소형 엔진 제조업체들은 정부 규제 기관으로부터 제품의 효율을 높이고 배기가스를 줄이라는 압력을 받기 시작했다. 이를 달성하려면, 엔진 제어 시스템이 근본적으로 기계식 제어에서 전자식 제어로 바꾸는 과정을 거쳐야만 한다. 자동차 엔진을 기계식 제어에서 전자식 제어 솔루션으로 바꾸면서 얻은 몇 가지 교훈을 소형 엔진에도 적용할 수 있다. 최근 이루어진 회로 집적 성과 덕분에 소형 엔진 제조업체들은 자사 제품을 더 “친환경적”으로 만들어 줄 전자 제어 솔루션을 개발할 수 있게 되었다. 이 글에서는 필요한 몇 가지 변경 내용과 이러한 변경을 쉽고 간단하며 비용 효율적으로 만들기 위해 프리스케일이 노력하고 있는 사항에 대해 설명한다.
최근 두 가지 사안이 소형 엔진 제조업체들로 하여금 기계식 엔진 제어 솔루션을 더 효율적인 최신 전자식 제어 솔루션으로 교체할 것을 고려하게끔 했다.
도심 지역의 높은 오염도와 함께 이륜차 및 기타 소형 엔진 구동 제품에서 발생하는 “온실 효과” 유발 배기가스의 심각성이 대두됨에 따라, 각국 정부는 배기가스 규제를 더 엄격하게 제정할 수밖에 없게 되었다. 새로운 규제안에서는, 특히 소형 내연기관을 중점적인 규제 대상으로 삼기 시작했다. 이러한 규제에 포함된 새로운 배기가스 수준을 만족하려면 제조사가 기존 기계식 엔진 제어 장치를 전자식 제어 솔루션으로 교체해야 하지만, 소형 엔진 제어 시스템의 엄격한 원가 목표 및 사이즈 요구로 인해 제조사들은 이러한 전자식 제어를 혁신적으로 구현할 수 있는 설계 솔루션을 구현해야만 한다.
전 세계 원유 생산 지역의 불안정성이 생필품의 가격변동 원인으로 지목되고 있다. 석유회사들에 따르면, 한때 무한하다고 생각되었던 원유가 장래에는 고갈될 것으로 예상된다. 이러한 연료 공급의 존속 기간을 연장하고 엔진 구동 비용을 절감하려면 대형과 소형을 막론하고 모든 엔진을 연료 효율적으로 설계해야만 한다.
2행정 또는 4행정 엔진

일부 소형 엔진과 대형 엔진 사이의 가장 중요한 차이점 중 하나는 “행정(strokes)” 수, 즉 1사이클을 완료하는 데 피스톤이 실린더 내에서 왕복하는 횟수이다. 새로운 배기가스 법안의 요구사항을 만족하려면 기존 저가형 연료 및 유류 연소 2행정 엔진의 대부분을 근본적으로 재설계해야 한다.
1876년 니콜라스 오토(Nicholas Otto)가 발명한 전통적인 내연기관은 공기, 연료,   연소의 세 가지 요소에 의존하여 작동한다. 엔진의 실린더 내에서 정확한 시간에 스파크가 연료와 공기와의 혼합기를 점화 연소시키면 실린더 내의 피스톤이 아래로 밀려 내려가면서 엔진 크랭크축이 회전하게 된다. 소형 내연기관의 기계식 제어 시스템은 기계 부품 2개와 전기 부품 1개로 구성된다. 첫 번째 기계 부품은 기화기이다. 기화기는 시동 모터, 시동 줄, 시동 페달 등을 통해 엔진이 최초로 크랭크 회전을 하면서 실린더 내부가 진공 상태가 유발되면 연료를 끌어들여 분무 형태로 만든 후 공기와 적절한 비율로 혼합하는 부품이다. 이 혼합기는 두 번째 기계 부품인 흡기 밸브를 통해 적절한 시점에 실린더 내로 유입된다. 유일한 전기부품은 “마그네토”라고 하는 디바이스로, 회전하는 크랭크축에 장착된 플라이휠의 자석 2개 위치를 통해 결정되는 정확한 시간에 스파크를 발생시키는 역할을 한다. 이러한 기계식 제어 시스템은 근본적으로 “개회로(open loop)” 제어 시스템인데, 이는 엔진으로부터 기계식 제어 시스템이 제대로 작동하고 있거나 그렇지 않은 경우 오류를 정정할 수 있는 어떠한 정보도 피드백 되지 않음을 의미한다. 효율을 높이고 배기가스를 줄이려면, “폐회로(closed loop)” 방식의 제어 시스템이 기본이다. 폐회로 기계식 피드백 시스템을 설계하는 것도 이론적으로는 가능하지만, 오늘날 자동차 시장에서 사용되고 있는 최신 마이크로컴퓨터 제어 전자 시스템을 고려할 때 그리 바람직하지 않다.

전자식 제어

기계식 제어 시스템을 전자식 제어 시스템으로 전환하려는 노력은 스파크 제어와 연료 제어의 두 가지 특정 영역에 집중되고 있다. 또한 엔진 배기가스를 모니터링 하는 산소(O2) 센서의 피드백 신호가 추가되면서 폐회로 제어 개념이 도입되고 있다. 배기가스 내에 산소가 존재한다는 것은 실린더 연소 반응이 공기(14.7) 대 연료(1)의 적정 비율을 유지하지 못했거나, 다른 이유로 인해 연소 반응이 완료되지 못했음을 의미한다.