柴油发电机组内燃机大修是一次恢复性的修理。主要是恢复发电机组的内燃机的动力性能、经济性能及机件的紧固性能，保证柴油发电机组内燃机的完好状况，延长其使用期限。
其基本内容是：修理或更换曲轴、连杆、缸套、气门座、气门导管；修理偏心轴承；更换柱塞副、出油阀副和针阀副三大精密偶件；修焊油管及接头；修换水泵、调速器、清除水套水垢；检查、修理、调整供电系统中的线路、仪表、充电发电机和启动电机等；安装、检查、试验、调整各系统，并且载荷试车。
柴油发电机组内燃机大修的时机，一般应根据规定的工作时数和技术状况来决定。不同型号的内燃机大修时的工作时数也不同，如4135柴油机第一次大修期为6000h。这个时间也不是一成不变的，如因使用维护不当或内燃机工作条件恶劣（多尘、经常在超载情况下工作等），可能在没达到工作的时数以前，就不能继续使用了 。因此，在确定内燃机大修时，除根据工作时数外，还要根据如下大修判定条件。
1.内燃机工作无力（加负荷后转速下降较大，声音突变），排气冒黑烟。
2.内燃机在常温下启动困难，走热后曲轴轴承、连杆轴承和活塞销有敲击声。
3.内燃机在温度正常时，气缸压力达不到标准压力的70%.
4.内燃机的燃油和机油消耗率显著增加。
5.气缸的失圆度和锥形度、活塞与气缸之间的间隙、曲轴轴颈和连杆轴颈的失圆度超道规定的极限。
柴油发电机组的内燃机大修时，其主要机件均应修理，将全机分解为总成、组合件、合件及零件，并进行检验与分类，根据修理技术条件，对其进行彻底检查、修理与装复试验。
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