均質(zhì)混合氣的形成是實(shí)現(xiàn)對(duì)HCCI燃燒控制的第一步。國(guó)際上采用的柴油均質(zhì)預(yù)混合氣方式包括：進(jìn)氣道缸外預(yù)混、缸內(nèi)早噴和晚噴。
?。?）缸外預(yù)混HCCI
即在進(jìn)氣沖程把柴油噴入進(jìn)氣道，與空氣混合形成預(yù)混合氣。采用進(jìn)氣道噴射，利用進(jìn)氣渦流來(lái)強(qiáng)化混合氣的形成，是提高混合氣均勻度的一個(gè)相對(duì)簡(jiǎn)單的方法。但要求較高的進(jìn)氣溫度來(lái)促進(jìn)柴油的蒸發(fā)，需要安裝加熱裝置和進(jìn)氣道燃油噴射系統(tǒng)，并且不利于柴油機(jī)冷啟動(dòng)。早期的研究中多采用這種方法制備混合氣，最早進(jìn)行研究的美國(guó)西南研究院曾采用這種方式引入混合氣，燃料在進(jìn)氣道噴出后與空氣混合形成均勻的混合氣，進(jìn)氣門開(kāi)啟時(shí)混合氣進(jìn)入缸內(nèi)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(dǎo)致較高的HC和CO排放以及燃油消耗量的增加。
?。?）缸內(nèi)早噴HCCI
該方式是目前普遍采用的柴油HCCI預(yù)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(nèi)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(xiàn)象嚴(yán)重，這會(huì)降低燃油的霧化與混合程度，進(jìn)而導(dǎo)致排放增加、油耗上升等問(wèn)題。
為了改善燃料的霧化與混合，柴油機(jī)HCCI噴油提前角遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)柴油機(jī)，使柴油與空氣在著火前充分混合。另外，改進(jìn)噴油器設(shè)計(jì)、改變?nèi)紵倚螤?、適當(dāng)組織缸內(nèi)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(nèi)柴油早噴成功應(yīng)用于產(chǎn)品的典型代表是日本豐田公司的UNIBUS燃燒系統(tǒng)。與缸外預(yù)混柴油HCCI相比，早噴柴油HCCI具有以下2個(gè)優(yōu)點(diǎn)。
其一，壓縮沖程氣缸內(nèi)的溫度和壓力高于進(jìn)氣門開(kāi)啟時(shí)進(jìn)氣道內(nèi)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(duì)進(jìn)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(nèi)晚噴HCCI
在接近上止點(diǎn)或在上止點(diǎn)之后，把柴油噴入氣缸，同時(shí)采用大量預(yù)冷的EGR、加強(qiáng)渦流和降低壓縮比等措施實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火延遲，使柴油著火恰好發(fā)生在噴射結(jié)束之后。盡管缸內(nèi)晚噴形成的油氣均勻度不如進(jìn)氣道噴射和缸內(nèi)早噴均勻，但NOx和PM排放仍然低于傳統(tǒng)柴油機(jī)。柴油機(jī)缸內(nèi)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(guò)推遲噴油(上止點(diǎn)后3°)，大EGR率（使氧濃度降到15％～16％）延長(zhǎng)滯燃期，使噴油完全在滯燃期內(nèi)完成，形成預(yù)混合氣。為了提高混合率，MK發(fā)動(dòng)機(jī)的渦流比提高了，并優(yōu)化燃燒室設(shè)計(jì)加快油氣混合。在MK燃燒的負(fù)荷范圍內(nèi)，NOx可降低90％以上，煙度低于1個(gè)Bosch單位。采用MK系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)在1998年被投入批量生產(chǎn)進(jìn)入日本市場(chǎng)。
