リーンバーン
希薄燃焼(きはくねんしょう)は、内燃機関における理論空燃比よりも薄い(燃料に対して空気が過剰な)混合気の燃焼である。リーンバーン(英: Lean-burn)またはリーン燃焼とも呼ばれる。リーンバーンエンジンにおいて空気:燃料比(空燃比)は65:1(体積比)まで希薄となりうる。対照的に、ガソリンを化学量論的に燃焼させるために必要な空燃比は14.64:1である。リーンバーンエンジンでは空気が過剰なため、(燃え残りの)炭化水素の排出量がはるかに少なくなる。高い空燃比は、絞り(スロットリング)損失(ポンプ損失)といったその他のエンジン出力制御システムによって引き起こされる損失を低減するためにも使われる。
希薄燃焼ガスエンジンはほとんど常にターボチャージャー付きであり、これによって高い燃焼温度のため化学量論(ストイキ)エンジンでは得ることがでいない高い出力とトルクがもたらされる。
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。
この2段階希薄燃焼はNOxが低く、粒子状物質も排出しない。より高い圧縮比が達成されるため熱効率はより高い。
高馬力希薄燃焼ガスエンジンの製造会社には、MTU、カミンズ、キャタピラー、MWM(英語版)、GEイェンバッハ(英語版)、MANエナジー・ソリューションズ(英語版)、バルチラ、三菱重工業、ドレッサー・ランドGuascor(英語版)、ウォーケシャー・エンジン(英語版)、ロールス・ロイス・ホールディングスがある。
最適な燃焼のために以下の項目が適用される: 個別のシリンダーに対して噴射体積とタイミングを正確に変化させるプログラム独立噴射、希薄混合気の点火性能を改善するための白金プラグ、高性能点火装置。
1587 cc 4A-FEおよび1762 cc 7A-FE 4気筒エンジンのリーンバーン版は気筒毎に2つの吸気バルブと2つの排気バルブを持つ。トヨタはリーンバーン稼動時に流量を制限するために一連のバタフライバルブを使用する。これによって燃焼室内で大量の渦が作られる。インジェクターは従来のインテークマニホールドではなく、ヘッドにマウントされる。圧縮比は9.5:1。1998 cc 3S-FSEエンジンは直噴ガソリンリーンバーンエンジンである。圧縮比は10:1。
4代目ヤリスに搭載される1KR-FEエンジン(996 cc 直列3気筒 DOHC)は全域でリーンバーン運転を行う。
全てのディーゼルエンジンは全体積に関して希薄燃焼していると見なすことができる。しかしながら、燃料および空気は燃焼前によく混合されない。燃焼のほとんどは燃料の小滴周辺の濃い領域で起こる。局所的に濃い燃焼は粒子状物質(PM)排出の原因である。
スズキは希薄燃焼技術を船外機に適用した。このスズキ・リーンバーン制御システムによって空燃比は最大18:0に達する。
SUBARU(スバル)はHC(炭化水素)およびCOの抑制のために希薄燃焼を利用したSEEC-T技術を開発し、初代レオーネに搭載のEA63エンジン(1975年以降)やEA71エンジン(初期型のみ)に利用した。
スバルのEJ20型エンジンには希薄燃焼仕様のEJ20Nが存在し、2代目レガシィ(1996年)や初代フォレスター(2000年)にリーンバーンモデルが導入された。
2020年10月に発表された2代目レヴォーグは新開発の1.8L直噴ターボ(DIT)希薄燃焼エンジンであるCB18型を採用した。CB18エンジンはλ(空気過剰率。空燃比/理論空燃比)= 2を達成している。CB18エンジンはNOx貯蔵フィルターに付着する硫黄成分を除去するために最低でも18,000 km走行毎に70 km/hで5分以上走行するかフィルタの特殊洗浄を行わなければならない。