液体燃油在气缸内的蒸发过程，可以降低混合气温度，提高充量系数，并降低爆燃倾向。缸内直喷系统具有良好的瞬态特性，能够准确控制燃油喷射和混合气形成，实现不同模式的燃烧，可提高汽油机的动力性，降低燃油消耗。

缸内直喷汽油机从概念提出到广泛应用经过了一段曲折发展过程。受压燃式柴油机宏观稀混合气燃烧模式的启发，20世纪50～70年代各大汽车公司先后开发了基于分层燃烧的缸内直喷稀燃汽油机。分层燃烧汽油机不但可以采用更高的压缩比，而且混合气中稍富余的氧气更有利于燃料完全燃烧，因而发动机的热效率和燃油经济性提高。然而，稀燃系统并不能在宽广的转速和负荷范围内稳定燃烧，而且在稀燃富氧条件下，三效催化转化器的综合转化效率下降。

随着排放法规的越加严格，采用进气道喷射形成当量空燃比的均匀混合气同时，配合三效催化器的电喷汽油机成为主流。但与此同时，气道喷射汽油机存在喷油压力低、壁面油膜等问题，影响混合气形成过程和空燃比的精确控制，更不利于发动机冷起动和加速等瞬态过程的响应控制。因此，到20世纪90年代缸内直喷汽油机重新获得重视，缸内直喷具有热效率高、经济性好、有害排放物低、瞬态工况响应迅速和冷起动性能好等优点。