缸内直喷稀薄燃烧(GDI)即汽油直接喷射发动机，是德国大众公司于2000年向市场投放了FSI型缸内直喷汽油机，2001年标致雪铁龙公司开发了HPI缸内直喷系统，丰田公司则推出了D-4型直喷式火花点火发动机等。

采用缸内直喷分层稀燃技术的汽油机，中小负荷时，在压缩行程的后期开始喷油，通过与燃烧系统的合理配合，在火花塞附近形成较浓的可燃混合气，在远离火花塞的区域，形成稀薄分层混合气。

发动机大负荷及全负荷时，在早期进气行程中将燃油喷入气缸，使燃油有足够的时间与空气混合，形成完全均质的混合气进行燃烧。

另外，也有采用分段喷射技术分层混合气，即在进气早期开始喷油，使燃油在气缸中均匀分布，在进气后期再次喷油，最终在火花塞附近形成较浓的可燃混合气，将一个循环的喷油量分作两次喷入气缸，可以很好地实现混合气的分层。