定器弹簧不能旋入过多，以免空载转速（突然卸载后的最大转速）过高而引起事故。
杠杆机构：由调速杠杆11、拉杆弹簧6、拉杆接头7和齿杆连接销8等组成调整。杠杆11的支点在下端且固定不变，所以滚轮轴承12和拉杆支承块32的位移比亦不变。
除上述组件外，B型喷油泵还有转速计传动轴28，它与喷油泵凸轮轴相连。此外，调速器还设有专门的停车机构；操纵手柄上装有微量调节手轮38，用于转速的微量调节。
3.喷油器
喷油器是柴油供给系中最主要的部件之一。喷油器的作用是将喷油泵送来的高压柴油以雾状颗粒喷入燃烧室中，与燃烧室中的空气相混合形成良好的可燃混合气。
喷油器还必须保证燃油以一定的压力和射程喷入燃烧室中，在规定的停止喷油的时刻，应能迅速地切断燃油的供给，不发生燃油滴漏的现象。
柴油机一般采用闭式喷油器。在不喷油时，其喷孔被针阀关闭。闭式喷油器的主要类型有轴针式和孔式两类。轴针式喷油器多用于涡流室和预燃室式柴油机，孔式喷油器则主要用于直喷式柴油机中。
（1）轴针式喷油器
轴针式喷油器的结构。喷油器的针阀5与针阀体4是一副精密偶件，针阀的中间部分为圆柱形，与针阀体的内孔相配合起密封与导向作用。针阀的下端有两圆锥面，较大的圆锥面位于针阀体的环形油槽中；较小的圆锥面则与针阀体下端的圆锥面相配合起阀门作用，用于打开或切断高压柴油与燃烧室的通路。针阀的最下端有一段圆柱形部分，有的还有一段倒锥体称为轴针。轴针的一部分伸出针阀体的喷孔外，圆柱形部分则位于喷孔中并与喷孔之间有一定间隙。针阀的上端有一凸肩，当针阀关闭时，凸肩与喷油器体3的下端面有一定的距离，以控制针阀升程的大小。针阀顶端通过钢球与顶杆2相连。调压弹簧1以较大的预紧力压紧在顶杆上，并迫使针阀处于关闭位置。
当喷油泵的高压柴油经进油管接头7进入喷油器后，即沿针阀体内的斜油道流入下部环形油槽中，由于高压柴油对针阀较大的圆锥面产生向上的推力，因此当油压升高到此推力大于调压弹簧的弹力时，针阀向上抬起，高压柴油经轴针与喷孔之间的缝隙处喷入燃烧室。当喷油泵开始回油而油压迅速降低时，针阀在调压弹簧作用下及时回位，将喷孔关闭，喷油停止。
针阀的开启压力即喷油压力是由调压弹簧1的预紧力所决定的。拧动调压螺钉10就可改变喷油压力，拧入时压力升高，旋出时降低。
轴针式喷油器头部的轴针及喷孔的形状，对喷油情况有一定的影响。如果针阀头部的轴针很短，喷孔处的圆柱形壁面较短，则喷雾锥角较大。当针阀抬起开始喷油后，喷孔流通面积迅速增加，单位转角的喷油量即喷油率也迅速增加，这对柴油机的燃烧产生不利的影响。因为喷油初期的喷油率越高，滞燃期内喷入气缸的燃油量越多，柴油机工作就越粗暴。
如果将针阀头部的轴针加长，且将喷孔的圆柱形表面增高，则喷油的情况就会有显著变化，这种喷油器称为节流轴针式喷油器。这种喷油器喷雾锥角变小，油雾集中在几度锥角范围内。同时在喷油初期，喷孔流通面积增加缓慢，喷油率较小，故滞燃期内喷入的燃油量较小，柴油机工作比较柔和。
轴针式喷油器的喷孔直径一般在1～3mm范围内，喷油压力在10～13MPa。由于喷孔直径较大，所以加工比较方便。同时工作中轴针在喷孔内往复运动，可清除孔中的积炭，提高了工作可靠性。
