ホンダのCVCCは触媒コンバーターなしで1975年大気浄化法を通過した

1970年、米国議会は大気浄化法を書き換えた。1975年モデルの自動車は、1970年モデルより一酸化炭素と炭化水素の排出量を90パーセント削減しなければならず、窒素酸化物もそれに続くことになった。デトロイトの答えは、エンジンの下流に取り付けるハードウェアだった。新たに無鉛化されたガソリンで動く触媒コンバーターである。日本の自動車市場で5パーセント未満のシェアしか持たず、トヨタと日産に対して優位性を必要としていたホンダは、エンジン自体に賭けた。ホンダは成層給気を選んだ。これは50年前のアイデアで、テキサコ、フォード(PROCO)、カーチス・ライトがすべて取り組みながら、量産の成功作を一度も生み出せなかったものだった。

CVCCは各シリンダーの横、スパークプラグの周囲に小さな予燃焼室を追加し、それに専用の補助吸気バルブを備えた。混合気の約5パーセント、すなわち濃い4:1の混合気がその予燃焼室に入り、残りの95パーセントは主シリンダー内の希薄な20:1の混合気だった。スパークは濃いポケットに確実に点火し、燃焼するジェットが連通オリフィスを通って噴出して希薄な混合気に点火し、それが膨張行程全体にわたってゆっくり燃焼した。低い最高温度はNOxをほとんど生まず、長く酸素に富む燃焼は燃料が実際に燃え切ることを意味し、COとHCを削減した。

EPAによる1972年のCVCCホンダの試験では、CO 0.21～0.26 g/マイル、HC 1.96～2.57、NOx 0.81を測定した。触媒なしで1975年の法定限度内だった。デトロイトは反発した。フォードは1973年1月に米国科学アカデミーに対し、データは軽車両のみを対象としており、CVCCは大型V-8に拡張できないと述べた。一方、フォードとGMの技術者は、このエンジンは燃料を25パーセント多く使い、出力は25パーセント低いと主張した。しかし数値は覆らず、ホンダはその世代の成層給気設計の中で唯一量産に到達したものとなった。

濃い予燃焼室が希薄な主混合気に点火する。触媒は不要

濃い混合気はスパークプラグで確実に点火するため、小さな予燃焼室は、どのスパークプラグでも点火できないほど希薄な主混合気に点火できるトーチとして機能する。

燃焼を膨張行程全体に引き延ばすことで最高ガス温度が低く抑えられ、最高温度こそがNOxを生成する要因である。

全体として希薄な混合気はシリンダー内に余剰酸素を残すため、COと炭化水素は排気バルブまで生き残るのではなく燃え切る。

この解決策に消耗品はない。プラチナも、無鉛燃料のインフラも、後付けハードウェアも不要で、燃焼室の形状と2つの混合気濃度だけである。

ある規則が高価な一つの技術を強制するように見えるときは、それが測定する物理を攻めよ。デトロイトは触媒を買った。ホンダは燃焼を再構成し、完全に適合した。

フォードは2つのエンジンラインをCVCCに転換するのに1億5000万ドルと1億6000万ドルかかると見積もった。すでに触媒コンバーター工場に数十億ドルを投じていたデトロイトは、触媒にとどまり、基準と戦った。ホンダはCVCCのノウハウを非独占ベースで他のメーカーに提供した。ホンダはこのエンジンに関して約280件の特許を保有していた。CVCCシビックはコンバーターなしで出荷された。このアイデアはその時代より長く生き残った。予燃焼室点火は、希薄燃焼低炭素エンジンのための主流の研究分野に再びなっており、CVCCはその祖先として認識されている。