具有精確空燃比控制和三元催化轉化器的汽油機(火花點火發動機)正在成為壹種非常清潔的動力源。但由於失去節氣、爆燃和稀燃極限，這種發動機在熱效率上有很大的局限性。另壹種常見的動力源是直噴式柴油發動機(壓燃式發動機)，這是壹種高效發動機，其溫室氣體CO2和有害氣體HC和CO的排放量低於汽油機。但由於會產生擴散燃燒和局部高溫，難以抑制氮氧化物和碳煙(包括顆粒物)的生成，還存在氮氧化物和顆粒物排放控制目標相互沖突的問題。為了避免擴散燃燒，降低局部燃燒溫度，需要促進燃料和空氣的混合。
傳統汽油機屬於預混均質燃燒，但由於汽油特性和爆燃的限制，其壓縮比和熱效率較低。與汽油機相比，柴油機熱效率更高，燃油經濟性更優越，但傳統柴油機的燃燒是燃油噴霧的擴散燃燒，即發動機活塞壓縮到終點附近時，混合氣被高溫自燃。由於噴霧與空氣的混合時間很短，燃料與空氣嚴重不均勻，混合氣被分為高溫過濃區和高溫火焰區，導致碳煙和氮氧化物的產生和排放。