Основним функціональним завданням систем живлення дизельних двигунів усіх типів є подача точної кількості палива у відповідний циліндр і точно визначений час. Система живлення дизельного двигуна забезпечує подачу очищеного дизельного палива до циліндрів, стискає його до високого тиску, подає його в дрібнорозпиленому вигляді в камеру згоряння і змішує з гарячим (700...900 °С) від стиснення в циліндрах (3...5 МПа) повітрям так, щоб воно самозайнялося.

У систему живлення дизеля входять: паливний бак, паливні фільтри, підкачувальний насос, паливний насос високого тиску (ПНВТ), трубопроводи, форсунки, повітряний фільтр.

Паливний бак повинен відповідати вимогам безпеки. Паливо з бака надходить у нагнітальний трубопровід, а потім до паливного фільтра, за допомогою підкачувального насоса. Паливний фільтр повинен очистити паливо від можливих забруднень, щоб механічні домішки не потрапили до ПНВТ і форсунок. До паливного бака приєднується також зливний трубопровід, яким у бак зливаються надлишки палива з ПНВТ і форсунок.

Найскладнішим і найдорожчим пристроєм системи живлення дизеля є паливний насос високого тиску (ПНВТ). ПНВТ не тільки створює тиск палива, а й розподіляє його по форсункам відповідних циліндрів відповідно до порядку роботи двигуна. 

Форсунки з'єднуються із ПНВТ трубопроводами високого тиску. Форсунки входять своєю нижньою частиною – розпилювачами – в камери згоряння. Розпилювачі мають дуже маленькі отвори, необхідні для того, щоб паливо надходило в камеру згоряння в дрібно розпорошеному вигляді і легко спалахнуло.

Для полегшення пуску дизеля в холодну пору часто застосовуються свічки розжарювання.

Форма камери згоряння впливає на якість процесу згоряння та, відповідно, на потужність та параметри відпрацьованих газів дизельного двигуна. Завдяки формі камери згоряння при русі поршня в циліндрі паливо-повітряна суміш може завихрюватися, перемішуватися або витіснятися з циліндра, що необхідно для рівномірного розподілу рідкого палива або парорідинних струменів в камері згоряння.

Для робочих процесів використовуються:

• нерозділена камера згоряння для двигунів з безпосереднім упорскуванням палива в циліндр (DI - Direct Injection Engine);

• розділена камера згоряння (IDI - Indirect Injection Engine).

Кількість дизельних двигунів з безпосереднім упорскуванням палива дедалі зростає. У них менша витрата палива (економія становить до 20%), але вищий рівень шуму згоряння (передусім, при розгоні). Щоправда, використовуючи попереднє впорскування невеликої дози палива, можна знизити рівень шуму до величини, характерної для двигунів з розділеними камерами, тому останні сьогодні практично не проектуються.

Нерозділена камера згоряння

Двигуни з безпосереднім упорскуванням палива мають вищий ККД і працюють економічніше, ніж двигуни з розділеними камерами, тому вони використовуються на всіх вантажних автомобілях та на більшості нових легкових автомобілів.

При безпосередньому упорскуванні паливо відразу потрапляє в камеру згоряння у вигляяді виїмки, що знаходиться в поршні, тому розпилювання, нагрівання, випаровування та змішування палива з повітрям повинні швидко слідувати одне за одним. При цьому висуваються високі вимоги до подачі не тільки палива, а й повітря. Під час тактів впуску та стиснення в циліндрі завдяки спеціальній конструкції впускного каналу в головці блоку циліндрів виникає повітряний вихор. Форма камери згоряння також сприяє вихровому руху повітря наприкінці ходу стиснення (тобто до початку впорскування). З різних видів виїмок у поршні, що утворюють камеру згоряння, що у різний час застосовувалися при створенні дизелів, в даний час широке застосування знайшла ω-подібна виїмка в поршні.

Виїмку в поршні, в яку проводиться впорскування палива, і об'єм якої становить переважну частину об'єму камери згоряння, також називають камерою згоряння в поршні.

Паливо повинно вводитися в камеру згоряння таким чином, щоб рівномірно розподіляючись по об'єму камери, воно могло швидко перемішуватися з повітрям. Для цього, на відміну від дизеля з розділеними камерами згоряння, де використовується форсунка зі штифтовим розпилювачем, при безпосередньому упорскуванні палива застосовується форсунка з багатоструменевим розпилювачем. Поширення його паливних факелів має бути оптимізовано та узгоджено з параметрами камери згоряння. Тиск упорскування при безпосередній подачі палива дуже високий (до 2000 бар).

