V ideálním, 100% účinném motoru s vnitřním spalováním by palivo spalovalo pouze oxid uhličitý a vodní páru. V praxi jsou samozřejmě motory daleko od účinnosti a spalovacího procesu. produkuje také oxid uhelnatý, oxidy dusíku a nespálené uhlovodíky, stejně jako oxid uhličitý a vodní páru.
Motor Ford CVH Lean-burn
Tyto vedlejší produkty spalování jsou vylučovány jako součást výfukových plynů automobilu do atmosféry, kde způsobují znečištění.
V posledních letech vedly obavy veřejnosti ze znečištění atmosféry a hrozící zákony EEC o kontrole znečištění k tomu, že se výrobci automobilů snažili najít způsoby, jak snížit hladinu těchto plynů ve výfukových plynech automobilů.
Existují dva základní přístupy ke snížení škodlivých výfukových emisí – používání motorů s chudým spalováním nebo připojení katalyzátorů k výfukovému systému.
Motory s chudým spalováním jsou navrženy tak, aby produkovaly nižší úroveň škodlivých emisí díky lepší kontrole spalování a dokonalejšímu spalování uvnitř válců motoru.
Katalyzátory čistí výfukové plyny vycházející z motoru. Katalyzátory jsou starší z obou systémů a v USA a Japonsku se používají již několik let.
Katalyzátory montuje výrobce automobilu za motor do výfukového systému. Vypadá jako mírně nafouklý tlumič a obsahuje jemnou kovovou nebo keramickou voštinu potaženou platinou nebo podobným kovem, přes kterou proudí výfukové plyny.
Platina spouští chemickou reakci, při které se škodlivé složky výfukových plynů přeměňují na neškodný dusík, oxid uhličitý a vodní páru.
Problém s katalyzátory je v tom, že snižují výkon motoru a snižují spotřebu paliva. Vedou také ke zvýšeným nákladům na údržbu.
Další nevýhodou je, že katalytický systém potřebuje ke správné funkci bezolovnatý benzín, protože jakékoli olovo ve výfukových plynech rychle ničí účinnost katalyzátoru. A některé evropské země, jako je Británie, nemají žádné nebo jen velmi málo prodejen pro bezolovnatý benzin, s malou nadějí na vytvoření komplexní sítě pro distribuci nového paliva v blízké budoucnosti.
Fordův motor spalující chudou směs, založený na CVH, má spalovací komoru, která má tvar ledviny – vypadá spíše jako polokulovitá komora mimo střed.
Tento typ konstrukce zajišťuje dobré dýchání a vylepšený „squish“ efekt znamená, že palivo a vzduch budou dobře smíchány pro zapálení. Směs je vytlačována nahoru a do stran do ledvinovitého tvaru komory, spíše než aby byla pouze tlačena do pravidelnější polokoule dřívějšího návrhu.
Tyto problémy donutily výrobce automobilů hledat způsoby, jak snížit emise výfukových plynů jinde. Nejviditelnější cestou ke snížení emisí je v první řadě spálit méně paliva.
To vyžaduje zlepšení tepelné účinnosti, čehož je nyní velmi obtížné dosáhnout, protože všechny snadno dostupné cesty již byly implementovány.
Zbývající možností je vyrábět „chudší“ směs, konkrétně snížit podíl paliva ve směsi palivo/vzduch vstupující do motoru.
Benzín nejlépe hoří ve standardním automobilovém motoru, když je smíchán se vzduchem v poměru 14,7:1 - téměř 15 dílů vzduchu na každý díl benzínu. V praxi se síla směsi pohybuje mezi asi 13:1 a 16:1 v závislosti na rychlosti motoru a jeho zatížení v daném okamžiku. Při těchto směsích produkují motory poměrně vysoké úrovně škodlivých emisí výfukových plynů, zejména při počáteční akceleraci.
