혼다의 CVCC는 촉매 변환기 없이 1975년 청정 대기법을 통과했다

1970년 미국 의회는 청정 대기법을 다시 썼다. 1975년 모델 연도의 자동차는 1970년 자동차보다 일산화탄소와 탄화수소를 90퍼센트 적게 배출해야 했고, 질소산화물 규제가 뒤따를 예정이었다. 디트로이트의 답은 엔진 하류에 볼트로 고정하는 하드웨어, 즉 새로 도입된 무연 휘발유로 작동하는 촉매 변환기였다. 일본 자동차 시장에서 5퍼센트 미만을 점유하며 도요타와 닛산에 맞설 우위가 필요했던 혼다는 엔진 자체에 걸었다. 혼다는 50년 된 아이디어인 성층 급기를 택했는데, 텍사코, 포드(PROCO), 커티스-라이트가 모두 연구했으나 어느 누구도 대량 생산으로 성공하지 못한 방식이었다.

CVCC는 각 실린더 옆, 점화 플러그 주변에 자체 보조 흡기 밸브를 갖춘 작은 예비 연소실을 추가했다. 혼합기의 약 5퍼센트, 즉 농후한 4:1 혼합기가 그 예비실에 있었고, 나머지 95퍼센트는 주 실린더의 희박한 20:1 혼합기였다. 점화 플러그는 농후한 부분을 안정적으로 점화했고, 연소 분사류가 연결 구멍을 통해 뿜어져 나와 희박한 혼합기를 점화했으며, 이 혼합기는 팽창 행정에 걸쳐 천천히 연소했다. 낮은 최고 온도는 NOx를 적게 만들었고, 길고 산소가 풍부한 연소는 연료가 실제로 다 타게 해 CO와 HC를 줄였다.

1972년 EPA의 CVCC 혼다 시험에서는 CO 0.21–0.26 g/mile, HC 1.96–2.57, NOx 0.81이 측정되었다. 이는 촉매 없이 1975년 법정 한도 안에 들어오는 수치였다. 디트로이트는 반발했다. 포드는 1973년 1월 미국 국립과학원에 그 데이터가 경량 차량만 다루었고 CVCC가 대형 V-8로 확장될 수 없다고 말했으며, 포드와 GM 엔지니어들은 그 엔진이 연료를 25퍼센트 더 쓰고 출력은 25퍼센트 덜 낸다고 주장했다. 그러나 수치는 유지되었고, 혼다는 그 세대의 성층 급기 설계 중 유일하게 생산에 도달한 설계임이 드러났다.

농후한 예비실이 희박한 주 혼합기를 점화한다. 촉매는 없다

농후한 혼합기는 점화 플러그에서 안정적으로 점화되므로, 작은 예비실은 어떤 점화 플러그도 점화할 수 없을 만큼 희박한 주 혼합기를 밝힐 수 있는 횃불 역할을 한다.

연소를 팽창 행정에 걸쳐 늘리면 최고 가스 온도가 낮아지는데, NOx를 만들어내는 것은 바로 최고 온도다.

전체 혼합기가 희박하면 실린더에 산소가 과잉으로 남아, CO와 탄화수소가 배기 밸브까지 살아남지 않고 연소를 마친다.

이 해결책에는 소모품이 없다. 백금도, 무연 연료 인프라도, 볼트로 붙이는 하드웨어도 없고, 그저 연소실 형상과 두 가지 혼합기 농도뿐이다.

어떤 규칙이 값비싼 기술 하나를 강요하는 것처럼 보일 때는 그 규칙이 측정하는 물리 현상을 공략하라. 디트로이트는 촉매를 샀고, 혼다는 연소를 재배열해 그대로 통과했다.

포드는 두 개의 엔진 라인을 CVCC로 전환하는 데 1억 5천만 달러와 1억 6천만 달러가 들 것으로 추정했다. 이미 촉매 변환기 공장에 수십억 달러를 투입한 디트로이트는 촉매를 유지하고 대신 기준과 싸웠다. 혼다는 CVCC 기술을 다른 제조사에 비독점 조건으로 제공했으며, 그 엔진에 관해 약 280개의 특허를 보유했다. CVCC 시빅은 변환기 없이 출하되었다. 그 아이디어는 시대를 넘어 살아남았다. 예비실 점화는 희박 연소 저탄소 엔진을 위한 주류 연구 분야로 다시 떠올랐고, CVCC는 그 선조로 인정받는다.