На практиці при безпосередньому впорскуванні застосовуються два способи інтенсифікації сумішоутворення:

• за рахунок цілеспрямованого руху повітря;

• за рахунок упорскування палива – без використання руху повітря.

У другому випадку відсутні витрати енергії на завихрення повітря на впуску, що зменшує втрати на газообмін та покращує наповнення циліндра. Використання цього способу, однак, висуває підвищені вимоги до розташування та кількості отворів у розпилювачі форсунки, а також до тонкості розпилювання палива, що визначається діаметром отворів розпилювача.

Крім того, для досягнення малої тривалості впорскування та гарного розпилювання палива необхідний дуже високий тиск упорскування.

Розділена камера згоряння

Дизельні двигуни з розділеними камерами згоряння довгий час мали переваги в порівнянні з системою безпосереднього впорскування палива по шумності роботи та рівню вмісту шкідливих речовин у відпрацьованих газах. Їх повсюдно застосовували на легкових та легких вантажних автомобілях. Сьогодні завдяки високому тиску впорскування, електронному регулюванню роботи дизеля і додатковому попередньому впорскуванню палива двигуни з безпосереднім упорскуванням досягли порівнянних параметрів.

Розрізняють два процеси сумішоутворення з розділеною камерою згоряння:

• передкамерний (форкамерний);

• вихрокамерний.

Передкамерний процес

При передкамерному процесі паливо впорскується в гарячу попередню камеру, розташовану в головці блоку циліндрів. При цьому впорскування здійснюється форсункою зі штифтовим розпилювачем під відносно низьким тиском (до 450 бар). Відбиваюча поверхня, що знаходиться в середині камери, розбиває струмінь палива і інтенсивно змішує його з повітрям.

Під час згоряння в передкамері частково спалена паливоповітряна суміш, нагріваючись через отвір в нижній частині предкамери витісняється в основну камеру згоряння над поршнем. Тут вона інтенсивно перемішується з повітрям, яке також надійшло до цього моменту в основну камеру, і згоряє остаточно. Коротка затримка займання та кероване тепловиділення призводять до «м'якого» згоряння суміші з низьким рівнем шуму та малими навантаженнями на деталі двигуна.

Змінена форма предкамери з виїмкою для випаровування палива, а також спеціальна форма і положення відбиваючої поверхні (сферичний штифт) надають потоку повітря, який спрямовується при стисканні з циліндра в предкамеру, певний вихор. Паливо впорскується у напрямку руху повітря під кутом 5° до осі передкамери. Щоб не порушувати процес згоряння, свічка розжарювання встановлюється таким чином, щоб її обтікав потік паливоповітряної суміші, що рухається в основну камеру згоряння. Після пуску холодного двигуна свічка розжарювання ще продовжує кероване нагрівання, що триває до 1 хв (залежно від температури охолоджувальної рідини), що сприяє поліпшенню складу відпрацьованих газів та зменшенню шуму прогрітого двигуна. Співвідношення об'ємів передкамери та основної камери згоряння становить від 1:3 до 2:3.

Вихорокамерний процес

При цьому процесі згоряння починається в окремій вихровій камері сферичної або дископодібної форми, яка містить майже весь об'єм камери стиснення. З неї тангенційно спрямований з'єднувальний канал веде до циліндра.

Під час такту стиснення повітря, що входить через канал, здійснює рух у вигляді вихору, в який впорскується паливо. Положення форсунки вибирається таким чином, щоб факел палива перетинав вихор перпендикулярно його осі і потрапляв на протилежний бік камери у найбільш нагріту зону.

З початком згоряння паливоповітряна суміш витісняється через канал у циліндр і змішується з наявним там повітрям. При процесі згоряння у вихровій камері втрати на газообмін менше, ніж у випадку з передкамерою, оскільки переріз з'єднувального каналу тут більший. Це призводить до зниження втрат енергії на дроселювання, збільшення ККД та зниження витрати палива. Проте рівень шуму згоряння при цьому вище, ніж при передкамерному процесі.

Важливо, щоб сумішоутворення якомога повніше відбувалося у вихровій камері. Її конфігурація, розташування та форма паливного факела, а також розташування свічки розжарювання повинні бути ретельно узгоджені, щоб на всіх режимах забезпечити гарне сумішоутворення.

Наступна вимога – швидкий розігрів вихрової камери після холодного пуску. Цим скорочується затримка займання і знижується рівень шуму згоряння, а в прогрітому двигуні у відпрацьованих газах відсутні незгорілі вуглеводні (сизий дим).