柴油机总体结构一般包括上述几大系统，但由于气缸数、气缸排列方式和冷却方式等不同，因此，各种机型在结构上略有差异。
1、首先欲得到热能，这就必须提供一定数量的燃料，送进燃烧室与空气充分混合燃烧产生热量，因此，必须有燃料系统。它包括柴油箱、滤油器、喷油泵和喷油嘴等零部件。
2、为了将得到的热能转变为机械能，需要通过曲轴连杆机构来完成。此机构主要由气缸体、曲轴箱、气缸盖、活塞、活塞销、连杆、曲轴和飞轮等零件构成。当燃料在燃烧室内着火燃烧时，由于燃气的膨胀作用在活塞顶部产生压力，推动活塞作直线的往复运动，借助连杆转变曲轴旋转，使曲轴带动工作机械（负荷）做功。
3、对于一台设备要连续实现热能转变为机械能，还必须配备一套配气机构来保证定期吸入新鲜空气，排出燃烧后的废气。此机构由进气门、排气门、凸轮轴及驱动零件等组成。
4、为了减少柴油机的摩擦损失，保证各零部件的正常温度，柴油机必须有润滑系统和冷却系统。润滑系统应由机油泵、机油滤清器和润滑油道组成。冷却系统应由水泵、散热器、节温器、风扇和水套等部件组成。
5、为了使柴油机能迅速启动，还需配置启动装置，对柴油机启动进行控制。根据不同的启动方法，启动装置配备的零部件，通常采用电动马达或气动马达启动，对于大功率的机组，则采用压缩空气启动。
凡是把燃料燃烧时所放出的热能转化为机械能的机器都称为热力发动机（简称热机）。内燃机是热机的一种。它是将燃料直接喷射到气缸内燃烧，依靠燃料燃烧时的燃气的膨胀来推动活塞对外做功。例如，带动同步交流发电机的柴油机，是利用柴油在气缸内燃烧室燃烧后，产生高温、高压的燃气。当燃气膨胀时推动活塞使曲轴旋转，通过传动装置带动同步交流发电机旋转发电。由此可知，柴油机是产生动力的机器，故称它为发动机。
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