Když se pokusíte odklonit od ideálního poměru palivo/vzduch, je ovlivněn chod motoru – pokud je do motoru napájeno příliš mnoho paliva, produkuje kouř, rychle se opotřebovává a jeho provoz je drahý. Pokud je motor nastaven tak, aby běžel jako nástrojový, spalování se od jednoho cyklu k druhému extrémně mění, teploty výfukových plynů rostou kvůli přetrvávajícím plamenům z cyklů „pozdního spalování“ a motor začíná často vynechávat zapalování. To vše vede k vysokým hladinám uhlovodíků ve výfukových plynech.
K překonání obtíží při zajištění dobrého chodu motoru s chudšími směsmi je třeba směs vzduchu a paliva důkladněji promíchat a skutečné časování jiskry a proces spalování je třeba velmi jemně řídit.
Za tímto účelem někteří výrobci automobilů montují systémy řízení motoru, kde sofistikovaná elektronika řídí zapalování i systémy dodávky paliva. To umožňuje zajistit, aby se zapalovací svíčky zapálily ve správný okamžik, aby zapálily čerstvou palivovou/vzduchovou náplň, která by se jinak mohla vznítit.
Ve vývoji jsou také díly motoru vyrobené z nových materiálů, které mají větší tepelnou odolnost, jako jsou písty vyrobené z keramiky. Většina vývoje však směřuje k zajištění toho, aby vzduch a palivo byly dobře promíchány.
Při snižování podílu paliva ve směsi vstupující do motoru se výrobci automobilů setkali s problémy se vynecháváním zapalování a neúplným spalováním, které v některých případech spíše zvýšily než snížily spotřebu paliva.
Aby se tyto problémy vyhnuly, průmysl vyzkoušel různé způsoby „promíchání“ směsi těsně před zapálením, s cílem podpořit rychlejší spalování a úplnější spalování.
Existují tři hlavní způsoby míchání směsi. Za prvé, vstupní otvory motoru mohou být tvarovány tak, aby způsobovaly víření - technika vypůjčená z dieselových motorů s přímým vstřikováním. Za druhé, v blízkosti vstupního ventilu nebo ventilů může být umístěn deflektor nebo 'plot', kolem kterého musí směs proudit. A za třetí, samotná spalovací komora může být menší než vrtání válce, aby se vytvořil takzvaný „squish“ efekt – při stlačení z nadcházejícího pístu se směs paliva a vzduchu musí vtlačit do spalovací komory, což zvyšuje hustotu kapičky paliva v komoře.
Vymyslet, jak nejlépe navrhnout motor, aby se vyrovnal s velmi chudou směsí paliva, je velmi obtížný proces. Část problému spočívá ve snaze zjistit, co se ve skutečnosti děje uvnitř spalovací komory, když hoří směs paliva a vzduchu, zvláště když se škrticí klapka rychle otevírá nebo zavírá.
Takže vědci nyní používají křemenné okénko ve spalovací komoře v kombinaci s filmovou kamerou a složitým počítačovým programováním, aby přesně viděli, co se děje uvnitř. Z toho mohou zjistit, jak a kde se plamen šíří, což ukazuje, jak plně směs hoří.
Současná generace motorů se spalováním chudé směsi běží s poměry kolem 17:1 nebo 18:1 a další generace by měla běžet s poměry v průměru 20:1 nebo 22:1.
Ale technologie lean-bum má před sebou ještě kus cesty, než plně splní navrhované zákony EHS. Někteří výrobci navrhují použít kombinaci katalyzátoru a motoru se spalováním chudé směsi, aby splnili požadavky nových předpisů.
Stejně jako CVH od Fordu je i dvoulitrový motor CHT Fiat odvozen od stávajícího motoru, Fiat s dvojitou vačkou, design, který existuje již několik let. CHT je zkratka pro Controlled High Turbulence, která popisuje, jak se vzduch a palivo důkladně promísí před spalováním. Na sacím potrubí je namontována motýlková klapka. Při plném plynu je klapka otevřená a směs paliva/vzduchu jde svou normální cestou podél sacího potrubí do spalovacích komor. Ale při lehkém plynu spojení s plynem uzavírá motýlek (kromě malého výřezu, který propouští část směsi). Většina směsi palivo/vzduch je tlačena jiným, užším průchodem do komor, což způsobuje rychlejší proudění směsi. Mřížka turbulence 
