目前实现分层燃烧的方式有三种:壁面引导方式、气流引导方式、喷雾引导方式,见图 1所示。
在该种引导方式下,火花塞安装在燃烧室中央,而喷油器与火花塞相距较远,燃油油束朝活塞顶部喷射,借助活塞顶部与燃烧室的结构加上缸内的气流的相互作用,可燃混合气被传送到火花塞附近。由于此种情况下燃油首先被喷入活塞顶部经过气流运动再到达火花塞,因此在活塞顶部会有油膜的存在,在冷启动工况下,该部分油膜不能全部蒸发燃烧,从而会导致未燃 HC 量有所增加。同时该种方式对发动机的喷油正时、点火正时以及缸内的气流运动要求较高。
采用该种方式的直喷汽油机与壁面引导型汽油机不同的是,气流引导式是将燃油油束直接朝火花塞的方向喷射但不直接喷到火花塞,利用缸内的气流运动将混合气送到火花塞附近,因此该种引导方式对缸内气流运动具有强烈的依赖性。理论上讲该种燃油喷射方式不存在活塞顶部的油膜以及燃油着壁现象,可提高汽油机的燃油经济性与减少污染物的生成。要成功运用该种喷油方式需准确控制好燃油喷射与气流的匹配,因此该种方式的实现具有一定的难度,目前应用比较少。
与前面两种引导方式不同的是该种燃油喷射方式中,火花塞与喷油器的位置相对较近,在喷油器附近很容易产生较浓混合气,同时缸内易形成分层混合气。该种方式形成的混合气受燃烧室与缸内气流运动的影响较小,因而实现相对容易一些,这种喷雾引导方式也被专家认为最具实现分层燃烧模式的潜力。但是由于火花塞与喷油器位置较近,会导致火花塞积碳,降低火花塞的使用寿命。