최근 개발되어 미즈다 패밀리아 자동차에 장착된 희박연소 엔진인 1.5리터 Z5-DEL을 중심으로 최근의 희박연소 제어기술을 알아본다.
이 엔진은 희박연소 운전영역을 확대하면 중저속 영역의 토크향상이 불가피하기 때문에 별도의 토크 향상 수단을 채용하고 있다.

즉, 흡기매니홀드 형상 개선, 밸브 타이밍 변경 및 노크 콘트롤을 이용하여 자동차 응답성을 향상시키고, 중저속 토크도 향상시켰다.
적용된 상세 기술은 다음과 같다.

□ 공기혼입형 인젝터(Air Mixture type Injector)

희박연소에서는 연료 미립자가 작기 때문에 혼합기를 균일하게 할 필요가 있다.  종방향 또는 횡방향으로 유동을 강제로 발생시키는 이유도 결국은 혼합기 균질화의 목적이 크다. 그래서 이 엔진은 스월뿐만 아니라 분사 노즐부에서도 분사 후에 혼합기기 균일해지도록 분사된 연료 미립자를 공기 입자와 혼합하여 미립화를 촉진하는 공기혼입형 인젝터를 채용하고 있다.

□ 고 에너지 점화

희박혼합기는 연료 입자간 거리가 크기 때문에 불꽃을 일으켜도 착화가 잘 되지 않는다. 따라서 점화코일의 점화능력을 향상하기 위해 점화 코일의 특성을 변경하고, 점화 에너지를 높였다. 또한, 저 저항형 고압케이블을 사용하여 점화 에너지의 손실을 저감한다. 방전시간도 1.5배로 늘려 착화능력을 더욱 높였다.

□ 공기량 제어 시스템

아이들 콘트롤 제어밸브 등을 사용하여 보충용 공기를 공급한다. 메인 포트의 직경을 교축하여 충진효율을 높이고 여기에 더하여 희박운전시 공기량을 추가로 공급한다.

□ EGR 제어

공기를 많이 희석하여 희박화하는 것 외에 배기가스를 재순환(EGR)하여 희석함으로서 연소온도를 더욱 떨어뜨려 열손실과 펌핑 손실을 줄여 연비를 향상하고, NOx 배출량을 억제한다.

□ 고정밀도 연료제어

공연비 제어를 위해 흡입저항이 작고 공기 질량을 정확히 검출할 수 있는 열선식 공기유량계와 배출가스중 산소량을 넓은 공연비 영역에서 검출할 수 있는 전 영역 공연비 센서의 정밀도를 한층 높였다. 특히, 흡입 공기량 계측은 연소실 안으로 들어 올 때까지의 시간 지연까지 고려하는 이론 모델을 만들어 제어오차를 엔진 ECU가 보정하도록 함으로써 공연비를 매우 정밀하게 콘트롤 할 수 있도록 했다.