I en idealisk, 100 procent effektiv förbränningsmotor skulle bränslet brinna för att bara ge koldioxid och vattenånga. I praktiken är naturligtvis motorer långt ifrån effektiva och förbränningsprocessen. producerar även kolmonoxid, kväveoxider och oförbrända kolväten, samt koldioxid och vattenånga.
Ford CVH Lean-burn-motor
Dessa biprodukter från förbränningen drivs ut som en del av bilens avgaser till atmosfären där de orsakar föroreningar.
Under de senaste åren har allmänhetens oro för luftföroreningar och förestående lagar om föroreningar i EEC lett till att biltillverkare har försökt hitta sätt att minska nivån av dessa gaser i bilavgaserna.
Det finns två grundläggande tillvägagångssätt för att minska skadliga avgasemissioner - att använda motorer med slank förbränning eller att ansluta katalysatorer till avgassystemet.
Lean-burn-motorer är designade för att producera en lägre nivå av skadliga utsläpp genom bättre förbränningskontroll och mer fullständig förbränning inuti motorcylindrarna.
Katalysatorer renar upp avgaserna som kommer från motorn. Katalysatorer är det äldre av de två systemen och har använts i USA och Japan i några år.
Katalysatorer monteras av biltillverkaren efter motorn i avgassystemet. Den ser ut som en lätt svullen ljuddämpare och innehåller en fin metall eller keramisk bikaka, belagd med platina eller besläktad metall, genom vilken avgaserna strömmar.
Platinan initierar en kemisk reaktion där de skadliga avgaserna omvandlas till ofarligt kväve, koldioxid och vattenånga.
Problemet med katalysatorer är att de sänker motorkraften och minskar bränsleekonomin. De leder också till ökade underhållskostnader.
En annan nackdel är att det katalytiska systemet behöver blyfri bensin för att fungera korrekt, eftersom eventuellt bly i avgaserna snabbt förstör katalysatorns effektivitet. Och vissa europeiska länder, som Storbritannien, har inga eller mycket få försäljningsställen för blyfri bensin, med lite hopp om att etablera ett heltäckande nätverk för distribution av det nya bränslet inom en snar framtid.
Fords lean-burn-motor, baserad på CVH, har en förbränningskammare som är njurformad — den ser snarare ut som en halvklotformad kammare utanför centrum.
Denna typ av design säkerställer god andning, och den förbättrade "squish"-effekten gör att bränslet och luften kommer att blandas väl för antändning. Blandningen tvingas uppåt och i sidled till kammarens njurform, snarare än att bara tryckas in i den mer regelbundna halvklotet av den tidigare designen.
Dessa problem har tvingat biltillverkarna att leta någon annanstans efter sätt att minska avgasutsläppen. Den mest uppenbara vägen för att minska utsläppen är att förbränna mindre bränsle i första hand.
Detta kräver en förbättring av termisk effektivitet, vilket nu är mycket svårt att uppnå eftersom alla lättillgängliga vägar redan har implementerats.
En återstående möjlighet är att producera en "magare" blandning, nämligen att minska andelen bränsle i bränsle/luftblandningen som kommer in i motorn.
Bensin brinner bäst i en vanlig bilmotor när den blandas med luft i proportionerna 14,7:1 - nästan 15 delar luft till varje del bensin. I praktiken varierar blandningsstyrkan mellan cirka 13:1 och 16:1, beroende på motorns varvtal och dess belastning vid tidpunkten. Vid dessa blandningar producerar motorer ganska höga nivåer av skadliga avgasutsläpp, särskilt vid initial acceleration.
När du försöker komma bort från det ideala bränsle/luftförhållandet påverkas motorns gång - om motorn matas för mycket bränsle producerar den rök, slits snabbt ut och är dyr att köra. Om motorn görs för att gå alltför magert, blir förbränningen extremt varierande från en cykel till nästa, avgastemperaturerna stiger på grund av att lågorna kvarstår från "sena förbränningscykler", och motorn börjar feltända ofta. Alla dessa resulterar i höga halter av kolväten i avgaserna.
För att övervinna svårigheterna med att få en motor att fungera bra på magrare blandningar måste luft/bränsleblandningen blandas mer intimt och den faktiska gnisttimingen och förbränningsprocessen måste kontrolleras mycket noggrant.
För detta ändamål monterar vissa biltillverkare motorstyrningssystem där sofistikerad elektronik styr både tändningen och bränsletillförselsystemen. Detta gör det möjligt att försäkra sig om att tändstiften tänds i precis rätt ögonblick för att antända en ny bränsle-/luftladdning, som annars kan vara ovillig att antändas.
Även under utveckling är motordelar gjorda av nya material som har större värmebeständighet, såsom kolvar gjorda av keramik. Men det mesta av utvecklingen går ut på att se till att luft och bränsle blandas väl.
Genom att minska andelen bränsle i blandningen som kommer in i motorn har biltillverkarna stött på problem med feltändning och ofullständig förbränning som i vissa fall har ökat snarare än minskat bränsleförbrukningen.
För att komma runt dessa problem har industrin prövat olika sätt att "röra om" blandningen strax före antändning, i syfte att främja snabbare förbränning och mer fullständig förbränning.
Det finns tre huvudsakliga sätt att röra om blandningen. För det första kan motorns inloppsöppningar formas för att orsaka virvling - en teknik som lånats från direktinsprutade dieselmotorer. För det andra kan en deflektor, eller "stängsel", runt vilken blandningen måste flöda, placeras nära inloppsventilen eller -ventilerna. Och för det tredje kan själva förbränningskammaren göras mindre än cylinderloppet för att skapa en så kallad "squish"-effekt - under kompression från den kommande kolven måste bränsle-/luftblandningen klämma in sig själv i förbränningskammaren, och detta ökar densiteten av bränsledropparna i kammaren.
Att ta reda på hur man bäst konstruerar motorn så att den klarar mycket magra bränsleblandningar är en mycket svår process. En del av problemet är att försöka se vad som faktiskt pågår inuti en förbränningskammare när bränsle/luftblandningen brinner, särskilt när gasreglaget snabbt öppnas eller stängs.
Så forskare använder nu ett kvartsfönster i förbränningskammaren, kombinerat med en filmkamera och komplex datorprogrammering, för att se exakt vad som händer inuti. Av detta kan de se hur och var lågan sprider sig, vilket ger en indikation på hur fullt blandningen brinner.
Den nuvarande generationen av lean-burn-motorer körs på förhållanden runt 17:1 eller 18:1, och nästa generation bör köras med förhållanden på i genomsnitt 20:1 eller 22:1.
Men lean-bum-tekniken har fortfarande en bit kvar innan den helt uppfyller de föreslagna EEG-lagarna. Vissa tillverkare föreslår att man ska använda en kombination av katalysator och en magermotor för att möta kraven i de nya reglerna.
Liksom Fords CVH är Fiat 2-liters CHT-motorn härledd från en befintlig motor, Fiat twin-cam, en design som har funnits i några år. CHT står för Controlled High Turbulence, vilket beskriver hur luften och bränslet blandas ordentligt före förbränning. Monterad i inloppsgrenröret är en fjärilsklaff. Vid full gas är fjärilen öppen och bränsle/luftblandningen följer sin normala väg längs inloppsgrenröret till förbränningskamrarna. Men vid lätt gas stänger en anslutning till gasreglaget fjärilen (förutom ett litet urtag som släpper igenom en del av blandningen). Det mesta av bränsle/luftblandningen tvingas längs en annan, smalare passage till kamrarna vilket gör att blandningen flyter snabbare. Turbulensnät 
