柴油机的混合气是在燃烧室中形成的，可以说燃烧室的形状对可然混合气的形成和燃烧好坏有直接的影响。按照结构形式，柴油机燃烧室分为两大类：统一燃烧室和分隔式燃烧室。
统一式燃烧室
统一式燃烧室也称直接喷射式燃烧室，是由凹形活塞顶和汽缸盖底面所包围的单一内腔，几乎全部容积都在活塞顶面上。
ω形燃烧室：柴油直接喷射在活塞顶的浅凹坑内，喷射的柴油雾化要好，而且要均匀地分布在空气中。要求喷射压力高，一般为17～22MPa，要求雾化质量高，因此，采用多孔喷嘴，孔数一般为6～12个。
ω形燃烧室
优点：形状简单，结构紧凑，燃烧室与水套接触面积小，散热少，可减少热损失，热效率高，经济性较好。
缺点：工作粗暴，喷射压力高，制造困难，喷孔易堵。
球形燃烧室：空气由缸盖螺旋形进气道以切线方向进入汽缸，绕汽缸轴线作高速螺旋转动，并一直延续到压缩行程。喷油器沿气流运动的切线方向喷入柴油，使绝大部分柴油直接喷射在燃烧室壁面上形成油膜。小部分柴油雾珠散布在压缩空气中，并迅速蒸发燃烧，形成火源。油膜一方面受灼热的燃烧室壁面的加温，同时又受已燃柴油的高温辐射，使柴油逐层蒸发，与涡流空气边混合边燃烧。
球形燃烧室
优点：工作柔和，噪声小，又叫轻声发动机。
缺点：启动困难，螺旋形进气道，结构复杂，制造困难。
