レシプロエンジンでは、使用する燃料によって大きく状況が異なる。ディーゼルエンジンに用いられる軽油や重油は、酸素が極端に不足していないかぎり熱するだけで発火する性質を持っているため、ガソリンエンジンのように混合気を圧縮する形態をとらず、吸気行程で空気のみを吸入し、圧縮行程で燃料のみを超高圧で燃焼室内に噴射する。このため、酸素過多の状況でも確実に着火（発火）し、燃焼を終えることができ、特に高負荷でなければ常に希薄燃焼域での運転も可能である。
リーンバーンエンジンと排出ガス規制.
ところが、酸素過多の状態で燃焼させるため、ディーゼルエンジンと同様に窒素酸化物の発生が問題となった。当初は、NOx吸蔵還元触媒を装備することで解決を試みたものもあった。
原理.
希薄燃焼のために設計されたエンジンはより高い圧縮比を利用でき、したがって従来のガソリンエンジンで見られるよりも高い能力、、低い排出炭化水素量がもたらされる。非常に高い空燃比を持つ超希薄混合は直噴エンジンによってのみ達成することができる。
希薄燃焼の主な欠点は、（窒素酸化物）排出を低減するために複雑な触媒コンバータが必要とされることである。リーンバーンエンジンは現代的な三元触媒コンバータではうまく作動しない。三元触媒は酸化還元反応を行なうため触媒の入り口で汚染物質の平衡を必要とする。そのため、ほとんどの現代エンジンは化学量論点あるいはその近傍で巡航（コーストダウン運転）する傾向にある。
高馬力ガスエンジン.
希薄燃焼の概念は、天然ガス、バイオガス、液化石油ガスを燃料とする高馬力エンジンの設計のためにもしばしば使われる。これらのエンジンは、エンジンが負荷やエンジン速にかかわらず薄い空燃混合気を使って作動するフルタイム希薄燃焼と、エンジンが低い負荷時および高いエンジン速でのみ希薄燃焼で作動し、その他の場合は化学量論的な混合気に戻るパートタイム希薄燃焼のいずれでもあり得る。
高馬力ガスエンジンはシリンダーヘッド内で予備燃焼室を利用するかもしれない。希薄なガス空気混合気は初めにピストンによって主燃焼室内で高度に圧縮される。より濃いが、より小さな体積のガス/空気混合気は予備燃焼室へと導入され、火花プラグによって点火される。火炎前面はシリンダー内の希薄なガス空気混合気に広がる。
ガソリンエンジン.
クライスラー.
ホンダ.