把燃料燃燒時所放出的熱能切換成機械能的機器稱為熱機。熱機可分為外燃機和內燃機兩類。燃料燃燒的熱能通過其他介質轉變?yōu)闄C械能的稱為外燃機，如蒸汽機和汽輪機等；燃料在發(fā)電機氣缸內部燃燒，工質被加熱并膨脹做功，直接將所含的熱能轉變?yōu)闄C械能的稱為內燃機，如柴油發(fā)電機、柴油機和燃氣輪機等。其中以柴油發(fā)電機和柴油機運用較為廣泛，通常所說的內燃機多指這兩種發(fā)電機。

柴油發(fā)電機是將柴油直接噴射入氣缸與空氣混合燃燒得到熱能，并將熱能轉變?yōu)闄C械能的熱力發(fā)電機。其具體優(yōu)勢是：①熱效率過高，其有效熱效率可達46％，是所有熱機中熱效率過高的一種；②容量范圍廣，單機功率可從零點幾千瓦到上萬KW；③結構緊湊，品質較小，便于移動；④啟動迅速，使用方便，并能在起動后很快達到全負載運行。

單缸往復活塞式柴油發(fā)電機結構示意圖如圖1所示，其具體由排煙門1、進氣門2、汽缸蓋3、氣缸4、活塞5、活塞銷6、連桿7和曲軸8等結構。汽缸4內裝有活塞5，活塞通過活塞銷6、連桿7與主軸8相連接?；钊跉飧變茸錾舷峦鶑瓦\動，通過連桿推動曲軸轉動。為了吸入新鮮空氣和排出廢氣，在汽缸蓋上設有進氣門2和排氣門1。

④曲柄半徑：曲軸旋轉中心到曲柄銷中心的距離，用符號r表示，單位為mm。由圖2-1可見，活塞行程S等于曲柄半徑r的2倍，即

⑤汽缸作業(yè)容積：在一個氣缸中，活塞從上止點到下止點所掃過的汽缸容積。用符號Vh表示，單位為L，則

⑥柴油發(fā)電機排氣量：柴油發(fā)電機所有氣缸作業(yè)容積的總和稱為柴油發(fā)電機排氣量，用VH表示，如果柴油發(fā)電機有i個汽缸，則柴油發(fā)電機排量

柴油發(fā)電機排氣量表示柴油發(fā)電機的做作用力，在其他參數(shù)相同的前提下，柴油發(fā)電機排氣量越大，則其所發(fā)出的功率就越大。

⑧汽缸總容積：當活塞在下止點時，活塞上方的氣缸容積。用符號Va表示。它等于燃燒室容積Vc與汽缸工作容積Vh之和。即

壓縮比ε表示氣缸中的氣體被壓縮后體積縮小的程度，也表明氣體被壓縮的程度柴油發(fā)電機一覽表，一般柴油發(fā)電機的壓縮比ε＝12～22。壓縮比越大，活塞運動時，氣體被壓縮得越厲害，氣體的溫度和壓力就越高，柴油發(fā)電機的效率也越高。

⑩工作循環(huán)：柴油發(fā)電機中熱能與機械能的轉化，是通過活塞在氣缸內作業(yè)，持續(xù)進行進氣、壓縮、做功、排氣四個過程來完成的。每進行這樣一個程序稱為一個工作循環(huán)。如柴油發(fā)電機活塞走完四個沖程（主軸旋轉兩周）完成一個作業(yè)循環(huán)，稱該機為四沖程柴油發(fā)電機；如活塞走完兩個沖程（曲軸旋轉一周）完成一個工作循環(huán)，稱該機為二沖程柴油發(fā)電機。

①進氣過程［如圖2（a）所示］活塞從上止點向下止點移動，這時在配氣系統(tǒng)的功能下進氣門打開，排氣門關閉。因為活塞下移，汽缸內容積增大，壓力減少，新鮮空氣經空氣濾芯、進氣管不斷吸入汽缸。由于進氣系統(tǒng)存在阻力，從而進氣終了氣缸內的氣體壓力低于大氣壓力p0（約78～91kPa），溫度為320～340K。

②壓縮步驟［如圖2（b）所示］活塞由下止點向上止點運動，這時進、排氣門關閉。氣缸內容積不斷降低，氣體被壓縮，其溫度和壓力不斷提升。壓縮終了時氣體壓力可達3～5MPa，溫度高達750～1000K，為噴入氣缸內的柴油蒸發(fā)、混合和燃燒創(chuàng)造條件。

