均質混合氣的形成是實現對HCCI燃燒控制的第一步。國際上采用的柴油均質預混合氣方式包括：進氣道缸外預混、缸內早噴和晚噴。
?。?）缸外預混HCCI
即在進氣沖程把柴油噴入進氣道，與空氣混合形成預混合氣。采用進氣道噴射，利用進氣渦流來強化混合氣的形成，是提高混合氣均勻度的一個相對簡單的方法。但要求較高的進氣溫度來促進柴油的蒸發(fā)，需要安裝加熱裝置和進氣道燃油噴射系統(tǒng)，并且不利于柴油機冷啟動。早期的研究中多采用這種方法制備混合氣，最早進行研究的美國西南研究院曾采用這種方式引入混合氣，燃料在進氣道噴出后與空氣混合形成均勻的混合氣，進氣門開啟時混合氣進入缸內壓縮、著火。柴油由于揮發(fā)性較差以及壁面撞擊，采用此法將導致較高的HC和CO排放以及燃油消耗量的增加。
?。?）缸內早噴HCCI
該方式是目前普遍采用的柴油HCCI預混合氣形成方式。即在壓縮沖程的早期，柴油被噴入氣缸，隨活塞上行逐步與空氣混合，直至發(fā)生自燃著火。由于柴油密度大，而壓縮沖程早期缸內空氣密度較小，高密度的柴油噴入低密度的環(huán)境中貫穿度較大，因而燃油撞壁現象嚴重，這會降低燃油的霧化與混合程度，進而導致排放增加、油耗上升等問題。
為了改善燃料的霧化與混合，柴油機HCCI噴油提前角遠大于傳統(tǒng)柴油機，使柴油與空氣在著火前充分混合。另外，改進噴油器設計、改變燃燒室形狀、適當組織缸內氣流等方法均能在一定程度上改善柴油的霧化與混合。缸內柴油早噴成功應用于產品的典型代表是日本豐田公司的UNIBUS燃燒系統(tǒng)。與缸外預混柴油HCCI相比，早噴柴油HCCI具有以下2個優(yōu)點。
其一，壓縮沖程氣缸內的溫度和壓力高于進氣門開啟時進氣道內的溫度和壓力，有助于柴油的霧化和混合。壓縮沖程早期噴油，降低了對進氣溫度的要求，減少了混合氣爆燃的傾向。
其二，采用壓縮沖程早期噴油方案，可以只需要一套供油系統(tǒng)滿足HCCI和傳統(tǒng)直噴柴油兩種方式。
?。?）缸內晚噴HCCI
在接近上止點或在上止點之后，把柴油噴入氣缸，同時采用大量預冷的EGR、加強渦流和降低壓縮比等措施實現點火延遲，使柴油著火恰好發(fā)生在噴射結束之后。盡管缸內晚噴形成的油氣均勻度不如進氣道噴射和缸內早噴均勻，但NOx和PM排放仍然低于傳統(tǒng)柴油機。柴油機缸內晚噴HCCI燃燒的典型代表是日本Nissan公司的MK(ModulatedKinetics)系統(tǒng)。MK系統(tǒng)通過推遲噴油(上止點后3°)，大EGR率（使氧濃度降到15％～16％）延長滯燃期，使噴油完全在滯燃期內完成，形成預混合氣。為了提高混合率，MK發(fā)動機的渦流比提高了，并優(yōu)化燃燒室設計加快油氣混合。在MK燃燒的負荷范圍內，NOx可降低90％以上，煙度低于1個Bosch單位。采用MK系統(tǒng)的發(fā)動機在1998年被投入批量生產進入日本市場。
