Lean-burn signifie à peu près ce qu'il dit. Il s'agit d'une quantité pauvre de carburant fournie et brûlée dans la chambre de combustion d'un moteur. L'essence brûle mieux dans les moteurs à combustion interne standard lorsqu'elle est mélangée à de l'air dans les proportions de 14,7:1 - près de 15 parties d'air pour chaque partie de carburant. Une vraie combustion maigre peut aller jusqu'à 32:1.
Si les moteurs à combustion interne étaient efficaces à 100 %, le carburant brûlerait et ne produirait que du dioxyde de carbone (CO2) et de l'eau. Mais la réalité est que les moteurs sont beaucoup moins efficaces et le processus de combustion produit également du monoxyde de carbone (CO), oxydes d'azote (NOx) et des hydrocarbures imbrûlés en plus du CO2 et de la vapeur d'eau.
Afin de réduire ces émissions nocives d'échappement, deux approches de base ont été utilisées: Les convertisseurs catalytiques qui nettoient les gaz d'échappement provenant du moteur et les moteurs à mélange pauvre qui produisent des niveaux d'émissions plus faibles grâce à un meilleur contrôle de la combustion et une combustion plus complète du carburant à l'intérieur des cylindres du moteur.
Les ingénieurs savent depuis des années qu'un mélange air-carburant plus pauvre est un moteur économe. Les problèmes sont que si le mélange est trop pauvre, le moteur ne brûlera pas et une concentration de carburant plus faible entraînera une production moindre.
Les moteurs à mélange pauvre surmontent ces problèmes en utilisant un processus de mélange très efficace. Des pistons de forme spéciale sont utilisés avec des collecteurs d'admission qui sont situés et inclinés pour correspondre aux pistons. De plus, les orifices d'admission du moteur peuvent être façonnés pour provoquer un « tourbillon » – une technique empruntée aux moteurs diesel à injection directe. Le tourbillon conduit à un mélange plus complet de carburant et d'air qui permet une combustion plus complète et, ce faisant, réduit les polluants sans altérer le rendement.
L'inconvénient de la technologie à mélange pauvre est l'augmentation des émissions de NOx d'échappement (en raison de la chaleur et de la pression des cylindres plus élevées) et une bande de puissance de régime un peu plus étroite (en raison des taux de combustion plus lents des mélanges pauvres). Pour résoudre ces problèmes, les moteurs à mélange pauvre sont dotés d'une injection directe de carburant à dosage pauvre précis, des systèmes de gestion de moteur contrôlés par ordinateur et des convertisseurs catalytiques plus complexes pour réduire davantage les NOx émissions.
Les moteurs à mélange pauvre d'aujourd'hui, à la fois essence et diesel, atteignent des performances remarquables en matière de consommation de carburant dans des conditions de conduite en ville et sur autoroute. En plus de l'avantage de l'économie de carburant, la conception des moteurs à mélange pauvre se traduit par une puissance de couple élevée par rapport à la puissance nominale. Pour les conducteurs, cela signifie non seulement des économies à la pompe à carburant, mais aussi une expérience de conduite qui comprend un véhicule qui accélère rapidement avec moins d'émissions nocives du tuyau d'échappement.