③做功流程［如圖2（c）所示］在壓縮流程即將終了時柴油發(fā)電機廠家，噴油器將柴油以細小的油霧噴入氣缸，在過熱、高壓和高速氣流功能下很快蒸發(fā)，與空氣混合，形成混合氣。并在過熱下自動著火燃燒，放出大量的熱量，使汽缸中氣體溫度和壓力急劇上升。燃燒氣體的較大壓力可達6～9MPa，較高溫度可達1800～2000K。高壓氣體膨脹推動活塞由上止點向下止點移動，從而使主軸旋轉對外做功。因為噴油和燃燒要連續(xù)一段時間，故而雖然活塞開始下移，但此時還有噴入的燃料繼續(xù)燃燒放熱，氣缸內的壓力并沒有明顯下降，隨著活塞下移，氣缸內的溫度和壓力才逐漸下降。做功過程結束時，壓力約為0.2～0.5MPa。

④排煙步驟［如圖2（d）所示］做功過程結束后，排氣門打開，進氣門關閉?；钊谥鬏S的帶動下由下止點向上止點運動，燃燒過的廢氣便依靠壓力差和活塞上行的排擠，迅速從排氣門排出。因為排煙系統(tǒng)有阻力，因此，排煙終了時，氣缸內廢氣壓力略高于大氣壓力。汽缸內殘余廢氣的壓力約為0.105～0.12MPa，溫度約為700～900K。

活塞經過上述四個持續(xù)過程后，便完成了一個作業(yè)循環(huán)。當排煙過程結束后發(fā)電機組廠家，柴油發(fā)電機主軸依靠飛輪轉動的慣性用途仍繼續(xù)旋轉，上述四個過程又重復進行。如此周而復始地進行一個又一個的作業(yè)循環(huán)，使柴油發(fā)電機連續(xù)不斷地運行起來，并帶動工作機械做功。

如圖3所示為帶有掃氣泵的氣門氣孔式二沖程柴油發(fā)電機作業(yè)步驟示意圖。這種類別的二沖程柴油發(fā)電機無進氣門。氣缸（汽缸套）壁上有一組進氣孔3，由活塞的上下運動控制進氣孔的開、閉，氣缸蓋上設有排氣門5?？諝庥蓲邭獗?提高壓力以后，經氣缸外部的空氣室2和汽缸壁上的進氣孔3進入氣缸，完成進氣和掃氣步驟。燃燒后的廢氣由氣缸蓋上的排煙門排出。其作業(yè)流程如下：

①第一行程 第一行程也稱換氣-壓縮步驟。主軸帶動活塞由下止點向上運動，這時進氣孔和排煙門均打開［如圖3（a）所示］，新鮮空氣由掃氣泵以高于大氣壓力送入氣缸中，并把氣缸中的殘余廢氣從排煙門掃除。這種進、排煙同時進行的步驟稱為“掃氣流程”?；钊^續(xù)向上運動，當活塞越過進氣孔后，進氣孔被活塞關閉的同時配氣系統(tǒng)也使排煙門關閉。故而氣缸內的新鮮空氣被壓縮［如圖2-3（b）所示］，一直進行到上止點。

②第二行程 第二行程也稱膨脹-換氣過程?；钊咏现裹c時，噴油器開始噴油［如圖3（c）所示］，被噴油嘴噴成的霧狀柴油與發(fā)燙壓縮空氣相遇，便迅速燃燒。因為燃氣壓力的功用，推動活塞向下止點運動，經連桿帶動曲軸旋轉而輸出動力。當活塞下行至某一時刻時排氣門打開［如圖3（d）所示］，做功后的廢氣由排煙門排出?；钊^續(xù)向下運動，隨后進氣孔打開，新鮮空氣被掃氣泵再次壓入汽缸，開始“掃氣步驟”。活塞一直運動到下止點，完成第二個作業(yè)行程。

①主軸每轉一周就有一個做功步驟，因此，當二沖程柴油發(fā)電機工作容積和速度與四柴油發(fā)電機相同時，在理論上其容量應為四沖程柴油發(fā)電機容量的2倍。但因為結構上的關系，二沖程柴油發(fā)電機廢氣清除不徹底，并且換氣過程降低了有效工作行程，因而在同樣的作業(yè)容積和主軸速度下，二沖程柴油發(fā)電機的容量約為四沖程柴油發(fā)電機的1.5～1.7倍。

②二沖程柴油發(fā)電機因其主軸每轉一周就有一個做功行程，在相同速度下作業(yè)循環(huán)次數(shù)多，故輸出轉矩均勻，運轉平穩(wěn)。

③大多數(shù)二沖程柴油發(fā)電機部分或全部采用氣孔換氣，配氣機構簡易。所以，二沖程柴油發(fā)電機組成簡易，凈重輕，使用維修方便。